發酵工程青霉素的制備演示文稿當前第1頁\共有23頁\編于星期三\1點優選發酵工程青霉素的制備當前第2頁\共有23頁\編于星期三\1點青霉素簡介當前第3頁\共有23頁\編于星期三\1點青霉素的發現

1929年英國學者弗萊明首先在抗生素中發現了青霉素，英國謝菲爾德大學病理學家弗洛里實現對青霉素的分離與純化。當前第4頁\共有23頁\編于星期三\1點青霉素的化學結構

青霉素是含有青霉素母核的多種化合物的總稱，青霉素發酵液中至少含有5種以上的不同的青霉素：青霉素F、青霉素X、青霉素K及二氫青霉素F等。青霉素分子結構球棍模型當前第5頁\共有23頁\編于星期三\1點青霉素合成及調控當前第6頁\共有23頁\編于星期三\1點青霉素的生物合成當前第7頁\共有23頁\編于星期三\1點青霉素的生物合成與賴氨酸的反饋調節用產黃霉菌生產青霉素要受到賴氨酸的阻遏，這是由于其賴氨酸生物合成途徑的初始酶——高檸檬酸合成酶受到了賴氨酸反饋阻遏。在賴氨酸生物合成途徑中，從氨基己二酸分支而產生青霉素，這種賴氨酸阻遏是初級代謝調節的效果用到次級代謝上的最好的例子。當前第8頁\共有23頁\編于星期三\1點青霉素的生物合成與糖分解代謝的關系青霉素的生物合成受糖分解代謝產物的阻遏，如合成青霉素的酰基轉移酶就會被阻遏。在青霉素發酵過程中，發現能被青霉素迅速利用的葡萄糖有利于菌體生長，但抑制青霉素的合成，而被緩慢利用的乳糖，卻是生產青霉素的最好碳源。當前第9頁\共有23頁\編于星期三\1點

乳糖比葡萄糖優越的主要原因是乳糖被水解成單糖的速度正好符合青霉素生產期合成青霉素的需要，而又不會產生高濃度的分解產物來抑制青霉素的合成，因此，碳源多用葡萄糖加乳糖或利用某些非糖原料如植物油等。但由于乳糖價格較貴，成本較高，故在生產實踐中常通過間隙或滴加葡萄糖的方法控制培養液中糖的含量，以符合菌體生長和青霉素生物合成的需要。這樣，可以降低成本，提高產量。當前第10頁\共有23頁\編于星期三\1點青霉素生產發酵工藝當前第11頁\共有23頁\編于星期三\1點菌種

目前國內青霉素生產菌按其在深層培養中菌絲的形態分為絲狀菌和球狀菌兩種，根據絲狀菌產生孢子的顏色又分為黃孢子絲狀菌和綠孢子絲狀菌，常用菌種為綠孢子絲狀菌，如產黃青霉素。當前第12頁\共有23頁\編于星期三\1點青霉素產生菌的生長過程分生孢子發芽期菌絲繁殖期脂肪粒形成期脂肪粒減少，小空孢大空孢自溶菌絲生長期青霉素分泌期菌絲自溶期當前第13頁\共有23頁\編于星期三\1點培養基碳源青霉菌能利用多種碳源如乳糖、蔗糖、葡萄糖等。目前采用淀粉水解糖，糖化液進行流加。氮源可采用玉米漿、花生餅粉、精制棉籽餅粉或麩皮粉等有機氮源，及氯化氨、硫酸氨、硝酸氨等無機氮源。前體為生物合成含有芐基基團的青霉素G，需要在發酵中加入前體如苯乙酸或苯乙酰胺。由于它們對青霉素有一定毒性，故一次加入量不能大于0.1%，并采用多次加入方式。無機鹽包括硫、磷、鈣、鎂、鉀等鹽類。鐵離子對青霉素有毒害作用，應嚴格控制發酵液中鐵含量在30ug/mL以下。當前第14頁\共有23頁\編于星期三\1點青霉素生產工藝過程

當前第15頁\共有23頁\編于星期三\1點抗生素制備的一般流程圖菌種孢子制備種子制備發酵發酵液預處理及種子加濾提取及精制成品檢驗成品包裝前體發酵階段提取階段當前第16頁\共有23頁\編于星期三\1點發酵工藝流程當前第17頁\共有23頁\編于星期三\1點一、總述青霉素發酵——將青霉菌接種到固體培養基上培養一段時間，得到青霉菌孢子培養物。用無菌水將孢子制成懸浮液接種到種子罐內已滅菌的培養基中，通入無菌空氣攪拌，培養。然后將種子培養液接種到發酵罐已滅菌的含有苯乙酸前體的培養基中，通入無菌空氣攪拌，培養。

青霉素菌種發酵工藝的原理當前第18頁\共有23頁\編于星期三\1點當前第19頁\共有23頁\編于星期三\1點

二、青霉素發酵過程青霉素發酵時，青霉素生產菌在合適的培養基、PH、溫度和通氣攪拌等發酵條件下進行生長并合成青霉素。發酵開始前，有關設備和培養基（主要是碳源、氮源、前體和無機鹽等）必須先經過滅菌，后接入種子。在整個過程中，需要不斷通氣和攪拌，維持一定的罐溫和罐壓，在發酵過程中往往要加入泡沫劑，假如酸堿控制發酵液的PH，還需要間歇或連續的加入葡萄糖及銨鹽等化合物以補充碳源及氮源，或補進其他料液和前體等以促進青霉素的生產。當前第20頁\共有23頁\編于星期三\1點青霉素發酵過程中的代謝變化分為菌體生長、青霉素合成和菌體自溶三個階段。菌體生長階段：發酵培養基接種后生產菌在合適的環境中經過短時間的適應，即開始發育、生長和繁殖，直至達到菌體的臨界濃度。青霉素合成階段：這個階段主要合成青霉素，青霉素的生產速率達到最大，并一直維持到青霉素合成能力衰退。在這個階段，菌體重量有所增加，但產生菌的呼吸強度一般無顯著變化。菌體自溶階段：這個階段菌體衰老，細胞開始自溶，合成青霉素能力衰退，青霉素生產速率下降，氨基氮增加，PH上升。當前第21頁\共有23頁\編于星期三\1點發酵培養控制加糖控制。殘糖降至0.6%，pH上升時加糖補氮及加前體。補氮：硫酸銨、氨、尿素，使發酵液氨氮量控制在0.01%~0.05%。前體：發酵液中殘存乙酰胺濃度為0.05%~0.08%。pH控制。6.6~6.4溫度。前期25℃

~26℃

，后期23℃

。溶解氧。不低于飽和溶解氧的30%。泡沫的控制。當前第22頁\共有23頁\編于星期三\1點

基質濃度：在分批發酵中，常常因為前期基質量濃度過高，后期基質濃度低，對生物合成酶系產生阻遏或對菌絲生長產生抑制。為了避免這一現象,在青霉素發酵中通常采用補料