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1、-青霉素类抗生素,微生物发酵,青霉素的制备,一：青霉素的背景二：青霉素的性质三：青霉素的生产工艺过程四：青霉素的应用,青霉素的背景,青霉素(Penicillin)又被称为盘尼西林，它是人类发明的第一种抗生素，也是全球销量最大的抗生素。青霉素是一种高效、低毒、临床应用广泛的重要抗生素。它的研制成功大大增强了人类抵抗细菌性感染的能力，带动了抗生素家族的诞生。1953年，我国第一批青霉素的诞生揭开了我国生产抗生素的历史;到2001年，我国青霉素的产量已经占据了全球的60%的市场份额，目前我国是全球最大的青霉素生产国家。,青霉素类抗生素,青霉素的发现1928年，英国细菌学家Fleming发现污染在培养
2、葡萄球菌的双蝶上的一株霉菌能杀死周围的葡萄球菌。他将此霉菌分离纯化后得到的菌株鉴定为青霉，并将这菌产生的抗生物质命名为青霉素。,1940年，英国Florey和Chain进一步研究此菌，并从培养液中制出了干燥的青霉素制品。经实验和临床试验证明，它毒性很小，并对一些革兰氏阳性菌所引起的许多疾病有卓越疗效。,青霉素生产工艺过程,菌种 种子制备 发酵 发酵液预处理 提取及精制 成品包装,菌种介绍：青霉是产生青霉素的重要菌种。广泛分布于空气、土壤和各种物上，常生长在腐烂的柑桔皮上呈青绿色。目前已发现几百种，其中产黄青霉(Penicillum chrysogenum)、点青霉(Penicillum not
3、otum)等都能大量产生青霉素,种子制备：种子制备是指孢子接入种子罐后，在罐中繁殖成大量菌丝的过程，其目的是使孢子发芽、繁殖和获得足够数量的菌丝，以便接种到发酵罐当中去。种子制备所使用的培养基及其它工艺条件，都要有利于孢子发芽和菌丝繁殖。,青霉素生产工艺过程,发酵条件下的生长过程,第1期：分生孢子萌发，形成芽管，原生质未分 化，具有小泡。第2期：菌丝繁殖，原生质体具有嗜碱性，类脂肪小颗粒。第3期：形成脂肪包涵体，机理贮藏物，没有空泡，嗜碱性很强。第4期：脂肪包涵体形成小滴并减少，中小空泡，原生质体嗜碱性减弱，开始产生抗生素。,第5期：形成大空泡，有中性染色大颗粒，菌丝呈桶状，脂肪包涵体消失，青
4、霉素产量最高。第6期：出现个别自溶细胞，细胞内无颗粒，仍然桶状。释放游离氨，pH上升。第7期：菌丝完全自溶，仅有空细胞壁。,14期为菌丝生长期，3期的菌体适宜为种子。45期为生产期，生产能力最强，通过工程措施，延长此期，获得高产。在第六期到来之前结束发酵。,青霉素的发酵,发酵中灭菌发酵工艺控制：1.基质浓度 2.温度 3.培养基成分的控制 4.pH 值、溶氧 5.菌丝浓度等 6.泡沫的控制,发酵工艺控制,1.基质浓度：在分批发酵中，常常因为前期基质量浓度过高，对生物合成酶系产生阻遏或对菌丝生长产生抑制（如葡萄糖和钱的阻遏或抑制,苯乙酸的生长抑制）,而后期基质浓度低限制了菌丝生长和产物合成。所以
5、，在青霉素发酵中通常采用补料分批操作法，以维持一定的最适浓度。,发酵工艺控制,2.温度：青霉素发酵的最适温度随所用菌株的不同可能稍有差别,但一般认为应在25 C 左右。温度过高将明显降低发酵产率,同时增加葡萄糖的维持消耗,降低葡萄糖至青霉素的转化率。对菌丝生长和青霉素合成来说,最适温度不是一样的,一般前者略高于后者,故有的发酵过程在菌丝生长阶段采用较高的温度，以缩短生长时间,到达生产阶段后便适当降低温度,以利于青霉素的合成。,发酵工艺控制,3.培养基成分的控制:A.碳源-发酵中常用乳酸或葡萄糖，也可采用葡萄糖母液、糖蜜等。其中乳糖最为便宜，但因货源较少，很多国家采用葡萄糖代替。但当葡萄糖浓度超
6、过一定限度时，会过分加速菌体的呼吸，以至培养基中的溶解氧不能满足需要，使一些中间代谢物不能完全氧化而积累在菌体或培养基中，导致pH下降，影响某些酶的活性，从而抑制微生物的生长河产物的合成。,发酵工艺控制,B.氮源-主要有机氮源为玉米浆、棉籽饼粉、花生饼粉、酵母粉、蛋白胨等。玉米浆为较理想的氮源，含固体量少，有利于通气及氧的传递，因而利用率较高。固体有机氮源原料一般需粉碎至200目以下的细度。有机氮源还可以提供一部分有机磷，供菌体生长。无机氮如硝酸盐、尿素、硫酸铵等可适量使用。,发酵工艺控制,C.无机盐-碳酸钙用来中和发酵过程中产生的杂酸，并控制发酵液的pH值，为菌体提供营养的无机磷源一般采用磷
7、酸二氢钾。另外加入硫代硫酸钠或硫酸钠以提供青霉素分子中所需的硫。由于现在还有一些工厂采用铁罐发酵，在发酵过程中铁离子便逐渐进入发酵液。发酵时间愈长，则铁离子愈多。铁离子在50g/ml以上便会影响青霉素的合成。采用铁络合剂以抑制铁离子的影响，但实际对青霉素产量并无改进。所以青霉素的发酵罐采用不锈钢制造为宜，其他重金属离子如铜、汞、锌等能催化青霉素的分解反应。,发酵工艺控制,4.pH 值、溶氧：青霉素在合理的Ph(6.87.2)和溶氧(30%)下，生产和发酵才会达到最高效率！在罐的夹层或蛇管中需通冷却水以维持一定罐温。在整个发酵过程中，需不断通无菌空气和搅拌，以维持一定罐压或溶氧。5.菌丝浓度等：
8、在葡萄糖限制生长的条件下，青霉素比生产速率与产生菌菌丝的比生长速率之间呈一定关系。而其它的如：菌丝形态等亦会有所影响,发酵工艺控制,6.泡沫的控制：在发酵过程中产生大量泡沫,可以用天然油脂,如豆油、玉米油等或用化学合成消泡剂“泡敌”来消泡,应当控制其用量并要少量多次加入,尤其在发酵前期不宜多用,否则会影响菌体的呼吸代谢。加消沫剂以控制泡沫，必要时还加入酸、碱以调节发酵液的pH。,青霉素的应用,溶血性链球菌感染。肺炎链球菌感染。不产青霉素酶葡萄球菌感染。炭疽。破伤风、气性球疽等梭状芽孢杆菌感钩端螺旋体病。青霉素与氨基糖苷灯药物联合用于治疗草绿色链球菌心内膜炎。流行性脑脊髓膜炎。放线菌病。淋病。除脆弱拟杆菌以外的许多厌氧菌感染。,谢谢观赏,
