青霉素生产工艺课件.ppt

1、青霉素的制备青霉素的制备1（A A）、理化性质：）、理化性质：1 1、溶解性：、溶解性：受受pHpH影响影响 游离酸：易溶于有机溶剂，难溶于水游离酸：易溶于有机溶剂，难溶于水 盐：易溶于水，几乎不溶于有机溶剂，当有盐：易溶于水，几乎不溶于有机溶剂，当有机溶剂中含少量水时，溶解度增大。机溶剂中含少量水时，溶解度增大。2 2、酸碱性：、酸碱性：有机弱酸有机弱酸23、稳定性：干燥纯净的盐固体稳定；纯有机溶剂溶液稳定；遇酸碱易分解；-内酰胺环易为亲核或亲电试剂作用而打开失活；青霉素的水溶液不稳定。温度、pH对其稳定性的影响-34降解反应45、聚合反应 氨苄青霉素在水溶液中易形成聚合物，是氨苄青霉素过敏

2、反应的主要过敏原之一。56、过敏反应 可能为青霉噻唑多肽和青霉噻唑蛋白6（B B）、制备工艺）、制备工艺1 1、菌种、菌种最早的原始菌种是点青霉菌最早的原始菌种是点青霉菌(Penicillium Penicillium notatumnotatum)；现用产黄青霉菌现用产黄青霉菌(Pen.chrysogenumPen.chrysogenum)按菌丝的形态分为丝状菌（黄孢子和绿孢子）按菌丝的形态分为丝状菌（黄孢子和绿孢子）和球状菌（绿孢子和白孢子）两种。和球状菌（绿孢子和白孢子）两种。国内青霉素生产厂大都采用绿色丝状菌，有国内青霉素生产厂大都采用绿色丝状菌，有的厂家用白孢子球状菌。的厂家用白孢子

3、球状菌。72 2、发酵工艺流程、发酵工艺流程1 1）丝状菌发酵工艺流程）丝状菌发酵工艺流程 孢子培养 孢子培养 种子培养 砂砂土土管管斜斜面面母母瓶瓶大大米米孢孢子子种种子子罐罐 繁繁殖殖罐罐 25,67 天 25,67 天 25,4045h,1:2.0(v/v/min)种子培养 发 酵 冷至 15 发发酵酵罐罐放放 罐罐至至提提炼炼部部门门 25,1315h,1:1.5(v/v/min)26,67 天,1:1.0(v/v/min)大米茄子瓶8l2）球状菌培养工艺流程l 球状菌菌种 亲米孢子 l 生产米孢子 种子液 l 发酵液 （亲米孢子培养）亲米锥形瓶25度，6-8d冷冻管（生产米孢子培养）

4、大米茄子瓶25度，8-10d种子罐培养种子罐28度，50-60h，1.5v/(v*min)发酵罐培养发酵罐26度，PH6.7-7.0，6-7d，0.8-1.0v/(v*min)93 3、发酵工艺要点、发酵工艺要点l 1 1）丝状菌：）丝状菌：种子：砂土孢子接入斜面上，种子：砂土孢子接入斜面上，2525培培养养6 67 7天，制成悬液，接入大米茄子瓶内，经天，制成悬液，接入大米茄子瓶内，经2525培养培养6 67 7天，制成大米孢子，真空干燥。天，制成大米孢子，真空干燥。l 生产时按接种量移入种子罐（葡萄糖、玉米浆、尿生产时按接种量移入种子罐（葡萄糖、玉米浆、尿素），素），2525培养培养404

5、04545小时，菌丝浓度达小时，菌丝浓度达40%40%以以上，按上，按10%-15%10%-15%接种量移入繁殖罐（花生饼粉、葡接种量移入繁殖罐（花生饼粉、葡萄糖）内。萄糖）内。l 经经2525培养培养13131515小时，菌丝体积小时，菌丝体积40%40%以上，残糖以上，残糖在在1.0%1.0%左右，无菌检查合格便可作为种子，按左右，无菌检查合格便可作为种子，按30%30%接种量移入发酵罐。接种量移入发酵罐。10l2）球状菌：）球状菌：首先由冷冻管孢子接入混合有0.5-1.0%玉米浆的摇瓶培养原始亲米孢子，再接入大米茄子瓶生产大米孢子，两者都是在25度下静置培养10天可收获。保存在5度冰箱。

6、种子培养：冷藏10天以内的生产米，接入种子罐（花生饼粉、玉米胚芽粉、葡萄糖、饴糖）28度培养50-60h，当PH降为5.5-5.0，菌丝呈菊花团状，平均直径在100-130微米，每毫升球菌数6万-8万只，沉降率在85%以上，可用。接入发酵罐。11培养基培养基l 碳源：碳源：提供能量提供能量 如如乳糖、蔗糖、葡萄糖、淀粉、天然油脂乳糖、蔗糖、葡萄糖、淀粉、天然油脂等。等。乳乳糖糖能被产生菌缓慢利用而维持青霉素分泌的有利能被产生菌缓慢利用而维持青霉素分泌的有利条件，故为条件，故为最佳碳源最佳碳源，但价格高，普遍使用有困，但价格高，普遍使用有困难。天然油脂如玉米油、豆油也能被缓慢利用作难。天然油脂如

7、玉米油、豆油也能被缓慢利用作为有效的碳源，但不可能大规模使用。目前生产为有效的碳源，但不可能大规模使用。目前生产上用的碳源是上用的碳源是葡萄糖母液和工业用葡萄糖。葡萄糖母液和工业用葡萄糖。丝状菌补糖一般在残糖降至丝状菌补糖一般在残糖降至0.6%0.6%左右、左右、PHPH上升后上升后开始加，开始加，0.07-0.15%/0.07-0.15%/次，次次，次/h;/h;球状菌在球状菌在PHPH高于高于6.56.5时开始加糖。时开始加糖。12l氮源：氮源：提供蛋白合成原料提供蛋白合成原料 玉米浆。玉米浆。现因国内玉米浆产量少，现因国内玉米浆产量少，经调整配方以花生饼粉代替，生产经调整配方以花生饼粉代

8、替，生产水平也可达到技术指标。目前生产水平也可达到技术指标。目前生产上用的氮源是上用的氮源是花生饼粉、麸质粉玉花生饼粉、麸质粉玉米胚芽粉及尿素米胚芽粉及尿素等。等。13l前体前体 作为苄青霉素生物合成的前体有作为苄青霉素生物合成的前体有苯乙苯乙酸、苯乙酰胺酸、苯乙酰胺等。它们一部分能直接等。它们一部分能直接结合到青霉素分子中。这些前体对青结合到青霉素分子中。这些前体对青霉菌都有一定的毒性，加入量不能大霉菌都有一定的毒性，加入量不能大于于0.1%0.1%。加入硫代硫酸钠能减少它们。加入硫代硫酸钠能减少它们的毒性。的毒性。14无机盐无机盐 l 硫和磷硫和磷:硫浓度降低时青霉素产量减少硫浓度降低时青

9、霉素产量减少3 3倍，磷浓倍，磷浓度降低时青霉素产量减少度降低时青霉素产量减少1 1倍。倍。l 钙、镁和钾：钙、镁和钾：青霉素的生物合成中合适的阳离子青霉素的生物合成中合适的阳离子比例以钾比例以钾30%30%、钙、钙20%20%、镁、镁41%41%为宜。如镁离子少，为宜。如镁离子少，钾离子多时，菌丝细胞将培养基中氮源转化成各种钾离子多时，菌丝细胞将培养基中氮源转化成各种氨基酸的能力强。钙离子影响细胞的生长和培养基氨基酸的能力强。钙离子影响细胞的生长和培养基的的pH pH。l 铁离子：铁易渗入菌丝内，它对青霉素发酵有毒铁离子：铁易渗入菌丝内，它对青霉素发酵有毒害作用。发酵液中铁含量害作用。发酵液

10、中铁含量6 6微克微克/毫升时无影响；毫升时无影响；6060微克微克/毫升时降低产量毫升时降低产量30%30%；300300微克微克/毫升时降低毫升时降低产量产量90%90%。要。要低于低于3030微克微克/ml/ml 15培养条件控制培养条件控制 产黄青霉菌分三个不同代谢时期。产黄青霉菌分三个不同代谢时期。菌丝生长繁殖期菌丝生长繁殖期:发芽、菌丝增殖、形成脂粒、发芽、菌丝增殖、形成脂粒、积累藏物。积累藏物。青霉素分泌期青霉素分泌期:菌丝生长趋势减弱，间隙添加菌丝生长趋势减弱，间隙添加葡萄糖作碳源和间隙加入花生饼粉、尿素作氮葡萄糖作碳源和间隙加入花生饼粉、尿素作氮源，并间隙加入前体，此期间球状

11、菌源，并间隙加入前体，此期间球状菌pHpH要求要求6.66.66.96.9，丝状菌，丝状菌pHpH要求要求6.26.26.46.4，青霉素青霉素分泌旺盛。分泌旺盛。菌丝自溶期菌丝自溶期:16 1 1）加糖控制：一般残糖降至）加糖控制：一般残糖降至0.6%0.6%左右、左右、pHpH上升后可开始上升后可开始加糖。加糖。2 2）补料及添加前体：丝状菌发酵于接种后）补料及添加前体：丝状菌发酵于接种后8 81212小时，发小时，发酵液中残余苯乙酰胺浓度为酵液中残余苯乙酰胺浓度为0.050.050.08%0.08%。球状菌在球状菌在发酵发酵10h10h后加入尿素、氨水和苯乙酸的混合料，后加入尿素、氨水和

12、苯乙酸的混合料，每每3h3h加入一次，加入量视生长状况。加入一次，加入量视生长状况。3 3）pHpH控制：主要通过加葡萄糖控制控制：主要通过加葡萄糖控制pHpH，在，在PHPH大于大于6.56.5时时可以加入硫酸铵可以加入硫酸铵 4 4）温度控制：青霉菌生长最适温度（）温度控制：青霉菌生长最适温度（2727度）高于青霉素度）高于青霉素分泌的最适温度（分泌的最适温度（2020度）。种子罐培养丝状和球状菌菌度）。种子罐培养丝状和球状菌菌要求要求2525，发酵罐培养丝状菌要求，发酵罐培养丝状菌要求26-24-23-26-24-23-2222、球状菌要求、球状菌要求2626-25-25-24-24，前

13、期罐温高于后，前期罐温高于后期。期。175 5）通气与搅拌）通气与搅拌 深层培养需通入一定量空深层培养需通入一定量空气，并不停地搅拌以保证溶氧的浓度。气，并不停地搅拌以保证溶氧的浓度。试验证明，通气量试验证明，通气量0.8-1.0v/v0.8-1.0v/v*min.min.中、后中、后期减慢转速对球状菌的生理生化代谢有期减慢转速对球状菌的生理生化代谢有利，它能提高发酵单位，并能节约能源。利，它能提高发酵单位，并能节约能源。6 6）泡沫与消沫）泡沫与消沫 用化学合成消沫剂用化学合成消沫剂“泡泡敌敌”等等184 4、提炼工艺流程、提炼工艺流程工业钾盐生产工艺流程工业钾盐生产工艺流程p581191.

14、1.工业钾盐生产工艺流程工业钾盐生产工艺流程l 发酵液 一次滤液和其余发酵液l 二次滤液l 一次丁酯萃取液l 缓冲液萃取液 二次丁酯萃取液 l 脱色脱水液 结晶液 青霉素钾湿结晶体l 洗涤后湿晶体 过筛颗粒 l 干燥粉末 青霉素钾成品（鼓式真空过滤）1/3-1/2发酵液10度以下 （板框过滤）10%硫酸，0.07%PPB,0.7%硅藻土，28%水PH4.5-5.0，10度以下 （一次丁酯萃取）10%硫酸，1/3体积醋酸丁酯，0.1%PPBPH1.8-2.2，10度以下（缓冲液萃取）1.6%碳酸氢钠PH6.8-7.4，10度以下二次丁酯萃取，硫酸，丁酯PH1.8-2.2，10度以下脱色脱水过滤

15、活性炭-10度以下无菌过滤 结晶，过滤醋酸钾乙醇溶液10-20度 洗涤丁醇，醋酸乙酯过筛，制粒 真空干燥90-95度，20mmHg,8-10h凉粉40度左右202.青霉素钠盐制备（共沸蒸馏结晶）l 发酵液 二次丁酯萃取液 l 脱色二次丁酯萃取液 l 青霉素钠盐水萃取液 结晶液l 青霉素钠盐湿结晶 洗后湿结晶 l 干燥粉末 青霉素钠盐成品过滤，一次丁酯萃取，缓冲液萃取，二次丁酯萃取与制青霉素钾盐相同脱色过滤活性炭 水萃取，0.5molNaOH溶液，10度以下 共沸蒸馏2.5倍体积丁醇PH6.4-6.8，16-26度，5-10mmHg过滤洗涤分离丁醇，乙酸乙酯 真空干燥90-95度，10mmHg,

16、8-10h凉粉40度左右215 5、提炼工艺要点、提炼工艺要点1 1）发酵液预处理和过滤）发酵液预处理和过滤 放罐后，首先要放罐后，首先要冷却冷却 目前采用鼓式过滤及板框过滤，加助滤剂。酸目前采用鼓式过滤及板框过滤，加助滤剂。酸化时化时pHpH应控制得高些应控制得高些(pH4(pH45)5)，再加些絮凝，再加些絮凝剂如十五烷基溴代吡啶剂如十五烷基溴代吡啶(PPB)(PPB)等等,过滤。过滤。随着高效高速萃取离心机的出现，如德国随着高效高速萃取离心机的出现，如德国WestfaliaWestfalia公司出品的倾析器公司出品的倾析器(decantor)(decantor)，可革，可革去过滤工序，比

17、用板框过滤除去菌丝后再提取去过滤工序，比用板框过滤除去菌丝后再提取的收率高出的收率高出2 23%3%。222 2）影响青霉素提取的主要因素）影响青霉素提取的主要因素 青霉素提取效果除了已选定适当的有机溶媒，青霉素提取效果除了已选定适当的有机溶媒，破乳化剂和离心分离设备外，还与下列主要因破乳化剂和离心分离设备外，还与下列主要因素有关素有关:pH pH值值 一般从滤液萃取到醋酸丁酯时，一般从滤液萃取到醋酸丁酯时，pHpH选择选择2.02.02.52.5，而从丁酯反萃取到水相时，而从丁酯反萃取到水相时，pHpH选择选择6.86.87.27.2之间。之间。温度温度 要求提取在低温要求提取在低温(10(

18、10以下以下)条件下进行较条件下进行较为有利。在设备上要考虑用冷盐水进行冷却，为有利。在设备上要考虑用冷盐水进行冷却，以降低温度，特别是酸化岗位，温度要求更低以降低温度，特别是酸化岗位，温度要求更低些。些。23时间时间 酸化时速度应快些。碱化时速度可放慢酸化时速度应快些。碱化时速度可放慢些，些，因青霉素在中性下半衰期要长些，因青霉素在中性下半衰期要长些，破破坏要缓和些，故以能分离得清为原则。坏要缓和些，故以能分离得清为原则。萃取方式和浓缩比萃取方式和浓缩比 萃取剂和萃取方式选择萃取剂和萃取方式选择 目前生产上采用二级逆流萃取方式。浓缩比目前生产上采用二级逆流萃取方式。浓缩比的选择也很重要，因为

19、丁酯的用量与收率的选择也很重要，因为丁酯的用量与收率和质量都有关系。丁酯用量为滤液体积的和质量都有关系。丁酯用量为滤液体积的252530%30%时，色素相对含量低，浓缩比为时，色素相对含量低，浓缩比为1.51.52.52.5倍。倍。2425lB、共沸蒸馏结晶：、共沸蒸馏结晶：0.5mol/L浓度的浓度的NaOH溶液、在溶液、在PH6.4-6.8下萃取，得到青霉素钠下萃取，得到青霉素钠的水萃取液，浓度为的水萃取液，浓度为15*104-25*104U/ml。然后加入然后加入2.5倍体积的丁醇，在倍体积的丁醇，在16-26度、度、5-10mmHg下蒸馏，当浓缩到原来水萃取液下蒸馏，当浓缩到原来水萃取液体积时，停止蒸馏，有钠盐析出。体积时，停止蒸馏，有钠盐析出。26