青霉素的生产工艺流程.ppt

武汉轻工大学
青霉素的生产工艺
主讲人：张璐
团队人员：周聪、吴昊、张杰、李春晓
知识目标：
掌握发酵生产青霉素的条件控制，及青霉素提取与精制的控制点。
重点:掌握发酵生产青霉素的工艺流程
难点:青霉素提取与精制的使菌丝在大米表面能均匀生长，制得绿色小米孢子。注意：①每批孢子必需进行严格摇瓶试验，测定效价及检查杂菌情况。②斜面孢子和米孢子培养要注意湿度控制
种子罐培养工艺
一级种子发酵：发芽罐，孢子萌发，形成菌丝。
培养基：葡萄糖，玉米浆，碳酸钙，玉米油
消沫剂等；
接种量:>200亿孢子/t培养基
空气流量: 1：3（通气量与发酵液体积比）（m3 / m3 ·min）；
搅拌转速:300-350r/min；
温度：27±1℃ ；
时间: 40h。
质量：菌丝浓度达40%，菌丝形态正常
二级种子罐：繁殖罐，大量繁殖。
培养基：葡萄糖、玉米浆、碳酸钙，玉米油，消沫剂等；
接种量：10％；
空气流量：1:1- （m3 / m3 ·min）；
搅拌转速：250-280r/min；
pH：自然；
温度：25±1℃；
时间： 10-14h；
质量：菌丝浓度达40%，%以下，菌丝粗壮，III期（脂肪粒，积累贮藏物），无杂菌，效价在700u/ml左右。
生产罐培养工艺
三级罐：生产罐；
培养基：
花生饼粉，葡萄糖，尿素，硝酸铵， 硫代硫酸钠，苯乙酰胺，CaCO3, 玉米油, 硅油.
培养基
碳源青霉菌能利用多种糖，如：葡萄糖、乳糖。目前采用淀粉水解糖，糖化液进行流加。
氮源可采用玉米浆、花生饼粉、精制棉籽饼粉或麸皮粉等有机氮源，及氯化氨、硫酸氨、硝酸氨等无机氮源。
前体为生物合成含有苄基基团的青霉素G，需要在发酵中加入前体如苯乙酸或苯乙酰胺。由于它们对青霉素有一定毒性，%，并采用多次加入方式。
无机盐包括硫、磷、钙、镁、钾（前少后多，氮源转为氨基酸）等盐类。铁离子对青霉素有毒害作用，应严格控制发酵液中铁含量在30ug/mL以下。
温度控制
适宜菌丝生长温度一般为27ºC，分泌青霉素20℃
20℃青霉素破坏少，周期很长。
变温控制，不同阶段不同温度。
生长阶段:较高温度，缩短生长时间；生产阶段适当降低温度，以利于青霉素合成。
前期控制26℃左右，后期降温控制22℃
pH控制
－，
直接加酸或碱：自动控制
流加葡萄糖：速度取决于pH变化快慢。
pH下降：补加CaCO3、通氨、尿素或提高通气量
pH上升：补加糖（补糖的控制可根据残糖量及发酵过程中的PH值或最好是根据排气中CO2及O2量来控制。%左右，PH值上升时开始补糖。）、生理酸性物质（硫酸铵、油脂）恒速补糖，用酸或碱控制方式
溶氧控制
＜30％饱和度，产率急剧下降；
＜10％，造成不可逆的损害。
临界溶氧浓度：30％。
通气比：1：－ 。
适宜的搅拌速度:保证气液混合，提高溶氧
各阶段的供氧比较
消沫
天然油脂：玉米油；化学消沫剂：泡敌。
前期:主间歇搅拌,少加油
中期:搅拌、加油、稍微降低通气量（必要时），策略：少量多次，一次过多影响呼吸代谢。
后期:尽量少加消沫剂，可加水稀释
提炼工艺过程
１．青霉素不稳定，遇酸、碱、热分解失活
２．水溶液中不稳定，非极性溶剂中稳定
３．易溶于有机溶剂，水中溶解度很小
４．青霉素盐很稳定；降解产物具有致敏性
５．防止降解，条件温和、快速。
预处理
青霉素的存在部位：发酵液
浓度较低：10－30Kg/M3
含有大量杂质：菌体细胞、核酸、杂蛋白质、细胞壁多糖等、残留的培养基、色素、盐离子、代谢产物等
目的：浓缩目的产物，去除大部分杂质，改变发酵液的流变学特征，利于后续的分离纯化过程。
预处理:发酵液加少量絮凝剂沉淀蛋白
过滤
鼓式真空过滤机过滤：草酸或黄血盐
一次滤液：-，略浑，棕黄或绿色，蛋白质含量0. 5-%。
板框式过滤机过滤：
-，%PPB（溴代十五烷吡啶），%硅藻土为助虑剂。
二次滤液：澄清透明，用于提取（收率90％）
溶剂萃取
原理：青霉素游离酸易溶于有机溶剂，而青霉素盐易溶于水。
萃取剂：青霉素分配系数高的有机溶剂。
工业上通常用：醋酸丁酯和醋酸戊酯。
除去蛋白质：-%乳化剂PPB(溴代十五烷吡啶)。
萃取：2－3次。
逆流萃取过程
正相萃取：-，滤液：醋酸丁酯＝1：，碟片式离心机分离（-）
反相萃取：-（磷酸盐、碳酸盐缓冲液）。把