青霉素生产工艺.ppt

青霉素的制备青霉素的制备（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，当有机溶剂中含少量水时，溶解盐：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。度增大。2 2、酸碱性：、酸碱性：有机弱酸有机弱酸3 3、稳定性：、稳定性：干燥纯净的盐固体稳定；纯有机溶剂溶液稳定；遇酸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；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。的水溶液不稳定。温度、温度、pHpH对其稳定性的影响对其稳定性的影响-4 4降降解解反反应应5、聚合反应 氨苄青霉素在水溶液中易形成聚合物，是氨苄青霉素过敏反应的主要过敏原之一。6、过敏反应 可能为青霉噻唑多肽和青霉噻唑蛋白（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 notatumPenicillium notatum)；现用产黄青霉菌现用产黄青霉菌(Pen.chrysogenumPen.chrysogenum)按按菌菌丝丝的的形形态态分分为为丝丝状状菌菌（黄黄孢孢子子和和绿绿孢孢子子）和和球球状状菌菌（绿绿孢孢子子和和白白孢孢子）两种。子）两种。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。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。2 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大米茄子瓶2）球状菌培养工艺流程球状菌菌种 亲米孢子 生产米孢子 种子液 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）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)3 3、发酵工艺要点、发酵工艺要点1 1）丝丝状状菌菌：种种子子：砂砂土土孢孢子子接接入入斜斜面面上上，2525培培养养6 67 7天天，制制成成悬悬液液，接接入入大大米米茄茄子子瓶瓶内内，经经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。生生产产时时按按接接种种量量移移入入种种子子罐罐（葡葡萄萄糖糖、玉玉米米浆浆、尿尿素素），2525培培养养40404545小小时时，菌菌丝丝浓浓度度达达40%40%以以上上，按按10%-15%10%-15%接接种种量量移移入入繁繁殖殖罐罐（花花生生饼饼粉粉、葡葡萄糖）内。萄糖）内。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。2）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。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。培养基培养基碳源：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。乳糖乳糖能被产生菌缓慢利用而维持青霉素分泌的有利条能被产生菌缓慢利用而维持青霉素分泌的有利条件，故为件，故为最佳碳源最佳碳源，但价格高，普遍使用有困难。，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为有天然油脂如玉米油、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。目前生产上用效的碳源，但不可能大规模使用。目前生产上用的碳源是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上升后开上升后开始加，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。氮源：氮源：提供蛋白合成原料提供蛋白合成原料 玉玉米米浆浆。现现因因国国内内玉玉米米浆浆产产量量少少，经经调调整整配配方方以以花花生生饼饼粉粉代代替替，生生产产水水平平也也可可达达到到技技术术指指标标。目目前前生生产产上上用用的的氮氮源源是是花花生生饼饼粉粉、麸麸质质粉粉玉玉米胚芽粉及尿素米胚芽粉及尿素等。等。前体前体 作作为为苄苄青青霉霉素素生生物物合合成成的的前前体体有有苯苯乙乙酸酸、苯苯乙乙酰酰胺胺等等。它它们们一一部部分分能能直直接接结结合合到到青青霉霉素素分分子子中中。这这些些前前体体对对青青霉霉菌菌都都有有一一定定的的毒毒性性，加加入入量量不不能能大大于于0.1%0.1%。加加入入硫硫代代硫硫酸酸钠钠能能减减少少它它们们的毒性。的毒性。无机盐无机盐 硫硫和和磷磷:硫硫浓浓度度降降低低时时青青霉霉素素产产量量减减少少3 3倍倍，磷磷浓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。钙钙、镁镁和和钾钾：青青霉霉素素的的生生物物合合成成中中合合适适的的阳阳离离子子比比例例以以钾钾30%30%、钙钙20%20%、镁镁41%41%为为宜宜。如如镁镁离离子子少少，钾钾离离子子多多时时，菌菌丝丝细细胞胞将将培培养养基基中中氮氮源源转转化化成成各各种种氨氨基基酸酸的的能能力力强强。钙钙离离子子影影响响细细胞胞的的生生长长和和培培养养基基的的pH pH。铁铁离离子子：铁铁易易渗渗入入菌菌丝丝内内，它它对对青青霉霉素素发发酵酵有有毒毒害害作作用用。发发酵酵液液中中铁铁含含量量6 6微微克克/毫毫升升时时无无影影响响；6060微微克克/毫毫升升时时降降低低产产量量30%30%；300300微微克克/毫毫升升时时降降低低产量产量90%90%。要。要低于低于3030微克微克/ml/ml 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。菌菌丝丝生生长长繁繁殖殖期期:发发芽芽、菌菌丝丝增增殖殖、形形成成脂脂粒粒、积累藏物。积累藏物。青青霉霉素素分分泌泌期期:菌菌丝丝生生长长趋趋势势减减弱弱，间间隙隙添添加加葡葡萄萄糖糖作作碳碳源源和和间间隙隙加加入入花花生生饼饼粉粉、尿尿素素作作氮氮源源，并并间间隙隙加加入入前前体体，此此期期间间球球状状菌菌pHpH要要求求6.66.66.96.9，丝丝状状菌菌pHpH要要求求6.26.26.46.4，青青霉霉素素分分泌旺盛。泌旺盛。菌丝自溶期菌丝自溶期:控制要点：控制要点：控制要点：控制要点：1 1）加加糖糖控控制制：一一般般残残糖糖降降至至0.6%0.6%左左右右、pHpH上上升升后后可可开开始始加糖。加糖。2 2）补补料料及及添添加加前前体体：丝丝状状菌菌发发酵酵于于接接种种后后8 81212小小时时，发发酵酵液液中中残残余余苯苯乙乙酰酰胺胺浓浓度度为为0.050.050.08%0.08%。球球状状菌菌在在发发酵酵10h10h后后加加入入尿尿素素、氨氨水水和和苯苯乙乙酸酸的的混混合合料料，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控控制制：主主要要通通过过加加葡葡萄萄糖糖控控制制pHpH，在在PHPH大大于于6.56.5时时可以加入硫酸铵可以加入硫酸铵 4 4）温温度度控控制制：青青霉霉菌菌生生长长最最适适温温度度（2727度度）高高于于青青霉霉素素分分泌泌的的最最适适温温度度（2020度度）。种种子子罐罐培培养养丝丝状状和和球球状状菌菌菌菌要要求求2525，发发酵酵罐罐培培养养丝丝状状菌菌要要求求26-24-23-26-24-23-2222、球球状状菌菌要要求求2626-25-25-24-24，前前期期罐罐温温高高于于后后期。期。5 5）通通气气与与搅搅拌拌 深深层层培培养养需需通通入入一一定定量量空空气气，并并不不停停地地搅搅拌拌以以保保证证溶溶氧氧的的浓浓度度。试试验验证证明明，通通气气量量0.8-1.0v/v*min.0.8-1.0v/v*min.中中、后后期期减减慢慢转转速速对对球球状状菌菌的的生生理理生生化化代代谢谢有有利利，它它能能提提高高发发酵酵单单位位，并并能能节节约约能能源。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“泡敌泡敌”等等4 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p5811.1.工业钾盐生产工艺流程工业钾盐生产工艺流程发酵液 一次滤液和其余发酵液 二次滤液 一次丁酯萃取液缓冲液萃取液 二次丁酯萃取液 脱色脱水液 结晶液 青霉素钾湿结晶体 洗涤后湿晶体 过筛颗粒 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 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2.2.青霉素钠盐制备（共沸蒸馏结晶）青霉素钠盐制备（共沸蒸馏结晶）发酵液 二次丁酯萃取液 脱色二次丁酯萃取液 青霉素钠盐水萃取液 结晶液 青霉素钠盐湿结晶 洗后湿结晶 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,8-10h凉粉40度左右5 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 目目前前采采用用鼓鼓式式过过滤滤及及板板框框过过滤滤，加加助助滤滤剂剂。酸酸化化时时pHpH应应控控制制得得高高些些(pH4(pH45)5)，再再加加些些絮絮凝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%。2 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 青青霉霉素素提提取取效效果果除除了了已已选选定定适适当当的的有有机机溶溶媒媒，破破乳乳化化剂剂和和离离心心分分离离设设备备外外，还还与与下下列列主主要要因因素素有关有关:pHpH值值 一一般般从从滤滤液液萃萃取取到到醋醋酸酸丁丁酯酯时时，pHpH选选择择2.02.02.52.5，而而从从丁丁酯酯反反萃萃取取到到水水相相时时，pHpH选选择择6.86.87.27.2之间。之间。温温度度 要要求求提提取取在在低低温温(10(10以以下下)条条件件下下进进行行较较为为有有利利。在在设设备备上上要要考考虑虑用用冷冷盐盐水水进进行行冷冷却却，以以降降低低温温度度，特特别别是是酸酸化化岗岗位位，温温度度要要求求更更低低些。些。时时间间 酸酸化化时时速速度度应应快快些些。碱碱化化时时速速度度可可放放慢慢些些，因因青青霉霉素素在在中中性性下下半半衰衰期要长些，期要长些，破坏要缓和些，故以能分离得清为原则。破坏要缓和些，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 目目前前生生产产上上采采用用二二级级逆逆流流萃萃取取方方式式。浓浓缩缩比比的的选选择择也也很很重重要要，因因为为丁丁酯酯的的用用量量与与收收率率和和质质量量都都有有关关系系。丁丁酯酯用用量量为为滤滤液液体体积积的的252530%30%时时，色素相对含量低，浓缩比为色素相对含量低，浓缩比为1.51.52.52.5倍。倍。3）精制）精制脱色脱水脱色脱水：活性碳脱色；冰冻脱水法，用冷盐水降温至-18-20度，水结冰析出。青霉素钾盐结晶：青霉素丁酯二次提取液中，加入醋酸钾乙醇溶液，青霉素钾盐结晶：青霉素丁酯二次提取液中，加入醋酸钾乙醇溶液，青霉素钾盐结晶析出。青霉素钾盐结晶析出。青霉素钠盐：青霉素钠盐：A、从二次丁酯萃取液中直接结晶，加入醋酸钠乙醇溶、从二次丁酯萃取液中直接结晶，加入醋酸钠乙醇溶液。液。B、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，下萃取，得到青霉素钠的水萃取液，浓度为得到青霉素钠的水萃取液，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。液体积时，停止蒸馏，有钠盐析出。