发酵工程青霉素的制备.ppt

青霉素发酵生产工艺 生技 081 徐娜 青霉素简介 发现 化学结构 理化性质 抗菌作用和临床应用 青霉素合成及调控 生物合成 生物合成的调控 青霉素发酵生产工艺 菌种 发酵工艺流程 培养基 发酵培养控制 下游操作 青霉素简介 青霉素的发现 1929年英国学者 弗莱明首先在抗 生素中发现了青 霉素，英国谢菲 尔德大学病理学 家弗洛里实现对 青霉素的分离与 纯化。 青霉素的化学结构 青霉素是含有青霉素母核的多种化 合物的总称，青霉素发酵液中至少含有 5种以上的不同的青霉素：青霉素 F、青 霉素 X、青霉素 K及二氢青霉素 F等。 青霉素分子结构球棍模型 噻唑环 -内酰胺环 6-氨基青霉烷酸 青霉素的理化性质 青霉素本身为一元酸，可与钾、钠、镁、钙、铝和 铵等化合成盐类。 易溶于水，游离酸易溶于醇、酮、醚、酯等一般有 机溶剂。 游离酸或盐类的水溶液均不稳定，极易失去抗菌效 力。 不耐热，一般保存于冰箱中，但青霉素盐的结晶纯 品，在干燥条件下可于室温保存数年。 青霉素的抗菌效力与其分子中的 -内酰胺环有关。 抗菌作用和临床应用 青霉素主要抑制革兰氏阳性细菌，但对某 些革兰氏阴性细菌，螺旋体及放线菌也有 强大的抗菌作用，青霉素的抗菌作用与抑 制细胞壁的合成有关。 青霉素临床上用于治疗葡萄球菌传染症如 脑膜炎、化脓炎、骨髓炎等，溶血性链球 菌传染症如腹膜炎、产褥热，以及肺炎、 淋病、梅毒和炭疽等。 青霉素合成及调控 青 霉 素 的 生 物 合 成 青霉素合成的调控 青霉素的生物合成与赖氨酸的反馈调节 用产黄霉菌生产青霉素要受到赖氨酸的阻 遏，这是由于其赖氨酸生物合成途径的初始 酶 高柠檬酸合成酶受到了赖氨酸反馈阻遏。 在赖氨酸生物合成途径中，从氨基己二酸 分支而产生青霉素，这种赖氨酸阻遏是初级代 谢调节的效果用到次级代谢上的最好的例子。 青霉素的生物合成与糖分解代谢 的关系 青霉素的生物合成受糖分解代谢产物 的阻遏，如合成青霉素的酰基转移酶就会 被阻遏。在青霉素发酵过程中，发现能被 青霉素迅速利用的葡萄糖有利于菌体生长， 但抑制青霉素的合成，而被缓慢利用的乳 糖，却是生产青霉素的最好碳源。 乳糖比葡萄糖优越的主要原因 是乳糖 被水解成单糖的速度正好符合青霉素生产 期合成青霉素的需要，而又不会产生高浓 度的分解产物来抑制青霉素的合成，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。但由于乳糖价格较贵，成 本较高，故在生产实践中常通过间隙或滴 加葡萄糖的方法控制培养液中糖的含量， 以符合菌体生长和青霉素生物合成的需要。 这样，可以降低成本，提高产量。 青霉素发酵生产工艺 抗生素制备的一般流程图 菌种 孢子制备 种子制备 发酵 发酵液预处理及种子加滤 提取及精制 成品检验 成品包装 前体 发酵阶段 提取阶段 菌种 目前国内青霉素生产菌按其在深层培 养中菌丝的形态分为丝状菌和球状菌两种， 根据丝状菌产生孢子的颜色又分为黄孢子 丝状菌和绿孢子丝状菌，常用菌种为绿孢 子丝状菌，如产黄青霉素。 发酵工艺流程 培养基 碳源青霉菌能利用多种碳源如乳糖、蔗糖、葡萄 糖等。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，故一次加入量不能大于 0.1%，并采用多次加入方式。 无机盐包括硫、磷、钙、镁、钾等盐类。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。 发酵培养控制 菌体生长过程控制。 6个阶段 加糖控制。残糖降至 0.6%， pH上升时加糖 补氮及加前体。补氮：硫酸铵、氨、尿素，使发 酵液氨氮量控制在 0.01%0.05%。前体：发酵液中 残存乙酰胺浓度为 0.05%0.08%。 pH控制。 6.66.4 温度。前期 25 26 ，后期 23 。 溶解氧。不低于饱和溶解氧的 30%。 泡沫的控制。 青霉素产生菌的生长过程 分生孢子发芽期 菌丝繁殖期 脂肪粒形成期 脂肪粒减少，小空孢 大空孢 自溶 菌丝生长期 青霉素分泌期 菌丝自溶期 下游操作 过滤 萃取 脱色 精制 溶媒回收 谢 谢 ！