抗生素發(fā)酵生產(chǎn)工藝

抗生素發(fā)酵生產(chǎn)工藝第1頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三章抗生素發(fā)酵生產(chǎn)工藝3.1概述3.2青霉素的發(fā)酵生產(chǎn)工藝3.3鏈霉素的發(fā)酵生產(chǎn)工藝3.4紅霉素的發(fā)酵生產(chǎn)工藝3.5四環(huán)素的發(fā)酵生產(chǎn)工藝第2頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.1.1抗生素的定義生物在其生命活動(dòng)過程中產(chǎn)生（或用化學(xué)、生物或生物化學(xué)方法衍生的）的在低微濃度下能選擇性的抑制他種生物機(jī)能的化學(xué)物質(zhì)。第3頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月天然抗生素，主要利用微生物發(fā)酵，通過生物合成生產(chǎn)的天然代謝產(chǎn)物。半合成抗生素：經(jīng)過化學(xué)，生物或生化方法進(jìn)行了分子改造，制成的這種衍生物，為半合成抗生素。如氨芐青霉素（Ampicillin）。海洋中提取的抗生物質(zhì)如黃連素、海星皂苷等也屬于抗生素范疇。第4頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（1）根據(jù)來源生物的屬名定名抗生素，如青霉素。（2）根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)定名抗生素，如四環(huán)素類抗生素。（3）一些習(xí)慣性俗名、發(fā)現(xiàn)的地名等命名，如正定霉素、井岡霉素、金霉素、土霉素等。3.1.2抗生素的命名原則第5頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.1.3、抗生素的分類根據(jù)微生物來源分類；根據(jù)抗生素的作用機(jī)制分類；按醫(yī)療作用對(duì)象分類；按作用性質(zhì)分類；按抗生素獲得途徑分類；按應(yīng)用范圍分類；根據(jù)生物合成途徑分類；根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)分類。第6頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月細(xì)菌結(jié)構(gòu)與抗菌作用部位示意圖第7頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月β-內(nèi)酰胺類抗生素四環(huán)素類抗生素氨基糖苷類抗生素大環(huán)內(nèi)脂類抗生素抗生素的化學(xué)結(jié)構(gòu)分類第8頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.1.4抗生素生產(chǎn)工藝技術(shù)的研究第1條途徑：微生物發(fā)酵生產(chǎn)工藝。目前大多數(shù)抗生素品種采用發(fā)酵生產(chǎn)工藝，其特點(diǎn)是成本較低，周期較長(zhǎng)。第2條途徑：全化學(xué)合成生產(chǎn)工藝，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的抗生素可采用此途徑。第3條途徑：半合成生產(chǎn)工藝，利用化學(xué)方法修飾改良生物合成的抗生素，擴(kuò)大抗菌譜、提高療效和降低毒副作用等，獲得新抗生素。微生物合成抗生素包括上游的發(fā)酵和下游提取兩部分，對(duì)于劑型產(chǎn)品，還需要經(jīng)過相應(yīng)的制劑工藝。第9頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2

β-內(nèi)酰胺類抗生素

青霉素第10頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2.1發(fā)展概況1929年，英國(guó)的Fleming——青霉素的發(fā)現(xiàn)。1940年，F(xiàn)lorey&Chain,臨床應(yīng)用青霉素。1945年，意大利的Brotzu發(fā)現(xiàn)一株頂頭孢霉(Cephalosporiumacremonium)，并證明它的代謝產(chǎn)物具有廣譜抗細(xì)菌作用;1953年，Abraham——頭孢菌素C。1958年，青霉素母核6-氨基青霉烷酸(6-APA);1960年，頭孢菌素C母核7-氨基頭孢霉烷酸(7-ACA)第11頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月β-內(nèi)酰胺類抗生素抗菌機(jī)制1、抑制胞壁粘肽合成酶，阻礙粘肽合成，使細(xì)胞壁缺損，菌體破裂死亡。β-內(nèi)酰胺環(huán)與粘肽五肽的最后二肽（D-丙氨酰-D-丙氨酰）立體構(gòu)型似，可選擇性與轉(zhuǎn)肽酶（肽合成酶，PBPs）結(jié)合阻礙粘肽的交叉聯(lián)結(jié)。對(duì)生長(zhǎng)中的細(xì)胞有效，靜止細(xì)胞無效。2、觸發(fā)細(xì)菌自溶酶活性。第12頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)構(gòu)特性β-lactams青核(penam)頭核(cepham)青霉素Ｇ頭孢菌素Ｃ6-氨基青霉烷酸(6-APA)(母核)苯乙酸（側(cè)鏈Ｒ）D-α-氨基已二酸(側(cè)鏈)7-氨基頭孢菌酸(7-ACA)(母核)第13頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月臨床應(yīng)用的主要β-內(nèi)酰胺抗生素天然青霉素：芐青霉素（青霉素G）和青霉素V（苯氧甲基青霉素）。對(duì)革蘭陽(yáng)性細(xì)菌有很強(qiáng)的抗菌活性，易受β-內(nèi)酰胺酶作用失活而對(duì)耐藥菌無效。天然頭孢菌素：頭孢菌素C和7α-甲氧頭孢菌素C（頭霉素C）。廣譜抗細(xì)菌作用，且對(duì)青霉素酶穩(wěn)定；后者還能耐受頭孢菌素酶。第14頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月青霉素的優(yōu)點(diǎn)是毒性小，但其降解物或聚合物易引起免疫變態(tài)反應(yīng)，即過敏反應(yīng)，臨床應(yīng)用前需要進(jìn)行皮試。青霉素的缺點(diǎn)是對(duì)酸不穩(wěn)定，不能口服，排泄快，對(duì)革蘭氏陰性菌無效。第15頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月幾種天然青霉素命名及其活性序號(hào)俗名學(xué)名側(cè)鏈取代基R-生物活性（U/mg鈉鹽）1青霉素G芐青霉素C6H5-CH2-16672青霉素X對(duì)羥基芐青霉素HO-C6H5-CH2-9703青霉素F2-戊烯基青霉素CH3-CH2-CH=CH-CH2-16254青霉素K庚青霉素CH2-(CH2)5-CH2-23005雙氫霉素F戊青霉素CH2-(CH2)3CH2-16106青霉素V苯氧甲基青霉素C6H5-O-CH2-1595第16頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月青霉素的理化性質(zhì)青霉素是有機(jī)酸，易溶于醇、酸、醚、酯類。在水中溶解度很小，且很快失去活性。青霉素G的pK值為2.76，能與無機(jī)或有機(jī)堿成鹽。青霉素鹽極易溶于水，但難溶于有機(jī)溶劑。第17頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2.2青霉素的發(fā)酵生產(chǎn)菌種1928年，F(xiàn)leming分離的點(diǎn)青霉（Peniclliumnotatum）；生產(chǎn)能力很低，遠(yuǎn)不能滿足工業(yè)生產(chǎn)的要求。1938～1941年H.W.F.弗洛里和E.B.錢恩經(jīng)分離制得青霉素，并發(fā)現(xiàn)它對(duì)許多嚴(yán)重的全身性細(xì)菌感染有良好治療效果，是一個(gè)高效低毒抗生素。1943年從美國(guó)皮奧利亞一位農(nóng)婦的發(fā)霉甜瓜上分離得到一株產(chǎn)黃青霉（PenicilliumchrysogenumNRRL1951）。第18頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月青霉素生產(chǎn)菌種按孢子形態(tài)分為綠色孢子和黃色孢子的兩種產(chǎn)黃青霉（Penicilliumchrosogenum）菌株。產(chǎn)黃青霉在液體培養(yǎng)基中菌絲可發(fā)育成兩種狀態(tài)，即球狀菌和絲狀菌。目前生產(chǎn)商采用的是綠色絲狀菌株。第19頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月黃色孢子菌落平坦或褶皺，圓形，邊沿整齊或鋸齒或扇形第20頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月氣生菌絲形成大小梗，上生分生孢子，排列成鏈狀，似毛筆，成為青霉穗孢子圓形或圓柱形綠色孢子第21頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在整個(gè)發(fā)酵培養(yǎng)過程中，產(chǎn)黃青霉的生長(zhǎng)發(fā)育可分為7個(gè)階段：第I期——分生孢子發(fā)芽，孢子先膨脹，再形成小的芽管，原生質(zhì)未分化，有小空胞；第Ⅱ期——菌絲增殖，原生質(zhì)的嗜堿性很強(qiáng)，在Ⅱ期末有類脂肪小顆粒；第Ⅲ期——形成脂肪粒，積累貯藏物，沒有空胞，原生質(zhì)嗜堿性仍強(qiáng)；第22頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第Ⅳ期——脂肪粒減少，形成中小空胞，原生質(zhì)嗜堿性減弱；開始產(chǎn)抗生素；第V期——形成大的空胞，其中含有一個(gè)或數(shù)個(gè)中性紅染色的大顆粒，脂肪粒消失；青霉素產(chǎn)量最高；第Ⅵ期——細(xì)胞內(nèi)看不到顆粒，并出現(xiàn)個(gè)別自溶的細(xì)胞，釋放氨，pH上升；第Ⅶ期——菌絲完全自溶，僅有空細(xì)胞壁。第23頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月鏡檢控制規(guī)定時(shí)間取樣，顯微鏡觀察7個(gè)時(shí)期的形態(tài)變化，控制發(fā)酵。第1~4期為菌絲生長(zhǎng)期，第3期的菌體適宜為種子。第4~5期為生產(chǎn)期，生產(chǎn)能力最強(qiáng)，通過工程措施，延長(zhǎng)此期，獲得高產(chǎn)。第6期到來之前結(jié)束發(fā)酵。第24頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第25頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2.3青霉素的發(fā)酵工藝流程冷凍管孢子培養(yǎng)25℃,7天斜面母瓶孢子培養(yǎng)25℃,7天大米孢子種子培養(yǎng)27℃,50h1:3vvm一級(jí)種子培養(yǎng)液種子培養(yǎng)25℃,14h1:(1~1.5)vvm二級(jí)種子培養(yǎng)液變溫發(fā)酵26-24℃200h1:(0.7~1.8)vvm發(fā)酵液絲狀菌三級(jí)發(fā)酵工藝流程：第26頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月種子制備種子制備過程可分為兩大階段（如圖）：

a

b①實(shí)驗(yàn)室種子制備階段：瓊脂斜面至固體培養(yǎng)基擴(kuò)大培養(yǎng)（如茄子瓶斜面培養(yǎng)等或液體搖瓶培養(yǎng)）。②生產(chǎn)車間種子制備階段：種子罐擴(kuò)大培養(yǎng)。

第27頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月生產(chǎn)孢子制備工藝斜面種子：砂土孢子用甘油、葡萄糖、蛋白胨組成的固體培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)。米孢子：移植到小米或大米固體培養(yǎng)基上，生產(chǎn)7天，25℃。注意：每批孢子必需進(jìn)行嚴(yán)格搖瓶試驗(yàn)，測(cè)定效價(jià)及雜菌情況。第28頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月種子罐培養(yǎng)工藝一級(jí)種子發(fā)酵：發(fā)芽罐，孢子萌發(fā)，形成菌絲。培養(yǎng)基：葡萄糖，玉米漿，CaCO3，玉米油，消泡劑等?？諝饬髁?:3（體積比），300~350rpm，pH自然，溫度27±1℃,

培養(yǎng)40h。第29頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二級(jí)種子罐：繁殖罐，大量繁殖。接種量10%培養(yǎng)基：葡萄糖，玉米漿，玉米油，消泡劑等1:(1~1.5)，250~280rpm，

pH自然，

25±1℃，培養(yǎng)10~14h。質(zhì)量：菌絲致密，菌絲粗壯，Ⅲ期，倍增期6~8h第30頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.種子罐級(jí)數(shù)的確定種子罐的級(jí)數(shù)是指制備種子需逐級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)的次數(shù)，這要根據(jù)菌種生長(zhǎng)的特性、孢子發(fā)芽速度和菌體繁殖速度，以及發(fā)酵罐的容積而定。２．接種種齡和接種量接種齡：接種齡一般以菌體處于生長(zhǎng)旺盛期，即對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期最合適。接種量：抗生素的工業(yè)生產(chǎn)，大多數(shù)發(fā)酵的最適接種量為7～15％或更多。種子質(zhì)量要求：菌絲稠密，菌絲團(tuán)很少，菌絲粗壯，有中小空胞，處在第Ⅲ～Ⅳ期。第31頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月攪拌器冷卻水進(jìn)口放料口無菌空氣培養(yǎng)液冷卻水出口排氣口pH檢測(cè)及控制裝置電動(dòng)機(jī)加料口發(fā)酵罐示意圖第32頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月反復(fù)分批式兩段變溫發(fā)酵發(fā)酵罐：100m3，裝料80m3，接種量20%。培養(yǎng)基：花生餅粉，葡萄糖，尿素，硝酸銨，硫代硫酸鈉，苯乙酰胺，碳酸鈣，玉米油，硅油。參數(shù)條件：1:(0.8~1.2)；150~200rpm；前60h，pH6.4~6.6，26℃；60h后，pH6.7,24℃。帶放：6-10次，間隔24h，帶放量10%。發(fā)酵周期：180~220h。補(bǔ)料：連續(xù)流加葡萄糖、(NH4)2SO4以及前體物質(zhì)苯乙酸鹽。關(guān)鍵：補(bǔ)糖率。第33頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月青霉素的生產(chǎn)周期第34頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2.4影響發(fā)酵產(chǎn)率的因素及發(fā)酵過程控制基質(zhì)濃度的影響前體的影響溫度的影響和控制pH的影響和控制溶氧的在線控制消泡第35頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2.4.1基質(zhì)濃度的影響前期基質(zhì)濃度過高，對(duì)生物合成酶系產(chǎn)生阻遏(或抑制)或?qū)z生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制(如葡萄糖和銨的阻遏或抑制，苯乙酸的生長(zhǎng)抑制)；后期基質(zhì)濃度低，限制了菌絲生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成。第36頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月碳源的選擇碳源：乳糖、蔗糖、葡萄糖、阿拉伯糖、甘露糖、淀粉和天然油脂等。發(fā)酵初期，利用快效的葡萄糖進(jìn)行菌絲生長(zhǎng)。當(dāng)葡萄糖耗竭后，利用緩效的乳糖，使pH穩(wěn)定，分泌青霉素。碳源占成本12%以上，采用糖化液流加，降低成本。葡萄糖濃度的調(diào)節(jié)是根據(jù)pH、溶解氧或CO2釋放率予以調(diào)節(jié)。第37頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月什么是6-APA6-氨基青霉烷酸6-APA由青霉素鉀鹽酶化裂解而成，是生產(chǎn)半合抗青霉素類抗生素氨芐鈉和阿莫西林的重要中間體。發(fā)酵過程中也產(chǎn)生6-APA，但產(chǎn)量很低。糖與6-APA結(jié)合形成糖基-6-APA，影響青霉素產(chǎn)量。

第38頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在青霉素的生產(chǎn)中，讓培養(yǎng)基中的主要營(yíng)養(yǎng)物只夠維持青霉菌在前40h生長(zhǎng)，而在40h后，靠低速連續(xù)流加葡萄糖和氮源等，使菌體處于半饑餓狀態(tài)，延長(zhǎng)青霉素的合成期，大大提高了產(chǎn)量。殘?zhí)?.3~0.6%左右，pH開始升高時(shí)流加糖濃度：500kg/m3；流速：1.0~1.25kg/(m3·h)第39頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)酵動(dòng)力學(xué)菌體干重殘?zhí)堑?0頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月流加氮源控制玉米漿：最好，含有多種氨基酸及其前體苯乙酸和衍生物。但其質(zhì)量不穩(wěn)定，產(chǎn)量較少，故可用花生餅粉或棉籽餅粉取代。補(bǔ)加無機(jī)氮源：硫酸銨、氨水、尿素（有機(jī)氮）。氨基氮濃度：控制在0.01~0.05%間。第41頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月鹽離子控制硫和磷：硫濃度降低時(shí)青霉素產(chǎn)量減少3倍；磷濃度降低時(shí)青霉素產(chǎn)量減少1倍。鈣、鎂和鉀：合適的陽(yáng)離子比例為鉀30%、鈣20%、鎂41%。如鎂離子少，鉀離子多時(shí)，菌絲細(xì)胞將培養(yǎng)基中氮源轉(zhuǎn)化成各種氨基酸的能力強(qiáng)。鈣離子影響細(xì)胞的生長(zhǎng)和培養(yǎng)基的pH。鐵易滲入菌絲內(nèi)，對(duì)青霉素合成有毒，30~40μg/ml以下，故罐壁涂環(huán)氧樹脂保護(hù)層。第42頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2.4.2前體的影響及控制

苯乙酸或其衍生物苯乙酰胺、苯乙胺、苯乙酰甘氨酸等均可作為青霉素G的側(cè)鏈前體。利用途徑：青霉菌可將前體直接結(jié)合到產(chǎn)物分子中，也可作為養(yǎng)料和能源利用，即氧化為二氧化碳和水。前體究竟通過哪個(gè)途徑被菌利用，主要取決于培養(yǎng)條件以及所用菌種的特性。第43頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月前體的毒性：前體對(duì)青霉菌的生長(zhǎng)發(fā)育有毒性，其毒性大小取決于培養(yǎng)基的pH值和前體的濃度。苯乙酰胺在堿性時(shí)毒性較大，pH=8時(shí)即抑制菌體生長(zhǎng)；苯乙酸在酸性(pH=5.5)時(shí)毒性較大，堿性時(shí)不抑制菌絲體生長(zhǎng)；pH值在中性時(shí)苯乙酰胺的毒性大于苯乙酸。前體濃度一般始終維持在0.1％為宜。第44頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月前體的氧化培養(yǎng)基的成分，pH，菌齡苯乙酸被菌體氧化的速率，隨培養(yǎng)基的pH值上升而增加。苯乙酸被菌體氧化的速率，隨著菌齡的增大而增加。間歇或連續(xù)添加低濃度苯乙酸的辦法，保持前體的供應(yīng)速率僅略大于生物合成的需要。第45頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2.4.3提高產(chǎn)量的其他物質(zhì)流加表面活性劑：新潔爾滅、聚氧乙烯、山梨糖醇酐、單油酸酯、單月桂酸酯、三油酸酯?？扇苄愿叻肿踊衔铮壕垡蚁┐肌⒕郾┧徕c、聚乙二胺、聚乙烯吡咯烷醇。其他：剪切保護(hù)劑；分散劑。第46頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2.4.4溫度的影響及控制

一般生長(zhǎng)的適宜溫度為30℃，而分泌青霉素的適宜溫度是在20℃，但周期很長(zhǎng)。變溫控制法，生長(zhǎng)階段較高溫度，縮短生長(zhǎng)時(shí)間；生產(chǎn)階段適當(dāng)降低溫度，以利于青霉素合成。如采用從26℃逐漸降溫至24℃的發(fā)酵溫度。第47頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2.4.5pH值的影響及控制

最適pH值，一般認(rèn)為是6.4～6.6，應(yīng)盡量避免超過7.0在青霉素發(fā)酵過程中pH值是通過下列手段控制的：pH值過高，可加糖、硫酸或無機(jī)氮源；pH值較低可加入CaCO3、氫氧化鈉、氨或尿素，也可提高通氣量。也有利用自動(dòng)加入酸或堿的方法，使發(fā)酵液pH值維持在最適范圍，以提高青霉素產(chǎn)量第48頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月補(bǔ)糖方式控制pH

：一種是恒速補(bǔ)糖，用酸或堿來控制pH值；另一種是根據(jù)pH值來補(bǔ)糖，即pH值上升得快就多補(bǔ)，pH值下降時(shí)少補(bǔ)，以維持pH=6.5～6.9范圍。第49頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2.4.6溶氧的在線控制溶氧30％飽和度以下時(shí)，青霉素產(chǎn)量急劇下降；溶氧10％飽和度以下時(shí)，則造成不可逆轉(zhuǎn)的損失。溶氧濃度過高，菌絲生長(zhǎng)不良或加糖率過低．第50頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月通氣比：1:（0.8~1.5）。適宜的攪拌速度：保證氣液混合，提高溶氧。調(diào)整攪拌轉(zhuǎn)速：各階段的生長(zhǎng)和耗氧量不同。葡萄糖流加控制的參考指標(biāo)之一。第51頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2.4.7泡沫控制天然油脂：玉米油；化學(xué)消泡劑：泡敵；策略：少量多次；注意：前期不宜多加入，影響呼吸代謝。第52頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2.5青霉素的分離純化工藝過程青霉素不穩(wěn)定，遇酸、堿、熱分解失活；水溶液中不穩(wěn)定，非極性溶劑中穩(wěn)定；易溶于有機(jī)溶劑，水中溶解度很?。磺嗝顾佧}很穩(wěn)定，降解產(chǎn)物具有致敏性；防止降解，條件需溫和、快速。第53頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月青霉素的生物合成與理論產(chǎn)量第54頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月α一氨基己二酸的生物合成：

1.5葡萄糖+NH3+0.5ADP+0.5Pi+6NAD+→α一氨基己二酸

+3C02+0.5Pi+6NADH(I)前體氨基酸的生物合成(3)半胱氨酸的生物合成：0.5葡萄糖+NH3+SO42-+12.5ATP+4NADH+FAD→半胱氨酸+AMP+PAP+10.5ADP+9.5Pi+2PPi+4NAD++FADH2(III)(2)纈氨酸的生物合成：

葡萄糖+NH3+0.5ATP→纈氨酸+C02+0.5ADP+0.5Pi(11)第55頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

青霉素的合成半胱氨酸+纈氨酸+α-氨基己二酸+苯乙酸+ADP+Pi+3ATP+NAD++FAD→青霉素G+6-氧氫化吡啶-2-羥酸+4AMP+4PPi+NADH+FADH2(V)將式(I)、(Ⅱ)、(Ⅲ)、(V)相加，得青霉素G生物合成的總化學(xué)式：3葡萄糖+3NH3+SO42-+苯乙酸+1.5ATP+3NAD++2FAD→青霉素G+6-氧氫化吡啶-2-羥酸+4CO2+PAP+5AMP+6PPi+9.5ADP+8.5Pi+3NADH+2FADH2青霉素的理論生產(chǎn)得率：3.22葡萄糖+3NH3+SO42-十苯乙酸+3.84O2→青霉素G+6-氧氫化吡啶-2-羥酸+5.34CO2第56頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

相對(duì)的基質(zhì)符號(hào)

表示單位

備注mol／molg／g①U／mg

葡萄糖氨氧苯乙酸YpsYpnYpoYpp0.310.390.330.420.261.00.6l0.776.998.872.942.6210221284116491478948934364②

③②③③②,③①以青霉素G鈉鹽表示。②α-氨基己二酸不循環(huán)使用。③64％的α-氨基己二酸循環(huán)使用。表青霉素的理論生產(chǎn)得率第57頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月提煉工藝過程步驟：發(fā)酵液的預(yù)處理和過濾青霉素的提取青霉素的精制及烘干第58頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2.5.1發(fā)酵液的過濾和預(yù)處理目的：分離菌體，除去雜質(zhì)雜質(zhì)：高價(jià)無機(jī)離子（Ca2+,Mg2+,Fe3+）和蛋白質(zhì)Ca2+－草酸，草酸鈉Mg2+－三聚磷酸鈉Fe3+－黃血鹽（亞鐵氰化鉀）蛋白質(zhì)－等電點(diǎn)，加明礬或絮凝劑法第59頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)酵液和濾液＜10℃一次過濾鼓式真空過濾機(jī)一次濾液：pH6.2～7.2，略發(fā)渾，棕黃色或棕綠色。蛋白質(zhì)含量一般在0.5～2.0mg/ml（個(gè)別情況下可達(dá)到7.0mg/ml）二次過濾：澄清透明，用于提取（收率90%）板框過濾機(jī)0.07%硅藻土，作為助濾劑硫酸酸化去除蛋白質(zhì)：硫酸調(diào)pH4.5~5.0加入0.07%溴代十五烷吡啶（PPB，去乳化劑，破壞W/O型乳濁液）第60頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第61頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第62頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第63頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖1濾框和濾板1-濾框2-濾板3-濾板外框架4-濾板柵5-支撐格篩6-壓蓋框圖2

板框壓濾機(jī)外形1-固定端板2-濾板3--濾框4-活動(dòng)端板5-活絡(luò)接頭6-支承7-傳動(dòng)齒輪9-手輪第64頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖5板框式壓濾機(jī)操作示意圖(a)過濾階段

(b)洗滌階段第65頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)際上，隨著高效高速萃取離心機(jī)的出現(xiàn)，如德國(guó)Westfalia公司出品的傾析器（decantor），可省去過濾工序，比用板框過濾除去菌絲后再提取的收率高出2~3%。第66頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2.5.2青霉素的提取和精制

溶劑萃取法原理：青霉素與堿金屬所生成的鹽類在水中溶解度很大，而青霉素游離酸易溶解于有機(jī)溶劑中。第67頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月萃?。╡xtraction）是利用液體或超臨界流體為溶劑提取原料中目標(biāo)產(chǎn)物的分離純化操作，所以，萃取操作中至少有一相為流體，一般稱該流體為萃取劑（extractant)。第68頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月萃取分離的特點(diǎn)：

1、比化學(xué)沉淀法分離程度高；

2、比離子交換法選擇性好、傳質(zhì)快；

3、比蒸餾法能耗低，生產(chǎn)能力大，周期短，連續(xù)操作，可以自動(dòng)化控制；

4、和其他新型分離技術(shù)相結(jié)合，產(chǎn)生了一系列新型分離技術(shù)。第69頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月有機(jī)溶劑的選擇相似相溶的原理有機(jī)溶劑還應(yīng)滿足以下要求：(1)價(jià)廉易得；(2)與水相不互溶；(3)與水相有較大的密度差，并且粘度小，表面張力適中，相分散和相分離較容易；(4)容易回收和再利用；(5)毒性低，腐蝕性小，閃點(diǎn)低，使用安全；(6)不與目標(biāo)產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)。第70頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月表青霉素的分配系數(shù)溶劑pH=2.5(溶劑／水)pH=7.0(溶劑／水)溶劑pH=2.5(溶劑／水)pH=7.0(溶劑／水)醋酸戊酯45/11/235氯仿39/11/220醋酸丁酯47/11/186三氯乙烯21/11/260醋酸乙酯39/11/260乙醚12/11/190第71頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月逆流萃取過程正向萃取：酸化pH1.8~2.0，濾液:醋酸丁酯=1:0.3，碟片式離心機(jī)分離（濃縮1.5~2.1倍）反相萃取：pH6.8~7.4（磷酸鹽、碳酸鹽緩沖液）。把青霉素從丁酯中提取到緩沖液中。反復(fù)萃取2~3次，達(dá)到結(jié)晶要求。萃取條件：10℃。萃取罐冷凍鹽水冷卻。第72頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月溫度的影響一般來說，溫度升高則引起互溶的程度增加，當(dāng)升高至某一溫度時(shí)，甚至可使兩相區(qū)消失，這樣萃取操作成為不可能。一方面，降低系統(tǒng)的溫度可提高萃取效率與料液的分離程度。另一方面，降低操作溫度會(huì)使液體粘度增大，擴(kuò)散系數(shù)減少，并增加整個(gè)系統(tǒng)的冷卻負(fù)荷和動(dòng)力消耗。整個(gè)萃取過程應(yīng)在低溫下進(jìn)行（在10℃以下），在保證萃取效率的前提下，盡量縮短操作時(shí)間，減少青霉素的破壞。第73頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月萃取方式單級(jí)萃取多級(jí)萃取第74頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月單級(jí)萃取單級(jí)萃取只包括一個(gè)混合器和一個(gè)分離器，第75頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月多級(jí)萃取多級(jí)錯(cuò)流萃取多級(jí)逆流萃取第76頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月多級(jí)錯(cuò)流萃取混合分離器1混合分離器2混合分離器n料液溶劑萃余液萃余液萃取液溶劑萃取液溶劑萃取液萃余液第77頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月多級(jí)逆流萃取混合分離器1混合分離器2混合分離器n料液產(chǎn)物+溶劑萃余液萃余液廢液溶劑第78頁(yè)，課件共90頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月萃取設(shè)備液-液萃取設(shè)備應(yīng)包括3個(gè)部分：混合設(shè)備、分離設(shè)備、溶劑回收設(shè)備。第79頁(yè)，