發(fā)酵工程青霉素的制備

青霉素發(fā)酵生產(chǎn)工藝1整理課件青霉素簡(jiǎn)介

發(fā)現(xiàn)

化學(xué)結(jié)構(gòu)理化性質(zhì)抗菌作用和臨床應(yīng)用青霉素合成及調(diào)控生物合成

生物合成的調(diào)控青霉素發(fā)酵生產(chǎn)工藝

菌種發(fā)酵工藝流程培養(yǎng)基發(fā)酵培養(yǎng)控制下游操作

2整理課件青霉素簡(jiǎn)介3整理課件青霉素的發(fā)現(xiàn)1929年英國(guó)學(xué)者弗萊明首先在抗生素中發(fā)現(xiàn)了青霉素，英國(guó)謝菲爾德大學(xué)病理學(xué)家弗洛里實(shí)現(xiàn)對(duì)青霉素的別離與純化。4整理課件青霉素的化學(xué)結(jié)構(gòu)青霉素是含有青霉素母核的多種化合物的總稱，青霉素發(fā)酵液中至少含有5種以上的不同的青霉素：青霉素F、青霉素X、青霉素K及二氫青霉素F等。青霉素分子結(jié)構(gòu)球棍模型5整理課件噻唑環(huán)β-內(nèi)酰胺環(huán)6-氨基青霉烷酸6整理課件青霉素的理化性質(zhì)青霉素本身為一元酸，可與鉀、鈉、鎂、鈣、鋁和銨等化合成鹽類。易溶于水，游離酸易溶于醇、酮、醚、酯等一般有機(jī)溶劑。游離酸或鹽類的水溶液均不穩(wěn)定，極易失去抗菌效力。不耐熱，一般保存于冰箱中，但青霉素鹽的結(jié)晶純品，在枯燥條件下可于室溫保存數(shù)年。青霉素的抗菌效力與其分子中的β-內(nèi)酰胺環(huán)有關(guān)。7整理課件抗菌作用和臨床應(yīng)用青霉素主要抑制革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌，但對(duì)某些革蘭氏陰性細(xì)菌，螺旋體及放線菌也有強(qiáng)大的抗菌作用，青霉素的抗菌作用與抑制細(xì)胞壁的合成有關(guān)。青霉素臨床上用于治療葡萄球菌傳染癥如腦膜炎、化膿炎、骨髓炎等，溶血性鏈球菌傳染癥如腹膜炎、產(chǎn)褥熱，以及肺炎、淋病、梅毒和炭疽等。8整理課件青霉素合成及調(diào)控9整理課件青霉素的生物合成10整理課件青霉素合成的調(diào)控11整理課件青霉素的生物合成與賴氨酸的反響調(diào)節(jié)用產(chǎn)黃霉菌生產(chǎn)青霉素要受到賴氨酸的阻遏，這是由于其賴氨酸生物合成途徑的初始酶——高檸檬酸合成酶受到了賴氨酸反響阻遏。在賴氨酸生物合成途徑中，從氨基己二酸分支而產(chǎn)生青霉素，這種賴氨酸阻遏是初級(jí)代謝調(diào)節(jié)的效果用到次級(jí)代謝上的最好的例子。12整理課件青霉素的生物合成與糖分解代謝的關(guān)系青霉素的生物合成受糖分解代謝產(chǎn)物的阻遏，如合成青霉素的?；D(zhuǎn)移酶就會(huì)被阻遏。在青霉素發(fā)酵過程中，發(fā)現(xiàn)能被青霉素迅速利用的葡萄糖有利于菌體生長(zhǎng)，但抑制青霉素的合成，而被緩慢利用的乳糖，卻是生產(chǎn)青霉素的最好碳源。13整理課件乳糖比葡萄糖優(yōu)越的主要原因是乳糖被水解成單糖的速度正好符合青霉素生產(chǎn)期合成青霉素的需要，而又不會(huì)產(chǎn)生高濃度的分解產(chǎn)物來抑制青霉素的合成，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。但由于乳糖價(jià)格較貴，本錢較高，故在生產(chǎn)實(shí)踐中常通過間隙或滴加葡萄糖的方法控制培養(yǎng)液中糖的含量，以符合菌體生長(zhǎng)和青霉素生物合成的需要。這樣，可以降低本錢，提高產(chǎn)量。14整理課件青霉素發(fā)酵生產(chǎn)工藝15整理課件抗生素制備的一般流程圖菌種孢子制備種子制備發(fā)酵發(fā)酵液預(yù)處理及種子加濾提取及精制成品檢驗(yàn)成品包裝前體發(fā)酵階段提取階段16整理課件菌種目前國(guó)內(nèi)青霉素生產(chǎn)菌按其在深層培養(yǎng)中菌絲的形態(tài)分為絲狀菌和球狀菌兩種，根據(jù)絲狀菌產(chǎn)生孢子的顏色又分為黃孢子絲狀菌和綠孢子絲狀菌，常用菌種為綠孢子絲狀菌，如產(chǎn)黃青霉素。17整理課件發(fā)酵工藝流程18整理課件培養(yǎng)基碳源青霉菌能利用多種碳源如乳糖、蔗糖、葡萄糖等。目前采用淀粉水解糖，糖化液進(jìn)行流加。氮源可采用玉米漿、花生餅粉、精制棉籽餅粉或麩皮粉等有機(jī)氮源，及氯化氨、硫酸氨、硝酸氨等無機(jī)氮源。前體為生物合成含有芐基基團(tuán)的青霉素G，需要在發(fā)酵中參加前體如苯乙酸或苯乙酰胺。由于它們對(duì)青霉素有一定毒性，故一次參加量不能大于0.1%，并采用屢次參加方式。無機(jī)鹽包括硫、磷、鈣、鎂、鉀等鹽類。鐵離子對(duì)青霉素有毒害作用，應(yīng)嚴(yán)格控制發(fā)酵液中鐵含量在30ug/mL以下。19整理課件發(fā)酵培養(yǎng)控制菌體生長(zhǎng)過程控制。6個(gè)階段加糖控制。殘?zhí)墙抵?.6%，pH上升時(shí)加糖補(bǔ)氮及加前體。補(bǔ)氮：硫酸銨、氨、尿素，使發(fā)酵液氨氮量控制在0.01%~0.05%。前體：發(fā)酵液中殘存乙酰胺濃度為0.05%~0.08%。pH控制。6.6~6.4溫度。前期25℃

~26℃

，后期23℃

。溶解氧。不低于飽和溶解氧的30%。泡沫的控制。20整理課件青霉素產(chǎn)生菌的生長(zhǎng)過程分生孢子發(fā)芽期