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1、青霉素生产仿真使用手册 北京东方仿真软件技术有限公司 2008 年 8 月 目录 目录0b5E2RGbCAP 第一章背景知识2p1EanqFDPw 1.1 青霉素的发现2DXDiTa9E3d 1.2 青霉素分类及分子结构2RTCrpUDGiT 1.3 青霉素的单位35PCzVD7HxA 1.4 作用机理3jLBHrnAILg 1.5 青霉素的应用4xHAQX74J0X 第二章发酵工艺过程4LDAYtRyKfE 2.1 菌种介绍4Zzz6ZB2Ltk 2.2 菌种的保藏5dvzfvkwMI1 2.3 孢子的制备5rqyn14ZNXI 2.4 种子制备6EmxvxOtOco 2.5 发酵培养基介绍
2、6SixE2yXPq5 2.6 灭菌86ewMyirQFL 2.7 发酵8kavU42VRUs 2.7.1 发酵的过程控制8y6v3ALoS89 2.7.2 防止染菌的要点10M2ub6vSTnP 2.7.3 空气系统的要求100YujCfmUCw 2.7.4 蒸汽系统的要求10eUts8ZQVRd 第三章提炼工艺过程11sQsAEJkW5T 3.1 发酵液预处理11GMsIasNXkA 3.2 提取12TIrRGchYzg 3.3 精制137EqZcWLZNX 1 / 43 3.3.1 脱色和去热原质13lzq7IGf02E 3.3.2 结晶13zvpgeqJ1hk 3.4 成品鉴定14Nr
3、poJac3v1 3.5 成品分装151nowfTG4KI 第四章操作规程15fjnFLDa5Zo 4.1 发酵工艺过程15tfnNhnE6e5 4.1.1 正常发酵 。FyXjoFlMWh 1.4 作用机理 已有的研究认为,青霉素的抗菌作用与抑制细胞壁的合成有关。细菌的 细胞壁是一层坚韧的厚膜,用以抵抗外界的压力,维持细胞的形状。细胞壁 的里面是细胞膜,膜内裹着细胞质。细菌的细胞壁主要由多糖组成,也含有 蛋白质和脂质。革兰氏阳性菌细胞壁的组成是肽聚糖占细胞壁干重的 4 / 43 5080、点青霉 (Penicillum nototum等都能大量产生青霉 素。青霉素的发现和大规模地生产、应用,
4、不仅对抗生素工业的发展起了巨 5 / 43 大的推动作用,而且加上其他抗生素的广泛使用,比如像磺胺药物,使人类 的平均寿命,再次延长了四岁。此外,有的青霉菌还用于生产灰黄霉素及磷 酸二酯酶、纤维素酶等酶制剂和有机酸。1981 年报导,疠孢青霉是纤维素 酶的新来源,它能分解棉花纤维。 yhUQsDgRT1 2.2 菌种的保藏 菌种的保藏方法有:斜面菌种低温保藏法、砂土管保藏法、甘油封藏 法、真空冷冻干燥法。 斜面菌种低温保藏法利用低温对微生物生命活动有抑制作用的原理进行 保藏。把斜面菌种、固体穿刺培养物或菌悬液等,直接放入45冰箱 中。保藏时间一般不超过3 个月,到时必须进行移接传代,再放回冰箱
5、。 MdUZYnKS8I 砂土管保藏法将干燥砂粒与细土混合后灭菌制成砂土管,然后接种保 藏。若把砂土管放在低温或抽气后密封,效果更佳。此法适用于产孢子及芽 孢菌种的保藏。保藏期110年。09T7t6eTno 甘油封藏法向培养好的菌种斜面上,加入灭菌甘油,高出斜面1cm,然 后蜡封管口,放入冰箱。该法既可防止培养基水分蒸发,又能使菌种与空气 隔绝。保藏期 12年。e5TfZQIUB5 真空冷冻干燥法是目前比较理想的一种方法。在低于-15下,快速将 细胞冻结,并保持细胞完整,然后在真空中使水分升华致干。在此环境 中,微生物的生长和代谢都暂时停止,不易发生变异,故可长时间保存,一 般为 510 年,
6、最多可达 15 年之久。此法兼备了低温、干燥及缺氧几方面 条件,使微生物可以保存较长时间,但过程较麻烦,需要一定的设备。 s1SovAcVQM 2.3 孢子的制备 6 / 43 这是发酵工序的开端,是一个重要环节。抗生素产量和成品质量同菌种 性能以及同孢子和种子的情况有密切关系。生产用的孢子需经过纯种和生产 能力的检验,符合规定的才能用来制备种子。保藏在砂土管或冷冻干燥管仲 的菌种经无菌手续接入适合于孢子发芽或菌丝生长的斜面培养基中,经培养 成熟后挑选菌落正常的孢子可再一次接入试管斜面。对于产孢子能力强的及 孢子发芽、生长繁殖快的菌种可以采用固体培养基孢子,孢子可直接作为中 子罐的种子。 GX
7、Rw1kFW5s 2.4 种子制备 种子制备是指孢子接入种子罐后,在罐中繁殖成大量菌丝的过程,其目 的是使孢子发芽、繁殖和获得足够数量的菌丝,以便接种到发酵罐当中去。 种子制备所使用的培养基及其它工艺条件,都要有利于孢子发芽和菌丝繁 殖。UTREx49Xj9 种子罐级数是在指制备种子需逐级扩大培养的次数,一般根据种子的生 长特性、孢子发芽及菌体繁殖速度,以及发酵罐的容积而定。青霉素种子制 备一般为二级种子罐扩大培养。 8PQN3NDYyP 2.5 发酵培养基介绍 培养基是供微生物生长繁殖和合成各种代谢产物所需要的按一定比例配 制的多种营养物质的混合物。培养基的组成和比例是否恰当,直接影响微生
8、物的生长、生产和工艺选择、产品质量和产量等。青霉素的发酵培养基由碳 源、氮源、无机盐及金属离子、添加前体、消沫剂五部分组成。mLPVzx7ZNw 碳源的主要作用是:为微生物菌种的生长繁殖提供能源和合成菌体所必 需的碳成分;为合成目的产物提供所需的碳成分。青霉素发酵中常用乳酸或 葡萄糖,也可采用葡萄糖母液、糖蜜等。其中乳糖最为便宜,但因货源较 少,很多国家采用葡萄糖代替。但当葡萄糖浓度超过一定限度时,会过分加 速菌体的呼吸,以至培养基中的溶解氧不能满足需要,使一些中间代谢物不 7 / 43 能完全氧化而积累在菌体或培养基中,导致pH 下降,影响某些酶的活性, 从而抑制微生物的生长河产物的合成。
9、AHP35hB02d 氮源的作用是供应菌体合成氨基酸和三肽的原料,以进一步合成青霉 素。主要有机氮源为玉M 浆、棉籽饼粉、花生饼粉、酵母粉、蛋白胨等。 玉 M 浆为较理想的氮源,含固体量少,有利于通气及氧的传递,因而利用 率较高。固体有机氮源原料一般需粉碎至200 目以下的细度。有机氮源还可 以提供一部分有机磷,供菌体生长。无机氮如硝酸盐、尿素、硫酸铵等可适 量使用。NDOcB141gT 碳酸钙用来中和发酵过程中产生的杂酸,并控制发酵液的pH 值,为菌 体提供营养的无机磷源一般采用磷酸二氢钾。另外加入硫代硫酸钠或硫酸钠 以提供青霉素分子中所需的硫。由于现在还有一些工厂采用铁罐发酵,在发 酵过程
10、中铁离子便逐渐进入发酵液。发酵时间愈长,则铁离子愈多。铁离子 在 50 g/ml 以上便会影响青霉素的合成。采用铁络合剂以抑制铁离子的影 响,但实际对青霉素产量并无改进。所以青霉素的发酵罐采用不锈钢制造为 宜,其他重金属离子如铜、汞、锌等能催化青霉素的分解反应。 1zOk7Ly2vA 添加苯乙酸或者苯乙酰胺,可以借酰基转移的作用,将苯乙酸转入青霉 素分子,提高青霉素G 的生产强度,添加苯氧乙酸则产生青霉素V。因此 前体的加入成为青霉素发酵的关键问题之一。但苯乙酸对发酵有影响,一般 以苯乙酰胺较好。也有人采用苯乙酸月桂醇酯,其优点是在发酵中月桂醇酯 水解,苯乙酸结合进青霉素成品。而月桂酸作为细菌
11、营养剂及发酵液消沫 剂,且其毒性比苯乙酸小,但价格较贵。前体要在发酵开始20h 后加入,并 在整个发酵过程中控制在50 g/ml 左右 fuNsDv23Kh 由于在发酵过程中二氧化碳的不断产生,加上培养基中有很多有机氮源 含有蛋白质,因此在发酵罐内会产生大量泡沫,如不严加控制,就会产生发 酵液逃液,导致染菌的后果。采用植物油消沫仍旧是个好方法,一方面作为 消沫剂,另一方面还可以起到碳源作用,但现在已普遍采用合成消沫剂6+3ZnSO4 K2ZnFe(CN62+2Na+ 为了有效的去除发酵液中的蛋白质,需加入絮凝剂。絮凝剂是一种能溶 于水的高分子化合物。含有很多离子化基团,开备料泵 2、开备料阀
12、3、备料后 30% 7 前体浓度, 利于青霉素合成 A.升高温度 B.降低温度 C.温度不变 2.青霉素发酵时 ,适宜 pH 是 C 37 / 43 A. 4.4-4.6 B.5.4-5.6 C.6.4-6.6 D. 7.4-7.6 3.青霉素发酵时 ,pH 下降时 ,补充 C A.NaOH B. NaHCO3 C.NH3?H2O D.Ca(OH2 4.青霉素发酵时 ,溶氧应高于 D A.15% B.20% C.25% D. 30% 5.青霉素发酵时 ,溶氧低于 ( B时,会造成不可逆的损害 A.5% B.10% C.15% D.20% 6.青霉素发酵时,用于消泡的天然物质是 C A.花生油
13、B.色拉油 C.玉 M 油 D.大豆油 38 / 43 7.青霉素易溶于 C A.水 B.生理盐水 C.有机溶剂 D.H2SO4 8.青霉素发酵液预处理的设备C A.离心设备 B. 萃取设备 C.过滤设备 D.筛分设备 9.青霉素发酵也预处理的添加剂是B A.助溶剂 B.絮凝剂 C.交联剂 D.萃取剂 10.青霉素萃取的常用萃取剂为C A. 乙酸乙酯 B.乙酸丙酯 C.乙酸丁酯 D.丙酸丙酯 11.为了除去发酵青霉素中的蛋白质,需加入 D A.助溶剂 B.絮凝剂 C.交联剂 D.乳化剂 12.青霉素的提取阶段通常需要以下 A.0-10g/ml B.10-20g/ml C.20-30g/ml D.30-40g/ml 34.青霉素发酵市 ,罐壁涂层选用 ( A 保护 A.环氧树脂 B.正丁树脂 35.分泌青霉素的温度应控制在 C A.0-10 B.10-20 C.20-30 D.30-40 青霉素试卷 标准答案 1.B2.C3.C4.D5.B6.C7.C8.C9.B10.C11.D12.B13.B 14.B15.A16.C17.B18.D19.A20.C21.C22.D23.A24.C 42 / 43 25.D26.A27.C28.C29.A30.B31.A32.C33.D34.A35.C 申明: 所有资料为本人收集整理,仅限个人学习使用,勿做商业用 途。
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