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/phtml 年产17吨青霉素发酵车间工艺设计 第一部分 青霉素的发酵工艺 1．菌种 最早发现产生青霉素的原始菌种得英国科学家茀莱明分离的点青霉，合成能力低下，沉没培养时只能产生2U/mL，远远不能满足工业生产的要求。后来找到另一种生产能力较强且适合液体深层培养的产黄青霉菌种，并再经X射线、紫外线诱变处理，得到生产能力较高的菌种，生产能力可达1000一1500U/mL。顾名思义，产黄青霉容易产生大量的黄色素，且分离时不易除去，故再将此菌进一步诱变处理，使其产生黄色素的能力丧失后，才成为世界通用的生产菌种。现代分子生物学方法的发展，为青霉素菌种的改进提供了新的契机，结合基因工程技术和发酵工艺的改进，使当今世界青霉素工业发酵水平已达85000U/mL以上。 国内大多数生产厂都采用绿孢子丝状菌。细胞生长发育分为6期：Ⅰ－Ⅲ长菌丝为主；Ⅲ－Ⅴ合成产物为主；Ⅵ放罐。 青霉素生产中，菌种是活的灵魂，对菌种的保藏至关重要。国内生产厂家一般在真空干燥状态下保存其分生孢子。也可用甘油或乳糖溶液作悬浮剂，在一70℃冰箱或液氮中保存孢子悬浮液或营养菌丝体。由于分生孢子在保存过程中较营养菌丝体更易变异，故保存营养菌丝是青霉素生产菌种保存的首选。 2．青霉素发酵工艺流程、工艺要点及过程控制（1）丝状菌三级发酵工艺流程冷冻管（25°C，孢子培养，7天）——斜面母瓶（25°C，孢子培养，7天）——大米孢子（26°C，种子培养56h,1:1.5vvm）——一级种子培养液（27°C，种子培养，24h,1:1.5vvm）——二级种子培养液（27~26°C,发酵,7天,1:0.95vvm）——发酵液。(斜面孢子和米孢子)为目的；种子培养以获得大量健壮的营养菌丝体(种子罐培养)为目的。孢子和种子质量对青霉素的产量有直接影响，必须对其生产过程的每一环节严格控制。 (2) 工艺要点 a 生产孢子的制备 斜面孢子培养基：甘油、葡萄糖和蛋白胨。孢子培养基：大米或小米固体培养基，培养条件是在无菌条件下25℃培养7天。成熟的孢子进行真空干燥后，低温保存备用。 b 生产种子的制备 青霉素生产种子常用二级种子罐培养。第一级种子罐接入孢子，接种量为每立方米培养基不少于200亿孢子。培养基组成为玉米浆、乳糖和葡萄糖等。培养条件为27±1℃培养40h 图2—2 青霉素生产一般流程图 左右，控制通气量为1：3m3/(m3?min)，搅拌转速为300~350r/min。一级种子培养温度高于青霉菌的生长和生产温度，主要是为了促进孢子的萌发。 二级种子培养时接入10%一级种子，以葡萄糖和玉米浆等为培养基，培养温度25±1℃，培养时间10~14h，通风比(1：1)~(1：5) m3/(m3?min)，搅拌转速为250~280r/min。 种子质量要求：菌丝稠密，菌丝结团很少，菌丝粗壮，有中小空胞。在最适生长条件下，达到对数生长期时菌丝体量的培增时间约为6~7h。菌种保存时间过长、上一级种子生长不良、原材料质量发生波动等，都将影响菌体生长速度，使倍增时间延长。在工业生产中，培养条件及原材料质量均应严格控制，以保持种子质量的稳定性。 c 发酵生产 发酵以葡萄糖、花生饼粉、麸质水、尿素、硝酸铵、硫代硫酸钠、苯乙酰胺和碳酸钙为培养基。发酵阶段的工艺要求见表2一1。 对于分批发酵来说，这一过程又分为菌体生长和产物合成两个阶段。前一阶段菌丝体快速大量生长。由生长阶段转入产物合成阶段的必要条件是菌丝体的比生长速率降低到一个合适的水平，这可通过降低葡萄糖浓度的方法来间接控制。为了维持青霉素的持续合成能力，在合成阶段，需要维持菌丝体处于最低比生长速率。在转入合成阶段时，菌丝浓度不宜过高，以确保生产期菌丝体浓度有继续增加的余地。 发酵时的接种量约为20%，发酵温度先期为26℃后期为24℃，通气量为1：(0.8~1.2) m3/(m3?min)，搅拌速度为150~200r/min。 表2一1 青霉素发酵的一般工艺要求 ①标准状态下的空气流量。 发酵过程必须适当加糖，并补充氮、硫和前体。加糖时要控制好残糖量，前期和中期约控制在0.3~0.6%范围内，加入量主要决定于耗糖速度、pH值变化、菌丝量及培养液体积。 pH值控制：一般，前期60h内维持pH值6.8~7.2，以后稳定在6.5左右。部分菌种，例如产黄青霉绿色孢子，最适pH值则始终在6.4~6.5范围内，高于7.0或低于6.0则出现代谢异常，青霉素产量显著下降。 泡沫控制：前期泡沫主要是花生饼粉和麸质水引起的，在前期泡沫多的情况下，菌丝体需氧量也低，可通过间歇搅拌来控制；中期泡沫可通过加油(消泡剂)来控制，必要时可略为降低通气量，但搅拌必须开足，否则会影响菌体呼吸。发酵后期产泡沫的量一般