次级代谢产物课件.ppt

青霉素——概述 青霉素（Benzylpenicillin / Penicillin）又被称为青霉素G、peillin G、 盘尼西林、配尼西林、青霉素钠、苄青霉素钠、青霉素钾、苄青霉素钾。青霉素是抗菌素的一种，是指从青霉菌培养液中提制的分子中含有青霉烷、能破坏细菌的细胞壁并在细菌细胞的繁殖期起杀菌作用的一类抗生素，是第一种能够治疗人类疾病的抗生素。青霉素类抗生素是β-内酰胺类中一大类抗生素的总称。 青霉素的发现者 青霉素 的结构 青霉素的发酵 发酵工艺发酵工艺控制： 发酵工艺控制： 1.基质浓度 2.培养基成分的控制  3.温度 4. pH 值、溶氧 5 .泡沫的控制  发酵工艺控制 1.基质浓度 ： 在发酵过程中，常常因为前期基质量浓度过高，对生物合成酶系产生阻遏或对菌丝生长产生抑制（如葡萄糖的阻遏和抑制 , 苯乙酸的生长抑制）, 而后期基质浓度低限制了菌丝生长和产物合成 。 所以， 在青霉素发酵中通常采用补料分批操作法 ，以维持一定的最适浓度 。 发酵工艺控制 2.培养基成分的控制 : A.碳源： 发酵中常用乳酸或葡萄糖。 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和产物的合成。 目前普遍采用淀粉的酶水解产物，葡萄糖化液流加，以降低成本。 B.氮源： 主要有机氮源为玉米浆、棉籽饼粉、花生饼粉、酵母粉、蛋白胨等。 玉米浆为较理想的氮源，含固体量少，有利于通气及氧的传递，因而利用率较高。 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。 发酵工艺控制 C.无机盐： 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。 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。现在还有一些工厂采用铁罐发酵，在发酵过程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50μg/ml以上便会影响青霉素的合成。所以青霉素的发酵罐采用不锈钢制造为宜。 发酵工艺控制 D.前体： 前体的加入是青霉素发酵的关键问题之一。 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。但苯乙酸对发酵有影响，一般以苯乙酰胺较好。 也有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50μg/ml左右。前体用量大于0.1%时，青霉素的生物合成均下降。所以一般发酵液中前体浓度以始终维持在0.1%为宜。 发酵工艺控制 3.温度 ： 青霉素发酵的最适温度随所用菌株的不同可能稍有差别 , 但一般认为应在25 °C 左右。温度过高将明显降低发酵产率 , 同时增加葡萄糖的维持消耗 , 降低葡萄糖至青霉素的转化率。对菌丝生长和青霉素合成来说 , 最适温度不是一样的, 一般前者略高于后者, 故有的发酵过程在菌丝生长阶段采用较高的温度，以缩短生长时间, 到达生产阶段后便适当降低温度 , 以利于青霉素的合成。 发酵工艺控制 4. pH 值、溶氧 ： pH值：青霉素发酵的最适pH 值一般认为在6.8～7.2 左右, 应尽量避免 pH 值超过7.0。因为青霉素在碱性条件下不稳定,容易加速其水解。 溶氧:对于好氧的青霉素发酵来说,溶氧浓度是影响发酵过程的一个重要因素。当溶氧浓度降到30%饱和度以下时,青霉素产率急剧下降,低于10%饱和度时,则造成不可逆的损害。溶氧浓度过高,说明菌丝生长不良或加糖率过低,造成呼吸强度下降,同样影响生产能力的发挥。 在罐的夹层或蛇管