【正文】 發(fā)酵 罐考慮到各種由于底物濃度過高引起的底物抑制情 況以及產(chǎn)物合成期對營養(yǎng)成分的需求，采用中間補(bǔ)料。C 下培養(yǎng) 4050h。 通入無菌空氣，充分?jǐn)嚢?300350r/min,在溫度（ 27177。 ） 176。C ，培養(yǎng) 168h。 采用鼓式真空過濾機(jī)過濾，除去菌絲體和大部分蛋白。C ，相對濕度 50%，生長 7d。C ，培養(yǎng) 68d，形成單菌 落 調(diào) pH 至中性，加 倍體積 無水丁醇，在 1626176。將此 BA 萃取液經(jīng)活性炭脫色，脫色 BA 加入碳酸鉀溶液調(diào) pH 至7 左右離心機(jī)反萃取得 RB， RB 加丁醇經(jīng)共沸蒸餾過濾干燥即可得青霉素 G 鉀鹽。 提取精制：將青霉素發(fā)酵液冷卻，過濾。用無菌水將孢子制成懸浮液接種到種子罐內(nèi)已滅菌的培養(yǎng)基中，通入無菌空；氣、攪拌，在 27℃ 下培養(yǎng) 24～ 28h，然后將種子培養(yǎng)液接種到發(fā)酵罐已滅菌的含有苯乙酸前體的培養(yǎng)基中，通入無菌空氣，攪拌，在 27℃ 下培養(yǎng) 7 天。 此階段一般又稱為菌體自溶期或發(fā)酵后期。 (3) 菌體自溶階段 這個(gè)階段菌體衰老，細(xì)胞開始自溶，合成青霉素能力衰退，青霉素生產(chǎn)速率下降，內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書 氨基氮增加， pH 上升。除此之外，發(fā)酵液的 pH 值、溫度和溶解氧濃度等都會(huì)影響發(fā)酵過程中的代謝變化，進(jìn)而影響青霉素產(chǎn)量，必須予以嚴(yán)格控制。此外，由于存在著抗生素合成和菌體合成二條不同的代謝途徑，需要嚴(yán)格控制發(fā)酵條件，以利抗生素合成代謝的進(jìn)行。在這個(gè)階段，菌體重量有所增加，但產(chǎn)生菌的呼吸強(qiáng)度一般無顯著變化。當(dāng)營養(yǎng)物質(zhì)的消耗達(dá)到一定程度，菌體生長達(dá)到一定濃度，或者溶解氧的供應(yīng)下降到某一水平，即成為限制因素時(shí)，菌體生長速度減慢；同時(shí)，由于菌體的某些中間代謝產(chǎn)物的迅速積累、原有的酶活力下降以及出現(xiàn)與抗生素合成有關(guān)的新酶等原因，導(dǎo)致生理階段的轉(zhuǎn) 變，發(fā)酵就從菌體生長階段轉(zhuǎn)入青霉素合成階段。隨著菌體濃度的不斷增加，攝氧率不斷增大，溶解氧水平不斷降低。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書 第二章 設(shè)計(jì)說明 青霉素發(fā)酵過程 青霉素發(fā)酵過程中的代謝變化分為菌體生長、青霉素合成和菌體自溶三個(gè)階段 [2] (1) 菌體生長階段 發(fā)酵培養(yǎng)基接種后生產(chǎn)菌在合適的環(huán)境中經(jīng)過短時(shí)間的適應(yīng)，即開始發(fā)育、生長和繁殖，直至達(dá)到菌體的臨界濃度。對腸球菌有中等度抗菌作用，淋病奈瑟菌、腦膜炎奈瑟菌、白喉棒狀桿菌、炭疽芽孢桿菌、牛型放線菌、念珠狀鏈 桿菌、李斯特菌、鉤端螺旋體和梅毒螺旋體對本品敏感。主要用于敏感菌引起的各種急性感染，如肺炎、支氣管炎、腦膜炎、心內(nèi)膜炎、腹膜炎、膿腫、敗血癥、蜂窩組織炎、乳腺炎、淋病、鉤體病、回歸熱、梅毒、白喉及中耳炎等。氨芐青霉素耐酸廣譜；對抗綠膿桿菌的磺芐青霉素，耐酸、耐酶、口服的乙氧萘青霉素等 ， 提供頭孢菌素母核。優(yōu)點(diǎn)：毒性小，但由于難以分離除去青霉噻唑酸蛋白（微量可能引起過敏反應(yīng)），需要皮試。 對 流感嗜血桿菌 和百日咳鮑特氏菌亦具一定抗菌活性 ， 對梭狀芽孢桿 菌屬、消化鏈球菌、 厭氧菌 以及產(chǎn)黑色素?cái)M桿菌等具良好抗菌作用。對 溶血性鏈球菌 等 鏈球菌屬 ， 肺炎鏈球菌 和不產(chǎn) 青霉素酶 的葡萄球菌具有良好抗菌作用。造成細(xì)胞壁的缺損，使細(xì)菌失去細(xì)胞壁的滲透屏障，對細(xì)菌起到殺滅作用。 即 作用 機(jī)理 是干擾細(xì)菌細(xì)胞壁的合成。現(xiàn)已證明青霉素內(nèi)酞胺環(huán)上的高反應(yīng)性肽鍵受到轉(zhuǎn)肽酶活性部位上絲氨酸殘基的羥基的親核進(jìn)攻形成了共價(jià)鍵，生成青霉噻唑酰基 酶復(fù)合物，從而不可逆的抑制了該酶的催化活性。其中肽聚糖是一種含有乙?；咸烟前泛投屉膯卧木W(wǎng)狀生內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書 物大分子，在它的生物合成中需要一種關(guān)鍵的酶即轉(zhuǎn)肽酶。細(xì)胞壁的里面是細(xì)胞膜，膜內(nèi)裹著細(xì)胞質(zhì) ,青霉素作用于 β內(nèi)酰胺類細(xì)菌的細(xì)胞壁，而人類只 有細(xì)胞膜無細(xì)胞壁，故對人類的毒性較小 。 作用機(jī)理 有研究認(rèn)為，青霉素的抗菌作用與抑制細(xì)胞壁的合成有關(guān) [1]。因此青霉素的質(zhì)量單位為 : 青霉素鈉等于 1 個(gè)青霉素單位。其各個(gè)青霉素結(jié)構(gòu)式 如下圖 ： 圖 青霉素 結(jié)構(gòu)式 青霉素的單位 目前國際上青霉素活性單位表示方法有兩種：一是指定單位（ unit）；二是活性質(zhì)量（ μg），最早為青霉素規(guī)定的指定單位是： 50mL 肉湯培養(yǎng)基中恰能抑制標(biāo)準(zhǔn)金葡萄菌生長的青霉素量為一個(gè)青霉素單位。工業(yè)上應(yīng)用的有鈉、鉀、普魯卡因、二芐基乙二胺鹽 ，其在水中溶解度很小，且很快失去活性。 青霉素分子結(jié)構(gòu)及分類 青霉素是 6－氨基青霉烷酸（ 6aminopenicillanic acid, 6APA）苯乙酰衍生物。 中國目前是世界上最大青霉素生產(chǎn)國，青霉素原料主要出口市場是：印度、韓國、日本、臺(tái)灣、德國、荷蘭、愛爾蘭、法國、香港和美國，這十大市場合計(jì)占中國總出口量的 82%。在 1996 年得到迅速擴(kuò)展，當(dāng)時(shí)全球青霉素原料藥年產(chǎn)銷量達(dá) 4萬噸左右，其中中國的青霉素在國際市場的份額占到 30%，且出口量猛增。上述三種產(chǎn)品占抗感染藥物原料藥的 78%，用于生產(chǎn)這些半合成產(chǎn)品所需消耗的青霉素約占全部產(chǎn)量的 3/4。據(jù)估計(jì)，在世界范圍內(nèi)目前對 6氨基青霉素烷的需求量約為 25800 噸，到 2020 年將達(dá)到 32800噸；對 7氨基脫乙酰氧基頭孢烯酸的需求量約為 6000噸，到 2020年為 7000噸。1945 年，弗萊明、弗洛里和錢恩因發(fā)現(xiàn)青霉素 及其臨床效用 ” 而共同榮獲了諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。這種新的藥物對控制傷口感染非常有效。到了 1943 年，制藥公司已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了批量生產(chǎn)青霉素的方法。但是青霉素會(huì)使個(gè)別人發(fā)生過敏反應(yīng)，所以在應(yīng)用前必須做皮試。 此后一系列臨床實(shí)驗(yàn)證實(shí)了青霉素對鏈球菌、 白喉?xiàng)U菌 等多種細(xì)菌感染的療效。 1940 年，英國 Florey 和 Chain 進(jìn)一步研究此菌，并從培養(yǎng)液中制出了干燥的青霉素制品。 1928 年，英國細(xì)菌學(xué)家 Fleming 發(fā)現(xiàn)污染在培養(yǎng)葡萄球菌的雙蝶 上的一株霉菌能殺死周圍的葡萄球菌。當(dāng)時(shí)若某人患了肺結(jié)核，那么就意味著此人不久就會(huì)離開人世。 (7) 編寫初步設(shè)計(jì)有關(guān)的生產(chǎn)工藝部分的文件。 (5) 向配套專業(yè)（土建、自控儀表、供水、環(huán)保、供電、供熱、采暖通風(fēng)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)）提出設(shè)計(jì)要求和有關(guān)資料。 (3) 設(shè)備的選型和計(jì)算，確定生產(chǎn)設(shè)備的規(guī)格和臺(tái)數(shù)。 設(shè)計(jì)步驟 工藝設(shè)計(jì)在初步設(shè)計(jì)階段，可分為下面幾個(gè)步驟 ： (1) 選擇不確定生產(chǎn)流程，確定技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 (5) 必須充分考慮各種明顯的和潛在的危險(xiǎn)，保證生產(chǎn)人員的健康和安全，如生物反應(yīng)器等壓力容器，易燃、易爆揮發(fā)性溶劑的管理以及基因工程菌的生物擴(kuò)散等。 (3) 系統(tǒng)能適應(yīng)和抑制外部擾動(dòng)的影響，達(dá)到整套系統(tǒng)的可控性。 設(shè)計(jì)要求 (1) 生物技術(shù)產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì) 量指標(biāo)。其過程設(shè)計(jì)依據(jù)生物工藝條件，選擇合理的原料、確定最經(jīng)濟(jì)和最安全的途徑。 production 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書 目 錄 摘 要 ........................................................................................................................................II Abstract ..................................................................................................................................... III 第一章 引 言 ............................................................................................................................ 1 總論 ............................................................................................................................. 1 設(shè)計(jì)依據(jù) .......................................................................................................... 1 指導(dǎo)思想 .......................................................................................................... 1 設(shè)計(jì)要求 .......................................................................................................... 1 設(shè)計(jì)步驟 .......................................................................................................... 1 青霉素的發(fā)現(xiàn) ............................................................................................................. 2 青霉素分子結(jié)構(gòu)及分類 ............................................................................................. 3 青霉素的單位 ............................................................................................................. 4 作用機(jī)理 ..................................................................................................................... 4 青霉素的應(yīng)用 ............................................................................................................. 5 產(chǎn)品名稱及生產(chǎn)規(guī)模 ................................................................................................. 5 產(chǎn)品藥理 ..................................................................................................................... 6 第二章 設(shè)計(jì)說明 ...................................................................................................................... 7 青霉素發(fā)酵過程 ......................................................................................................... 7 生產(chǎn)方法 ..................................................................................................................... 8 工藝流程 ..................................................................................................................... 9 工藝特點(diǎn) ................................................................................................................... 10 發(fā)酵過程中各參數(shù)的相互關(guān)系 ............................................................................... 12 設(shè)備框圖 ................................................................................................................... 12 第三章 工藝條件計(jì)算 ............................................................................................................ 13 發(fā)酵罐設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo) ..................