【正文】 球菌，溶血性鏈球菌，草綠色鏈球菌以及部分葡萄糖球菌，炭疽桿菌 )和革蘭氏陰性菌 (如大腸桿菌，產(chǎn)氣桿菌，破傷風(fēng)，肺炎桿菌，流感桿菌，百日咳桿菌等 )均有抗菌作用。此外還能抑制立克次體和砂巖病毒及淋巴肉芽腫病毒 。目前，土霉素已經(jīng)極少用于臨床了。 3 設(shè)計(jì)目標(biāo)任務(wù) 本設(shè)計(jì)主要內(nèi)容為：了解土霉素生產(chǎn)中的原料預(yù)處理、發(fā)酵、提取部分的生產(chǎn)方法和生產(chǎn)流程，根據(jù)實(shí)際情況來(lái)選擇發(fā)酵工段合適的生產(chǎn)流程，并對(duì)流程中的原料進(jìn)行物料衡算、最后，畫(huà)出發(fā)酵工段的工藝流程圖。 第二章 工藝流程設(shè)計(jì) 土霉素發(fā)酵工藝流程 菌種的保藏 菌種的保藏方法有：斜面菌種低溫保藏法、砂土管保藏法、甘油封藏法、真空冷凍干燥法。把斜面菌種、固體穿刺培養(yǎng)物或菌懸液等，直接放入 4～ 5℃ 冰箱中。 砂土管保藏法：將干燥砂粒與細(xì)土混合后滅菌制成砂土管，然后接種保藏。此法適用于產(chǎn)孢子及芽孢菌種的保藏。 甘油封藏法：向培養(yǎng)好的菌種斜面上，加入滅菌甘油，高出斜面 1cm，然后蠟封管口，放入冰箱。保藏期 1～ 2 年。在低于 15℃ 下，快速將細(xì)胞凍結(jié)，并保持細(xì)胞完整，然后在真空中使水分升華致干。此法兼?zhèn)淞说蜏?、干燥及缺氧幾方面條件，使微生物可以 4 保存較長(zhǎng)時(shí)間，但過(guò)程較麻煩，需要一定的設(shè)備?？股禺a(chǎn)量和成品質(zhì)量同菌種性能以及同孢子和種子的情況有密切關(guān)系。保 藏在砂土管或冷凍干燥管仲的菌種經(jīng)無(wú)菌手續(xù)接入又麩皮、瓊脂和水組成的斜面培養(yǎng)基中，在 ℃ 、 50%相對(duì)濕度的條件下培養(yǎng) 45 天，挑選菌落正常的孢子作為種子。 種子制備 種子制備是指孢子接入種子罐后，在罐中繁殖成大量菌絲的過(guò)程，其目的是使孢子發(fā)芽、繁殖和獲得足夠數(shù)量的菌絲，以便接種到發(fā)酵罐當(dāng)中去。 pH 一般在 時(shí)可以移入下一級(jí)罐。種子罐級(jí)數(shù)是在指制備種子需逐級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)的次數(shù)，一般根據(jù)種子的生長(zhǎng)特性、孢子發(fā)芽及菌體繁殖速度，以及發(fā)酵罐的容積而定。 發(fā)酵培養(yǎng)基介紹 培養(yǎng)基是供微生物生長(zhǎng)繁殖和合成各種代謝產(chǎn)物所需要的按一定比例配制的多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的混合物。土霉素的發(fā)酵培養(yǎng)基由碳源、氮源、無(wú)機(jī)鹽及金屬離子、添加前體、消泡劑五部分組成。本設(shè)計(jì)采用淀粉作為碳源，發(fā)酵相對(duì)容易控制。采用植物油消沫仍舊是個(gè)好方法，一方面作為消沫劑，另一方面還可以起到碳源作用，但現(xiàn)在已普遍采用泡敵代替豆油。滅菌實(shí)質(zhì)上可分殺菌和溶菌兩種，前者指菌體雖死，但形體尚存，后者則指菌體殺死后，其細(xì)胞發(fā)生溶化、消失的現(xiàn)象。 在土霉素的生產(chǎn)中，對(duì)培養(yǎng)基和發(fā)酵罐主要采用的是濕熱蒸汽滅菌和空氣過(guò)濾除菌的方法。發(fā)酵開(kāi)始前，有關(guān)設(shè)備和培養(yǎng)基必須先經(jīng)過(guò)滅菌，后接入種子。發(fā)酵周期一般為 194 小時(shí) 。當(dāng)接種后發(fā)酵 pH低于 時(shí)開(kāi)始通氨，培養(yǎng) 2040 小時(shí)，每 4 小時(shí)補(bǔ)一次，每次 1015L，控氨水平在 45mg/100ml 以上。在整個(gè)過(guò)程中，需要不斷通氣和攪拌，維持一定的罐溫和罐壓，并隔一段時(shí)間取樣進(jìn)行生化分析和無(wú)菌試驗(yàn)，觀察代謝變化、抗生素產(chǎn)生情況和有無(wú)雜菌污染。通常采用草酸作為酸化劑，其去鈣較完全，析出的草酸鈣還能促進(jìn)蛋白質(zhì)的凝結(jié)，提高濾液質(zhì)量，草酸屬于弱酸，比鹽酸、硫酸等對(duì)設(shè)備的腐蝕性小。通常在考慮土霉素穩(wěn)定性和 成品質(zhì)量及成本的前提下， pH 控制在 。 濾液脫色 進(jìn)一步除去濾液中的色素和有機(jī)雜質(zhì)以提高濾液質(zhì)量，將濾液通過(guò) 1222 樹(shù)脂進(jìn)行脫色，該樹(shù)脂在酸性濾液中氫離子不活波，不能發(fā)生電離及離子交換作用，但能生成氫鍵，其生成的氫鍵能吸附溶液中的帶正電的鐵離子、色素及其 他有機(jī)雜質(zhì)，故能使土霉素濾液的色澤和質(zhì)量有所提高?，F(xiàn)多采用板框式過(guò)濾機(jī)。通常使用氨水 (含 23%NaHSO3 或 Na2CO3 及尿素 )，既節(jié)約成本，又能起到抗氧化脫色作用，效果較好。目前通常采用連續(xù)結(jié)晶法。 7 干燥 物料經(jīng)粉碎后，通常采用旋風(fēng)干燥機(jī)干燥，并經(jīng)除塵可得到最終產(chǎn)物。土霉素生產(chǎn)車間發(fā)酵工段是土霉素生產(chǎn)的第一個(gè)環(huán)節(jié)，也是最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。 干燥工段 已知數(shù)據(jù)：土霉素濕品含水量 30%,干品含水量 7%，損失率 1%。 根據(jù)結(jié)晶分離工段中總的質(zhì)量守恒，有公式 濕品損失離心離心堿化劑堿化劑脫后脫后 mmVVV ??????? ??? （ 34） 脫后? —— 脫色后液體的密度， Lkg ； 10 堿化劑V —— 堿化劑的體積， 3m ； 離心? —— 離心母液的密度， Lkg 。 土霉素的效價(jià)平衡有公式 ? ? ? ?1 5% 1 5%V U V U? ? ?濾 液 濾 液 脫 后 脫 后 （ 36） 已知數(shù)據(jù) : ?濾 液 L ， ?脫 后 L ，10 00 0 / 10 00 0 /U ug m L k g L??脫 后 代入式（ 36） 解得 1 3 5 2 5 7 .7 5 1 0 0 0 0 1 0 5 7 7 .6 61 4 1 6 8 5 .4 3 0 .9 5 0 .9 5U ?????濾 液 mLgμ 12 過(guò)濾工段 已知： 1?? 稀釋凈化液草酸）頂洗液用量（高單位 濾渣效價(jià) =6 000 /g ml?渣U = 3L濾V ?濾液進(jìn)框稀釋液 濾液效價(jià) U = /g ml?濾 ，假設(shè)高單位頂洗液效價(jià) =6000 /g ml?高U 。 根據(jù)土霉素效價(jià)平衡 凈化液凈化液酸化液酸化液 UVUV ??? （ 312） 已知數(shù)據(jù)： ?凈 稀 液 L ， ?凈 稀 液 mLg? ， 36000U ?酸 化 液 mLg? 將已知數(shù)據(jù)分別代上兩式，得： 31 29 9VL?酸 化 液 43 10 4?草 酸 水 酸化工段損失量 加入的草酸固體，可忽略體積。 74 39 4VL?凈 稀 液 0. 5% 37 1. 99 kgmV??凈 稀 液黃 血 鹽 4 % 22 96 kgZnSO jmV 凈 稀 液 發(fā)酵工段 一級(jí)培養(yǎng)基 二級(jí)培養(yǎng)基 補(bǔ)料 三級(jí)培養(yǎng)基 種子液 一級(jí)種子液 二級(jí)種子液 發(fā)酵 液 損失 損失 損失 三級(jí)發(fā)酵罐的物料橫算 已知 ?發(fā) 酵 L ， 36306U ?發(fā) 酵 mLg? ，接種量： 13% ，補(bǔ)料量：9:4 (V/V) ,損失量： 12% 根據(jù)發(fā)酵罐進(jìn)出物料量的關(guān)系有 : ? ?? ?%12132 ???? 培補(bǔ)料放發(fā)酵 VVVV （ 315） 23213%VVV??放培放 （ 316） 943?培補(bǔ)料VV （ 317） 一級(jí)種子罐 二級(jí)種子罐 三級(jí)發(fā)酵罐 15 由上式可得： 酵 ＝ 3 ?培 2 ?放 34 8 7 2 4 .5 99V V L??補(bǔ) 料 培 3 212 % 37 23 .81V V V V L? ? ? ?損 失 培 補(bǔ) 料放（ ） 已知三級(jí)發(fā)酵罐進(jìn)料密度 3 ? ?培 Lkg ， 3 ?培 L 3 3 3 1 .0 2 1 9 6 3 0 .3 3 2 0 0 2 2 .7 1mV?? ? ? ?培 培 培 kg 三級(jí)培養(yǎng)基成分 表 31 名稱 質(zhì)量百分含量 質(zhì)量（ kg ） 淀粉