论青霉素的生产工艺（1）

任若谷

摘要：青霉素是最早的一类抗菌药物，它的成功研制是临床医学上的一个里程碑。在多年的研究改进中，青霉素的生产工艺也在不断的完善。现本文就来重点谈谈青霉素的生产工艺过程，仅供大家参考。

关键词：青霉素；生产工艺；发酵；菌种

青霉素作为抗生素中药效快、毒副作用小的一种抗菌药物，青霉素在医学上的应用范围较广，青霉素产品的需求量也相对较大，这就对青霉素的生产工艺水平提出了较高的要求。一般来讲，青霉素的制备和生产主要是利用青霉素菌种进行发酵所得。当然，不同的青霉素种类对生产工艺的要求各有不同，所具备的生产能力也会有所差异。但是就大方面来讲，青霉素的生产制备工艺流程还是较为相似的。

一、青霉素的生产工艺流程

一般来说，青霉素的生产工艺流程需要有四个环节。第一个环节是通过培养基配制、蒸汽灭菌等工艺手段将原料加工为一级种子罐。与此同时，还要将青霉素菌、斜面母瓶、米孢子等经过相应处理后加入到一级种子罐中。第二个环节是利用培养基配制和蒸汽灭菌等处理手段将原料培养成二级种子罐。第三个环节是在第二个环节的基础上加上发酵罐的处理，形成发酵液。最后一个环节则是将上述所获得的发酵液放在带放罐中，获得最终的发酵液，完成青霉素的发酵制备。

二、青霉素的整体生产工艺过程

1、发酵工艺过程

由于青霉素的生产制备主要是采用发酵工艺，因此确保发酵工艺过程就显得十分关键，操作中，需要着重对生产孢子的制备、种子罐以及发酵罐的培养进行严格控制，规范其工艺操作方法。

首先，在制备生产孢子时，应当先将保存在砂土中的菌种孢子取出，并将其放入到由甘油、葡萄糖以及蛋白胨所制备而成的培养基中。在此环境中通过斜面培养，能够使菌种孢子实现分裂传代和活化。在培养的过程中，应当将温度控制在26℃左右，这是最利于菌种孢子传代活化的适宜温度。一般培养的时间在7d左右，得到单菌落之后，再以同样的方式培养7d，然后就可以将所获得的斜面孢子移植到固体培养基中，该培养基可由大米组成，也可由小米组成。在固体培养基上应继续培养7d，得到最终的生产孢子。所获得的生产孢子应该经过摇瓶试验后，确定其效价与杂菌情况均符合相关规定后方可用于下一环节的生产。

其次，种子罐与发酵罐的制备过程中，为了能够使所生产的种子都拥有健壮的菌丝体，应当给予其足够的能量，为此可以在种子罐的培养基中加入一定的碳源或有机氮源。另外，青霉素的发酵一般需要分为三级，每一级的发酵质量都会对青霉素的制备质量产生影响，因此需要对发酵罐的工艺制备条件进行严格控制。

2、灭菌

由于青霉素本身属于菌种发酵生产，因此其对培养基的杀菌要求较高。所以加强对培养基灭菌的控制也十分重要。一般对于青霉素培养基的灭菌处理主要是采用连续灭菌和实罐灭菌的方法。

连续灭菌，就是指在配制好培养基之后，就直接将其打入到连消塔中，然后利用高温蒸汽来杀灭培养基中的菌类。并且在杀菌后将其打入维持罐中保持5min之后转移到冷却器，最后才将冷却后的培养基用在发酵生产中。这种灭菌方法较为彻底，能够一次性完成灭菌工作，并且不会对营养成分造成太大的破坏。

实罐灭菌是青霉素培养基灭菌工作中较为常用的一种技术方法，其主要的工作流程是将培养基直接打入发酵罐中，之后再对其发酵罐进行加热，待温度达到121℃之后停止加热，并保温半小时，以完成灭菌工作。灭菌之后再将无菌的空气通入到发酵罐中，并将其冷却到接种所需的适宜温度上，然后准备移种。

三、影响青霉素生产质量的主要工艺指标

在青霉素的发酵生产中，对生产工艺条件的要求比较高，因此影响其工艺质量的工艺指标也相对较多，若要尽可能的提高青霉素反复分批发酵生产效率，就必须要对其生产工艺的不同时期的各项指标进行有效控制。主要包括以下几方面：

1、温度的控制。对于青霉素的发酵而言，温度是否适宜会对其发酵工艺产生直接的影响作用。这是因为温度会对酶的活性产生影响，进而会对菌体生长代谢都产生一定影响。而且在不同的发酵阶段，对温度指标的要求也各有不同.

2、溶氧度的控制。青霉素发酵属于好氧发酵，氧的供应对好氧发酵来说，是一个关键因素。从葡萄糖的氧化的需氧量来看，1mol的葡萄糖彻底氧化分解，需6mol的氧；所以不能低于30%饱和溶氧浓度。通气比一般为1：0.8VVM。在罐的夹层或蛇管中需通冷却水以维持一定的罐温，在整个发酵过程中，需不断通入无菌空气和搅拌，以维持一定的罐压或溶氧。

3、 PH值的控制。影响青霉素发酵酶的因素不单单只有温度，PH值也是一个重要的影响因素，同时其还会对菌种孢子细胞膜的带电荷状况产生影响，从而改变其透性，应该到细胞的影响吸收和代谢情况。另外，PH值是否适宜还对培养基中的部分物质分解造成一定的影响。所以，在青霉素发酵生产中，对PH值的控制非常關键。一般前期应将其保持在5.7-6.3之间，而中后期则需要保持在6.3-6.6之间。

4、菌丝生长速度与形态、浓度的控制。对于每个有固定通气和搅拌条件的发酵罐内进行的特定好氧过程，都有一个使氧传递速率（OTR）和氧消耗率（OUR）在某一溶氧水平上达到平衡的临界菌丝浓，超过此浓度，OUR>OTR，溶氧水平下降，发酵产率下降。在发酵稳定期，湿菌浓可达15～20%，丝状菌干重约3%，球状菌干重在5%左右。另外，因补入物料较多，在发酵中后期一般每天带放一次，每次放掉总发酵液的10%左右。

5、消沫。青霉素发酵过程中，由于通气搅拌、微生物的代谢过程及培养基中某些成分的分解等，都有泡沫产生。通常消沫方法有两种，一种是天然油脂：玉米油；一种是化学消沫剂：泡敌。

6、取样。青霉素的发酵过程控制十分精细，一般情况2 h取样一次，测定发酵液的pH、菌浓、残糖、残氮、苯乙酸浓度、青霉素效价等指标，同时取样要做无菌检查。

四、结束语

总之，在青霉素的生产工艺过程中，无论是培养基的制备环节，还是发酵环节，它所涉及到的工艺指标都会影响到青霉素的生产效率。所以应当加强青霉素发酵原理的研究和代谢途径的探讨，以便于更能优化青霉素生产工艺，来提高青霉素的生产效率和质量。

参考文献：

[1] 杨海龙.利用药用真菌深层发酵加工中药[J].中国中药杂志，2005，30（21）：1717.

[2] 王斌；脂肪醇类溶剂对青霉素的萃取[J]；过程工程学报；2001年02期