論青霉素的生產工藝

任若谷

摘要：青霉素是最早的一類抗菌藥物，它的成功研制是臨床醫學上的一個里程碑。在多年的研究改進中，青霉素的生產工藝也在不斷的完善。現本文就來重點談談青霉素的生產工藝過程，僅供大家參考。

關鍵詞：青霉素；生產工藝；發酵；菌種

青霉素作為抗生素中藥效快、毒副作用小的一種抗菌藥物，青霉素在醫學上的應用范圍較廣，青霉素產品的需求量也相對較大，這就對青霉素的生產工藝水平提出了較高的要求。一般來講，青霉素的制備和生產主要是利用青霉素菌種進行發酵所得。當然，不同的青霉素種類對生產工藝的要求各有不同，所具備的生產能力也會有所差異。但是就大方面來講，青霉素的生產制備工藝流程還是較為相似的。

一、青霉素的生產工藝流程

一般來說，青霉素的生產工藝流程需要有四個環節。第一個環節是通過培養基配制、蒸汽滅菌等工藝手段將原料加工為一級種子罐。與此同時，還要將青霉素菌、斜面母瓶、米孢子等經過相應處理后加入到一級種子罐中。第二個環節是利用培養基配制和蒸汽滅菌等處理手段將原料培養成二級種子罐。第三個環節是在第二個環節的基礎上加上發酵罐的處理，形成發酵液。最后一個環節則是將上述所獲得的發酵液放在帶放罐中，獲得最終的發酵液，完成青霉素的發酵制備。

二、青霉素的整體生產工藝過程

1、發酵工藝過程

由于青霉素的生產制備主要是采用發酵工藝，因此確保發酵工藝過程就顯得十分關鍵，操作中，需要著重對生產孢子的制備、種子罐以及發酵罐的培養進行嚴格控制，規范其工藝操作方法。

首先，在制備生產孢子時，應當先將保存在砂土中的菌種孢子取出，并將其放入到由甘油、葡萄糖以及蛋白胨所制備而成的培養基中。在此環境中通過斜面培養，能夠使菌種孢子實現分裂傳代和活化。在培養的過程中，應當將溫度控制在26℃左右，這是最利于菌種孢子傳代活化的適宜溫度。一般培養的時間在7d左右，得到單菌落之后，再以同樣的方式培養7d，然后就可以將所獲得的斜面孢子移植到固體培養基中，該培養基可由大米組成，也可由小米組成。在固體培養基上應繼續培養7d，得到最終的生產孢子。所獲得的生產孢子應該經過搖瓶試驗后，確定其效價與雜菌情況均符合相關規定后方可用于下一環節的生產。

其次，種子罐與發酵罐的制備過程中，為了能夠使所生產的種子都擁有健壯的菌絲體，應當給予其足夠的能量，為此可以在種子罐的培養基中加入一定的碳源或有機氮源。另外，青霉素的發酵一般需要分為三級，每一級的發酵質量都會對青霉素的制備質量產生影響，因此需要對發酵罐的工藝制備條件進行嚴格控制。

2、滅菌

由于青霉素本身屬于菌種發酵生產，因此其對培養基的殺菌要求較高。所以加強對培養基滅菌的控制也十分重要。一般對于青霉素培養基的滅菌處理主要是采用連續滅菌和實罐滅菌的方法。

連續滅菌，就是指在配制好培養基之后，就直接將其打入到連消塔中，然后利用高溫蒸汽來殺滅培養基中的菌類。并且在殺菌后將其打入維持罐中保持5min之后轉移到冷卻器，最后才將冷卻后的培養基用在發酵生產中。這種滅菌方法較為徹底，能夠一次性完成滅菌工作，并且不會對營養成分造成太大的破壞。

實罐滅菌是青霉素培養基滅菌工作中較為常用的一種技術方法，其主要的工作流程是將培養基直接打入發酵罐中，之后再對其發酵罐進行加熱，待溫度達到121℃之后停止加熱，并保溫半小時，以完成滅菌工作。滅菌之后再將無菌的空氣通入到發酵罐中，并將其冷卻到接種所需的適宜溫度上，然后準備移種。

三、影響青霉素生產質量的主要工藝指標

在青霉素的發酵生產中，對生產工藝條件的要求比較高，因此影響其工藝質量的工藝指標也相對較多，若要盡可能的提高青霉素反復分批發酵生產效率，就必須要對其生產工藝的不同時期的各項指標進行有效控制。主要包括以下幾方面：

1、溫度的控制。對于青霉素的發酵而言，溫度是否適宜會對其發酵工藝產生直接的影響作用。這是因為溫度會對酶的活性產生影響，進而會對菌體生長代謝都產生一定影響。而且在不同的發酵階段，對溫度指標的要求也各有不同.

2、溶氧度的控制。青霉素發酵屬于好氧發酵，氧的供應對好氧發酵來說，是一個關鍵因素。從葡萄糖的氧化的需氧量來看，1mol的葡萄糖徹底氧化分解，需6mol的氧；所以不能低于30%飽和溶氧濃度。通氣比一般為1：0.8VVM。在罐的夾層或蛇管中需通冷卻水以維持一定的罐溫，在整個發酵過程中，需不斷通入無菌空氣和攪拌，以維持一定的罐壓或溶氧。

3、 PH值的控制。影響青霉素發酵酶的因素不單單只有溫度，PH值也是一個重要的影響因素，同時其還會對菌種孢子細胞膜的帶電荷狀況產生影響，從而改變其透性，應該到細胞的影響吸收和代謝情況。另外，PH值是否適宜還對培養基中的部分物質分解造成一定的影響。所以，在青霉素發酵生產中，對PH值的控制非常關鍵。一般前期應將其保持在5.7-6.3之間，而中后期則需要保持在6.3-6.6之間。

4、菌絲生長速度與形態、濃度的控制。對于每個有固定通氣和攪拌條件的發酵罐內進行的特定好氧過程，都有一個使氧傳遞速率（OTR）和氧消耗率（OUR）在某一溶氧水平上達到平衡的臨界菌絲濃，超過此濃度，OUR>OTR，溶氧水平下降，發酵產率下降。在發酵穩定期，濕菌濃可達15～20%，絲狀菌干重約3%，球狀菌干重在5%左右。另外，因補入物料較多，在發酵中后期一般每天帶放一次，每次放掉總發酵液的10%左右。

5、消沫。青霉素發酵過程中，由于通氣攪拌、微生物的代謝過程及培養基中某些成分的分解等，都有泡沫產生。通常消沫方法有兩種，一種是天然油脂：玉米油；一種是化學消沫劑：泡敵。

6、取樣。青霉素的發酵過程控制十分精細，一般情況2 h取樣一次，測定發酵液的pH、菌濃、殘糖、殘氮、苯乙酸濃度、青霉素效價等指標，同時取樣要做無菌檢查。

四、結束語

總之，在青霉素的生產工藝過程中，無論是培養基的制備環節，還是發酵環節，它所涉及到的工藝指標都會影響到青霉素的生產效率。所以應當加強青霉素發酵原理的研究和代謝途徑的探討，以便于更能優化青霉素生產工藝，來提高青霉素的生產效率和質量。

參考文獻：

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