生物工程設(shè)備111111

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1、青霉素生產(chǎn)工藝山東農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院2008級(jí)生物工程三班孫啟星摘要青霉是產(chǎn)生青霉素的重要菌種。廣泛分布于空氣、土壤和各種物上，常生長在腐爛的柑桔皮上呈青綠色。青霉素的發(fā)現(xiàn)和大規(guī)模地生產(chǎn)、應(yīng)用，不僅對(duì)抗生素工業(yè)的發(fā)展起了巨大的推動(dòng)作用，而且防治了各種疾病，延長了人類的平均壽命。因此，青霉素的生產(chǎn)受到了各國關(guān)注。青霉素的發(fā)酵工藝與設(shè)備也在不斷地創(chuàng)新發(fā)展。關(guān)鍵詞：青霉素發(fā)酵引言發(fā)酵的成功不僅取決于技術(shù)，而且與設(shè)備密切相關(guān)，本文注重從發(fā)酵角度分析青霉素生產(chǎn)工藝，。正文：1.孢子的制備:這是發(fā)酵工序的開端，是一個(gè)重要

2、環(huán)節(jié)。抗生素產(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。生產(chǎn)用的孢子需經(jīng)過純種和生產(chǎn)能力的檢驗(yàn)，符合規(guī)定的才能用來制備種子。保藏在砂土管或冷凍管中的菌種，在接入種子罐以前，需經(jīng)過擴(kuò)大繁殖才能獲得接種所需要的孢子數(shù)。擴(kuò)大繁殖的方法有兩種：①孢子進(jìn)罐法：在培養(yǎng)基上生長繁殖成大量的孢子，此法是目前生產(chǎn)抗生素孢子常用的方法。優(yōu)點(diǎn)：工藝過程簡單，并且一次可以制備大量的孢子，易于保存，不易染菌。缺點(diǎn)：砂土管或冷凍管用量太大。②搖瓶菌絲進(jìn)罐法：即先將固體培養(yǎng)基上繁殖的孢子接入搖瓶液體培養(yǎng)基中，使其生長繁殖成菌絲

3、，再轉(zhuǎn)入種子罐內(nèi)，此法適用于生長發(fā)育緩慢的放線菌。優(yōu)點(diǎn)：可以節(jié)約砂土管或冷凍管用量。缺點(diǎn)：菌絲不宜保藏，批號(hào)更換頻繁，批與批之間的差異容易造成生產(chǎn)上的波動(dòng)；孢子制備工藝時(shí)間拖長，容易染菌。2.種子的制備: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。種子制備從搖瓶培養(yǎng)開始，再接入種子罐進(jìn)行逐級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)。孢子瓶中的孢子（或搖瓶菌絲）被接入到體積較小的種子罐中，經(jīng)過培養(yǎng)后孢子即發(fā)芽繁殖成大量的菌絲，然后接入到體積較大的種子罐內(nèi)，經(jīng)過培養(yǎng)繁殖成更多的菌絲，然后再轉(zhuǎn)入發(fā)酵罐內(nèi)進(jìn)行抗生素的生物合成。3.滅

4、菌發(fā)酵開始前，有關(guān)設(shè)備和培養(yǎng)基必須先經(jīng)過滅菌，后接入種子。工業(yè)上常用的方法有：干熱滅菌、濕熱滅菌、化學(xué)藥劑滅菌、射線滅菌和介質(zhì)過濾除菌等幾種。在實(shí)際的青霉素生產(chǎn)中采用了濕熱蒸汽滅菌中的“實(shí)罐滅菌（即分批滅菌）法”和連續(xù)滅菌。①實(shí)罐滅菌各路進(jìn)氣要暢通，防止短路逆流，罐內(nèi)液體翻動(dòng)要激烈；各路排汽也要暢通，但排汽量不宜過大，以節(jié)約用氣量。在保溫階段，凡進(jìn)口在培養(yǎng)基液面以下的各管道及沖視鏡管都應(yīng)進(jìn)汽；凡開口在液面之上者均應(yīng)排汽。無論與罐連通的管路如何配制，在實(shí)消時(shí)均應(yīng)遵循“不進(jìn)則出”的原則。在引入無菌空氣前，應(yīng)注意罐壓

5、必須低于過濾器壓力，否則物料將倒流入過濾器內(nèi)。②連續(xù)滅菌l滅菌的基本設(shè)備一般包括（1）配料預(yù)熱罐，將配好的料液預(yù)熱到60~70℃，以避免滅菌時(shí)由于料液與蒸汽溫度相差過大而產(chǎn)生水汽撞擊聲；（2）連消塔，連消塔的作用主要是使高溫蒸汽與料液迅速接觸混合，并使料液的溫度很快升高到滅菌溫度（126~132℃）；（3）維持罐，連消塔加熱的時(shí)間很短，光靠這段時(shí)間的滅菌是不夠的；（4）冷卻管，從維持罐出來的料液要經(jīng)過冷卻管進(jìn)行冷卻，生產(chǎn)上一般采用冷水噴淋冷卻，冷卻到40~50℃后，輸送到預(yù)先已經(jīng)滅菌過的罐內(nèi)。發(fā)酵罐1.特點(diǎn)：1

6、）.結(jié)構(gòu)上具有適宜的徑高比。發(fā)酵罐的高度與徑高比一般為1.7~4，罐身越長，氧氣的利用率越高。2）.有一定的剛度與強(qiáng)度，由于發(fā)酵罐在滅菌過程和工作時(shí)，罐內(nèi)有一定的壓力和溫度。因此需要一定的強(qiáng)度。3）.攪拌通風(fēng)裝置使之氣液充分混合，保證發(fā)酵液一定的溶解氧。4）.足夠的冷卻面積。5）.盡量減少死角。6）.軸封嚴(yán)密。7）.維修操作檢測方便2.結(jié)構(gòu)好氣性機(jī)械攪拌發(fā)酵罐是密閉式受壓設(shè)備，主要部件包括罐身、攪拌器、軸封、打泡器、中間軸承、空氣吹管（或空氣噴射管），擋板、冷卻裝置、人孔等①攪拌裝置在發(fā)酵罐內(nèi)設(shè)置機(jī)械攪拌有利于

7、液體本身的混合和氣－液及液－固間的混合，以及質(zhì)量和熱量的傳遞，特別對(duì)氧的溶解具有重要的意義，因?yàn)樗梢约訌?qiáng)氣－液間的湍動(dòng)，增加氣－液接觸面積和延長氣－液接觸時(shí)間。②消沫裝置內(nèi)置：防止泡沫外溢，它是在攪拌軸或罐頂另外引入的軸（指攪拌軸由罐底伸入時(shí)）上裝上消沫槳。另一類置于罐外，目的是從排氣中分離已溢出的泡沫使之破碎后將液體部分返回罐內(nèi)。最簡單的是槳式消沫槳。4.發(fā)酵這一過程的目的主要是為了使微生物分泌大量的抗生素。發(fā)酵開始前，有關(guān)設(shè)備和培養(yǎng)基必須先經(jīng)過滅菌，后接入種子。接種量一般為5～20%。發(fā)酵周期一般為4～5

8、天，但也有少于24小時(shí)，或長達(dá)二周以上的。在整個(gè)過程中，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)行生化分析和無菌試驗(yàn)，觀察代謝變化、抗生素產(chǎn)生情況和有無雜菌污染1）碳源控制采用連續(xù)添加葡萄糖的方法。苯乙酸或其衍生物苯乙酰胺、苯乙胺、苯乙酰甘氨酸等均可作為青霉素G的側(cè)鏈前體。菌體對(duì)前體的利用有兩個(gè)途徑：直接結(jié)合到產(chǎn)物分子中或作為養(yǎng)料和能源利用，即氧化為二氧化碳和水發(fā)酵