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(yī)學(xué)上的一個(gè)里程碑。在多年的研究改進(jìn)中，青霉素的生產(chǎn)工藝也在不斷的完善?，F(xiàn)本文就來重點(diǎn)談?wù)勄嗝顾氐纳a(chǎn)工藝過程，僅供大家參考。

關(guān)鍵詞：青霉素；生產(chǎn)工藝；發(fā)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(yī)學(xué)上的應(yīng)用范圍較廣，青霉素產(chǎn)品的需求量也相對較大，這就對青霉素的生產(chǎn)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(chǎn)主要是利用青霉素菌種進(jìn)行發(fā)酵所得。當(dāng)然，不同的青霉素種類對生產(chǎn)工藝的要求各有不同，所具備的生產(chǎn)能力也會(huì)有所差異。但是就大方面來講，青霉素的生產(chǎn)制備工藝流程還是較為相似的。

一、青霉素的生產(chǎn)工藝流程

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

二、青霉素的整體生產(chǎn)工藝過程

1、發(fā)酵工藝過程

由于青霉素的生產(chǎn)制備主要是采用發(fā)酵工藝，因此確保發(fā)酵工藝過程就顯得十分關(guān)鍵，操作中，需要著重對生產(chǎn)孢子的制備、種子罐以及發(fā)酵罐的培養(yǎng)進(jìn)行嚴(yán)格控制，規(guī)范其工藝操作方法。

首先，在制備生產(chǎn)孢子時(shí)，應(yīng)當(dāng)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(yǎng)基中。在此環(huán)境中通過斜面培養(yǎng)，能夠使菌種孢子實(shí)現(xiàn)分裂傳代和活化。在培養(yǎng)的過程中，應(yīng)當(dāng)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(yǎng)的時(shí)間在7d左右，得到單菌落之后，再以同樣的方式培養(yǎng)7d，然后就可以將所獲得的斜面孢子移植到固體培養(yǎng)基中，該培養(yǎng)基可由大米組成，也可由小米組成。在固體培養(yǎng)基上應(yīng)繼續(xù)培養(yǎng)7d，得到最終的生產(chǎn)孢子。所獲得的生產(chǎn)孢子應(yīng)該經(jīng)過搖瓶試驗(yàn)后，確定其效價(jià)與雜菌情況均符合相關(guān)規(guī)定后方可用于下一環(huán)節(jié)的生產(chǎn)。

其次，種子罐與發(fā)酵罐的制備過程中，為了能夠使所生產(chǎn)的種子都擁有健壯的菌絲體，應(yīng)當(dāng)給予其足夠的能量，為此可以在種子罐的培養(yǎng)基中加入一定的碳源或有機(jī)氮源。另外，青霉素的發(fā)酵一般需要分為三級(jí)，每一級(jí)的發(fā)酵質(zhì)量都會(huì)對青霉素的制備質(zhì)量產(chǎn)生影響，因此需要對發(fā)酵罐的工藝制備條件進(jìn)行嚴(yán)格控制。

2、滅菌

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

連續(xù)滅菌，就是指在配制好培養(yǎng)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(yǎng)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(zhuǎn)移到冷卻器，最后才將冷卻后的培養(yǎng)基用在發(fā)酵生產(chǎn)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(huì)對營養(yǎng)成分造成太大的破壞。

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

三、影響青霉素生產(chǎn)質(zhì)量的主要工藝指標(biāo)

在青霉素的發(fā)酵生產(chǎn)中，對生產(chǎn)工藝條件的要求比較高，因此影響其工藝質(zhì)量的工藝指標(biāo)也相對較多，若要盡可能的提高青霉素反復(fù)分批發(fā)酵生產(chǎn)效率，就必須要對其生產(chǎn)工藝的不同時(shí)期的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)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(fā)酵而言，溫度是否適宜會(huì)對其發(fā)酵工藝產(chǎn)生直接的影響作用。這是因?yàn)闇囟葧?huì)對酶的活性產(chǎn)生影響，進(jìn)而會(huì)對菌體生長代謝都產(chǎn)生一定影響。而且在不同的發(fā)酵階段，對溫度指標(biāo)的要求也各有不同.

2、溶氧度的控制。青霉素發(fā)酵屬于好氧發(fā)酵，氧的供應(yīng)對好氧發(fā)酵來說，是一個(gè)關(guān)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(gè)發(fā)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(fā)酵酶的因素不單單只有溫度，PH值也是一個(gè)重要的影響因素，同時(shí)其還會(huì)對菌種孢子細(xì)胞膜的帶電荷狀況產(chǎn)生影響，從而改變其透性，應(yīng)該到細(xì)胞的影響吸收和代謝情況。另外，PH值是否適宜還對培養(yǎng)基中的部分物質(zhì)分解造成一定的影響。所以，在青霉素發(fā)酵生產(chǎn)中，對PH值的控制非常關(guān)鍵。一般前期應(yīng)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(tài)、濃度的控制。對于每個(gè)有固定通氣和攪拌條件的發(fā)酵罐內(nèi)進(jìn)行的特定好氧過程，都有一個(gè)使氧傳遞速率（OTR）和氧消耗率（OUR）在某一溶氧水平上達(dá)到平衡的臨界菌絲濃，超過此濃度，OUR>OTR，溶氧水平下降，發(fā)酵產(chǎn)率下降。在發(fā)酵穩(wěn)定期，濕菌濃可達(dá)15～20%，絲狀菌干重約3%，球狀菌干重在5%左右。另外，因補(bǔ)入物料較多，在發(fā)酵中后期一般每天帶放一次，每次放掉總發(fā)酵液的10%左右。

5、消沫。青霉素發(fā)酵過程中，由于通氣攪拌、微生物的代謝過程及培養(yǎng)基中某些成分的分解等，都有泡沫產(chǎn)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(xué)消沫劑：泡敵。

6、取樣。青霉素的發(fā)酵過程控制十分精細(xì)，一般情況2 h取樣一次，測定發(fā)酵液的pH、菌濃、殘?zhí)?、殘氮、苯乙酸濃度、青霉素效價(jià)等指標(biāo)，同時(shí)取樣要做無菌檢查。

四、結(jié)束語

總之，在青霉素的生產(chǎn)工藝過程中，無論是培養(yǎng)基的制備環(huán)節(jié)，還是發(fā)酵環(huán)節(jié)，它所涉及到的工藝指標(biāo)都會(huì)影響到青霉素的生產(chǎn)效率。所以應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)青霉素發(fā)酵原理的研究和代謝途徑的探討，以便于更能優(yōu)化青霉素生產(chǎn)工藝，來提高青霉素的生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

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