（三）青霉素的提取和精制
目前工业上多用溶剂萃取法。青霉素与碱金属所
生成的盐类在水中溶解度很大，而青霉素游离酸易 溶解于有机溶剂中。将青霉素在酸性溶液中转入有 机溶剂（醋酸丁酯、氯仿等）中，然后再转入中性 水相中。经过这样反复几次萃取，就能达到提纯和 浓缩的目的。
由于青霉素的性质不稳定，整个提取和精制过 程应在低温下快速进行，并注意清洗和保持在稳定 的pH值范围。
酰胺浓度为0.05%-0.08%。
发酵液质量控制
生产上按规定时间从发酵罐中取样 , 用显微镜观察 菌丝形态变化来控制发酵。生产上惯称“ 镜检 ”,根据 “ 镜检 ”中菌丝形变化和代谢变化的其他指标调节发酵 温度, 通过追加糖或补加前体等各种措施来延长发酵时间, 以获得最多青霉素.当菌丝中空泡扩大、增多及延伸, 并 出现个别自溶细胞, 这表示菌丝趋向衰老, 青霉素分泌逐 渐停止, 菌丝形态上即将进入自溶期, 在此时期由于茵丝 自溶, 游离氨释放, pH 值上升, 导致青霉素产量下降, 使色素、溶解和胶状杂质增多, 并使发酵液变蒙古稠, 增 加下一步提纯时过滤的困难。因此, 生产上根据" 镜检 " 判断, 在自溶期即将来临之际, 迅速停止发酵, 立刻放罐, 将发酵液迅速送往提炼工段。
脱色，脱水 在二次丁酯萃取液中加入质量浓度0.3%的活性 炭搅拌10min进行脱色，石棉过滤板过滤。二次 丁酯萃取液在结晶前要求有较低的水分（应低 于0.9%).工业上常用冷冻脱水法。将脱色后的 滤液，冷冻至-10-15摄氏度脱水，水分在0.9% 以下进行板框过滤得丁酯结晶液。 结晶 结晶是提纯物质的有效方法。二次BA萃取液中 青霉素纯度只有50%-70%，结晶后其纯度可提高 到90%以上。
pH值 青霉素发酵的最适pH 值一般认为在6.5左右, 应 尽量避免 pH 值超过7.0。因为青霉素在碱性条件 下不稳定,容易加速其水解。 溶氧 对于好氧的青霉素发酵来说,溶氧浓度是影响发酵 过程的一个重要因素。当溶氧浓度降到30%饱和度 以下时,青霉素产率急剧下降,低于10%饱和度时, 则造成不可逆的损害。溶氧浓度过高,说明菌丝生 长不良或加糖率过低,造成呼吸强度下降,同样影 响生产能力的发挥。
（二）青霉素的发酵生产
（3）发酵 发酵以葡萄糖、花生饼粉、尿素、硝酸铵、硫代 硫酸钠、苯乙酸和碳酸钙等为培养基。 对于分批发酵来说，这一过程又分为菌体生长和 产物合成两个阶段。前一阶段是菌丝的快速生长，这 可以通过限制糖的供给来实现。在生产阶段维持一定 的最低比生长率，对于抗生素的持续合成十分重要。 因此，在快速生长期末所达到的菌丝浓度应有一个限 度，以确保生产期菌丝浓度有继续增加的余地；或者 在生产期控制一个与所需比生长率相平衡的稀释率， 以维持菌丝浓度保持发酵罐传氧能力所能允许的范围 内。
（三）青霉素的作用及应用范围
•根据青霉素的作用机理，青霉素主 要抑制革兰氏阳性细菌，但对某些革 兰氏阴性细菌，螺旋体及放线菌也有 强大的抗菌作用，青霉素的抗菌作用 与抑制细胞壁的合成有关。 •青霉素临床上用于治疗葡萄球菌传 染症如脑膜炎、化脓炎、骨髓炎等， 溶血性链球菌传染症如腹膜炎、产褥 热，以及肺炎、淋病、梅毒和炭疽等。
• 青霉素在固体培养基上开始生长时，孢子先膨胀，长出 芽管并急速伸长，形成隔膜，繁殖成菌丝，产生复杂的 分枝，交织为网状而成菌落。 • 菌落一般都是圆形的，其边缘或整齐，或呈锯齿状、或 呈扇形。在发育过程中，气生菌丝形成大梗或小梗，于 小梗上着生分生孢子，排列成链状，整个形状似毛管， 称为青霉穗。
（一）青霉素产生菌
2、青霉素产生菌的生长过程
分生孢子发芽期
菌丝繁殖期 脂肪粒 形成期 脂肪粒减少，小空孢 大空孢 菌丝自溶期 自溶 青霉素分泌期 菌丝生长期
（一）青霉素产生菌
3、菌种的培养 • 种子培养阶段以产生丰富的孢子 （斜面和米孢子培养）或大量健 壮菌丝体（种子罐培养）为主要 目的。 • 在培养基中应加入丰富的易代谢 的碳源（如葡萄糖）、氮源（如 玉米浆）、缓冲pH值的碳酸钙以 及生长所必须的无机盐，并保持 最适生长温度25-26℃和充分的 通气搅拌，使菌体量倍增达到对 数生长期，此期要严格控制培养 条件及原材料质量以保证种子质 量的稳定性。
青 霉 素 的 结 构 式
一、青霉素
学名 俗名
对羟基苄青霉
苄青霉 戊烯苄青霉 戊苄青霉
青霉素（X）
青霉素（G） 青霉素（F） 青霉素二氢 （F） 注：如不特别注明，通 常所谓的青霉素即指苄 青霉素。
庚青霉素 青霉素（K） 丙烯巯甲基青霉素 青霉素（O） 苯氧甲基青霉素 青霉素（V）
Hale Waihona Puke 二）青霉素的理化性质一、青霉素
(一)概述
青霉素又被称为青霉素G、盘尼西林、配尼西林、青霉素钠、苄青霉素钠、 青霉素钾、苄青霉素钾。青霉素是抗菌素的一种，是指从青霉菌培养液 中提制的分子中含有青霉烷、能破坏细菌的细胞壁并在细菌细胞的繁殖 期起杀菌作用的一类抗生素，是第一种能够治疗人类疾病的抗生素。青 霉素类抗生素是β-内酰胺类中一大类抗生素的总称。 根据青霉索菌种的不同。生产能力也有所不同，目前青霉索的生产能力 可达66000—80000U／ml。
PH选择 青霉素在酸性条件下极易水解破坏，生成青霉素酸，但 要使青霉素在萃取时转入有机相，又一定要在酸性条件 下，这一矛盾要求在萃取时选择合理的PH值及适当浓度 的酸化液。 而从有机相转入水相时，由于青霉素在碱性较强的条件 下极易碱解破坏，但要使青霉素在反萃取时转入水相， 有一定要在碱性条件下。这一矛盾要求在萃取时选择合 理的PH值及适当浓度的碱性缓冲液。 结合青霉素在各种PH值下的稳定性，一般从发酵液中萃 取到醋酸丁酯时，PH值选择在1.8-2.2范围中，从而丁 酯相反萃取到水相时，PH值选择在6.8-7.4范围内对提 取有利。
萃取 青霉素发酵液经过与处理和过滤后得到的滤液，滤液 中含有小到4%的青霉素及一些与水亲和的杂质存在。 多用溶剂萃取法。 目前工业上生产所采用的溶剂多为醋酸丁酯和醋酸戊 酯。 当青霉素自发酵滤液萃取到丁酸丁酯中时，大部分有 机酸也转移到溶剂中。无机杂酸，大部分含氮化合物 等碱性物质及大部分酸性较青霉素小的有机酸，在从 滤液萃取到丁酯时，则留在水相。 酸性和青霉素相近的有机酸随着青霉素转移，很难去 除。杂酸含量可用污染数表示，污染数用来表示丁酯 萃取液中杂酸和青霉素含量之比。
2、制备的一般流程图
菌种 孢子制备 种子制备 前体 发酵
发酵阶段
发酵液预处理及种子加滤 提取及精制 成品检验
提取阶段
成品包装
（二）青霉素的发酵生产
4、工艺要点
（1）生产孢子的制备： 将冻干或砂土包子用甘油、葡萄糖、蛋白胨斜面培养后，移植到小米固 体上，25℃培养7天,真空干燥并以这种形式低温保存备用。 （2）生产种子的制备： 以每吨培养基不少于200亿孢子的接种量，接种到以葡萄糖、玉米浆、 尿素为主的一级种子罐内,27℃培养40h左右,搅拌转速300-350r/min。 一级种子长好后，按10%接种量移人含有葡萄糖、玉米浆等为培养基的 二级种子罐内,25℃培养10-14h,便可作为发酵种子。 种子质量要求： 菌丝稠密，菌丝团很少，菌丝粗壮，有中小空泡，处在第Ⅲ-Ⅳ期。 在最适生长条件下，到达对数生长期时菌体量的倍增时间约为6-7h。 菌种保存时间过长、上一级种子生长不良、原材料质量发生波动等， 都将影响菌体生长速度，使倍增时间延长。在工业生产，培养条件 及原材料质量均应严格控制，以保持种子质量的稳定性。
（二）青霉素的发酵生产
1、综述 青霉素发酵——将青霉菌接种到固体培养基上培养 一段时间，得到青霉菌孢子培养物。用无菌水将孢子制
成悬浮液接种到种子罐内已灭菌的培养基中，通入无菌
空气搅拌，培养。然后将种子培养液接种到发酵罐已灭 菌的含有苯乙酸前体的培养基中，通入无菌空气搅拌， 培养。
（二）青霉素的发酵生产
发酵液的预处理 青霉素发酵液菌丝较粗大，一般用鼓式过滤机过 滤。除菌丝出现自溶情况外，一般过滤较容易。 但发酵液达最高单位时，常常也是菌丝开始自溶 的时候。最好控制在菌丝自溶前放罐。滤液PH值 在6.2-7.2之间，略发挥，棕黄色或棕绿色。蛋白 质含量一般在0.5-2.0mg/ml,这些蛋白质的存在对 后续各步提取有很大影响，必须去除。发酵液放 罐后需冷却至10度后，经鼓式真空过滤机，然后 用硫酸调PH=4.5-5.0，加入0.07%的溴代十五烷吡 啶PPB,同时再加入硅藻上（0.07%）作为辅助剂， 通过板框过滤机过滤，得二次滤液。二次滤液一 般澄清透明，可进行提取。
5、影响发酵产率的因素及发酵过程控制 基质浓度 在分批发酵中，常常因为前期基质浓度过高，后 期基质浓度低，对生物合成酶系产生阻遏或对菌 丝生长产生抑制。为了避免这一现象,在青霉素发 酵中通常采用补料分批操作法,即对容易产生抑制 和限制作用的基质维持一定的最适浓度。 温度 对菌丝生长和青霉素合成来说，一般生长的最适 温度为27°C，而分泌青霉素的适宜温度是在 20°C左右.生产上采用变温控制法使之适合不同 发酵阶段的需要。如采用从26度逐渐降温至22度 的发酵温度，可延缓菌丝衰老，增加培养液中的 溶氧度，延长发酵周期，有利于发酵后期的单位 增长。
前体的影响及控制 苯乙酸或其衍生物苯乙酰胺、苯乙胺、苯乙酰
甘氨酸等均可作为青霉素G的侧链前体。前体
对青霉菌的生长发育有毒性，其毒性大小取决 于培养基的pH值和前体的浓度。一般认为发酵 液中前体浓度始终维持在0.1%为宜。补氮是指 加硫酸铵、氨水或尿素, 使发酵液氨氮控制在
O.01%-0.05%，补前体以使发酵液中残存苯乙
（三）青霉素的作用及应用范围
• 青霉素的毒性微低，但最 易引起过敏反应。常见的 过敏反应有过敏性休克、 血清病型反应、各器官及 组织的过敏反应等。特别 是过敏性休克反应，如不 及时抢救，危及生命。因 此，凡应用青霉素药物都 必须先做皮试，皮试阳性 者禁用。
二、青霉素发酵
（一）青霉素产生菌
1、菌体的生长发育