庆大霉素生产工艺分析

[收稿日期] 2002-03-19 [作者简介]冯爱梅( 1972� ) ,女, 河南安阳人,助理工程师,从事医药研究。 庆大霉素生产工艺分析 冯爱梅 (安阳路德药业有限责任公司,河南 安阳 � 455000) � � [摘 � 要]本文就庆大霉素生产发酵条件进行粗浅分析, 得出影响最大的菌种、培养基配方与配比、溶氧水平、染菌等 关键条件的控制工艺。 [关键词]菌种特性;培养基; 基质浓度;溶氧水平; 染菌 [中图分类号] TB497 � � [文献标识码] B � � [文章编号] 1671-5330( 2002) 05-0078-02 � � 抗生素生产中, 发酵过程是决定抗生素产量 的主要过程。发酵水平的高低, 首先受菌种这个 内因的控制,同时发酵工艺条件的控制也有着极 为重要的作用, 因为良好的外因条件,才能使菌种 固有的优良性状得以充分发挥。 抗生素发酵是极其复杂的代谢过程, 人们通 过控制反映代谢变化的各种参数, 使产生菌的代 谢沿着人们需要的方向进行, 以达到预期的生产 水平。 这里,我们结合本厂的生产实践来探讨一下, 我们是如何控制发酵条件,促进生产的。 发酵参数 物理参数 温度、溶氧 压力排气 中的 CO2 量 搅拌转速 排气中的 O2含量 搅拌功率 观粘度 空气流量 发酵液浓度 化学参数 基质浓度 pH 抗生素浓度 DNA 关键酶 生物参数 菌丝形态 N比耗率 菌丝干重 抗生素比耗率 生长速率 u O2比耗率 糖比耗率 1 � 培养基的研究分析 硫酸庆大霉素又称艮他霉素, 它是由绛红色 小单孢菌产生的一族多组份的氨基糖苷类抗生 素,其主要组份有 C1C2C1a , 对此菌种的要求就是 生长快, 能深层培养,不易退化, 能利用廉价的培 养基获得高产量的抗生素。我们在生产中通过做 摇瓶试验考察不同菌种, 以选取平均发酵单价高, 产品质量稳定的菌种投入生产。生产中不断进行 自然选育,把菌种制备成单孢子悬浮液,经过适当 稀释之后,在固体平板上进行分离,然后挑选单个 菌落进行测定, 从中选出优良菌落来纯化菌种,防 止衰退,稳定生产,从而提高产量。 1 � 试验方法。摇瓶试验与罐上试验相结合, 发酵单位测定采用抗生素微生物检定法。 2 � 研究结果 2�1 � 发酵培养基 培养基是供抗生素产生菌生长、繁殖,代谢和 合成抗生素用的按一定比例组成的营养物质。合 适的成分与配比才能充分发挥产生菌生物合成抗 生素的能力,获得好的生产效果。 查阅国内外关于庆大霉素生产所用的培养 基,归纳起来有二十多种, 结合我厂具体情况,选 择其中十二种进行研究, 按主次顺序排列如下:黄 豆饼粉> 蛋白胨> ( NH4) 2SO4> 淀粉> 玉米粉> CaCO3> 鱼粉> KNO3> 豆油> CoCL2> 合成消沫 剂> 葡萄糖。 调整培养基成份或配比时, 每次只限变动一 个条件,考察菌种对无机元素的营养要求,找出最 高、最低及其合适的用量(数据繁锁, 这里略掉) , 经过多次反复试验总结出,对发酵水平影响最大 的是黄豆饼粉、蛋白胨, 影响较小的是葡萄糖, KNO3和鱼粉, 于是, 我们大胆舍去了鱼粉这一原 料, 非但没有影响发酵水平, 且降低了成本和粮 耗。 2�2 � 原材料 1)黄豆饼粉和蛋白胨。它们是天然原料加工 制作的有机氮源,成份较复杂, 摇瓶考察 A、B两 地豆饼粉,详见表: 78 安阳师范学院学报 � � � � � � � � � � � � � � � � � � 2002 年 A产地 (热榨新鲜) A 产地 (冷榨) B产地 放瓶效价 ( u/ ml ) 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1250 1300 1346 1200 1210 1320 988 1028 988 平均效价 ( u/ ml ) 1298 1243 1001 结果显示: 豆饼粉加工,产地不同营养物质的 含量也随之变化,进而影响生产水平;正常颜色为 黄色,加工颜色变化出现黑色、焦味或霉变都影响 发酵水平,日常把关十分重要。采用热榨新鲜效 果最好。 2)培养基浓度变化与控制。培养基浓度变化 对发酵水平的影响程度很大, 控制基础料浓度按 照产生菌的生理特性,可缩短菌体生长期,延长抗 生素分泌期并保持抗生素生产的最大生长率, 提 高发酵水平。 实验数据如下: 培养基中黄豆饼粉含量% 发酵单位( u/ ml) 2�5 1100 3�0 1280 3�5 1250 4�0 1120 说明:用开封 05 � 79菌种 上数据为摇瓶平均数据 结果表明: 培养基中黄豆饼粉含量在 3�0%左右 最有利 蛋白胨浓度% 补料时间与次数 发酵单位( u/ ml) 0�2 24hr 1050 0�4 24hr 1100 0�4 24hr、48hr、72hr 1330 � � 结果显示: 蛋白胨的含量与补入方式对发酵 单位的影响也是十分明显的。一次投料加入容易 引起菌体生长与养分过量耗尽, 以致菌体过早衰 老自溶;发酵过程定期补加一定数量的氮源,可使 产生菌在分泌期有足够多而不过多的养料,延长 分泌期,提高产量。 3 � 发酵生产工艺分析 3�1 � 溶氧浓度的变化与控制 发酵过程中后期,菌丝浓度增大,发酵液粘度 增加,此时提高溶氧水平非常重要,我们采用稀配 方即增加补水工艺,控制最佳装料系数 0�8,效果 较好,详见表 高单位 ( 30批次 平均值) 低单位 ( 20批次 平均值) 验证结果 (连续 50批次 平均值) 放罐单位 1460u/ ml 1110u/ml 1480u/ml 放罐总亿 201亿 166亿 205亿 放罐体积 13�8吨 15�0 13�87吨 装料系数 79�2% 85% 79�8% 3�2 � 染菌控制 染菌控制生产中的大敌, 产生染菌的因素很 多,且带有随机性。 通过长期观察研究, 发现设备渗漏是主要原 因, 空气质量不过关,过滤器消不透也影响不小, 为此,我们严格,染菌已基本杜绝。 1、摇瓶试验结果显示, 菌种性能质量直接决 定抗生素生产水平高低,适时对菌种筛选夏壮考 核其生产能力非常必要。 2、合理的培养基成份才能充分发挥产生菌生 物合成抗生素的能力。 3、控制发酵溶氧条件克服染菌是发酵条件的 关键。 [参考文献] [ 1]邬行彦� 抗生素生产工艺学[ M] �1989, 5( 1) : 105 [ 2]王华� 庆大霉素生产菌摇瓶考察[ J] � 长药科技, 1991, 1( 1) ; 1 Studies on production technology of the gentamicin FENG A-i mei (Lu De pharmaceutical companyltd Anyang, Anyang 455000, China) Abstact:The article has a simple discussion on the condition of gentamicin fermentation and educed the vather suit- able technology of controlling the fungus characteristic, the concentrat ion of cultare medium, the level of dissolved oxygen and infectiousness of fungus etc. Key words: the fungus characterist ic; the cultare medium the concentration of cultare medium; the level of clis- solved oxygen; the infect iousness of fungus 79第 5 期 � � � � � � � � � � � � � � � 冯爱梅: 庆大霉素生产工艺分析