優(yōu)化青霉素發(fā)酵帶放再培養(yǎng)工藝

王國信

【摘 要】隨著社會的不斷發(fā)展，我國的醫(yī)療行業(yè)發(fā)展迅速，青霉素作為醫(yī)療行業(yè)中重要的一種藥品，受到了社會各界極大的歡迎，對于青霉素的發(fā)酵帶放再培養(yǎng)工藝有利于實現(xiàn)青霉素制作工藝的提升和優(yōu)化，能夠?qū)崿F(xiàn)青霉素產(chǎn)品質(zhì)量的提升。本文首先分析了傳統(tǒng)的青霉素發(fā)酵工藝的流程，其次分析了青霉素發(fā)酵帶放再培養(yǎng)工藝的優(yōu)勢和流程，最后對青霉素發(fā)酵帶放再培養(yǎng)優(yōu)化工藝進行了總結(jié)，以期實現(xiàn)青霉素發(fā)酵工藝的優(yōu)化和發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】青霉素;發(fā)酵;發(fā)酵帶放;再培養(yǎng)

一、傳統(tǒng)青霉素發(fā)酵工藝概述

1.1傳統(tǒng)青霉素發(fā)酵工藝的原理

青霉素由于其成本低、功能性強，應(yīng)用范圍較廣，被應(yīng)用于各行各業(yè)。青霉素的發(fā)酵工藝的水平直接決定了青霉素的發(fā)酵進度和產(chǎn)品質(zhì)量。企業(yè)要想實現(xiàn)核心競爭力，就必須創(chuàng)新青霉素的發(fā)酵工藝，掌握青霉素發(fā)酵工藝的優(yōu)化方法。傳統(tǒng)的青霉素發(fā)酵工藝的方法采用的是分批補充原料，分批發(fā)酵的方法，青霉素米孢子通過接種至種子罐無菌培養(yǎng)基，孢子在一定罐溫、通氣培養(yǎng)條件下發(fā)芽生長，經(jīng)過一定周期后青霉菌菌絲生長達到一定菌絲量至對數(shù)生長末期，移入發(fā)酵罐無菌培養(yǎng)基培養(yǎng)。青霉素的發(fā)酵必須選擇有適宜溫度的和充足空氣的環(huán)境，并且按照青霉素的發(fā)酵方向，及時補充一定的碳元素和氮元素，保持青霉素的發(fā)酵環(huán)境具備充足的養(yǎng)分。只有在保證充足養(yǎng)分的前提下，才能夠確保青霉素產(chǎn)生大量的菌絲體，菌絲體會吸收大量的營養(yǎng)物質(zhì)，從而進行代謝，在此過程中產(chǎn)生大量的抗生素，增強了青霉素的藥效和功能性。青霉素在發(fā)酵過程中也應(yīng)該避免過量的養(yǎng)分，因為產(chǎn)生大量的菌絲體之后就會刺激細胞的增長，細胞在增長過程中會消耗大量的氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)，導致后期由于養(yǎng)分消耗過量造成的青霉素發(fā)酵過程變慢。

1.2傳統(tǒng)青霉素發(fā)酵工藝的不足

青霉素的發(fā)酵過程較長，一般為二百個小時，在此過程中，增加補充原料的系數(shù)和數(shù)量，就會刺激青霉素的過快發(fā)酵，為了提高青霉素的發(fā)酵速度，降低發(fā)酵的成本，應(yīng)該對發(fā)酵的環(huán)節(jié)進行多次投放原料，保證菌絲達到最佳的濃度，并且在菌絲進行生長和轉(zhuǎn)化的過程中，要及時的給予原料的投放，但是也不能夠一次投料過或頻繁的進行投放。因為短期內(nèi)的發(fā)酵不能夠使得營養(yǎng)完全吸收，也不能夠?qū)崿F(xiàn)青霉素的純凈度，導致青霉素產(chǎn)品的純凈度較低，會削弱青霉素的藥性和功能。過多或者過頻繁的投放原料，就會造成菌絲的過量代謝，產(chǎn)生大量的污染物，會污染青霉素的發(fā)酵環(huán)境，同時過量的原料也不會被菌絲完全的吸收，造成原料的浪費，增加了青霉素的發(fā)酵成本。為了減少菌絲的代謝產(chǎn)生的污染物，降低發(fā)酵成本，應(yīng)該投放適量的原料。

二、帶放再培養(yǎng)工藝概述

2.1帶放再培養(yǎng)工藝的原理

青霉素的發(fā)酵過程十分復雜，為了實現(xiàn)青霉素的完全發(fā)酵，降低發(fā)酵的成本，就應(yīng)該采取多種方法進行實驗，選擇原料消耗較低、代謝較快的發(fā)酵方法。為了掌握在適宜的環(huán)境下，原料投放的次數(shù)和原料投放的數(shù)量最適宜的情況，應(yīng)該進行多次的實驗研究，掌握在最適宜的青霉素發(fā)酵狀態(tài)，只有按照實驗所得的數(shù)據(jù)進行原料的投放和溫度的設(shè)定，就會實現(xiàn)有效的發(fā)酵過程。帶放再培養(yǎng)工藝顧名思義就是要利用到帶放罐，對于在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的無菌料液進行收集，并且實現(xiàn)二次的發(fā)酵，在二次發(fā)酵過程中就會實現(xiàn)新的菌絲的生長和繁殖。新菌絲的生長速度和生長的狀態(tài)對于青霉素的發(fā)酵過程和青霉素的發(fā)酵質(zhì)量起到了重要的影響，因此應(yīng)該關(guān)注到新菌絲的生長，通過進行二次發(fā)酵和帶放再培養(yǎng)的方法實現(xiàn)新菌絲的培養(yǎng)。在后期通過調(diào)節(jié)罐中的溫度和營養(yǎng)濃度，保證新菌絲健康的生長環(huán)境。同時，帶放罐能夠?qū)崿F(xiàn)新菌絲適宜的生長環(huán)境，這種方法能夠保證單罐批發(fā)酵液產(chǎn)量穩(wěn)定增長，并且菌絲的生長率會增加百分之三，增加青霉素產(chǎn)品的質(zhì)量。

2.2帶放再培養(yǎng)工藝的流程

2.2.1試驗材料

菌種：產(chǎn)黃青霉菌種

培養(yǎng)基（發(fā)酵培養(yǎng)基）：玉米漿、葡萄糖、硫酸銨、磷酸二氫鉀、無水硫酸鈉、碳酸鈣、苯乙酸、玉米油、消沫劑等。

2.2.2試驗方法

在實驗的過程中應(yīng)該選擇體積適中的發(fā)酵罐，發(fā)酵罐的體積一般為四十立方米到五十立方米之間，這樣做的目的是為了增加養(yǎng)分濃度，節(jié)約養(yǎng)分和原料的成本，同時還能夠輕松達到氧氣的濃度，增加發(fā)酵的質(zhì)量。培養(yǎng)基選擇發(fā)酵罐體積的三分之二、二分之一、三分之一和四分之一的比。首先消滅細菌，當全部細菌消除完畢之后，將罐子內(nèi)部引入帶放料液，然后對帶放液體和原料進行充分的混合，保證罐內(nèi)溫度在二十五度左右，罐子內(nèi)部的氣壓在零點零六MPa左右，通氣比例在一比一內(nèi)。并且及時觀察罐子內(nèi)部的發(fā)酵環(huán)境，根據(jù)發(fā)酵的進度及時調(diào)整氧氣和原料投放的進度。

2.3結(jié)果與分析

通過對五個實驗組的實驗，我們可以看出不同實驗組的生長速度也不相同。我們限定了五組的發(fā)酵周期都是一樣的，對于發(fā)酵的培養(yǎng)基數(shù)量不同，我們可以看出培養(yǎng)基比例越大的實驗組，產(chǎn)生的菌絲數(shù)量和菌絲的濃度是越大的，并且菌絲的生長速度也是越快的。相反，培養(yǎng)基比例越小的實驗組，菌絲的濃度也越低，菌絲的生長速度也越慢?？梢娕囵B(yǎng)基的比例也菌絲的生長速度和濃度成正比。

根據(jù)不同的實驗組可以得出，在培養(yǎng)基比例達到三分之一的情況下，此時的帶放菌絲體生長速度最佳，按照此比例進行青霉素的發(fā)酵，能夠達到最佳的發(fā)酵效果。但是隨著培養(yǎng)基比例的增大，導致菌絲的生長速度變慢，菌絲的自溶晚。同時，隨著培養(yǎng)基的比例減小，菌絲的生長速度同樣會降低，菌絲的自溶早。根據(jù)試驗結(jié)果，我們確定了使用三分之一的培養(yǎng)基比例的情況下帶放再培養(yǎng)工藝最合理，提高單罐批發(fā)酵產(chǎn)量得率15%，增大發(fā)酵液產(chǎn)量明顯。而且提高了同體積的發(fā)酵單位，實現(xiàn)了增產(chǎn)不增污達到了清潔生產(chǎn)。

三、優(yōu)化青霉素發(fā)酵帶放再培養(yǎng)工藝的實驗結(jié)論

本次實驗得出了一個重要的結(jié)論，就是營養(yǎng)物質(zhì)在達到一定的濃度下才會實現(xiàn)發(fā)酵流程的優(yōu)化，但是隨著濃度的過高，菌絲的生長速度也會減弱。在此情況下，保證了菌絲最佳的生長環(huán)境，最大程度上減小了發(fā)酵的原料成本。此種工藝單罐批發(fā)酵產(chǎn)量提高15%。

總結(jié)

綜上所述，優(yōu)化青霉素的發(fā)酵工藝不僅能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)酵成本的降低，同時也能夠?qū)崿F(xiàn)青霉素產(chǎn)品的質(zhì)量，推動醫(yī)藥行業(yè)和其他行業(yè)的發(fā)展。優(yōu)化青霉素的發(fā)酵工藝應(yīng)該在傳統(tǒng)發(fā)酵工藝的基礎(chǔ)上進行帶放再培養(yǎng)工藝，實現(xiàn)青霉素發(fā)酵工藝的優(yōu)化。

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（作者單位：河北華北制藥華恒藥業(yè)有限公司）