优化青霉素发酵带放再培养工艺

王国信

【摘 要】随着社会的不断发展，我国的医疗行业发展迅速，青霉素作为医疗行业中重要的一种药品，受到了社会各界极大的欢迎，对于青霉素的发酵带放再培养工艺有利于实现青霉素制作工艺的提升和优化，能够实现青霉素产品质量的提升。本文首先分析了传统的青霉素发酵工艺的流程，其次分析了青霉素发酵带放再培养工艺的优势和流程，最后对青霉素发酵带放再培养优化工艺进行了总结，以期实现青霉素发酵工艺的优化和发展。

【关键词】青霉素;发酵;发酵带放;再培养

一、传统青霉素发酵工艺概述

1.1传统青霉素发酵工艺的原理

青霉素由于其成本低、功能性强，应用范围较广，被应用于各行各业。青霉素的发酵工艺的水平直接决定了青霉素的发酵进度和产品质量。企业要想实现核心竞争力，就必须创新青霉素的发酵工艺，掌握青霉素发酵工艺的优化方法。传统的青霉素发酵工艺的方法采用的是分批补充原料，分批发酵的方法，青霉素米孢子通过接种至种子罐无菌培养基，孢子在一定罐温、通气培养条件下发芽生长，经过一定周期后青霉菌菌丝生长达到一定菌丝量至对数生长末期，移入发酵罐无菌培养基培养。青霉素的发酵必须选择有适宜温度的和充足空气的环境，并且按照青霉素的发酵方向，及时补充一定的碳元素和氮元素，保持青霉素的发酵环境具备充足的养分。只有在保证充足养分的前提下，才能够确保青霉素产生大量的菌丝体，菌丝体会吸收大量的营养物质，从而进行代谢，在此过程中产生大量的抗生素，增强了青霉素的药效和功能性。青霉素在发酵过程中也应该避免过量的养分，因为产生大量的菌丝体之后就会刺激细胞的增长，细胞在增长过程中会消耗大量的氧气和营养物质，导致后期由于养分消耗过量造成的青霉素发酵过程变慢。

1.2传统青霉素发酵工艺的不足

青霉素的发酵过程较长，一般为二百个小时，在此过程中，增加补充原料的系数和数量，就会刺激青霉素的过快发酵，为了提高青霉素的发酵速度，降低发酵的成本，应该对发酵的环节进行多次投放原料，保证菌丝达到最佳的浓度，并且在菌丝进行生长和转化的过程中，要及时的给予原料的投放，但是也不能够一次投料过或频繁的进行投放。因为短期内的发酵不能够使得营养完全吸收，也不能够实现青霉素的纯净度，导致青霉素产品的纯净度较低，会削弱青霉素的药性和功能。过多或者过频繁的投放原料，就会造成菌丝的过量代谢，产生大量的污染物，会污染青霉素的发酵环境，同时过量的原料也不会被菌丝完全的吸收，造成原料的浪费，增加了青霉素的发酵成本。为了减少菌丝的代谢产生的污染物，降低发酵成本，应该投放适量的原料。

二、带放再培养工艺概述

2.1带放再培养工艺的原理

青霉素的发酵过程十分复杂，为了实现青霉素的完全发酵，降低发酵的成本，就应该采取多种方法进行实验，选择原料消耗较低、代谢较快的发酵方法。为了掌握在适宜的环境下，原料投放的次数和原料投放的数量最适宜的情况，应该进行多次的实验研究，掌握在最适宜的青霉素发酵状态，只有按照实验所得的数据进行原料的投放和温度的设定，就会实现有效的发酵过程。带放再培养工艺顾名思义就是要利用到带放罐，对于在发酵过程中产生的无菌料液进行收集，并且实现二次的发酵，在二次发酵过程中就会实现新的菌丝的生长和繁殖。新菌丝的生长速度和生长的状态对于青霉素的发酵过程和青霉素的发酵质量起到了重要的影响，因此应该关注到新菌丝的生长，通过进行二次发酵和带放再培养的方法实现新菌丝的培养。在后期通过调节罐中的温度和营养浓度，保证新菌丝健康的生长环境。同时，带放罐能够实现新菌丝适宜的生长环境，这种方法能够保证单罐批发酵液产量稳定增长，并且菌丝的生长率会增加百分之三，增加青霉素产品的质量。

2.2带放再培养工艺的流程

2.2.1试验材料

菌种：产黄青霉菌种

培养基（发酵培养基）：玉米浆、葡萄糖、硫酸铵、磷酸二氢钾、无水硫酸钠、碳酸钙、苯乙酸、玉米油、消沫剂等。

2.2.2试验方法

在实验的过程中应该选择体积适中的发酵罐，发酵罐的体积一般为四十立方米到五十立方米之间，这样做的目的是为了增加养分浓度，节约养分和原料的成本，同时还能够轻松达到氧气的浓度，增加发酵的质量。培养基选择发酵罐体积的三分之二、二分之一、三分之一和四分之一的比。首先消灭细菌，当全部细菌消除完毕之后，将罐子内部引入带放料液，然后对带放液体和原料进行充分的混合，保证罐内温度在二十五度左右，罐子内部的气压在零点零六MPa左右，通气比例在一比一内。并且及时观察罐子内部的发酵环境，根据发酵的进度及时调整氧气和原料投放的进度。

2.3结果与分析

通过对五个实验组的实验，我们可以看出不同实验组的生长速度也不相同。我们限定了五组的发酵周期都是一样的，对于发酵的培养基数量不同，我们可以看出培养基比例越大的实验组，产生的菌丝数量和菌丝的浓度是越大的，并且菌丝的生长速度也是越快的。相反，培养基比例越小的实验组，菌丝的浓度也越低，菌丝的生长速度也越慢。可见培养基的比例也菌丝的生长速度和浓度成正比。

根据不同的实验组可以得出，在培养基比例达到三分之一的情况下，此时的带放菌丝体生长速度最佳，按照此比例进行青霉素的发酵，能够达到最佳的发酵效果。但是随着培养基比例的增大，导致菌丝的生长速度变慢，菌丝的自溶晚。同时，随着培养基的比例減小，菌丝的生长速度同样会降低，菌丝的自溶早。根据试验结果，我们确定了使用三分之一的培养基比例的情况下带放再培养工艺最合理，提高单罐批发酵产量得率15%，增大发酵液产量明显。而且提高了同体积的发酵单位，实现了增产不增污达到了清洁生产。

三、优化青霉素发酵带放再培养工艺的实验结论

本次实验得出了一个重要的结论，就是营养物质在达到一定的浓度下才会实现发酵流程的优化，但是随着浓度的过高，菌丝的生长速度也会减弱。在此情况下，保证了菌丝最佳的生长环境，最大程度上减小了发酵的原料成本。此种工艺单罐批发酵产量提高15%。

总结

综上所述，优化青霉素的发酵工艺不仅能够实现发酵成本的降低，同时也能够实现青霉素产品的质量，推动医药行业和其他行业的发展。优化青霉素的发酵工艺应该在传统发酵工艺的基础上进行带放再培养工艺，实现青霉素发酵工艺的优化。

参考文献：

[1]余俊棠，唐孝宣.生物工艺学[M].华东理工大学出版社，2003.

[2]贺小贤.生物工艺原理[M].北京：化工工业出版社，2004.

[3]李艳.发酵工业概论[M].北京：中国轻工业出版社，2005.

（作者单位：河北华北制药华恒药业有限公司）