抗生素以前被稱為抗菌素，是由微生物產(chǎn)生的具有抗病原體或其它活性的一類次級(jí)代謝產(chǎn)物，它可以是某些微生物生長繁殖過程中產(chǎn)生的一種物質(zhì)，除用于治病的抗生素由此直接提取外,還有完全用人工合成或部分人工合成的。在眾多抗生素類群中,青霉素以療效高、毒副作用小成為人類治療疾病的首選。
發(fā)酵工程在醫(yī)藥上的應(yīng)用非常廣泛，其中青霉素的發(fā)現(xiàn)和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)進(jìn)一步推動(dòng)了發(fā)酵工程在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展。青霉素是產(chǎn)黃青霉菌在有氧條件下產(chǎn)生的一種非常重要的抗菌藥物，生產(chǎn)青霉素的發(fā)酵工程流程如圖所示。
發(fā)酵開始前，有關(guān)設(shè)備和培養(yǎng)基必須經(jīng)過滅菌后接入種子。
將青霉菌接種到固體培養(yǎng)基上培養(yǎng)一段時(shí)間，得到青霉菌孢子培養(yǎng)物。用無菌水將孢子制成懸浮液接種到種子罐內(nèi)已滅菌的培養(yǎng)基中，通入無菌空氣攪拌、培養(yǎng)。青霉素的發(fā)酵對(duì)溶氧要求極高，通氣量偏大。然后將種子培養(yǎng)液接種到發(fā)酵罐已滅菌的含有苯乙酸前體的培養(yǎng)基中，通入無菌空氣攪拌、培養(yǎng)。
生產(chǎn)流程圖
青霉菌發(fā)酵時(shí)，青霉素生產(chǎn)菌在合適的培養(yǎng)基、pH、溫度和通氣攪拌等發(fā)酵條件下進(jìn)行生長并合成青霉素。
菌種：目前的菌種按照菌絲的形態(tài)可以分為絲狀菌和球狀菌。根據(jù)絲狀菌產(chǎn)生的孢子顏色又分為黃孢子菌和綠孢子菌，常用孢子是綠孢子絲狀菌，如產(chǎn)黃青霉素。
培養(yǎng)基成分:花生餅粉（高溫）、麩質(zhì)粉、玉米漿、葡萄糖、尿素、硫酸銨、硫酸鈉、硫代硫酸鈉、磷酸二氫鈉、苯乙酰胺及消泡劑等。
青霉菌的生長過程：（1）菌體生長階段，發(fā)酵菌培養(yǎng)基接種生產(chǎn)菌后，經(jīng)過一個(gè)短暫的適應(yīng)期，開始生長、發(fā)育和繁殖。（2）青霉素合成階段，這個(gè)階段主要是合成青霉素，青霉素的合成速率達(dá)到最大。（3）菌體自溶階段，這個(gè)階段菌體衰老、細(xì)胞開始自溶，合成青霉素能力衰退，青霉素生產(chǎn)速率下降，氨基氮增加，pH上升。
青霉素的發(fā)酵過程控制十分精細(xì)，一般2h取樣一次，測(cè)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)取樣做無菌檢查。
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，過多的持久性泡沫對(duì)發(fā)酵是不利的，必須補(bǔ)入消沫劑。青霉素的發(fā)酵過程控制十分精細(xì)，一般2h取樣一次，測(cè)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)取樣做無菌檢查。
隨著對(duì)青霉素發(fā)酵過程和代謝途徑研究的不斷深入，一定能夠找到適當(dāng)?shù)姆椒▉斫鉀Q青霉素合成過程中的阻遏因素，從而大幅提高青霉素的產(chǎn)量。
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