1、发酵工艺方案的确定

青霉素发酵生产的工艺路线主要围绕菌种的培养发酵路线类别和生产投料方式[3]进行筛选。

1.1、 发酵工艺路线

科学家最早从点青霉中发现青霉素，表面培养每毫升仅几个单位，经自然选育、诱变、等培养选择，新的高产青霉素菌株不断被发现现。现阶段国内制药企业选择的青霉素生产菌株主要有丝状菌和球状菌两种菌种，这是按照他们在深层培养中菌丝的形态进行的分类。丝状菌有黄孢子和绿孢子丝状菌两种；球状菌则可分为绿孢子和白孢子球状菌两种，这是按孢子颜色的区别进行的分类。

（1）丝状菌三级发酵工艺

丝状菌的发酵过程，发酵前期温度要控制在25-26℃，后期是在23℃，后期温度稍低以减少发酵液中青霉素的降解[4]。丝状菌发酵过程大致是：从原菌株沙土管中取出菌种接种到斜面母瓶进行孢子培养，大米孢子在25℃下培养6-7天放到一级种子罐中在25℃下进行种子培养40-45h，然后放到二级种子罐在25℃下进行13-15小时种子培养，之后再接种到发酵罐，在26℃下发酵180小时，结束后放罐。

（2）球状菌二级发酵工艺

球状菌普遍是二级发酵工艺，其基本流程是：将菌种保存球状菌菌种的冷冻管接种到亲米锥形瓶，在25℃下进行亲米孢子培养6-8天，得到亲米孢子，然后再接种到大秘茄子瓶，在25℃下进行8-10天的生产米孢子培养,再将生产米孢子接种到种子罐在28℃下进行50-60h种子培养，得到种子培养液之后，最后接种到发酵罐，在26℃下pH6.7-7.0的状态下培养6-7天，得到青霉素发酵液。

1.2、工艺路线的选择

根据生产经验，球状菌虽然发酵单位比较高，但其发酵工艺对原材料和设备要求较高，并且发酵液的提取率低于丝状菌，所以目前青霉素工业发酵多采用丝状菌三级发酵工艺生产青霉素原料，常用菌种为绿孢子丝状菌[5]。

2、 发酵投料方式

2.1、投料工艺分类

微生物发酵过程根据菌种发酵对需氧的需求普遍分为好氧发酵和厌氧发酵。针对好氧菌的发酵，通常有三种形式，一是液体表面培养发酵，二是固体培养基表面上发酵，三是通氧深层发酵。对于厌氧菌发酵，最常采取的是不通氧的深层发酵。因此深层培养适合两种菌种发酵。深层培养通常是以具有一定高径比的发酵罐为发酵平台进行发酵的，主要操作形式有分批发酵、补料分批发酵[6]和连续发酵三种。

2.2、 投料工艺选择

根据生产经验，青霉素类抗生素的发酵多是补料分批发酵方式。

补料分批发酵与传统分批发酵相比，优点有以下几点[7]：

（1）使发酵底物的残留浓度维持在一个比较低的水平，可以降低底物对微生物的调节；

（2）可以提高微生物对细胞的合成功能。发酵过程不断地补料操作可以提供合称微生物细胞所需的养料；

（3）可以提高青霉素的合成量。因为通过此工艺可以在发酵的不同时期为微生物生长和产物合成提供不同量的物料养分；

（4）能够接触由于快速利用发酵培养基物料而导致的阻遏效应；

（5）可以降低发酵液的黏度，提高氧气的溶解水平（浓度）。

现实中补料分批发酵已经广泛在氨基酸、核苷酸、抗生素等生产实践中得以应用。又因为很多制药、食品、化学工厂都涉及此类生产技术，因此也有不少关于补料分批发酵工艺的研究，通过分析对工艺的影响因素提出了不少合理的工艺优化。

参考文献

[1]国家工信部、卫计委等六部门联合印发《医药工业发展规划指南》 . 工业和信息化部，国家发展和改革委员会，科学技术部，商务部，国家卫生和计划生育委员会，国家食品药品监督管理总局. 北京：2016年11月