生产管理知识_抗生素生产一万个为什么

1、抗生素工业的建立始于何时？抗生素工业的建立始于1943年，在美国首次开始工业化生产青霉素。时值第二次世界大战期间，生产的青霉素仅供军需，生产属于保密。到了1944年在青霉素生产的发酵工艺中有一次很大的改革，试验成功深层培养法，找到了适宜深层发酵的菌种，产量大大增加，青霉素才普及与民用。2、抗生素剂量的表示方法是什么？抗生素的剂量用效价单位来表示，简称单位已U代表，分为发酵液u/ml和纯品结晶粉的u/mg两种方法，。抗生素的效价单位是以其抗菌活性来表示的，一个青霉素效价单位表示能完成抑制50毫升肉汤培养基中生长的金黄色葡萄球菌的最小剂量。1毫克青霉素G钠盐的纯品能完全抑制83350毫升肉汤中的葡萄菌球，因此，青霉素成品的毫克单位是1667。一个链霉素的效价单位为能完全抑制1毫升肉汤培养基中的大肠杆菌，因此，链霉素碱成品的毫克单位是1000。同理，土霉素、红霉素、卡那霉素、万古霉素、新霉素等抗生素的游离碱均以1毫克作1000单位计。氯霉素、四环素基金媚俗的盐酸也以1毫克作1000单位计。各种抗生素盐类的效价应根据其分子量换算。在实际应用上，药用抗生素的最低毫克单位是根据医疗上的要求与生产技术的水平由药典来规定。 3、目前国内外抗生素生产最高发酵水平如何？国际上最高的抗生素发酵水平是荷兰Gist公司的青霉素发酵单位已经达到89，000u/ml。尹国的青霉素最高水平是80，000u/ml美国的青霉素最高水平是70，000u/ml。中国华北制药厂和哈尔并制药厂等的青霉素生产水平已经超过50，000u/ml。4、抗生素的发酵定义是什么？发酵二字在不同的情况下有不同的含义，从广义来讲，发酵是指微生物借霉的作用而只有机制发生化学反应的物质代谢过程，如酒精发酵、乳酸发酵和丙酮、丁醇发酵。以抗生素生产而言，发酵就是微生物或细胞在一定的培养条件下，分介利用各类有机物质生物合成抗生素的过程。5、抗生素发酵的特点是什么？微生物的发育过程分为两个阶段，一是大量繁殖菌体，二是菌体生长减慢穆尼细胞内大量合成各种代谢产物。因此抗生素的发酵过程也分为两个时期，第一个时期代谢旺盛，微生物分解利用培养基中的营养物质来合成细胞物质，从而大量繁殖细菌体，。这是初级代谢有关霉活力高而抗生素合成有关霉受抑制，因此不合成抗生素或合成抗生素的量很少。抗生素发酵的第二个时期代谢活动减弱，触及代谢有关霉受抑制，菌丝省长大大减慢仅维持菌丝量的平衡。抗生素合成有关霉的抑制被介除，大量合成抗生素。6、如何划分抗生素发酵过程的菌丝生长期和抗生素合成期？发酵过程中菌丝生长期是在接种后到菌丝体长浓为止，约在2030个小时之间，菌丝体浓度约为4050%。菌丝生长期要求尽量缩短，以使有更多的时间合成抗生素。菌丝体长浓后一直到放罐前的平衡期为抗生素合成期，菌丝体比生长速度极低，生长的菌体仅足以弥补衰老死亡的菌体，菌体浓度相对，萍恒维持在4050%菌浓。抗生素合成期要求尽量延长，是抗生素产量不断积极增多。7、发酵的培养基组成怎样才能满足菌丝生长期和抗生素合成期对营养的需求？菌丝生长需要利用碳源和氮源、无机盐的营养物质，为使菌丝体能在短时间内迅速的大量生长，发酵培养基中应提供能被迅速利用的碳源和氮源。葡萄糖属于迅速利用碳源。对于淀粉酶活力高的菌种。糊精也能被迅速利用，液化淀粉中含有一部分糊精，麦芽糖和葡萄糖可供前期生长菌丝用，玉米浆、硫酸安、尿素等属于迅速利用氮源。供前期菌丝生长用的迅速利用碳、氮源加量不宜过多，以免菌丝过量生长。葡萄糖的加量要视菌种特性而定，一般在1%左右，菌丝生长慢的放线菌可是当增量，当不宜超过5%。玉米浆、硫酸安等的总量控制在0.21.5%之间，发酵培养基还应有足够量的缓慢利用碳、氮源供抗生素合成期逐步分解和利用。乳糖和淀粉等属于缓慢利用的碳源，黄豆饼粉、花生饼粉都是缓慢利用的氮源。加量根据菌种的利用能力、发酵单位的高低、周期的长短而不同。缓慢利用碳、氮源的特点是可由微生物自我控制逐步分介利用，避免分解代谢物过量积累而引起代谢的反馈调节作用，以致抗生素的合成，发酵培养基中的磷主要供合成贮能物质和核酸、磷脂等含磷细胞物质。因此，加量不能太大，一般控制在初期，既培养10小时前培养也含有一定量的磷，菌丝长浓后。培养基还需要少量的供应菌体生长和抗生素合成所需要的矿质元素和前体物质。8、碳源的作用是什么？碳源是供微生物合成各类细胞物质和代谢产物的碳架。抗生素发酵使用各种糖类作碳源。糖的氧化又可产生大量生物能，供合成各种代谢产物是使用。9、不同品种的抗生素发酵使用的糖类为什么不同？不同品种的抗生素利用不同的微生物进行生产。不同的微生物因为酶系统不同，故而利用糖的种类不同，利用糖的速度也不同。例如青霉素和链霉素的生产菌适合用葡萄糖作碳源。青霉素产生菌对葡萄糖的利用速度大于链霉素产生菌的利用速度，土霉素、四环素的产生菌能利用淀粉作碳源。这些菌种细胞内含有的淀粉酶很高。10、为什么要提高土霉素产生菌的淀粉酶活力？提高菌种的淀粉酶活力可以使它提高对淀粉的利用能力，适应补糖的发酵工艺，创造是抗生素高产的条件。11、为什么在发酵培养基中糖的用量大大高于其他原料？微生物的细胞物质糖类、脂肪、蛋白质、核酸、维生素以及次级代谢产物抗生素都含有大量碳原子。因此在微生物细胞中碳原子含量很高，约占干物质含量的4850%。大大超过的氮和其它元素的含量，所以在发酵培养基中糖的用量很大。12、为什么青霉素发酵采用葡萄糖滴加工艺？葡萄糖是一种能被为微生物迅速利用的碳源，由于微生物迅速分解利用葡萄糖，可以促成大量菌丝体的生长，对抗生素合成不利。还可以造成葡萄糖的分解代谢产物过多积累，应起对代谢的反馈抑制作用，抑制腺苷酸盐环化酶的活性，阻碍C-AMP的生成，影响抗生素合成基因操纵子的转录。是抗生素合成停止。采用葡萄糖滴加工艺可以控制单位时间内培养液中葡萄糖的浓度，避免产生对抗生素合成有关代谢途径的反馈抑制作用，使青霉素高产。13、什么叫有机氮源？什么叫无机氮源？含有碳化合物统称为有机化合物。有机氮源就是天然蛋白质及其水解产物，以及一些含碳、含氮化合物，如黄豆饼粉、花生饼粉、棉籽饼粉、玉米蛋白粉、酵母粉、氨水等则成为无机氮源。14、抗生素发酵中如何合理施用有机氮源和无机氮源？无机氮源的分子结构简单，可以被微生物迅速利用。例如硫酸铵、硝酸铵、氨水等原料中的氨都以铵盐形式存在，铵盐可直接分解成氨而被微生物利用，以保证菌丝体的迅速生长。但是无机氮源的用量不能超过1.5%，过多的用量会导致菌丝过量生长而延迟进入抗生素合成期，以及培养液中存在过量的氨、铵都可以抑制含氮底物酶的合成和抑制抗生素的合成。有机氮源是主要的氮源供体，它能被微生物缓慢的利用，作为抗生素合成阶段的营养物质，应当根据菌种的特性选用适当种类，适量的有机氮源。15、什么是生理酸性营养物质？生理酸性营养物质经微生物分解后产生酸。是培养液中的PH降低。例如，一个分子硫酸铵分解后生成两个分子氨和一个分子硫酸，氨被微生物利用，酸留在培养液中使培养液的PH值降低 。铵盐都属于生理酸性营养物质，葡萄糖也属于生理酸性营养物质，它的分解代谢产物都是一些有机酸，一会使培养液的PH值降低。当发酵通气不良时，糖便会氧化不完全，产生大量有机酸而是发酵液PH值下降。脂肪分解后产生脂肪酸和氧化不全的产物，也容易使发酵液PH值降低。16、什么是生理碱性营养物质？生理碱性营养物质经微生物分解后产生碱性物质，使培养液的PH值升高。例如，一个分子氢氧化铵分解后生成一个分子氨和一个水分子，氨的积放和积累使培养液的PH值升高，。犹如一个分子尿素加水分解生成2个分子氨和一个分子二氧化碳，二氧化碳已处置空气中，氨的积累使培养液的PH值升高。17、玉米浆的有效成分是什么？玉米浆的干物质含量一般在4555%，因此，它含有4555%的水分，玉米浆的水中含有很多的可溶性营养物质。玉米浆的主要成分是氨基酸和多肽类，还含有丰富的维生素和生长素，玉米浆的总氮含量约为2.54.5%；氨基酸含量为0.61.8%；铵态氮含量为0.30.7%；还原糖含量为1.211%；乳酸含量为515%；醋酸等挥发酸含量为0.10.3%；灰分含钾、镁、钙、铁、磷、硫等无机元素，其含量达912%，其中溶磷铵干物质计达到1200017000y/g。18、玉米浆是生理酸性营养物质还是生理碱性营养物质？玉米浆是淀粉生产的副产物，用0.10.2%亚硫酸水浸泡玉米，保持温度在4550，在浸泡过程中，玉米中的营养物质，渗透到水中，由于是丰富的营养物质，大量微生物便在其中生长繁殖，每毫升的微生物数量可达到几十亿，微生物在玉米浸泡业中分介利用玉米中的各种营养物质，将蛋白质水解生长成多肽和氨基酸；降糖分解并发酵生成大量乳酸。乳酸的含量高达5-15%，所以玉米浆的PH值很低。由于玉米浆含有大量酸性营养物质，加入培养基中或不如发酵液中有明显降低PH值的作用，因此常被当作生理酸性营养物质使用。19、为什么在发酵前期PH值容易上升？微生物的生长繁殖需要吸收各种碳素、氮素营养来合成细胞体，由于葡萄糖得分解过程比氨基酸分解过程复杂、分解慢，所以菌体在最初阶段利用的碳不是来自糖，而是蛋白质氨基酸的现成碳架。氨基酸分解后的大量现成碳架被微生物吸收利用。氨基酸分子中的碳利用比葡萄糖快，相对的培养液中氨的浓度积累，故而PH值升高。20、为什么在发酵前期PH值上升后又会慢慢下降到一定的PH值？这是因为稍后时葡萄糖的代谢跟上，微生物便正常利用葡萄糖得分解代谢产物作为碳源，同时，微生物也大量利用培养基中的氨来合成菌体蛋白质，故而PH值慢慢下降并逐渐稳定下来。21、为什么发酵放罐前有的罐批会PH值回升？发酵放罐应控制在菌丝接近衰老但有没有自溶以前，如果不注意及时放罐而发酵中的菌丝已经大量自溶，菌丝体内的碱性细胞物质释放到发酵液中，菌丝体内的蛋白质、多肽、氨基酸流出，而导致发酵液PH值上升。22、为什么有的土霉素生产厂家在发酵前期往往出现PH值升高失控而影响单位增长？在排除外来影响因素使PH值升高以外，这是因为发酵培养基的组成不合理，例如，淀粉为碳源的培养基，如果淀粉不进行水解液化，培养基中的生理碱性有机氮源用量高，在发酵过程中糖的代谢慢，跟不上氮的代谢。便会出现发酵前期PH值升高失控。有时超过PH值7.0以上，延迟抗生素合成的代谢，影响发酵单位的增长。如果配料时淀粉经过淀粉酶的水解液化，糖液中便会有相当量的糊精、麦芽糖和葡萄糖，在发酵中糖的代谢速度就加快，可以避免PH值胜过失控现象。如果受设备条件的限制，不可能做到对淀粉进行酶解，那么在配料中增加1.0%糊精或葡萄糖的同时，适当降低酵母粉，黄豆饼粉等生理碱性有机氮源的用量，也能决上述问题。23、发酵过程补料，应如何选用生理酸性营养物质和生理碱性营养物质？菌丝体的生长和抗生素的合成都必须有适宜的PH值环境，补料过程应合理选用生理酸性营养物质和生理碱性营养物质，以维护适宜的PH值，例如，在土霉素发酵过程中以滴加氨水来补充氮源，由于氨水是生理碱性营养物质，加多了会使PH值升高，使用补料加淀粉糖化液来平衡，其实，发酵过程补充氮源应该用一种生理酸性氮源和一种生理碱性氮源搭配使用，以维持适宜PH值和残氮水平。在土霉素发酵中如果采用补加氮水和硫酸铵来控制残氮量和PH值将比单独添加淡水效果好。24、发酵过程中为什么要控制PH值？抗生素发酵过程中微生物分解利用各种营养物质产生各种分解产物，能迅速改变发酵液中的PH值，而且变化之大是十分惊人的。对大多数抗生素而言，最适于生物合成的PH值将接近于中性，发酵液PH值过酸或过碱时，抗生素合成的代谢途径被干扰，抗生素的生物合成便受到抑制。同时，很多抗生素在酸、碱条件下不稳定，容易产生降解反映，使抗生素失活。此外，不适宜的PH值也会是菌种生长不良。所以在发酵过程中要控制好发酵液的PH值。25、PH值偏离最适范围为什么会影响菌丝体的生长繁殖？微生物的生长和繁殖必须在大量合成自身细胞物质的基础上才能正常进行。构成代谢活动的各步生化反应中的有关生物催化剂，微生物的某些细胞物质与酸性或碱性条件下也会被破坏，例如，细胞膜的重要成分磷酸酯以及细胞质中的遗传物质RNA在碱性条件下破坏。而遗传物质DNA和能量代谢物质ATP等则在酸性条件下破坏，代谢活动的有关霉和重要细胞物质的破坏致使生命活动不能正常进行，影响微生物的生长和繁衍。26、酸碱调节PH值有什么优缺点？发酵液的PH值可以用酸、碱调节PH值的优点是可以单纯从PH值进行控制不受糖、氮量的影响/国外抗生素工厂都用酸、碱调节PH值，其缺点是如果使用不当，造成酸、碱与菌丝细胞过量的局部接触，会导致菌丝死亡。使用酸、碱调节PH值得方法是必须在加料口装置喷头，是加入的发酵液的酸、碱呈雾状散布，减少对菌丝的损伤，最好使用电子计算程序，控制加入量，达到少量多次，是菌丝体局部接触酸、碱的量减少到最低。27、国内抗生素工厂用什么方法调节PH值？国内抗生素工厂主要用生理酸性和生理碱性营养物质调节PH值。在组成基础培养基配方时，合理搭配生理酸性和生理碱性营养物质，使培养基具有适宜的PH值。但培养基的原始PH值不会太多影响发酵液的酸碱性，原始PH值不论高低都能在菌丝生长后加以调节，。影响PH值得最主要的因素是微生物对各种营养物质分解氧化的结果。微生物在代谢过程中，分解利用某一类物质后，使培养基变酸；而在分解利用另一类物质后又使培养基变碱。所以在发酵的补料工艺中应选择适宜的生理酸性营养物质和生理碱性营养物质搭配使用以调节PH值。PH值高而氨氮低，补加生理性酸性氮源如硫酸铵；PH值高，同时氨氮也高，但残糖量低时可补加糖液是PH值下降。PH值低而氨氮也低时选择补加尿素或氨水来提高残氮量和PH值；PH值低，而氨氮高、残糖量低时则应该结合补糖和补碳酸钙来调节。碳酸钙不溶于水，本身是中性，能与酸起反应生成中性化合物硫酸钙和二氧化碳，使发酵液不至于太酸。又不会促使菌丝体大量繁殖，可在适当条件下采用。总之，要根据PH值、含糖量、氮含量、菌丝浓度、菌丝形态等具体情况合理调节。28、土霉素发酵主要用氨水调节PH值，应当怎样正确掌握？当发酵液PH值低，氨基氮也低时就比较容易掌握，补入适量氨水以提高PH值和补充氨基氮量。当发酵液PH值高、氨基氮低时就通不进氨，可以适当加入适量的糖化液使PH值下降，然后再补入适量的氨水来补充氨基氮的不足。土霉素产生菌的淀粉酶活力很高，糖化液加量稍多，即使暂时残糖量达到较高值也不妨，会很快被微生物分解利用，如果发酵液PH值低而氨基氮的高时则也不能通氨，只能少加糖或停止家唐诗PH值回升，当发酵液PH值高，氨基氮的也高，这是则应考察菌丝浓度，如菌丝生长不良而导致糖、氮不利用的话，可适当补种以调整，加入菌丝浓度也很大，可是是加大空气量来加速菌种对物质的代谢，其他就没有更好的办法了，只能被动的等待一段时间，让微生物自我调整其代谢活动。因此，只用一种生理酸性氮源来调节控制PH值有一定的局限性，。通氨时还应注意必须少量多次缓慢加入，遇到停电，停搅拌、泡沫异常等情况宜暂缓通氨。以免通氨不当引起泡沫失控代谢不正常。29控制发酵液PH值遇到矛盾是如何解决？控制发酵液PH值。有时会出现相互矛盾的情况，例如糖量低需要补糖，却遇到菌丝形态非常年轻并不适宜补糖，应权衡利弊采用最适宜的调整方法，或可适当降低空气量，一方面控制代谢速度，食堂的代谢减慢，在等待菌丝略趋衰老后再进行补糖调整。如果发酵液PH值偏低，而菌丝浓度有较稠时，显见不适宜再补入任何营养物。则可配补适量碳酸钙是PH值稳定，或者稍加入合成消磨剂抑制菌丝生长，使菌丝浓度略烯后再补料。所以，调整PH值要全面考虑，避免产生其他不良影响而使抗生素生物合成停滞。30、发酵液PH值高如何调节？由于某些事故造成发酵液PH值高而使抗生素合成停滞时，可配置小体积的生物酸性营养物质溶液加入发酵液以调节PH值。原料可选用玉米浆和硫酸铵，原料用两各0.2%左右，补料体积控制在35%。以上配置可望在816小时内使PH值恢复正常，继续抗生素的合成。不适宜用纯酸调节PH值，一则效果不佳，二则严重损伤菌丝体和培养基营养成分，不以恢复抗生素的正常合成。31、为什么发酵培养基组成要有合适的糖氮比？培养基中营养物质的消耗有三方面，一是被微生物利用构成细胞体；二是供合成代谢的产物作原料；三是被氧化分解。就前二者而言，使主要调号途径。微生物的细胞物质和代谢产物的分子结构中，碳和氮的含量比例不同，所需量也不同。有人曾经做过试验，存在于土壤中的微生物每同化100分碳素，约需要摄取4分氮素，常用符号C/N代表谈氮比值，自然界的微生物分解利用有机物时，较适宜的碳氮比是25：1。工业微生物由于对代谢物产品有特定的需求。往往人为的控制微生物的代谢途径，以抗生素发酵而言，最适宜的C/N约为4：1。为了控制代谢正常和节约原料，要求适宜的糖氮比。32、目前主要抗生素生产品种发酵培养基的糖氮用量是多少？（见下表）33、如何正确补糖？发酵补糖应该控制在前期补糖稍多而后期补糖较少。因为年轻菌丝体内的酶量丰富，酶活性大，补糖量即使稍高也能被分介利用。尤其是土霉素产生菌，其菌体的淀粉酶活力高，淀粉这类糖又是缓慢利用的碳源盟市以前期补糖，这样，菌丝体有足够的细胞物质，发酵后期就能够继续合成抗生素，反之，如果前期补糖量低，虽然前期抗生素发酵单位可能高些，大军斯体内细胞物质不足，后期就不长单位。34、如何计算发酵通氮的含氮量？纯氨水的氮分子量占总分子量的14/35=40%不料用氨水的浓度一般要求22%计算法如下：发酵液 加入1公斤 1公斤氨水品种一批发酵使用的有机氮的用量一批发酵使用的糖的总量C/N青霉素（球状菌）6.6%22.5%3.4:1链霉素3.0%10.0%3.3：1土霉素4.2%23.0%5.5：1麦迪霉素3.0%5.0%1.7：1体积 氨水的容量 （公式） 含氮量 （公式）20 M3 0.0011% 11 0.00044%（g/ml） 1122 M3 0.001% 22% 0.0004%（g/ml） _22%40%24 M3 0.0009% 220001 0.00036%（g/ml） 22000135、发酵培养基种微量元素的作用是什么？发酵培养集中的微量元素份金属元素和非金属元素。非金属元素有磷和硫，合成细胞中的核蛋白类、蛋白类、维生素类和类质。磷又起着能量调节作用。金属元素有钙、镁、锌、铜、铁、钾、锰等，都是合成一些重要酶类的组成部分，例如，细胞色素美、细胞色素氮化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶等氧化还原酶含铁。碳酸酐酶含锌，锌又是糖化酶的激活剂，还能起吸附蛋白降低培养液黏度的作用。多酚氧化酶含铜，酮又是酒精氧化过程有关酶的激活剂，参与细胞色素氧化酶和加氧化酶的代谢活动。对传递磷酸根过程有催化作用的酶含镁和钾，故镁、钾对核算、核糖体和细胞膜起稳定作用。他们又是糖代谢中有关酶，如已糖磷酸化酶、异柠檬酸脱氢酶、羧化酶、烯醇化酶等的激活剂。镁对卡那霉素、新霉素、链霉素的抗生素生产菌种有提高其对自身代谢产物耐受性的作用，从而有利于提高这类抗生素的产量，镁还能促使细胞内合成的抗生素向细胞外释放。钾还能控制细胞膜的透性和细胞质的胶体性质。能影响蛋白质的合成。钙是蛋白酶的激活剂，能调节细胞渗透压以及缓冲培养液的PH值。对链霉素等抗生素，该能逆转高浓度无机磷的抑制作用，促进抗生素合成。锰是黄嘌呤氧化酶的组成部分，也是羧化酶的激活剂。但要注意，过量的微量元素对微生物有毒。36、发酵过程为什么要通入空气？抗生素的产生菌都是需要氧微生物，在其生长发育过程中需要足量的氧，所以在发酵过程中必须通入空气，一共营养来维持其正常的生长和代谢。37、发酵过程供氧应达到什么标准？杨在发酵液中存在着一种动态的平衡，一是外界不断供应氧气，二是微生物在氧化代谢过程中消耗氧气，所以发酵过程存在工艺供氧和微生物耗氧之间的动态平衡。这种平衡必须达到供氧速度超过耗氧速度的标准。如果微生物耗氧速度超过供氧速度，则出现氧气不足，会影响菌丝体的生长和抗生素的合成。38、发酵过程中微生物对洋的消耗用于哪些方面？发酵过程中微生物对氧的消耗主要用于维持呼吸，氧化分解培养基中的营养物质，释放能量供细胞合成代谢和维持生长发育所用。39、微生物对氧的需求决定于哪些因素？微生物对氧的需要决定于两个主要因素，即单位容量内菌丝体的数量和呼吸强度。40、什么是呼吸强度？生物体内和外界进行气体交换，主要是氧和二氧化碳交换的过程称为呼吸。呼吸强度是指1毫克菌丝体在1小时内所消耗的氧量。用Qo2表示其数值。41、呼吸强度的大小玉、哪些因素有关？不同微生物的Qo2值不同，因此不同抗生素品种的发酵需要氧的量不同。菌体年龄与呼吸的强度有关。幼龄菌丝体的呼吸最强，所以菌丝生长旺盛期需要大量通气，随着菌丝的衰老，呼吸的强度逐渐减弱，需要的氧气量也降低。微生物对不同营养物质的氧化速度不同，氧花葡萄糖的速度比氧化淀粉快，氧花玉米浆的速度比氧化黄豆饼粉快，氧化速度快是呼吸强度大。因此，浓培养基的需氧量大，稀培养基的需氧量小。补料加糖时，培养液的浓度增高，需氧量也增加。呼吸强度与菌丝浓度成正比，发育初期，菌丝尚未大量繁殖时呼吸强度低，需氧量也低，发酵前期随着菌丝的大量繁殖，呼吸强度和需氧量都迅速的增加，一般在发酵40个小时左右需氧量最大，发酵后期菌丝量趋于稳定，需氧量减少。42、氧的利用条件是什么？抗生素产生菌只能用溶解于培养液中的氧，通入发酵罐中的氧并不能完全溶解于培养液中，故而抗生素产生菌仅利用通入氧的极小部分。43、氧的溶解度是多少？氧在水中的溶解度很低，在一个大气压下，氧气在1升水中的溶解度为0.006升，空气中氧的含量为五分之一。如果每分钟给每升发酵液通入1升空气，那么，每小时通入的氧量是12升。据试验，青霉素产生菌在发酵液中为了维持呼吸的实际耗氧量为每小时0.4升。因此，发酵液中的饱和溶氧量约1分钟就完全消耗。44、影响氧的溶解速度的原因是什么？氧的溶解速度与空气和液体的接触面积极接触的时间有关。接触面积大和接触的时间长可增加氧的溶解速度。所以用各种形式的空气分布管使空气分散以及使用搅拌、挡板等设备艘可提高空气在发酵液中的停留时间，使氧的溶解速度提高。发酵罐体积的大小和氧的溶解度有关。罐的体积越大，养的溶解速度就越快。因此大体积发酵罐的搅拌速度可以减慢，即使减慢速度，氧的溶解速度还是比小罐显著提高。搅拌强度对氧的溶解速度最有影响，搅拌剧烈时，空气的需要量大大减少。发酵液的黏度也会影响氧的溶解速度。发酵液中如果加入0.10.2%的消沫油，氧的溶解度便会减少一半，美声发酵液中的菌丝赣中如果达到13.4颗，氧的溶解速度便会降低85%，培养基中的不溶性颗粒多也可以使氧的溶解速度降低。空气流速和空气压力也影响氧的溶解速度。进入发酵罐的空气压力高则空气流速大，氧的溶解速度增加。45、供氧不足对发酵有什么影响？供氧不足会造成微生物对营养物质的有氧氧化过程不能彻底进行，葡萄糖氧化不完全的结果是使有机酸积累，使发酵液PH值降低蛋白质氧化不完全的结果是使有机胺积累，过量的有机胺对菌体有毒性。此外有氧氧化过程不彻底还影响生物能的释放和抗生素合成所需前提物质的积累，因此，供氧不足时菌丝体生长不良。抗生素产量不高。46、为使供氧充足，是否应添加足够量的空气压缩机？为了使供氧充足，应该使发酵液中的溶解氧量充足。空气压缩机的能量是供氧的重要方面，但是不是唯一的条件。空气压缩机提供的空气能否转化为足够量的溶解氧，还和空气过滤器的面积和发酵罐的进排气管路有关，如果空气过滤面积太小，造成很大的阻碍。那么，单靠提高空压机能量还是不能足够供氧，有的工厂将化工设备设计标准使用与抗生素发酵罐的制作，往往造成排气管治警比例过小，对空气阻力大，过量的空气不能进入发酵罐内，那么提高空压机能量也是不能满足供氧。必须综合考虑罐体设备、搅拌形势和功率、挡板的合理设置、空气过滤面积、培养基成分和浓度、微生物呼吸强度、空压机能量、菌丝浓度的诸多影响因素。47、抗生素发酵适宜的空气比是多少？在发酵罐结构合理的前提下，抗生素发酵过程通入的空气量与罐容积之比应当是1:1(v/v.分)左右。48、工发酵罐使用的无菌空气压力应达到多少？进发酵罐前的无菌空气压力应达到0.16Mpa左右，才能保证一定的流速供应发酵过程足够的溶解氧量。49、发酵过程为什么会产生泡沫？发酵国由于通气，搅拌以及微生物分解利用营养物质产生大量的二氧化碳，从而产生大量的泡沫。50、发酵过程产生泡沫是否是正常现象？发酵过程产生泡沫属于正常现象。发酵过程如果不产生泡沫，那就表明发酵不正常，菌丝生长不良，如果发酵过程泡沫失控，那也不属于正常现象。由于原材料质量问题、培养基灭菌时使用正气不当、接种后使用空气量不当、以及消泡加油不当、罐温控制不当等因素，常会造成泡沫失控而导致异常现象。51、通气对泡沫的影响是什么？抗生素发酵是好氧过程，因此发酵的全过程必须通入空气。由于空气是一类不溶性气体，他分散在液体中形成一种分散物系，便产生泡沫。特别是发酵初期菌丝体尚未长浓，发酵液稀，通入的空气更容易引起大量泡沫产生。这是应当控制通气量，不宜过大。过多的空气微生物利用不了，非惟浪费，而且，容易使泡沫失控，所以在发酵前期通气量应当有小到大，随着菌体的生长逐步增加通气量。以控制泡沫。但是要注意当菌丝体长浓后必须要有足够的通气量。是供氧超过微生物的耗。否则，通气量过小会使培养基中容易发泡的物质如蛋白质、脂肪、糖等水解氧化不彻底，甚至以氢转移方式进行厌气还原型消化，合成多元羧酸，使菌丝增值而产生更多的泡沫，养花不完全的还会导致脂肪的合成，使泡沫稳定而难以消除。52、搅拌对泡沫的影响是什么？搅拌是提高氧的溶解速度必不可少的工艺措施，但搅拌会引起大量的泡沫产生，搅拌越强烈，即速度越快，则泡沫就愈大，搅拌器的泡沫比空气通量要多，为避免泡沫失控，可人为控制搅拌，如在发酵前期泡沫多时可迟开搅拌、间歇搅拌、或不开搅拌。土霉素一级种子罐培养时就用适量空气搅拌代替机械搅拌来控制搅拌。53、蛋白质对泡沫有什么影响？抗生素生产的发酵液培养基都含具有丰富的蛋白质的有机氮源，蛋白质是泡沫的稳定剂，他吸附在泡沫表面，增加了泡沫的稳定性，泡沫就不容易被消除，因此，含丰富的蛋白质的发酵培养基更容易其泡沫。蛋白质种类不同起泡能力不同。玉米浆的起泡能力比花生饼粉和黄豆兵粉的起泡能力强，花生饼粉又比黄豆饼粉起泡能力强。蛋白质的浓度不同起泡程度也不同，蛋白质浓度越大起泡能力越大。54、糖对泡沫有什么影响？糖类物质本身没有起泡能力。但糖能使发酵液黏度增大，从而使泡沫稳定。发酵培养基中汤的浓度越大，粘度越大，泡沫也就越稳定。55、加油过多对泡沫有什么影响？油是消沫剂，但过多不但不能消除泡沫，发呢瑞引起泡沫失控转为异常发酵，因为脂肪和他的分解产物脂肪酸在碱性反应中会生成皂化物，与蛋白质便会结合在一起，吸附在泡沫表面，使泡沫稳定。所以，加油不适当的罐批，在发酵液中积蓄脂肪酸和脂肪，反而使泡沫难以控制。56、培养基灭菌的温度对泡沫有什么影响？培养基灭菌的温度太高，高温时间过长或者灭菌过程温度忽高忽低，都会引起大量泡沫。这是因为，培养基中的有机营养物质被破坏，使培养基的粘度升高。产生大量的气泡而且持久，不容易被控制。57、什么叫机械性泡沫？种子罐培养过程或发酵罐前期菌丝体生长繁殖阶段，由于通气、搅拌的影响，以及微生物对有机物质进行氧化分解时释放出大量的二氧化碳，产生大量的气泡，这种泡沫的上升速度慢与发酵液间界限很清楚，伏在发酵液面上，泡大膜薄，崩裂期短，容易被消除，称为机械性泡沫，。往往利用装在搅拌机上部的机械消沫器，借物理作用拍打撞击力量既能消除泡沫。或者使用少量的消磨剂也能容易达到消沫的效果。58、什么叫流态性泡沫？发酵过程中的中后期，由于菌丝体浓度加大，有机物质被分解，微生物细胞的新陈代谢产物逐渐积累增多，加上不断的通气，剧烈搅拌等因素，产生的泡沫细而密，加混在发酵液中，泡沫与发酵液之间界限不清，泡沫稳定，崩裂期长，不容易被消除，这类泡沫外观发粘、很细、泡沫上升速度很快，称之为流态性泡沫。59、消除泡沫的方法是什么 ？直接消除泡沫的方法可使用物理方法和化学方法两种。物理方法利用撞击力是泡沫破碎，一般在搅拌轴上，估计泡沫会上升达到的高度处装置一个铁质的消沫器，其形状似螺旋桨，左右各两片浆，用长方形的厚铁片制成，浆上开有多个孔，。对于前期正常物质氧化过程产生的机械性泡沫可用此法清除，只要前期体积不要过大，甚至不用消沫剂即可控制。化学方法食用植物油或合成消沫剂消泡。这类消沫剂都是表面活性剂，容易被泡沫吸附，借降低泡沫表面的张力及去除吸附在泡沫表面上的稳定剂，使泡沫破裂，不过更重要的时间里最佳化系统环境，才能有效的控制泡沫。因为发泡程度取决于多种因素，例如空气的压力差，发酵液的粘度，发酵液中固体物质的性质，培养基中的碳、氮的平衡，发酵液的PH值、温度、湍流度以及发酵罐的集合构型等。必须要适量通气且通气平稳，低黏度，维持中性PH值，菌丝浓度不超过50%（或干重4%），使以的温度及采用瘦高型发酵罐等条件，以求泡沫容易控制。60、应当如何合理加油来消除泡沫？ 在发酵初期，菌丝细胞内的脂肪酶活动地，分解利用油脂的能力低，应少加油或不加油。近量采用降低流量、间歇搅拌、减少体积、适当提高罐压、用机械消沫方法等措施，达到合理的有效的控制泡沫。发酵中后期也要尽量少加油，避免油质过剩带来的害处，值班人员应当勤观察发酵罐内的变化，观察到泡沫即将上升时，便少量多次加油控制。不要再泡沫大量上升后在加油，因为这是即便加入大量的又也无法控制泡沫，会造成逃液。也不能一次加油过量，一则消沫不能一劳永逸，二则油质在发酵过程中会影响菌体呼吸，容易造成异常发酵。加油过量会使PH下降，影响抗生素的合成。61、合成消沫剂是什么物质？抗生素生产使用的合成消磨剂是聚醚类。化学名称是聚氧乙烯、聚氧丙烯，甘油醚，商品名称泡敌。他是一种高分子化合物，又聚氧乙烯和聚氧丙烯链等环氧化合物聚合生成链为甘油醚的结构。62、聚醚与油质的消泡作用有什么不同？聚醚含有两类化学基团，聚氧乙烯是亲水基团，可与水分子结合，以氢键联结，因此聚醚可以在发酵液中呈细的分散，聚氧丙烯是疏水性基团，能降低两者间的界面张力，从而消除泡沫。据米由于是表面活性剂，还可以和发酵液中的固体物质相结合，使固体物质分散。所以聚醚的消沫作用比油质完全，它能消除泡沫形成的内在因素，阻止泡沫的形成，又因为它分散在发酵液中，对夹杂在发酵液中的流态性泡沫具有良好的消泡作用，消沫效果好，用量低，只有优质用量的3%，使用量为0.05%左右。油质仅具有疏水性化学基团，只能消除浮在发酵液表面的泡沫，消泡效果低，使用量达12%。63、使用合成消沫剂应注意什么？对合成消沫剂要正确使用，否则会抑制菌种生长和抗生素的合成。用量过大对菌种有毒性，菌种对合成消沫剂的理论耐受量为0.020.03%，发酵罐中的用量一般在0.05%左右，超过此量便明显降低单位。由于合成消沫剂一次加入量过大而使土霉素、四环素发酵单位降低4000u/ml左右着，屡见不鲜。所以使用合成消沫剂应严格控制加量，以少量多次添加为宜。最好在设备中增加高压喷雾装置，通过喷头是合成消沫剂呈雾状加入发酵液中，达到均匀分散，减轻其对菌丝体的毒性，又能迅速的与大面积泡沫接触发生作用，提高消泡效果。合成消沫剂是大分子化合物。不宜用于注射用抗生素的发酵，避免大分子化合物残留在成品中而进入人体产生不良作用。注射用抗生素的发酵可在基础料中使用少量合成消沫剂以控制前期泡沫添加油质消沫。基础料添加少量合成消沫剂对后期泡沫也有改善作用，在辅以添加油质消沫，可节约用油。口服类抗生素则可在发酵过程中使用合成消沫剂消泡，但用量不得超过0.06%。64、合成消沫剂经蒸汽高温灭菌后为什么会分层？对消沫有无影响？合成消沫分子中的亲水性基团聚氧乙烯基团与水分子之间是以氢键联结的，经过蒸汽高温灭菌后氢键被破坏，便不能与水分子结合而失去亲水性能，产生了合成消沫剂与水的分层。剂水分成后的消沫剂加入罐内的或是水或是已失去亲水性能的合成消沫剂，消沫效果大为降低。因此应当在冷却后用空气搅拌均匀，使消沫剂与水充分混合和接触，创造与水分子间氢键再生的条件，使合成消沫剂由于水混悬，恢复它的亲水性能。与水分子紧密结合，混匀的合成消沫剂溶液便能发挥其正常的消泡能力。65、合成消沫剂为什么要配制成一定浓度的水溶液使用？合成消沫剂的作用取决于它的扩散效果。消沫剂越分散，消泡效果越好，所以不用纯消沫剂加入消沫。一般用水作为合成消沫剂的载体，使消沫剂分散为极小的液滴，这样可以扩大与泡沫的接触面积，提高效果。利用载体还可以使消沫剂缓慢释放，从而提高其使用效果。66、发酵过程罐温为什么会升高？发酵过程又与发酵液中产生热量，导致罐温上升。热量的来源有多方面，主要是微生物分解蛋白质、糖和脂肪的生物氧化过程产生大量能量，一部分转变为热能发出来，称为生物热；生物热量可达到30007000千卡/小时。此外不停的搅拌，机械转动装置的摩擦以及搅拌轴搅拌叶与发酵之间摩擦也产生大量的机械热，当然，再排气时还散失一部分热量，因为水分蒸发时需要从环境吸取热量才能由液态变成气态。但动态平衡后的净热量仍然会使发酵液温度升高。67、发酵液温度升高对微生物培养有什么影响？不同微生物都有各自最适宜生长和代谢的温度范围，高温能使菌体细胞的代谢活动加快，使菌体细胞提前衰老。由于代谢活动加快，有害的代谢产物积累在细胞内而使细胞中毒死亡。高温还可使代谢发生障碍，对抗生素合成不利。因此，在发酵过程中需要利用冷却水不断冷却发酵的温度，使达到微生物的最适宜温度。68、低温对发酵有什么影响？发酵液温度如果低于微生物的最适宜温度则会使菌体细胞代谢减慢，只是菌丝体生长速度减慢，抗生素合成速率降低。69、微生物生长的最适宜温度与其合成抗生素的最适温度有什么不同？微生物生长的代谢途径与其抗生素合成的代谢途径是不同的，其各自的酶系统也不相同。微生物的生长属于初级代谢途径，抗生素的合成则属于次级代谢途径。一般最适宜生长的温度高于最适抗生素合成温度，根据不同微生物的特性偏低幅度有不同，约为2。在抗生素合成的后期，为使菌丝体寿命长、减缓衰老和姿容，以争取较长的时间合成抗生素，控制发酵液的温度更要比合成旺盛期略低。因此，抗生素发酵过程控制温度应根据情况分2-3段不同温度控制，例如青霉素绿色孢子丝状菌在发酵前期菌丝生长阶段，控制罐温25.50.5，发酵中后期抗生素合成旺期控制罐温240.5，发酵末期抗生素维持期控制罐温25.50.5。70、如何控制发酵最适宜温度？分人工和自动两种控制方法。一级种子罐的罐温落差大，不宜设计自动控制程序，大多数采用人工控制；二级种子罐和发酵罐则采用自动控制温度，一般自动控制罐温较稳定，与人工控制相比，可提高抗生素的生产量。在一级种子罐培养10小时以前，由于接入的分生孢子尚未发芽或接入的摇瓶菌丝尚未大量分支繁殖关文部已升高。在寒冬季节尚容易罐温降低，这是需要人工价稳控制。应当用热水调节温度，严禁向罐内直接通入蒸汽加温，因为直接通入蒸汽会时菌丝体局部过热受损死亡。一级种子罐培养10小时后迅速发芽反之，1520小时左右菌丝体大量繁殖，产生的生物热量高，此时应勤观察勤调解，以免造成高温。发酵罐也有像类似的规律。当官文超过工艺要求3以上便会影响菌丝体生长和抗生素的合成。严重使发酵液颜色变黑，停止菌丝生长和抗生素合成。在抗生素工业生产中，有时会出现断水，温度计失灵，仪表失灵或蒸汽阀门漏气等因素，都回事关稳妥李正常范围，如不及时调整势必会影响生产。71、什么叫种子？种子是供应日常生产进发酵罐用的斜面孢子，小米包子、大米孢子、麸皮孢子、摇瓶母瓶菌丝、摇瓶子瓶菌丝以及种子罐菌丝的总称，简单的说，抗生素发酵需要用的菌体成种子。72、种子质量对抗生素发酵有什么影响？种子质量对抗生素发酵种抗生素的产量影响很大，种子培养基的成分、种子龄、种子培养过程的通风条件、种子培养中代谢是否正常以及菌丝体的发育阶段对发酵抗生素合成都有很大的影响。种子罐菌丝体生长期间通气不良，会使发酵液中的抗生素产量大为降低，因此，种植培养过程采用的同期比大大高于发酵，常为1：2v/v分以上。种子培养基的成分对于抗生素的产量有明显的影响，应当通过试验选用能提高产生菌抗生素合成能力的种子培养基成分。种子龄与菌丝体发育阶段对发酵产量更具明显作用，衰老的种子接发坏后钱其代谢缓慢，延迟了抗生素合成的到来。过于年轻的种子进发酵罐后，菌丝体体积累太慢，易产生大量泡沫，易染菌，前期容易PH上升，发酵单位也不高。可以说，种子质量好，前期代谢快，发酵便成功了一半。73、种子质量标准有哪些？种子质量标准是有无杂菌污染；菌丝孢子生长处于对数生长期末的年轻阶段；染色后可见细胞内含有很多异染颗粒；糖、氮等消耗量级种子液PH值达到10/10，二级种子罐种子还应达到工艺规定的效价单位水平，固体孢子种子如小米孢子、大米孢子等干燥后应达到规定的含水标准。斜面孢子及固体孢子的孢子数量应达到工艺规定；他们的冷藏期不能超过规定期限。74、什么是对数生长期发育阶段？微生物是群体繁殖，其生长是不同步的，且具有一定的规律性，抗生素的产生菌多数是丝状真菌或放线菌，它们以菌丝分枝的方式进性繁殖。接种后，一开始有个潜伏期，菌丝体细胞内开始分枝前的一系变化，如细胞核的分裂，细胞质的分配等。潜伏期菌丝体数量不增加，这时期很短，约数小时，接着菌丝开始分枝增加数量，但生长速度缓慢，长出的菌丝细胞处于幼龄阶段，细胞内特异性酶类丰富，菌丝体数量不多，呈生长迟滞期，约在接种后十数小时之后，菌丝体以极快的速度生长繁殖，数量以几何级数增加，培养液短期内长浓，称为对数生长期，此时细胞内代谢旺盛，蛋白质、糖类、脂肪、核算、维生素等重要细胞物质丰富，染色后嗜碱性强，个体间的细胞化学组成，生理特性和形态都比较一致，细胞年轻，是传代接种的最佳发育阶段。75、用对数生长期末发育阶段的菌体作为种子有什么优点？对数生长期末菌丝已长浓，而且没有衰老和死亡的菌丝。由于生长速度快，各个体间均匀一致，用作接种材料繁殖后代时，可接近同步生长，使发酵生长正常，周期缩短。对数生长期的细胞年龄轻，各种细胞营养物质和遗传物质丰富，进发酵罐后能很快的适应发酵培养基的条件，迅速生长和利用各类有机物质，代谢迅速。76、接种量对种子质量有什么影响？各级灌的接种量都应该适当。接种量过小，罐内菌丝生长发育缓慢，菌丝群体发育的世代多，群体中各个体间年轻和衰老程度差异大，繁殖后代时，不易接近同步生长，代谢不稳定，影响抗生素产量。接种量过大，则前期代谢迅速，菌丝提前衰老，抗生素合成后劲不足，后期单位不高，又容易造成菌丝浓度过大，破坏了发酵液应有的物理形状，也影响抗生素合成，抗生素发酵接种量不得低于10%，可以达到2030%。77、二级种子罐移种单位的是什么原因？二级种子罐的移种单位有一定的标准，生长和代谢正常的种子移前一定会达到工艺规定的单位水平。如果移种单位低，则或是一级 罐种子生长不良所造成，或是二级种子罐生长不良。种子生长不良与培养过程的供氧和温度有关，供氧不足，温度不正常，会造成种子生长不良，表现单位低。一级罐种子龄过于年轻或衰老也会使二极罐种子生长不良。此外，和接种量也有关系，接种量过大，常易造成二级罐菌丝浓而单位低。因此二级种子罐移种单位低的解决办法应当是改善种子罐的通气条件，调整合理的接种量和提高一级罐的种子质量。单纯靠延长种子培养周期使移种单位提高，不是好的办法，因为种子龄延长后，单位提高了，但是菌丝发育已经衰老，已经转入抗生素合成期，这样的种子进发酵罐后前期代谢慢，后期抗生素增长速度也不快。总产量偏低。78、菌丝形态与抗生素合成有无相关性？菌丝形态和发酵单位有相关性，抗生素是菌丝细胞发育过程中某一阶段的代谢产物，从显微镜下观察可根据菌丝形态来判断是否抗生素合成旺盛期以及能否再继续大量合成抗生素。79、抗生素是在菌丝发育的何阶段大量合成的？菌丝体的生长过程主要是积累细胞物质，增加数量。在菌丝体的生长繁殖期不合成抗生素。抗生素是在菌丝体有年轻到衰老的发育过程中合成的。新的菌丝体细胞内含有丰富的细胞物质，在菌丝细胞的发育过程中，这些细胞物质进一步被分解利用合成各种代谢产物，如抗生素等。在显微镜下经过染色后可以观察到，此时的细胞内原生质因包含的细胞物质被逐步分解利用，故而产生了分化。原生质收缩，形成各种形状的空炮。由于实践性物质的降解，嗜碱性变弱，细胞着色变浅。有的菌种还击出现菌丝断裂，断片再分枝等反复循环演变。例如青霉素产生菌菌丝细胞呈现大空胞阶段为抗生素合成旺期。麦迪霉素产生菌的菌丝细胞呈现串珠状空胞时为抗生素合成旺期。土霉素产生菌的菌丝提出显著性片断后再生中短分枝时期。土霉素产生菌的菌体出现柱形短片后再生中短分枝时期是为抗生素合成旺期。80、抗生素合成旺盛期的菌丝形态能否认为加以控制？可以用控制不了的方法人为的控制菌丝形态，是较长期的处于抗生素合成旺期。当菌丝形态诱骗衰老趋势时，可是当补入糖、氮等营养物质，能快速使菌体年轻。当菌体过于年轻时可停止补料12次，与菌丝浓度偏高时可适当加入前体或合成消沫剂，以抑制菌丝生长，或是当补入灭菌水进行稀释。81、发酵液浓度对抗生素合成有什么影响？发酵液的浓度包含培养基质浓度和菌丝体浓度，都需要有适宜的浓度。一般发酵液的离心沉淀量达4050%为宜。菌丝体干重以34%为好。通过基础培养基和补料培养基共同平衡发酵液浓度。发酵液浓度太大，影响通气效果，也影响物质代谢的均衡，必要时通过补稀料、补水料来调整。发酵液太稀则代谢慢，必要时通过补种补料进行调整。82、为什么四环素发酵液转红即单位下降？发酵液转红属于异常发酵，即代谢途径脱离了四环素合成的正确途径，所以发酵单位下降。83、四环素发酵液转红的原因是什么？据报道分析转红罐批，发酵液的粘度值明显高于正常罐批，发酵液磷量也偏高，转红之前，菌丝量旺盛，其种子罐的生长代谢较快。究其原因，由于培养液内磷含量高，加之种子罐菌丝繁殖过于旺盛，导致菌丝生长的初级代谢过程延长，推迟了抗生素的合成期。菌丝浓度有影响了发酵过程中氧的传递，发酵液内溶氧不足导致糖、氮代谢速度慢。这样的罐批约损失抗生素产量的20%左右。84、发酵液转红罐批有什么补救的方法？ 一是加大空气的流量，提高发酵液的溶氧值，是代谢速度加快，还可适量加入合成消沫剂抑制菌丝生长，也可以适量加水稀释，补水量在510%范围内，过多会稀释单位，通过以上措施使发酵液黏度值下降后在酌情补加，补入适量的葡萄糖、硫酸铵等使菌丝体代谢转为正常，不过，这