C ch sinh t ng h p penicillin n m m c P. chrysogenum :ơ ế ổ ợ ở ấ ố
T ba ti n ch t ban đ u là ừ ề ấ ầ α-aminoadipic, cystein và valin s t ng h p l i thànhẽ ổ ợ ạ
tripeptit δ -(α- aminoadipyl) - cysteinyl - valin .
Ti p theo là quá trình khép m ch t o vòng ế ạ ạ β-lactam và vòng thiazolidin đ t oể ạ
thành izopenicillin-N.
R i trao đ i nhóm ồ ổ α-aminoadipyl v i phenylacetic (hay phenooxyacetic) t oớ ạ
thành s n ph m penicillin G (hay penicillin V.,ả ẩ
Có 2 ph ng pháp ch y u:ươ ủ ế
1.Ph ng pháp lên men b m t:ươ ề ặ
Áp d ng t lâu, hi n nay h u nh không còn đ c tri n khai trong s n xu t l nụ ừ ệ ầ ư ượ ể ả ấ ớ
n a. G m 2 ph ng pháp:ữ ồ ươ
Lên men trên nguyên li u r n (cám mì, cám ngô có b sung đ ng lactose)ệ ắ ổ ườ
Lên men trên b m t môi tr ng l ng tĩnh (ph bi n s d ng môi tr ng cề ặ ườ ỏ ổ ế ử ụ ườ ơ
b n lactose - n c chi t ngô)..ả ướ ế
Quá trình s n xu t chungả ấ
Nguyên li u:ệ
Cám và h t ngũ c c các lo i th ng đ c s d ng nh nguyên li u chính trongạ ố ạ ườ ượ ử ụ ư ệ
s n xu t Penicilin b ng ph ng pháp b m t.ả ấ ằ ươ ề ặ
Nguyên li u đ c b sung n c sao cho đ m kh i nguyên li u đ t 50% đ nệ ượ ổ ướ ộ ẩ ố ệ ạ ế
60%. Sau đó đ c thanh trùng 121oC, 0,5at . trong 30 đ n 45 phút. Ngay sauượ ở ế
khi k t thúc thanh trùng, ng i ta r i chúng ra các khay hình ch nh t có kíchế ườ ả ữ ậ
th c dài 1-1,2m, r ng 0,6-0,8m, cao 5-6cm. l p môi tr ng cho vào đó dày 2-3ướ ộ ớ ườ
cm đ đ m b o thoáng khí m t trên và d i c a môi tr ng.ể ả ả ặ ướ ủ ườ
Tr ng h p s d ng cám quá m n, ng i ta ph i đ n thêm tr u xay nh ho cườ ợ ử ụ ị ườ ả ộ ấ ỏ ặ
cùi b p đã xay nh tr c khi thanh trùngắ ỏ ướ
Ngu n th c ăn cacbon th ng đ c l a ch n là: các lo i b t và h t ngũ c c,ồ ứ ườ ượ ự ọ ạ ộ ạ ố
cám mỳ, cám g o, v khoai tây, r đ ng, các lo i đ ng ( glucoza, fructoza,ạ ỏ ỉ ườ ạ ườ
maltoza, lactoza …) dextrin, glycerin, axit axetic, manit, các lo i r u, d ch th yạ ượ ị ủ
phân g , n c th i h sunfit…ỗ ướ ả ồ
Ngu n th c ăn nit có th là: b t đ u t ng, n c chi t ngô, cao n m men,ồ ứ ơ ể ộ ậ ươ ướ ế ấ
n c chi t n m nem, pepton, các mu i NO3-, NH4+…ướ ế ấ ố
Các nguyên t khoáng đa l ng th ng g p nh : photpho, l u huỳnh, ma nhê,ố ượ ườ ặ ư ư
s t, canxi, kali, natri; các nguyên t vi l ng nh : đ ng, k m, coban, molipden…ắ ố ượ ư ồ ẽ
và các ch t sinh tr ng..ấ ưở
Môi tr ng lên men :ườ
Cao ngô (lo i đ m đ c) : 3.5%ạ ậ ặ
Lactose : 3.5%
Glucose : 1.0%
Canxicabonat :1.0%
KH2PO4 : 0.4%
pH sau thanh trùng : 6
Quá trình nhân gi ng:ố
Quá trình nhân gi ng b t đ u t gi ng có trong ng nghi m. Trong các nhà máy,ố ắ ầ ừ ố ố ệ
m i l n c y chuy n gi ng, ng i ta th ng c y làm 3 ng:ỗ ầ ấ ề ố ườ ườ ấ ố
- m t ng dùng ki m tra tr c khi s n xu t, - m t ng dùng đ s n xu t.ộ ố ể ướ ả ấ ộ ố ể ả ấ
- M t ng dùng đ b o qu n.ộ ố ể ả ả
Đ làm môi tr ng nhân gi ng ng i ta cũng làm gi ng nh trên. Ch có m tể ườ ố ườ ố ư ỉ ộ
đi u khác là sau khi làm m môi tr ng đ n đ n nh t đ nh, ng i ta phânề ấ ườ ế ộ ấ ấ ị ườ
ph i chúng vào các d ng c th y tinh v i kh i lu ng b ng 1/5 hay 1/6 v i dungố ụ ụ ủ ớ ố ợ ằ ớ
tích c a d ng c , đ y nút bông và đem thanh trùng 121oC 0,5at trong 30 phút,ủ ụ ụ ậ ở
sau khi đ ngu i m i c y gi ng vào.ể ộ ớ ấ ố
Đ 10ml n c đã thanh trùng và làm ngu i vào ng gi ng, l c cho th t đ u vàổ ướ ộ ố ố ắ ậ ề
chuy n chúng sang t m 30-37oC nuôi đ n khi bào t xu t hi n vá phát tri nể ủ ấ ế ử ấ ệ ể
kh p môi tr ng, g i là quá trình nhân gi ng c p 1. C l n l t th c hi n ti pắ ườ ọ ố ấ ứ ầ ượ ự ệ ế
ta có gi ng c p 2, c p 3…… cho đ n khi có đ 5-10% gi ng cho s n xu t.ố ầ ấ ế ủ ố ả ấ
Quá trình lên men.
N m Penicilin trong quá trình phát tri n th ng t o ra ít nhi t h n n mấ ể ườ ạ ệ ơ ấ
Aspergillus. Tuy nhiên ng i ta th ng th i khí b ng qu t gió có l p h th ngườ ườ ổ ằ ạ ấ ệ ố
làm s ch đ tăng c ng kh năng phát tri n và sinh t ng h p.ạ ể ườ ả ể ổ ợ
Quá trình lên men kéo dài 6-7 ngày nhi t đ 24-28oC.ở ệ ộ
Váng n m s i đ c gi l i sau khi rút h t d ch lên men, đ c ti p t c s d ngấ ợ ượ ữ ạ ế ị ượ ế ụ ử ụ
cho nh ng l n lên men k ti p. nh ng l n lên men ti p theo ta ch vi c đữ ầ ế ế ở ữ ầ ế ỉ ệ ổ
thêm d ch lên men vào. Các thí nghiêm cho th y ch nên tái x d ng váng n mị ấ ỉ ử ụ ấ
s i này 3-4 l n, vì nh ng l n sau hi u su t thu nh n kháng sinh s gi m d n.ợ ầ ữ ầ ệ ấ ậ ẽ ả ầ
2.Ph ng pháp lên men chìm.ươ
S đ công ngh lên men s n xu t kháng sinhơ ồ ệ ả ấ
K thu t lên men chìmỹ ậ
K thu t len men chìm là k thu t đ c áp d ng trong h u h t các c c s nỹ ậ ỹ ậ ượ ụ ầ ế ơ ở ả
xu t penicillin công nghi p hi n nay .ấ ệ ệ
Đ c v n hành theo ph ng pháp lên men bán liên t c, g m ph ng án lên menượ ậ ươ ụ ồ ươ
gián đo n theo m có b sung liên t c (hay bán liên t c) m t hay m t vài c uạ ẻ ổ ụ ụ ộ ộ ấ
t .ử
k t h p v i ph ng án tu n hoàn l i m t ph n h s i c a m lên men tr cế ợ ớ ươ ầ ạ ộ ầ ệ ợ ủ ẻ ướ
(ho c không)ặ
Quá trình nhân gi ng:ố
Trong ph ng pháp lên men chìm, ng i ta th ng s d ng môi tr ng l ng.ươ ừơ ườ ử ụ ườ ỏ
Đ làm môi tr ng l ng ng i ta s d ng cao ngô, glucose, hydro, lactose, cácể ườ ỏ ườ ử ụ
mu i amon, thiosunfat, photphat kali ho c natri,ố ặ
Quá trình lên men chìm ng i ta nhân gi ng trong môi tr ng l ng, m c tiêu làườ ố ườ ỏ ụ
thu đ c s l ng t bào cao. Môi tr ng nhân gi ng trong lên men penicillinượ ố ượ ế ườ ố
khác v i môi tr ng s n xu t là chúng không ch a lactose, m t s kháng ch t vàớ ườ ả ấ ứ ộ ố ấ
ti n ch t.ề ấ
Môi tr ng:ườ
Môi tr ng đ c thanh trùng 121 trong th i gian 30 phút, đ ngu i và nhânườ ượ ở ờ ể ộ
gi ng.ố
Nhi t đ trong quá trình nhân gi ng duy trì nhi t đ 26_+1 .và th i gian m iệ ộ ố ở ệ ộ ờ ở ỗ
c p đ kho ng 72 gi .ấ ộ ả ờ
Trong h u h t các tr ng h p, khi lên men, ng i ta thay th ph n l n (ho cầ ế ườ ợ ườ ế ầ ớ ặ
hoàn toàn) đ ng lactose b ng đ ng glucose. L ng glucose này có th đ cườ ằ ườ ượ ể ượ
b sung liên t c hay bán liên t c nh ng ph i giám sát ch t ch n ng đ glucoseổ ụ ụ ư ả ặ ẽ ồ ộ
trong su t quá trình v n hành pha đ duy trì n ng đ glucose luôn m c thíchố ậ ể ồ ộ ở ứ
h p nh m v a gi kh i l ng h s i n đ nh, v a đ m b o sinh t ng h pợ ằ ừ ữ ố ượ ệ ợ ổ ị ừ ả ả ổ ợ
nhi u penicillin.ề
Trong th c ti n, đ tránh x y ra thi u h t nh t th i glucose , ng i ta có thự ễ ể ả ế ụ ấ ờ ườ ể
k t h p b sung m t l ng nh đ ng lactose (khi đó, n u ch a b sung k pế ợ ổ ộ ượ ỏ ườ ế ư ổ ị
glucose thì n m m c s t đi u ch nh đ s d ng đ ng lactose nên không x yấ ố ẽ ự ề ỉ ể ử ụ ườ ả
ra hi n t ng t phân h s i).ệ ượ ự ệ ợ
Ngoài ngu n nit trong n c chi t ngô, ng i ta th ng s d ng ph i h pồ ơ ướ ế ườ ườ ử ụ ố ợ
(NH4)2SO4 đ v a cung c p th c ăn N và S, v a s d ng đ đi u ch nh pHể ừ ấ ứ ừ ử ụ ể ề ỉ
trong quá trình lên men (pH d ch len men ban đ u th ng đ c đi u ch nh vị ầ ườ ượ ề ỉ ề
kho ng pH = 6,5 – 6,8 b ng dung d ch NaOH ho c H3PO4); n ng đ NH4 +ả ằ ị ặ ồ ộ
th ng kh ng ch trong kho ng 0,3 – 0,4 kg/m3 d ch lên men.ườ ố ế ả ị
Ch t phá b t th ng s d ng là các lo i d u béo nh : m l n, d u đ u t ng,ấ ọ ườ ử ụ ạ ầ ư ỡ ợ ầ ậ ươ
d u v ng, d u cám…ầ ừ ầ
Ti n ch t t o nhánh phenylacetic trong lên men s n xu t penicillin G (ho cề ấ ạ ả ấ ặ
phenooxyacetic trong lên men s n xu t penicillin V) đ c b sung liên t c (ho cả ấ ượ ổ ụ ặ
b sung gián đo n làm nhi u l n) trong su t th i gian pha lên men penicillin, đổ ạ ề ầ ố ờ ể
duy trì n ng đ trong kho ng 0,1 – 1,0 kg/m3 d ch (n u ít quá n m m c s t ngồ ộ ả ị ế ấ ố ẽ ổ
h p đ ng th i nhi u penicillin khác, n u nhi u quá s gây đ c cho n m và tăngợ ồ ờ ề ế ề ẽ ộ ấ
c ng thúc đ y quá trình hydroxyl hóa s n ph m penicillin).ườ ẩ ả ẩ
S đ h lên men dùng cho s n xu t penicillinơ ồ ệ ả ấ
Seed tank
Fermentor
S đ dây chuy n s n xu t penicillinơ ồ ề ả ấ
S đ tóm t t công đo n x lý d ch lên men thuơ ồ ắ ạ ử ị
penicillin t nhiênự
Quá trình lên men
G m hai pha:ồ
Pha th nh t: pha sinh kh i. T c đ sinh s n c a n m x y ra r t nhanh. S t oứ ấ ố ố ộ ả ủ ấ ả ấ ự ạ
thành penicillin m i b t đ u.ớ ắ ầ
Pha th 2: h s i phát tri n ch m l i, trong pha này penicillin đ c t o ra v iứ ệ ợ ể ậ ạ ượ ạ ớ
m c đ c c đ i .ứ ộ ự ạ