青霉素的发酵生产

青霉素的发酵生产经历了半个多世纪的发展历程。青霉素最早实现工业化生产是在1945年。

第二次世界大战造成了大量的人员受伤，伤者急需青霉素进行救治，这促使科学家加快了青霉素生产研究的脚步生产青霉素最早采用的是固体表面培养法，即将固体培养基与青霉素生产菌菌液混合，放入浅盘中；再将盛有发酵物的浅盘摆放在室内的架子上，保持室内温度，进行发酵；发酵结束后，用水将产生的青霉素从固体培养基中浸提出来，制成干粉。这样的培养方法存在很多问题，如需要占用大量的场地、需要使用大量的培养基、发酵过程和产物质量难以控制等。因此，人们不断地改进生产青霉素的方法，由固体表面培养发展为液体深层培养，即使用液体培养基并在固定的容器内通入无菌空气进行培养发酵的方法。半个多世纪里，人们利用各种传统的遗传学方法对产生青霉素的菌种进行改造，不断改进培养基和发酵条件，不断完善发酵设备和优化发酵生产工艺等，从而使得青霉素的生产水平不断提高。

近年来，一些生物技术的发展为青霉素发酵工艺的革新提供了新的思路。科学家通过对微生物合成青霉素的相关代谢途径的研究，发现了许多控制和调节青霉素合成的“阀门”。科学家利用基因工程技术，将起“阀门”作用的关键酶的基因克隆到生产菌种中，以加强对青霉菌代谢的调控，使发酵原料尽可能多地被利用，并减少副产物的产生。与此同时，科学家通过对影响青霉素发酵的各种外部因素的研究以及通过对青霉素发酵动力学的研究，建立了有效的发酵动力学模型；发酵过程采用流加发酵和变温发酵技术；利用计算机对碳源、氮源、前体、pH、搅拌速率、通气量、罐压、温度等诸多参数进行自动检测和关联控制等，这些都使得青霉素的生产水平进一步提高。