小试链霉素(一)

抉择 | 恶魔后花园 | 约 3443 字 | 编辑本页

“张老师,刚接到稗野元老的消息,上次重大专项例会讨论之后,化工部便开始攻关阴离子交换树脂的制造,进展顺利,现在已经有制成品出来了。”李来拿着化工部送来的样品和检验报告递给张枭。

他仔细地看着检验报告,脸上露出了一丝笑容,稗野士不愧是亚琛工大膜材料学的高材生。在石化科技没有点亮的前提下,技术元老们只能设法从天然材料中寻找合适的物质制备阴离子交换树脂,这是一件非常专业的事情,化工部花了极长的时间也没找到合适的材料,最初的方向是水滑石之类的。

长期窝在大图书馆里摸鱼的闲散元老稗野士本来没想问,见这帮人忙来忙去,行色匆匆,今天借本书,明天查个资料,搞得他想摸鱼都摸不了,终于忍不住问了一嘴。在得到答复之后,他不禁冒了句口头禅:“图样图森破。”

结果可想而知,被向知雅给他一顿怼,最后撂下一句话:“你行你上啊!”

稗野士知道自己捅了马蜂窝,说也不是,不说也不是,讪讪道:“要不试试交联壳聚糖?”

壳聚糖是甲壳素脱乙酰化的产物,制药三厂的产品,是伏波军常用的止血敷料,产量不算小。壳聚糖中含有天然的-NH 基团,用甲醛进行交联,生成的交联壳聚糖就能作为阴离子交换树脂。

如果没有阴离子交换树脂,链霉素的纯化将受影响,张枭就只能安排生产口服剂型了。虽然这次的科技树歪得不能再歪了,但好歹是有材料可用,管它黑猫白猫,抓到耗子就是好猫。

唯一表示不满的人是稗野士,就因为多说了一句话便被化工部从大图书馆抓了壮丁,从此以后他上班时间再也不能摸鱼了,他的口头禅也变成了“坏人死于话多”。

“万事俱备,只欠东风。链霉素车间的设备调试也马上就完成了,通知一下车间主任郝先进,让他着手组织物料准备工作,车间里面清洁卫生彻底打扫两遍,75%乙醇消毒一遍,最后再用甲醛熏蒸一遍,他是药厂的老人了,具体怎么做他都懂的。”张枭对李来吩咐道,递了一份文件给他,“今天实验室有链霉素的小试生产,你也跟着一起倒班吧,是时候学点真东西了。”

“是,老师。”李来兴奋地答道,接过文件高兴地离开了。

链霉素的菌种是灰色链霉菌,发现于 1944 年,而元老院所用的菌种则是原时空经过人工选育的品种,生产能力大幅提高,但是高单位产量的链霉菌菌株容易产生变异而退化。因此菌种的传代与纯化就变得至关重要。

种子室里,从土霉素车间调过来的老师傅符耀祖正在做种子扩增培养,同时也不断地给新来的学生罗适讲解。他俩都全身武装,口罩、乳胶手套、头套、连体棉服。

链霉素的生产种子扩增是从低温砂土管开始的,接种到由葡萄糖、蛋白胨、氯化钠及豌豆浸液生产的斜面上,合格的孢子斜面仍需在低温冷藏。

他从冷藏室拿出一只琼脂孢子斜面管,说道:“这个高产的菌,你注意看,气生菌丝和孢子都是白色、丰满、梅花型或馒头型、隆起、组织细致,不容易脱落,基质菌丝透明。不好的菌落,看起来是光秃型或者半光秃型,不长或者少长气生菌丝。这种菌株在孢子生成能力下降之前,抗生素生产能力就已经不行了。所以我们必须按照工艺规程从母斜面孢子挑选正常菌落孢子移植到生产斜面上,严格限制所有生产用菌种和斜面的使用期限。”

罗适问道:“如果菌种都退化了怎么办?”

符耀祖答道:“赵首长带着人一直在筛选和培育菌种,她有办法保证菌种的稳定。”

随后,罗适见符耀祖用止血钳从 75%酒精玻璃瓶中夹出一坨浸满酒精的棉花,对双手进行全面的擦拭,然后等手套自然晾干——目前橡胶已经能少量生产,医疗口就占了最大的配额。

之后,符耀祖双手伸进简易防尘罩,挑取合格的孢子制成悬液,再接种于三角摇瓶中。防尘罩分为六面,顶面与侧壁均为木制,前斜面与后壁均嵌以玻璃,便于透光观察。前壁也为木制,壁的中央留有方孔,为三角瓶出入通道,此孔的两侧则是两个大圆孔,为两手伸入工作之用,此三孔前有三块活动板,可自由移动,不用时,立即将孔关闭。

抉择-19.1_培养罩.jpg

随后,他用预先折成 8 层的灭菌纱布盖在三角瓶口上,再用棉绳打了个活扣绑好,再转移到自产的蒸汽机动力摇床上进行培养。摇床培养的目的是对种子进行扩增,使之达到足够生产规模所需的起始菌量。

抉择-19.2_往返式震荡机中木质槽轮及电动机的装置.jpg

摇瓶扩增培养过程总共 2 天,结束时取样检查,用显微镜观察是否有杂菌污染、色泽、粘度及菌丝阶段:II-III。

抉择-19.3_链霉菌液体培养菌丝形态阶段特征.jpg

与此同时,李来也跟着物料准备组的师傅李发旺配制发酵罐用的培养基,培养基成分主要分为碳源、氮源、无机化合物等。 链霉素的培养基主要成分有葡萄糖、黄豆饼粉、硫酸铵、磷酸二氢钾、磷酸钙、玉米浆等。碳源以葡萄糖为最好,另外还需加入少量乳酸,刺激链霉素的合成。

氮源包括黄豆饼粉等有机氮源和硫酸铵等无机氮源。有机氮源对生产并不十分需要,但对链霉素的合成非常重要,由于每批玉米浆之间常常存在一定的差距,往往由于玉米浆质量不稳定导致链霉素生产的波动。

无机物中以磷酸盐最为重要,因为磷的浓度既明显影响链霉菌的生长,又明显影响链霉素的合成,故需要对磷的浓度加以控制。碳酸钙主要作为缓冲剂使用,用来中和代谢过程中所产生的有机酸。在链霉素发酵过程中它还起到了抵消 Fe+++阻碍甘露糖链霉素转化为链霉素的作用,有利于链霉素的合成。

培养基配制好之后,李来将它们倒入 100 升的小型搪瓷发酵罐中,再加入少量玉米油作为消泡剂,盖上盖子,关闭各个出气阀门,只留下呼吸器阀门未关。从旁路排掉进汽管道中的冷凝水之后,他才将通入发酵罐的蒸汽阀打开,热腾腾的水蒸气便通过伸入培养基底部的通气管往上冒,待水蒸气将发酵罐内的空气全部排除,他才关闭呼吸器阀门。

培养基灭菌温度被控制在 115°,通过一个双金属温度计进行监测,温度高了就要减小蒸汽阀门开度,温度低了就要增大开度。灭菌温度太高会让培养基营养价值下降,太低又会导致灭菌不彻底,从而染菌。所以这是个技术活儿,得由经验丰富的老师傅李发旺操作才行。

抉择-19.4_实罐灭菌示意图.jpg

实验室的小型发酵罐也安装在洁净室内,等培养基冷却之后,李发旺让李来打开接种口,以火焰接种法保证接种口的无菌性,迅速将扩增好的种子液倒入发酵罐内,再盖好盖子。搅拌速度被控制在每分钟 350 转,搅拌速度过高会损坏菌丝体,对发酵液过滤不利,而降低搅拌速度则大大影响链霉素的合成。

发酵罐内的铜制蛇形管内流动着温度固定的水,维持着培养基的温度在最适宜的 28.5 度。同时通过石棉过滤器通入压缩空气,每分钟 40 升。

每隔一段时间还要打开取样阀进行取样,检测 pH 值、糖分,每天检测一次效价。

为了保证有组足够的菌丝产生链霉素,又要防止在发酵过程中,光长菌丝不产生链霉素,因此需要定时定量补充糖、氮以达到控制代谢的目的。一般分 4 次不了,第一次在发酵 45-48 小时开始,以后每隔 10-24 小时补一次,将发酵液中糖分控制在 5%左右,通氨控制发酵液 pH7.5 一下,残氮维持 70mg/100ml 左右。

第一次补料的时候,赵艳梅也来了现场指导工作,她对微生物培养很有经验,也不太放心归化民的操作。好在这一批试生产发酵过程比较顺利,没有发生染菌事件。总共培养 200 小时之后,就要进入收获阶段了。

从发酵罐中放出的发酵液大约 70 升,用几个搪瓷桶装了起来,李来加入了草酸使其酸化至 pH3 左右,再以直接蒸汽加热到 70 度并迅速冷却。这样操作的目的是使蛋白质凝固,提高过滤速度。加入 3 倍水稀释,使链霉素稀释到 6000 单位/毫升左右。

发酵原液中除蛋白质外,尚含有钙、镁等金属离子,对离子交换吸附有影响,必须在预处理时加以去除。用草酸酸化时,就能将 Ca++去除。在发酵液中加入磷酸,在酸性时凝聚部分蛋白质过滤后,再加入碱调节 pH 值至 8.9-9.0,借磷酸根作用时钙镁等离子生成不溶性磷酸盐而析出,随同碱性蛋白质一起被去除。 经过上述酸化、加热、分离、冷却、中和等处理,即能将发酵液中的大量菌丝体、蛋白质和碱土金属等杂质加以去除,保证离子交换的顺利进行。