青霉素是β-内酰胺类抗生素家族的一员,在治疗医学上占据着举足轻重的地位。青霉素发酵一直都是各大制药企业研究的热点,提高产量和降低成本是制药业所面临的两大课题。本文以青霉素发酵过程为研究对象,实现了国产质谱系统在工业规模发酵上的应用,并对发酵过程参数进行优化以提高青霉素效价。另外,通过数据发掘技术对青霉素发酵进行辅助研究。结果如下:　　(Ⅰ)通过对青霉素发酵尾气进行实时监控,以及对产黄青霉87＃新菌种发酵特性进行分析,为发酵优化提供了可靠的依据。结果表明:该菌种的菌丝断裂时间约为发酵35-50h,70-80h后进入高速产素期,呼吸强度达到最强,并趋于稳定,此时需严格控制补料量,尽量最大限度地发挥菌体的产素潜能:此外,在菌丝开始分化后且沉降率达到1.5时开始移种,而在菌丝断裂后,倒种效价超过3000U/ml时选择倒种为宜;　　(Ⅱ)通过研究不同接种方式和空气流量对青霉素发酵的影响,结果表明:三级发酵和大倒种(18t)发酵的发酵能力最强,所以生产罐一半用于三级发酵,另一半用于大倒种发酵,每罐发酵单位提高近10000U/ml;流量控制由最初达3000m3/h优化为不超过2600m3/h,每月每批空气流量成本节约0.2万元左右;　　(Ⅲ)通过对青霉素发酵数据进行研究,建立了细胞生长模型,青霉素生成模型和葡萄糖消耗模型。采用数据挖掘技术,如主成分分析,聚类分析以及决策树方法,寻找青霉素发酵过程中的规律性,解释了三级发酵的发酵能力最强,并提出了青霉素发酵的新条件:66.21h≤发酵周期＜172h,pH＜6.645,流量＜2570.43m3/h,发酵液体积≥40.805m3,残糖量＜0.32％g/ml,为青霉素生产提供了指导。