《抗生素生产工艺》ppt课件

1、抗生素消费工艺 抗生素是青霉素、链霉素、红霉素等一类化学物质的总称 是生物在消费活动过程中产生的，在低微浓度下有选择性地抑制或杀灭其他种生物机能的有机物质，具有抗菌、抗肿瘤、杀虫除草、抑制生物体中某些酶类的作用，有些还具有某些药理活性，如强力霉素镇咳；新霉素降胆固醇 抗生素的消费方法 消费主要采用微生物发酵法，属于次级代谢产物，少数如氯霉素、磷霉素亦可用化学合成法消费 半合成抗生素 将生物合成法制得的抗生素用化学或生化方法引入特定的功能基团进展分子构造改造而制成各种衍生物加强抗菌力扩展抗菌谱对耐药菌有效便于口服减低毒副作用改善药理性质、提高生物有效性抗生素的生物来源 放线菌：链霉菌、诺卡氏菌属

2、、小单孢菌属 真菌：青霉菌属、头孢菌属、担子菌 细菌：多粘杆菌、枯草杆菌、芽孢杆菌 植物或动物：蒜蒜素；动物脏器鱼素抗生素化学构造的分类 -内酰胺类：青霉素类、头孢菌素类，包含一个四元内酰胺环 氨基糖苷类：链霉素、庆大霉素，既含有氨基糖苷，也含有氨基环醇 大环内酯类：红霉素、麦迪加霉素，含有一个大环内酯作配糖体，以苷键和1-3个分子的糖相连 四环类：四环素、土霉素，以四并苯为母核 多肽类：多粘菌素、杆菌肽，含有多种氨基酸，经肽键缩合成线状、环状或带侧链的环状多肽抗生素的作用 广谱抗生素：氨苄青霉素 抗革兰氏阳性菌抗生素：青霉素 抗革兰氏阴性菌抗生素：链霉素 抗真菌抗生素：制霉菌素 抗病毒抗生素

3、：四环类抗生素 抗癌抗生素：阿霉素抗生素的作用机制 抑制细胞壁合成：青霉素、头孢菌素 影响细胞膜功能：多烯类抗生素 抑制病原菌蛋白质合成：四环素 抑制核酸合成：丝裂霉素C 抑制生物能作用：抗霉素我国抗生素工业的开展 我国1953年设计制造了4个5吨发酵罐，建立上海第三制药厂，开场消费青霉素 1957年建立华北制药厂 经40多年来开展，国外有的根本抗生素种类我国都有消费，并已研制出国外没有的抗生素创新霉素等 截止1996年上半年，总计127个种类消费，总产量近几年3万吨，约占世界抗生素产量的1/4。 农用抗生素研讨消费也获得了可喜的成果，灭瘟素、春日霉素和有效霉素等。抗生素的运用 医用抗生素，青

4、霉素钾、钠等可控制金黄色葡萄球菌、肺炎链球菌等引起的严重感染败血症、肺炎、脑膜炎等，半合成青霉素和头孢菌素用于对付耐药性金黄色葡萄球菌，链霉素抗G-和结核杆菌 农用抗生素，作用强、剂量小，且不易引起环境污染抗生素剂量表示法 运用剂量缺乏，达不到抑菌才干，运用剂量过高，会产生毒副作用，且引起病原菌的耐药性。 故常用效价单位作为衡量抗生素的一尺度。一个青霉素效价单位在50ml肉汤培育基中完全抑制金黄色葡萄球菌规范菌株发育的最小青霉素剂量一个链霉素效价单位1ml肉汤培育基中完全抑制E.Coli规范菌株发育的最小链霉素剂量一个制霉霉素效价单位1ml肉汤培育基中完全抑制某种酵母规范菌株发育的最小制霉霉素

5、剂量抗生素-次级代谢产物 抗生素是最典型、最著名的次级代谢产物 次级代谢产物又叫做分化代谢物，是在分批培育的分化期消费期构成的，只在产生菌的比生长速率降低时才合成抗生素的生物合成 将营养吸收到细胞内，并把它转化为主干代谢途径的中间体 经过初级代谢途径的几步以后歧向专门抗生素合成的途径与抗生素合成有关的初级代谢 脂肪酸代谢 氨基酸代谢 糖代谢 嘌呤和嘧啶代谢 芳香族化合物的生物合成 从C1库来的甲基抗生素的组成 许多抗生素利用氨基酸作为建材有些抗生素纯粹以氨基酸为组份一些抗生素既有氨基酸，又与其他代谢物糖、脂肪酸结合与青霉素合成相关的氨基酸 赖氨酸 半胱氨酸 缬氨酸抗生素消费的工艺过程菌种 孢子

6、制备 种子制备 发酵 发酵液预处置 提取及精制 废品包装菌 种 来源于自然界，获得能产生抗生素的微生物，经分别、选育和纯化后即称为菌种 菌种的保藏：冷冻枯燥、超低温冷冻、砂土管、液体石蜡、斜面低温保藏孢子制备 将保藏的处于休眠形状的孢子，接种至固体斜面培育基，在一定温度下培育5-7或7日以上 进一步用扁瓶在固体培育基上扩展培育种子制备 目的使孢子发芽、繁衍以获得足够数量的菌丝，并接种到发酵罐中摇瓶或直接将孢子接入种子罐逐级放大培育种子培育定时取样作无菌实验，察看菌丝形状，测定种子液中发酵单位和进展生化分析种子级数培育基的配制 碳源 氮源 无机盐类 前体碳 源 供应菌种生命活动所需能量，构成菌体

7、细胞及代谢产物 参与抗生素的生物合成 常用碳源：淀粉、葡萄糖及油脂氮 源 构成菌体细胞物质和含氮代谢物 参与含氮抗生素合成 有机氮源 无机氮源无机盐和微量元素 同其他微生物前 体 菌体利用其构成抗生素分子中的一部分而其本身没有显著改动的物质 一定条件下控制菌体合成抗生素的方向并添加抗生素的产量发 酵 目的是使微生物大量分泌抗生素接种10%通气搅拌控制罐温消泡控制pH定时采样进展生化分析、镜检，测定菌体浓度、残糖量、抗生素含量等发酵液的过滤和预处置 分别菌丝、去除杂质 预处置：去除高价无机离子和蛋白质 过滤：去除固形物及菌体发酵液的预处置 草酸及磷酸去除高价离子钙、镁，还能促使蛋白质凝固 黄血盐

8、有利于去除铁离子 硫酸锌有利于凝固蛋白质 等电点法、加热法、絮凝法去除蛋白发酵液的过滤 板框过滤机 鼓式真空过滤机 自动出渣离心机 倾析器抗生素的提取 溶媒萃取法 离子交换法 直接沉淀法抗生素的精制 药品消费符合GMP规定脱色及去除热原质结晶和重结晶脱 色 色素是发酵过程中产生的代谢产物，与菌种及发酵条件有关 活性炭脱色热原质 在消费过程中由于被污染后由杂菌所产生的一种内毒素，G-产生的热原反响高于G+，是多糖磷类脂质和蛋白质的结合体，引起恶寒高热，甚至休克 活性炭吸附 超滤去除进一步精制 结晶与重结晶 共沸蒸馏法 柱层析法 中间盐转移法 分子筛青霉素的消费工艺 菌种：产黄青霉素 Pen ch

9、rysogenum 消费才干到达30000-60000/mLSNORCONHCH3CH3COOHCCH3_COOHNH2CCH3_CH_ONH_ _CH-工艺流程冷冻管 斜面母瓶 大米孢子 一级种子罐 二级种子罐 发酵罐 放罐 提炼孢子培育25C,6-7d孢子培育25C,6-7d发 酵25C,40-45d 1:2VVM25C,40-45d 1:1.5VVM种子培育种子培育 22-26C,6-7d 1:1-0.8VVM冷至15 C培育基 碳源：利用多种碳源和乳糖、蔗糖、葡萄糖等。普遍采用淀粉经酶水解的葡萄糖糖化液进展流加 氮源：可选用玉米浆、花生饼粉、精制棉籽饼粉或麸质粉，并补加无机氮源 前体：

10、为生物合成含有苄基基团的青霉素G，在发酵中参与前体如苯乙酸或苯乙酰胺，参与量不能大于0.1%，采用多次参与方式 无机盐：硫、磷、钙、镁、钾等盐类青霉素消费菌生长发育阶段 I期 分生孢子发芽 II期 菌丝繁衍 III期 构成脂肪粒，积累贮藏物 IV期 脂肪粒减少，构成中、小空泡 V期 构成大空泡，脂肪粒消逝 VI期 细胞内看不到颗粒，个别细胞出现自溶青霉素消费菌生长发育阶段 I-IV期为菌丝生长期，产青霉素较少，菌丝浓度添加很多 III期适于作种子 IV-V期青霉素分泌期，菌丝生长趋势减弱，大量产生青霉素 VI期菌丝自溶期发酵工艺控制 温度控制：前期25-26C，后期23 C pH控制：普通为6

11、.4-6.6，加酸加碱及加葡萄糖控制 通气：普通为1：0.8VVM 搅拌：要求发酵液中溶解氧量不低于30%。 泡沫与消沫：少量多次参与消沫剂，在发酵前期不宜多用发酵工艺控制 加糖控制：根据残糖量与发酵过程中的pH来控制，也可根据排气中CO2与O2量来控制 补氮：发酵液氨氮控制在0.01-0.05% 加前体：剩余苯乙酰胺浓度控制在0.05-0.08%过 滤 鼓式真空过滤器提 炼 溶媒萃取法：将发酵滤液酸化至pH2，后加相当于发酵滤液体积1/3的醋酸丁酯，混合后以碟片式离心机分别；然后以1.3-1.9%NaHCO3在pH6.8-7.1条件下将青霉素提取到缓冲液中，再调pH2，将青霉素从缓冲液转入到

12、醋酸丁酯溶液中脱 色 在提取液中加活性炭150-300g/10亿单位，进展脱 色、过滤共沸蒸馏 将萃取液以0.5mol/LNaOH液萃取，调pH至6.4-6.8，加3-4倍体积丁醇，在16-26C，5mmHgG下真空蒸馏，将水与丁醇共沸物蒸出，并随时补加丁醇。当浓缩到原来水浓缩液体积、蒸出馏分中含水达2-4%时，停顿蒸馏，青霉素钠盐结晶析出，过滤，洗涤，枯燥得废品。土霉素消费 菌种: 龟裂链霉菌 Streptomyces Rimosus 菌落灰白色，后期生皱褶，呈龟裂状。菌丝呈树枝状分枝，白色，孢子灰白色、柱形 消费工艺流程砂土管孢子 斜面孢子 一级种子 二级种子发酵 提取37C4-5天320

13、.5C310.5C30-32h24-26h32C-310.5C- 32C160h砂土管 黄沙：土 = 1：1沙和土都经处置，水洗至中性，烘干，研细，过筛 每管装一定量的砂土，塞好棉塞包好，121高压蒸汽灭菌后再用160 干热灭菌2h 每支砂土管加0.3mL孢子悬浮液，包好，放入装有枯燥剂的真空枯燥剂内抽干6-12 h，悄然敲打使其均匀。完后，放入装有枯燥剂的密闭瓶内，0-4贮藏斜面斜面 250 ml茄子瓶 麸皮4%，麦粉2%，琼脂2% 一级种子一级种子 400-500L夹套夹套 二级种子二级种子 4m3搅拌搅拌 发发 酵酵15%接种量培育基：碳源：淀粉 经-淀粉酶液化氮源：黄豆饼粉，硫铵无机盐

14、：KH2PO4，NaCl ，CaCO3，CoCl2生长因子：酵母粉，玉米浆 采用中间补料，延伸抗生素分泌期，是提高抗生素产量的重要方法。土毒素消费过程采用补糖与补氨，以保证其在分泌期有足够多而不过多的养料。总糖 前期 0-80 h 6.5-8% 中期 80-120 h 5-6.5 % 后期120-140 h 4-5 % 末期 140 h后 4% 放罐残糖3%以下，放罐前24 h不补料 补氨同时为调pH，pH=6.0-6.3，放罐前8 h停顿通氨，整个过程通氨水总量350-400升预处置预处置 土霉素能和发酵液中钙盐、镁盐 ，某些有机胺、蛋白质构成不溶性化合物，积聚在体内。 预处置目的为： 1使