抗生素生产工艺

14抗生素生产工艺114.1抗生素的定义和命名14.1.1抗生素的生物起源生存竞争说：共生与拮抗，抗生素是拮抗菌分泌的用来与别的微生物战斗的武器代谢说：抗生素的产生是由于生物的代谢功能，而抗生素的抗生现象，只是其作用表现。证据：生产中一定要求纯培养；抗生素生产一般不用诱导物；抗生素生产可加入一些前体；某些微生物在人工合成的培养基才能生产抗生素；有时抗生素的生产也不一定使菌体达到竞争的目的。214.1.2抗生素的定义和命名（1）抗生素的定义

早期：一般认为来源于微生物，且主要作用于细菌感染。故认为抗生素(antibiotics)是微生物在代谢过程中产的，在低浓度下就能抑制它种微生物生长和活动，甚至杀死他种微生物的化学物质。由于抗生素的这种杀菌能力，我们曾经把这类物质叫做抗菌素。3现在：来源：随着抗生素研究和生产的发展，新的抗生素的来源正在扩大。可以是微生物、植物（如蒜素、常山碱、黄连素、长春花碱、鱼腥草素等）、动物（如鱼素、红血球素等）。但抗生素的工业化生产主要是来自微生物的大量发酵法，微生物是抗生素舞台上的主角。作用对象：病毒、细菌、真菌、原生动物、寄生虫、藻类、肿瘤细胞等。因此不能把抗生素仅仅作为抗菌药物。

4定义：虽然抗生素已被广泛使用，但是由于抗生素的多样性，关于抗生素的定义在专家中一直存在着分歧。目前，一个大多数专家所接受的定义是：抗生素是由生物（包括某些微生物、植物和动物在内）在其生命活动过程中产生的，能在低浓度下有选择地抑制他种生物机能的低分子量的有机物质。

狭义的定义是：抗生素是低分子量的微生物代谢产物，能在很低的浓度下抑制其他微生物的生长。5掌握狭义的抗生素这个概念，需要把握以下几点：A、低分子量分子量一般不超过几千。如溶菌酶这类酶及其他复杂的蛋白质分子虽然也具有抗菌活性，但由于它们的分子量很大，因而在习惯上不将它们归入抗生素一类。6B、天然代谢产物只有微生物的天然代谢产物才能称为抗生素，通过化学修饰的只能称为半合成抗生素，根据天然抗生素的结构完全采用化学合成方法制造的则称为全合成抗生素。C、抑制其他微生物生长是指抑制细胞的繁殖，因此是针对微生物群体而不是个别细胞而言的。这种抑制作用一类是永久性的，例如杀细菌剂和杀霉菌剂等可以将微生物杀死；另一类抗生素只能起到抑制微生物繁殖生长的作用，但不能将它们杀死。7D、低浓度因为在高浓度下，即使是正常的细胞组分，如甘氨酸和亮氨酸，也会对细菌的生长产生抑制作用。基于同样的理由，一些厌氧发酵产物，如乙醇和丁醇，虽然在高浓度下也有杀菌或抑菌作用，也不属于抗生素。典型的抗生素的抗菌活性非常高，只要在微摩尔甚至纳摩尔浓度时就会有显著的抗菌活性。自从A.Fleming于1929年发现第一种广泛用于医疗上的抗生素以来，至今已找到1万种以上新抗生素（1984）和合成了7万多种的半合成抗生素，但真正得到临床应用的常用抗生素仅约五六十种。8

按生物的来源：凡是在动、植物或微生物产生的，可按来源命名。如青霉素、赤霉素、蒜素按化学结构命名：化学结构性质清楚的，如四环素（含有四并苯的基本母核），氯四环素（金霉素），氧四环素（土霉素）。名称R1R2微生物来源四环素HH金色链霉菌金霉素HOH金色链霉菌土霉素ClH龟裂链霉菌其它：纪念意义、产地、俗名（2）抗生素的命名（一般分为三类）9

HNONSCH3CH3HCOO-H-lactamringβ-内酰胺环RnaturalpenicillinR=CH2-CO-10β-内酰胺环苯甲异噁唑青霉素氨苄青霉素羧苄青霉素苯氧甲基青霉素1114.2抗生素的发展简史14.2.1治疗和发展我国的发展：1953年5月1日，建立了第一个生产青霉素的抗生素工厂（上海第三制药厂）；1958年6月3日，最大的抗生素联合企业建成投产（华北制药厂,石家庄）目前，多为原料药基地。但在半合成及成品药的剂型方面与国外相比差距很大。1214.3抗生素的分类抗生素的分类主要是便于研究，不同学科和科研人员因出发点不同有不同的分类体系。可根据生物来源、作用对象、化学结构、作用机制、生物合成途径等方面对抗生素进行分类。14.3.1根据抗生素的生物来源分类(生物学家)（1）放线菌产生的抗生素：如链霉素、四环类（如四环素）、大环内酯类（如红霉素）、多烯类（如制霉菌素）

、放线菌素类（如放线菌素D）等。（其中链霉菌属最多，诺卡氏菌属、小单孢菌次之）（2）真菌产生的抗生素：如青霉菌属和头孢菌属等分别产生一些很重要的抗生素（青霉素、灰黄霉素、头孢菌素）。13（3）细菌产生的抗生素：如多粘杆菌、枯草杆菌、芽孢杆菌等。如多粘菌素。（4）植物或动物产生的抗生素：从被子植物蒜中制得的蒜素；从动物脏器中制得的鱼素等。14.3.2根据抗生素的作用对象分类（医生、病理学家）（1）广谱抗生素：如氨卞青霉素既抑制G+，又抑制G-（2）抗G+的抗生素：如青霉素，（3）抗G-的抗生素：如链霉素（3）抗真菌的抗生素：如制霉菌素（4）抗病毒的抗生素：如四环类抗生素对立克次氏体及较大病毒有一定作用。（5）抗癌的抗生素：如阿霉素1414.3.3根据抗生素的化学结构分类（化学家）较复杂，目前已确定结构的抗生素习惯如下分类：（1）β-内酰胺类抗生素：包括青霉素类，头孢菌素类等（2）氨基糖苷类抗生素：包括链霉素、庆大霉素等（3）大环内脂类抗生素：如红霉素、麦迪加霉素（4）四环类抗生素：如四环素、土霉素（5）多肽类抗生素：如多粘菌素、杆菌肽（6）蒽环类抗生素：如阿霉素、柔红霉素（7）喹诺酮类抗生素：如环丙沙星、诺氟沙星1514.3.4根据抗生素的作用机制分类此种分类的优点：便于进行理论研究，有助于了解抗生素影响病原体新陈代谢的哪些环节，从而找出治疗的规律，使抗生素的使用更为合理。（1）抑制细胞壁合成的抗生素：如青霉素。（2）影响细胞膜功能的抗生素：多烯类抗生素。（3）抑制病原菌蛋白质合成的抗生素：四环素。（4）抑制核酸合成的抗生素：如影响DNA结构和功能的丝裂霉素C。（5）抑制生物能作用的抗生素：如抑制电子转移的抗霉素。1614.3.5根据抗生素的合成途径分类（1）氨基酸、肽类衍生物抗生素：如青霉素类、头孢菌素等寡肽抗生素。（2）糖类衍生物抗生素：如链霉素等糖苷类抗生素。（3）以乙酸、丙酸为单位的衍生物抗生素：红霉素等丙酸衍生物。问题：一种抗生素可能有几种机制，机制非常清楚的不多。1714.4抗生素的剂量表示法及抗菌谱14.4.1抗生素的剂量表示法抗生素应用时剂量小，因此除重量外，常用特定的效价单位表示（1）稀释单位：无法制得纯品，最初的表示方法，一定基于稀释法定的基准单位。

一个青霉素的效价单位：为能在50mL肉汤培养基中完全抑制金黄色葡萄球菌标准菌株的发育的最小青霉素剂量。

一个链霉素效价单位：能在1mL肉汤培养基中完全抑制大肠杆菌（ATCC9637）发育的最小剂量。

18（2）重量单位：以抗生素的有效成分（生理活性成分）的重量作为抗生素的基准单位。（大多数使用）一般定义1mg=1400单位。对于各种酸、碱、盐，指定其中的一个。如链霉素、氯霉素等以游离碱计，又如金霉素、氯霉素以盐酸盐计。例1：1mg硫酸链霉素的效价=1400×580.1(链霉素碱的分子量)/728.1(硫酸链霉素的分子量)=798U(实际上使用的要求必须大于720U）例2：1mg青霉素G钠盐，可抑制83300ml中的金黄色葡萄球菌的生长，有多少单位？解：83300/50=1667U，1U=0.6µg1914.4.2抗生素的体外抗菌作用判断药物有无抗菌作用及其抗菌作用的强弱，有体外和体内两种试验方法。一般先进行体外抗菌试验，若发现药物有抗菌作用，可再进行体内抗菌试验。体外抗菌试验主要用于筛选抗菌药物或测定细菌对药物的敏感性，所以也称为药敏试验，常用最低抑菌浓度（MIC）表示，是指药物完全抑制某种微生物的最低浓度。（1）抑菌、杀菌作用抑菌作用：抗生素存在时细菌的繁殖受到抑制，去除抗生素后，对细菌的抑制作用消失。杀菌作用：对细菌的不可逆损害，导致死亡。（2）菌种的最低药物敏感度测定20最小抑祸菌浓度（MIC）：培养灶24h以貌最低浓度您无菌体生偷长者。用任来表示抗移生素的抗拦菌活性作烧用，单位贼是µg/想mL。最小杀菌主浓度（MBC）：次代界继续孵化敲24h以拴最低浓度认无菌生长甲者。即当留药物浓度悦在稍高于格MIC值匪浓度下的晴抑菌作用压是不可逆签的，称为讲杀菌作用末。最低抑茄菌浓度与感最低杀菌币浓度可以偶相同，也还可以有所备不同。最低杀浩菌浓度榴的确定肌即依次揉将未见皆细菌生带长的各附管培养薪物各吸泼取0.薪1mL酬涂布于气合适的拿琼脂培炕养基平构板上，网在规定披的温度笋下培养摔18～路24h靠，平板出上的菌得落数小秧于5个历的最小廉稀释度胶的药物梁浓度即使为最低尚杀菌浓莲度。（3）抗影菌谱：某种抗煤生素所能墙抑制或杀料灭病原体面的范围，谨称之为该托种抗生素壮的抗菌谱竟。2114.4偷.3医熟疗用抗生剖素应具备残的条件（1）级抗生素听在低浓窃度下对磨多种病互原菌有丽效—高苏效（2）钩难以使茂病原菌棉产生耐桌药性—朋交叉用偷药，防继止最重渡要（3）比较大的附差异毒三性——泛副作用铺小22生产方法主：1、生物摔合成法：①传统方丛法②“工程距菌”制仰造法③细胞融合盘技术法2、化学搜合成法；3、生从物合成火加化学社合成法轨。14.睬5抗辣生素的浴生产工碍艺231、生物时合成法：①传统方法大多数语抗生素蛋是由放痒线菌和出霉菌产良生的。差菌种是疯通过从臣土壤中碍分离、垒筛选获狸得，一仪般采用讲深层通基风搅拌她发酵罐猫生产。传统方法搬目前存在椒很多不足裳，因此，悠人们采用叫基因工程词和细胞融轰合技术，从对抗生素第产生菌进贩行了改造三和重新设踪蝶计，不仅己可以制造酱出许多高也效低毒的江新型抗生惯素，还可饮改革工艺掘，使抗生蹄素产量成稍倍地增长备。24②“工程菌虽”制造法第一次抄由“工攀程菌”才制造的备全新抗输生素—洪麦迪紫获红素A谅，是美君国报道崇的。他乌们将产扛放线紫顽红素的造部分基梳因插入洲产麦迪必霉素的僵放线菌捉中，构牙建的“兰工程菌熔”产生净了全新沸的抗生地素。我国新贱构建的库生产丁除胺卡那嘴霉素的舞“工程广菌”，增就是把臣酰化酶任基因克番隆到卡领那霉素柱产生菌饱中获得惑的。新涛的“工庭程菌”占生产慨的新抗失生素毒惨副作用屋小，对僻耐卡那盼霉素、废庆大霉争素致病兽菌临床葡疗效显遮著。25③细胞融合峡技术法对抗生形素产生远菌采用神细胞融腾合技术名的成果善更为突构出。橄描榄色无昼孢小单填孢菌细焦胞融合克株抗生饼素产率精比原菌食株提高擦140叛倍。目前DN嫂A重组技惠术已广泛呈用于红霉油素、链霉远素等20潮多种抗生续素的育种浊工作，可沟以预见不匪久将来会赛有更多的侧由“工程挣菌”生产陕的新型抗属生素问世。262、化学萄合成法根据某吴种抗生素寇的化学魄组成和铃结构，篮通过化学合堡成的方天法，可功生产部俘分抗生素。如：氯中霉素、口磷霉素崭等。经过化学合连成方法享和控制暖条件的俩不断深喇入研究老，越来辜越多的抗生素卡可用化学合成倾法生产。273、生物窑合成加化倡学合成法许多细打菌逐渐费出现了仰抗药性犁，已经牙证实某物些抗药份性因子挑位于细窑菌内的或质粒上词，质粒奴可以在堆细菌之苦间转移绩，结果伸抗性菌梨日益增厌多，抗板生素疗姜效就越窝来越低钱。为了对妖付细菌予的抗药拣性，科子学家对辞原有的译抗生素宜进行了既“整容户手术”朽，细菌寒因再无朵法识别趋改头换屡面的抗罢生素而邪被抑制影或杀死舟。现在已态能使用渐克隆了陵酰化酶贡基因的拿“工程杨菌”（椅大肠杆泊菌）高夕效率的丧生产半信合成抗那生素。枝临床现芳在使用怜的贵重辜特效药豆物先锋碑霉素（举头孢菌除素类）兽、氨苄枝青霉素艰，就是解这类半心合成抗绵生素类敢药物。胜国外已宁有几十凳种这类臭药物在漆实验室僻研制成钢功。281、菌种：产黄君青霉生长发怖育分六昼个阶段强：Ⅰ—Ⅳ琴期：菌兰丝生长碑期，适像宜做种怖子；Ⅳ—Ⅴ期押：青霉素安分泌期；Ⅵ期：菌友丝体自溶弦期。292、培养基：碳源：订乳糖、真蔗糖、扎葡萄糖振等；氮源：卷玉米浆娇、麸皮萌粉、无暂机氮源尽；前体：克苯乙酸夜或苯乙章酰胺；尸（一次扔﹤0.毁1％）无机盐朽：S、剧P、G洽a、M扶g、K茅等。铁离子有鞋害，控彼制在﹤3获0µg/凉mL。303、发酵条件昌控制补糖：套残糖降普至0.杀6％（翠PH上追升）；补氮：侄氨氮0酷.05谅％，补繁硫铵、我氨水或恐尿素；PH：6币.4—6赞.6，加仇糖、加酸敞、加碱调援节；温度：肝前期，教25-废26℃险；后期往，2层3℃；通气比然：1：付0.8云；溶氧：有﹥氧饱芝和溶解森度的3撞0％；消沫剂滚：玉米咐油、豆允油或化昂学合成照消沫剂索。314、青霉素的仪分离纯化过滤：板逃框、真空舌转鼓；萃取：绑醋酸丁畏脂，2坚-3次锻；脱色：活陈性碳，1债50-2级00g/原14亿单辽位；结晶：浓肚缩结晶或漏直接结晶政；洗涤干燥3233思考题1、什么哀是抗生素现？抗生素篮是怎样进榜行分类的央？2、抗刮生素对性微生物题作用的绿机制有拢几种？啦试举例刑说明之透。3、抗生导素的分类篮方法很多刺，按生物诸来源分类笛青霉素属或于抗生素，驴按作用对戏象分类属淹于抗生素库，按化报学结构矿分类属享于抗生素，途按照抗生怪素的作用慰机制分类恋属于抗生素。349、静夜略四无邻喇，荒居巩旧业贫按。。4月-帜234月-2赠3Frid矛ay,汗Apri脉l28渴,20假2310、雨中棵黄叶树出，灯下祖白头人尺。。20:1草1:4420:管11:觉4420:暮114/2娱8/2结023庸8:潮11:反44世PM11、以我猛独沈久物，愧君秆相见频欣。。4月-2虎320:1符1:4420:1熟1Apr涉-2328-A辟pr-2寺312、故人江件海别，几牛度隔山川忠。。20:舌11:朗4420:1塔1:4420:1杀1Fri撕day堆,A鸭pri关l2贤8,涉202怀313、乍见翻茎疑梦，相瓶悲各问年养。。4月-2铲34月-2绝320:枪11:久4420:赞11:服44Apr树il替28,服20普2314、他乡生搜白发，旧错国见青山拳。。28四线月20零238:11侮:44滔下午20:1爹1:444月-究2315、比不疾了得就借不比，爹得不到庄的就不退要。。。四月2烦38:1狼1下德午4月-谈2320:1役1Apri舟l28辈,20悄2316、行动肥出成果生，工作萌出财富谋。。2023陡/4/2明820陵:11:段4420:1贺1:4428A杜pril张202浮317、做前，将能够环视袜四周；做销时，你只尝能或者最立好沿着以里脚为起点碍的射线向蓄前。。8:11贿:44馒下午8:11送下午20:1锐1:444月-久239、没有失旨败，只有睡暂时停止缓成功！。4月-2矿34月-2俭3Fri蒸day嫁,A趴pri菜l2柄8,奏202公310、很多缘瑞事情努斑力了未谊必有结绣果，但裕是不努珍力却什圆么改变套也没有鹊。。20:1匪1:4420:1伏1:4420:樱114/2驾8/2够023苏8:寄11:坏44愉PM11、成功就携是日复一精日那一点缸点小小努扔力的积累锅。。4月-砍2320:1早1:4420:1固1Apr-猛2328-惯Apr测-2312、世间救成事，习不求其纯绝对圆息满，留献一份不箩足，可后得无限向完美。撕。20:组11:循4420:识11:给4420:佩11Frid遵ay,鹿Apri桂l28垒,20邮2313、不知香律积寺，数缓里入云峰倘。。4月-2贩34月-2殿320:裂11:狗4420:结11:道44Apri筋l28源,20朝2314、意志雪坚强的壤人能把万世界放窃在手中义像泥块排一样任服意揉捏挪。28遵四月方202伐38:11兆:44询下午20:1闯1:444月-2路315、楚塞三枣湘接，荆捐门九派通用。。。四月2访38:11饭下午4月-2摔320:1稀1Apri迷l28广,20戴2316、少年十糕五二十时熟，步行夺密得胡马骑驰。。202赏3/4图/28须20刻:11贩:4420:1臂1:4428华Apr暂il火202民317、空山新厅雨后，天蹄气晚来秋放。。8:11摧:44疼下午8:1谨1下仗午20:1沸1:444月-萄239、杨柳散亮和风，青悬山澹吾虑释。。4月-承234月-庙23Fri胀day叼,A紧pri涝l2召8,插202亚310、阅读一牙切好书如贼同和过