青霉素的发展

关于青霉素的发展

王中雨

20103364

生物工程101

第2页,共28页，2024年2月25日，星期天青霉素的现状生活中的意义发展历史所应用的领域国内现状国外现状第3页,共28页，2024年2月25日，星期天生活中的意义

青霉素是一种重要的抗生素，青霉素针剂和口服青霉素已能分别治疗肺炎、肺结核、脑膜炎、心内膜炎、白喉、炭疽等病，增强了人类治疗传染性疾病的能力。研究和优化其生产工艺对人类健康有重要意义。它的研制成功大大增强了人类抵抗细菌性感染的能力，带动了抗生素家族的诞生。它的出现开创了用抗生素治疗疾病的新纪元。第4页,共28页，2024年2月25日，星期天童鞋们，这幅漫画又反映了什么问题呢？下面听一听官方的解释，有请我们的宋老师发表一下见解！第5页,共28页，2024年2月25日，星期天

青霉素的应用

青霉素类抗生素具有杀菌活性强、毒副作用小等特点,在临床、动物饲养中应用非常广泛。1.、溶血性链球菌感染，如咽炎、扁桃体炎、猩红热、丹毒、蜂窝织炎和产褥热等。2、肺炎链球菌感染如肺炎、中耳炎、脑膜炎和菌血症等。3、不产青霉素酶葡萄球菌感染。4、炭疽。5、破伤风，气性球疽等梭状芽孢杆菌感6、梅毒(包括先天性梅毒)。7、钩端螺旋体病。8、回归热。9、白喉。10、青霉素与氨基糖苷灯药物联合用于治疗草绿色链球菌心内膜炎。第6页,共28页，2024年2月25日，星期天1928年夏弗莱明发现青霉素1939年将菌种提供给准备英国病理学家弗洛里（HowardWalterFlorey）和生物化学家钱恩弗洛里和钱恩在1940年用青霉素重新做了实验

美国制药企业于1942年开始对青霉素进行大批量生产1943年，制药公司已经发现了批量生产青霉素的方法

1944年，药物的供应已经足够治疗第二次世界大战期间所有参战的盟军士兵。1945年，弗莱明、弗洛里和钱恩因“发现青霉素及其临床效用”荣获了诺贝尔生理学或医学奖1953年5月，中国第一批国产青霉素诞生

截至2001年年底，我国的青霉素年产量已占世界青霉素年总产量的60%，居世界首位第7页,共28页，2024年2月25日，星期天

1953年5月，中国第一批国产青霉素诞生，揭开了中国生产抗生素的历史。截至2001年年底，我国的青霉素年产量已占世界青霉素年总产量的60%，居世界首位。

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国际青霉素产业整体分析上世纪80年代以后,世界青霉素生产格局悄然发生了变化,这缘于中国与印度抗生素工业的崛起。1978年,我国实行以市场化为导向的改革开放新政策,我国的制药工业以前所未有的超高速大步发展;到20世纪80年代末、90年代初,我国生产的青霉素工业盐(钾盐)已占了世界总产量的l/3(目前约占45%)。国际市场上青霉素工业盐价格长期以来一直维持在30～36美元/10亿单位之间。到20世纪90年代初还在27美元左右徘徊,到20世纪90年代中期,已暴跌至7～8美元/10亿单位。随着欧洲青霉素产量的降低,2003年上半年国际市场青霉素价格已回升至11～12美元/10亿单位

第9页,共28页，2024年2月25日，星期天郑秀桃20103384生物工程101青霉素的生产原理第10页,共28页，2024年2月25日，星期天青霉素的结构分子式：C16H18N2O4S·HCL分子量：385.5熔点214～217℃，易溶于水、生理食盐水或葡萄糖溶液中。微溶于乙醇，且易失效。不溶于脂肪油或液状石蜡。遇酸、碱、氧化剂、重金属等也易失效。水溶液极不稳定，干粉密封于小瓶内保存，临用前配制溶液第11页,共28页，2024年2月25日，星期天青霉素的生产天然青霉素半合成青霉素菌种发酵提取精制第12页,共28页，2024年2月25日，星期天菌种发酵接种25℃1~10d孢子培养一级种子罐27℃24~28h种子培养二级种子罐27℃7d种子培养菌种菌种发酵：将产黄青霉菌接种到固体培养基上，在25℃下培养7～10天，即可得青霉菌孢子培养物。用无菌水将孢子制成悬浮液接种到种子罐内已灭菌的培养基中，通入无菌空气、搅拌，在27℃下培养24～28h，然后将种子培养液接种到发酵罐已灭菌的含有苯乙酸前体的培养基中，通入无菌空气，搅拌，在27℃下培养7天。在发酵过程中需补入苯乙酸前体及适量的培养基。第13页,共28页，2024年2月25日，星期天提取精制发酵液冷却、过滤滤液PH2~2.5萃取丁酯萃取液转入PH7.0~7.2的缓冲液转入丁酯丁酯萃取液活性炭脱色成盐剂共沸蒸馏青霉素G钾盐

提取精制：将青霉素发酵液冷却，过滤。滤液在pH2～2.5的条件下，于萃取机内用醋酸丁酯进行多级逆流萃取，得到丁酯萃取液，转入pH7.0～7.2的缓冲液中，然后再转入丁酯中，将此丁酯萃取液经活性炭脱色，加入成盐剂，经共沸蒸馏即可得青霉素G钾盐。青霉素G钠盐是将青霉素G钾盐通过离子交换树脂（钠型）而制得。第14页,共28页，2024年2月25日，星期天半合成青霉素以6APA为中间体与多种化学合成有机酸进行酰化反应，可制得各种类型的半合成青霉素。6APA是利用微生物产生的青霉素酰化酶裂解青霉素G或V而得到。酶反应一般在40～50℃、pH8～10的条件下进行；近年来，酶固相化技术已应用于6APA生产，简化了裂解工艺过程。6APA也可从青霉素G用化学法来裂解制得，但成本较高。侧链的引入系将相应的有机酸先用氯化剂制成酰氯，然后根据酰氯的稳定性在水或有机溶剂中，以无机或有机碱为缩合剂，与6APA进行酰化反应。缩合反应也可以在裂解液中直接进行而不需分离出6APA。

第15页,共28页，2024年2月25日，星期天菌种的保藏生产菌种一般保藏在沙土管或冷冻干燥管内。由沙土孢子接入母瓶斜面上，经过25℃培6-7天，长成孢子，制成孢子悬浮液，接入装有大米的茄子瓶内，经25℃相对湿度45-50%，培养6-7天制成大米孢子真空干燥，保存备用。生产时按一定接种量移入种子罐内，25℃培养40-45h，菌丝浓度达40%（体积/体积）以上，无杂菌即可以30%接种量移入发酵罐发酵生产青霉素。第16页,共28页，2024年2月25日，星期天青霉素的生产工艺及调控青霉素的生产过程关键控制点调控的方法生产工艺的优化李天娥20103328生物工程101第17页,共28页，2024年2月25日，星期天青霉素菌种保藏

青霉素生产菌株一般在真空冷冻干燥状态下保存其分生孢子，也可用甘油或乳糖溶液作悬浮剂，在-70°C冰箱或液氨中保存孢子悬浮液或营养菌丝体。第18页,共28页，2024年2月25日，星期天冷冻管（25°C，孢子培养，7天）斜面母瓶（25°C，孢子培养，7天）大米孢子（25°C，孢子培养，7天）一级种子罐（27°C，种子培养，24h,1:1.5vvm）二级种子罐（27~26°C,发酵,7天,1:0.95vvm）常用菌种为产黄青霉（橄榄型青霉菌）可分为球状菌和丝状菌发酵液放冷至15°C至提炼第19页,共28页，2024年2月25日，星期天关键控制点种子质量的控制

培养基成分的控制

发酵培养的控制碳源

氮源前体无机盐加糖控制

补氮及加前体pH值控制溶解氧

泡沫

发酵液质量

第20页,共28页，2024年2月25日，星期天青霉素产生菌生长过程加糖控制补氮及加前体pH控制温度控制溶解氧的控制泡沫的控制Ⅰ～Ⅳ期称菌丝生长期，产生青霉素较少，而菌丝浓度增加很多。Ⅲ期适用于作发酵用种子。Ⅳ～Ⅴ期为青霉素分泌期，此时，大量产生青霉素。加糖的控制系根据残糖量及发酵过程中的PH确定，最好是根据排气中CO2及O2量来控制，一般在残糖降至0.6%左右，PH值上升时开始加糖。补氮是指加硫酸铵，氨或尿素，是发酵液氨氮控制在0.01%～0.05%，补前体以使发酵液中残存乙酰胺浓度为0.05%～0.08%。对pH值的要求视不同菌种而异，一般为6.4～6.6。可以加葡萄糖来控制pH值。一般前期25～26℃，后期23℃，以减少后期发酵液中青霉素的降解破坏。抗生素深层培养需要通气与搅拌，一般要求发酵液中溶解氧量不低于饱和溶解氧的30％。通风比一般为1：0.8L/(L·min)。搅拌转速在发酵各阶段应根据需要而调整在发酵过程中产生大量泡沫，可以用天然油脂如豆油、玉米油等或用化学合成消泡剂“泡敌”来消泡。应当控制其用量并少量多次加入，尤其在发酵前期不宜多用。否则，会影响菌的呼吸代谢。第21页,共28页，2024年2月25日，星期天青霉素的生产工艺优化在青霉素发酵后期，可能会出现氨氮残量过低，而达不到工艺要求，引起菌体代谢能力呼吸强度降低而影响正常的菌体生长和青霉素合成。在实际生产中，补料工艺最为关键。氮源的补入也是非常重要的因素，氮源过量会严重阻碍菌体代谢合成，如果缺乏氮源将导致菌体自溶和呼吸强度降低，青霉素产量也会大幅度降低，如果以小时内分阶段补入的方式使氮源残量不至造成太大波动，使之稳定在工艺控制范围就比较重要。第22页,共28页，2024年2月25日，星期天青霉素的发展前景

宋国宾

20103354第23页,共28页，2024年2月25日，星期天制约青霉素发展的因素青霉素市场的供求关系青霉素生产企业的短视利益导致盲目扩产或停产缺少有力的监管机制第24页,共28页，2024年2月25日，星期天医药市场分析中国医药商业协会认为，目前我国医药市场具有以下基本特征。（1）社会需求稳步增长，增幅趋缓。（2）全国医药零售市场持续畅旺。（3）农村市场有待开发。（4）药品市场发展不平衡，地区间差异继续扩大。（5）药品销售结构呈现出进口药销售回落，合资药稳步增长，国产药增幅加大的趋势。第25页,共28页，2024年2月25日，星期天青霉素市场前景由于国内经济形势的原因，青霉素类药物市场将出现回升，那些疗效确切、质量可靠、价格低廉的老药将与疗效好、价格高的半合成青霉素类、碳青霉烯类、青霉烯类以及复合型0一内酰胺类新药并驾齐驱。与此同时，随着国家医疗保险药品目录的颁布，青霉素类这种大众药物由于疗效确切、质量可靠、价格低廉，仍会受到广大医患者的青睐，必将占有较大市场份额。另外，医药企业、医疗机构与药品营销之间的经济联系被切断，统一价格，良性竞争，使药品零售业将有较大的发展空间。第26页,共28页，2024年2月25日，星期天未来发展趋势青霉素生产厂家应进一步加大技术投入，依靠高科技含量的产品，采用最新生物