《抗生素生產(chǎn)工藝》ppt課件

1、抗生素消費工藝 抗生素是青霉素、鏈霉素、紅霉素等一類化學(xué)物質(zhì)的總稱 是生物在消費活動過程中產(chǎn)生的，在低微濃度下有選擇性地抑制或殺滅其他種生物機能的有機物質(zhì)，具有抗菌、抗腫瘤、殺蟲除草、抑制生物體中某些酶類的作用，有些還具有某些藥理活性，如強力霉素鎮(zhèn)咳；新霉素降膽固醇 抗生素的消費方法 消費主要采用微生物發(fā)酵法，屬于次級代謝產(chǎn)物，少數(shù)如氯霉素、磷霉素亦可用化學(xué)合成法消費 半合成抗生素 將生物合成法制得的抗生素用化學(xué)或生化方法引入特定的功能基團進展分子構(gòu)造改造而制成各種衍生物加強抗菌力擴展抗菌譜對耐藥菌有效便于口服減低毒副作用改善藥理性質(zhì)、提高生物有效性抗生素的生物來源 放線菌：鏈霉菌、諾卡氏菌屬

2、、小單孢菌屬 真菌：青霉菌屬、頭孢菌屬、擔(dān)子菌 細(xì)菌：多粘桿菌、枯草桿菌、芽孢桿菌 植物或動物：蒜蒜素；動物臟器魚素抗生素化學(xué)構(gòu)造的分類 -內(nèi)酰胺類：青霉素類、頭孢菌素類，包含一個四元內(nèi)酰胺環(huán) 氨基糖苷類：鏈霉素、慶大霉素，既含有氨基糖苷，也含有氨基環(huán)醇 大環(huán)內(nèi)酯類：紅霉素、麥迪加霉素，含有一個大環(huán)內(nèi)酯作配糖體，以苷鍵和1-3個分子的糖相連 四環(huán)類：四環(huán)素、土霉素，以四并苯為母核 多肽類：多粘菌素、桿菌肽，含有多種氨基酸，經(jīng)肽鍵縮合成線狀、環(huán)狀或帶側(cè)鏈的環(huán)狀多肽抗生素的作用 廣譜抗生素：氨芐青霉素 抗革蘭氏陽性菌抗生素：青霉素 抗革蘭氏陰性菌抗生素：鏈霉素 抗真菌抗生素：制霉菌素 抗病毒抗生素

3、：四環(huán)類抗生素 抗癌抗生素：阿霉素抗生素的作用機制 抑制細(xì)胞壁合成：青霉素、頭孢菌素 影響細(xì)胞膜功能：多烯類抗生素 抑制病原菌蛋白質(zhì)合成：四環(huán)素 抑制核酸合成：絲裂霉素C 抑制生物能作用：抗霉素我國抗生素工業(yè)的開展 我國1953年設(shè)計制造了4個5噸發(fā)酵罐，建立上海第三制藥廠，開場消費青霉素 1957年建立華北制藥廠 經(jīng)40多年來開展，國外有的根本抗生素種類我國都有消費，并已研制出國外沒有的抗生素創(chuàng)新霉素等 截止1996年上半年，總計127個種類消費，總產(chǎn)量近幾年3萬噸，約占世界抗生素產(chǎn)量的1/4。 農(nóng)用抗生素研討消費也獲得了可喜的成果，滅瘟素、春日霉素和有效霉素等。抗生素的運用 醫(yī)用抗生素，青

4、霉素鉀、鈉等可控制金黃色葡萄球菌、肺炎鏈球菌等引起的嚴(yán)重感染敗血癥、肺炎、腦膜炎等，半合成青霉素和頭孢菌素用于對付耐藥性金黃色葡萄球菌，鏈霉素抗G-和結(jié)核桿菌 農(nóng)用抗生素，作用強、劑量小，且不易引起環(huán)境污染抗生素劑量表示法 運用劑量缺乏，達(dá)不到抑菌才干，運用劑量過高，會產(chǎn)生毒副作用，且引起病原菌的耐藥性。 故常用效價單位作為衡量抗生素的一尺度。一個青霉素效價單位在50ml肉湯培育基中完全抑制金黃色葡萄球菌規(guī)范菌株發(fā)育的最小青霉素劑量一個鏈霉素效價單位1ml肉湯培育基中完全抑制E.Coli規(guī)范菌株發(fā)育的最小鏈霉素劑量一個制霉霉素效價單位1ml肉湯培育基中完全抑制某種酵母規(guī)范菌株發(fā)育的最小制霉霉素

5、劑量抗生素-次級代謝產(chǎn)物 抗生素是最典型、最著名的次級代謝產(chǎn)物 次級代謝產(chǎn)物又叫做分化代謝物，是在分批培育的分化期消費期構(gòu)成的，只在產(chǎn)生菌的比生長速率降低時才合成抗生素的生物合成 將營養(yǎng)吸收到細(xì)胞內(nèi)，并把它轉(zhuǎn)化為主干代謝途徑的中間體 經(jīng)過初級代謝途徑的幾步以后歧向?qū)ｉT抗生素合成的途徑與抗生素合成有關(guān)的初級代謝 脂肪酸代謝 氨基酸代謝 糖代謝 嘌呤和嘧啶代謝 芳香族化合物的生物合成 從C1庫來的甲基抗生素的組成 許多抗生素利用氨基酸作為建材有些抗生素純粹以氨基酸為組份一些抗生素既有氨基酸，又與其他代謝物糖、脂肪酸結(jié)合與青霉素合成相關(guān)的氨基酸 賴氨酸 半胱氨酸 纈氨酸抗生素消費的工藝過程菌種 孢子

6、制備 種子制備 發(fā)酵 發(fā)酵液預(yù)處置 提取及精制 廢品包裝菌 種 來源于自然界，獲得能產(chǎn)生抗生素的微生物，經(jīng)分別、選育和純化后即稱為菌種 菌種的保藏：冷凍枯燥、超低溫冷凍、砂土管、液體石蠟、斜面低溫保藏孢子制備 將保藏的處于休眠形狀的孢子，接種至固體斜面培育基，在一定溫度下培育5-7或7日以上 進一步用扁瓶在固體培育基上擴展培育種子制備 目的使孢子發(fā)芽、繁衍以獲得足夠數(shù)量的菌絲，并接種到發(fā)酵罐中搖瓶或直接將孢子接入種子罐逐級放大培育種子培育定時取樣作無菌實驗，察看菌絲形狀，測定種子液中發(fā)酵單位和進展生化分析種子級數(shù)培育基的配制 碳源 氮源 無機鹽類 前體碳 源 供應(yīng)菌種生命活動所需能量，構(gòu)成菌體

7、細(xì)胞及代謝產(chǎn)物 參與抗生素的生物合成 常用碳源：淀粉、葡萄糖及油脂氮 源 構(gòu)成菌體細(xì)胞物質(zhì)和含氮代謝物 參與含氮抗生素合成 有機氮源 無機氮源無機鹽和微量元素 同其他微生物前 體 菌體利用其構(gòu)成抗生素分子中的一部分而其本身沒有顯著改動的物質(zhì) 一定條件下控制菌體合成抗生素的方向并添加抗生素的產(chǎn)量發(fā) 酵 目的是使微生物大量分泌抗生素接種10%通氣攪拌控制罐溫消泡控制pH定時采樣進展生化分析、鏡檢，測定菌體濃度、殘?zhí)橇俊⒖股睾康劝l(fā)酵液的過濾和預(yù)處置 分別菌絲、去除雜質(zhì) 預(yù)處置：去除高價無機離子和蛋白質(zhì) 過濾：去除固形物及菌體發(fā)酵液的預(yù)處置 草酸及磷酸去除高價離子鈣、鎂，還能促使蛋白質(zhì)凝固 黃血鹽

8、有利于去除鐵離子 硫酸鋅有利于凝固蛋白質(zhì) 等電點法、加熱法、絮凝法去除蛋白發(fā)酵液的過濾 板框過濾機 鼓式真空過濾機 自動出渣離心機 傾析器抗生素的提取 溶媒萃取法 離子交換法 直接沉淀法抗生素的精制 藥品消費符合GMP規(guī)定脫色及去除熱原質(zhì)結(jié)晶和重結(jié)晶脫 色 色素是發(fā)酵過程中產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物，與菌種及發(fā)酵條件有關(guān) 活性炭脫色熱原質(zhì) 在消費過程中由于被污染后由雜菌所產(chǎn)生的一種內(nèi)毒素，G-產(chǎn)生的熱原反響高于G+，是多糖磷類脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的結(jié)合體，引起惡寒高熱，甚至休克 活性炭吸附 超濾去除進一步精制 結(jié)晶與重結(jié)晶 共沸蒸餾法 柱層析法 中間鹽轉(zhuǎn)移法 分子篩青霉素的消費工藝 菌種：產(chǎn)黃青霉素 Pen ch

9、rysogenum 消費才干到達(dá)30000-60000/mLSNORCONHCH3CH3COOHCCH3_COOHNH2CCH3_CH_ONH_ _CH-工藝流程冷凍管 斜面母瓶 大米孢子 一級種子罐 二級種子罐 發(fā)酵罐 放罐 提煉孢子培育25C,6-7d孢子培育25C,6-7d發(fā) 酵25C,40-45d 1:2VVM25C,40-45d 1:1.5VVM種子培育種子培育 22-26C,6-7d 1:1-0.8VVM冷至15 C培育基 碳源：利用多種碳源和乳糖、蔗糖、葡萄糖等。普遍采用淀粉經(jīng)酶水解的葡萄糖糖化液進展流加 氮源：可選用玉米漿、花生餅粉、精制棉籽餅粉或麩質(zhì)粉，并補加無機氮源 前體：

10、為生物合成含有芐基基團的青霉素G，在發(fā)酵中參與前體如苯乙酸或苯乙酰胺，參與量不能大于0.1%，采用多次參與方式 無機鹽：硫、磷、鈣、鎂、鉀等鹽類青霉素消費菌生長發(fā)育階段 I期 分生孢子發(fā)芽 II期 菌絲繁衍 III期 構(gòu)成脂肪粒，積累貯藏物 IV期 脂肪粒減少，構(gòu)成中、小空泡 V期 構(gòu)成大空泡，脂肪粒消逝 VI期 細(xì)胞內(nèi)看不到顆粒，個別細(xì)胞出現(xiàn)自溶青霉素消費菌生長發(fā)育階段 I-IV期為菌絲生長期，產(chǎn)青霉素較少，菌絲濃度添加很多 III期適于作種子 IV-V期青霉素分泌期，菌絲生長趨勢減弱，大量產(chǎn)生青霉素 VI期菌絲自溶期發(fā)酵工藝控制 溫度控制：前期25-26C，后期23 C pH控制：普通為6

11、.4-6.6，加酸加堿及加葡萄糖控制 通氣：普通為1：0.8VVM 攪拌：要求發(fā)酵液中溶解氧量不低于30%。 泡沫與消沫：少量多次參與消沫劑，在發(fā)酵前期不宜多用發(fā)酵工藝控制 加糖控制：根據(jù)殘?zhí)橇颗c發(fā)酵過程中的pH來控制，也可根據(jù)排氣中CO2與O2量來控制 補氮：發(fā)酵液氨氮控制在0.01-0.05% 加前體：剩余苯乙酰胺濃度控制在0.05-0.08%過 濾 鼓式真空過濾器提 煉 溶媒萃取法：將發(fā)酵濾液酸化至pH2，后加相當(dāng)于發(fā)酵濾液體積1/3的醋酸丁酯，混合后以碟片式離心機分別；然后以1.3-1.9%NaHCO3在pH6.8-7.1條件下將青霉素提取到緩沖液中，再調(diào)pH2，將青霉素從緩沖液轉(zhuǎn)入到

12、醋酸丁酯溶液中脫 色 在提取液中加活性炭150-300g/10億單位，進展脫 色、過濾共沸蒸餾 將萃取液以0.5mol/LNaOH液萃取，調(diào)pH至6.4-6.8，加3-4倍體積丁醇，在16-26C，5mmHgG下真空蒸餾，將水與丁醇共沸物蒸出，并隨時補加丁醇。當(dāng)濃縮到原來水濃縮液體積、蒸出餾分中含水達(dá)2-4%時，停頓蒸餾，青霉素鈉鹽結(jié)晶析出，過濾，洗滌，枯燥得廢品。土霉素消費 菌種: 龜裂鏈霉菌 Streptomyces Rimosus 菌落灰白色，后期生皺褶，呈龜裂狀。菌絲呈樹枝狀分枝，白色，孢子灰白色、柱形 消費工藝流程砂土管孢子 斜面孢子 一級種子 二級種子發(fā)酵 提取37C4-5天320

13、.5C310.5C30-32h24-26h32C-310.5C- 32C160h砂土管 黃沙：土 = 1：1沙和土都經(jīng)處置，水洗至中性，烘干，研細(xì)，過篩 每管裝一定量的砂土，塞好棉塞包好，121高壓蒸汽滅菌后再用160 干熱滅菌2h 每支砂土管加0.3mL孢子懸浮液，包好，放入裝有枯燥劑的真空枯燥劑內(nèi)抽干6-12 h，悄然敲打使其均勻。完后，放入裝有枯燥劑的密閉瓶內(nèi)，0-4貯藏斜面斜面 250 ml茄子瓶 麩皮4%，麥粉2%，瓊脂2% 一級種子一級種子 400-500L夾套夾套 二級種子二級種子 4m3攪拌攪拌 發(fā)發(fā) 酵酵15%接種量培育基：碳源：淀粉 經(jīng)-淀粉酶液化氮源：黃豆餅粉，硫銨無機鹽

14、：KH2PO4，NaCl ，CaCO3，CoCl2生長因子：酵母粉，玉米漿 采用中間補料，延伸抗生素分泌期，是提高抗生素產(chǎn)量的重要方法。土毒素消費過程采用補糖與補氨，以保證其在分泌期有足夠多而不過多的養(yǎng)料。總糖 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% 放罐殘?zhí)?%以下，放罐前24 h不補料 補氨同時為調(diào)pH，pH=6.0-6.3，放罐前8 h停頓通氨，整個過程通氨水總量350-400升預(yù)處置預(yù)處置 土霉素能和發(fā)酵液中鈣鹽、鎂鹽 ，某些有機胺、蛋白質(zhì)構(gòu)成不溶性化合物，積聚在體內(nèi)。 預(yù)處置目的為： 1使