次級(jí)代謝產(chǎn)物

次級(jí)代謝產(chǎn)物青霉素——概述青霉素（Benzylpenicillin/Penicillin）又被稱為青霉素G、peillinG、盤尼西林、配尼西林、青霉素鈉、芐青霉素鈉、青霉素鉀、芐青霉素鉀。青霉素是抗菌素的一種，是指從青霉菌培養(yǎng)液中提制的分子中含有青霉烷、能破壞細(xì)菌的細(xì)胞壁并在細(xì)菌細(xì)胞的繁殖期起殺菌作用的一類抗生素，是第一種能夠治療人類疾病的抗生素。青霉素類抗生素是β-內(nèi)酰胺類中一大類抗生素的總稱。

青霉素的發(fā)現(xiàn)者青霉素的結(jié)構(gòu)青霉素的應(yīng)用青霉素適用于A組及B組溶血性鏈球菌、肺炎鏈球菌、對(duì)青霉素敏感金葡菌等革蘭陽性球菌所致的各種感染，如敗血癥、肺炎、腦膜炎、扁桃體炎、中耳炎、猩紅熱、丹毒、產(chǎn)褥熱等。也用于治療草綠色鏈球菌和腸球菌心內(nèi)膜炎(與氨基糖苷類聯(lián)合)；梭狀芽胞桿菌所致的破傷風(fēng)、氣性壞疽、炭疽、白喉、流行性腦脊髓膜炎、李斯特菌病、鼠咬熱、梅毒、淋病、雅司、回歸熱、鉤端螺旋體病、奮森咽峽炎、放線菌病等。在風(fēng)濕性心臟病或先天性心臟病病人進(jìn)行口腔手術(shù)或牙科操作，胃腸道和生殖泌尿道手術(shù)或某些操作時(shí)，青霉素也可用于心內(nèi)膜炎的預(yù)防。青霉素類藥物：

頭孢氨芐膠囊、阿莫西林膠囊等青霉素的殺菌作用特點(diǎn)為：

1、對(duì)革蘭陽性菌作用強(qiáng)（鏈球菌屬、肺炎鏈球菌、敏感的葡萄球菌）

2、對(duì)革蘭陰性菌作用弱（腦膜炎奈瑟球菌、淋病奈瑟菌）

3、對(duì)繁殖期細(xì)菌有作用

4、對(duì)靜止期細(xì)菌無作用

5、對(duì)真菌無效（酵母菌、霉菌和蕈菌）青霉素作用機(jī)理青霉素是β-內(nèi)酰胺抗生素，在細(xì)胞繁殖期起殺菌作用。,青霉素藥理作用是干擾細(xì)菌細(xì)胞壁的合成。青霉素的結(jié)構(gòu)與細(xì)胞壁的成分粘肽結(jié)構(gòu)中的D-丙氨酰-D-丙氨酸近似，可與后者競(jìng)爭(zhēng)轉(zhuǎn)肽酶，阻礙粘肽的形成，造成細(xì)胞壁的缺損，使細(xì)菌失去細(xì)胞壁的滲透屏障，對(duì)細(xì)菌起到殺滅作用。青霉素的體內(nèi)過程青霉素不耐酸，口服迅速被胃酸破壞。故需肌內(nèi)注射或靜脈滴注給藥。肌內(nèi)注射100萬U，血藥峰濃度20U/ml（12μg/)，給藥后半小時(shí)內(nèi)達(dá)峰，t1/2約30分鐘。靜脈滴注2g（333萬U)，平均血藥濃度為7.5μg/ml。本品體內(nèi)分布廣，對(duì)炎性組織比正常組織較易透入且維持時(shí)間也較長(zhǎng)。靜脈給藥2g，腦組織內(nèi)最高濃度為1.38μg/g。青霉素血漿蛋白結(jié)合率為65%。在體內(nèi)基本上不代謝，極少量在肝內(nèi)代謝，代謝物為青霉噻唑酸。有少量原形藥自膽汁排出，絕大部分以原形經(jīng)腎排泄，其中90%經(jīng)腎小管排泌，約10%由腎小球?yàn)V過。本品排泄快，大部分藥物在給藥后3-4小時(shí)內(nèi)排出。青霉素的不良反應(yīng)青霉素毒性很低，主要不良反應(yīng)為過敏反應(yīng)。

1．過敏反應(yīng)包括即刻的過敏休克、速發(fā)的皮疹和遲發(fā)的過敏反應(yīng)包括血清病、皮疹和接觸性皮炎等。青霉素過敏反應(yīng)大多為皮疹反應(yīng)，但應(yīng)警惕可能發(fā)生威脅生命的過敏性休克。美國(guó)波士頓藥物不良反應(yīng)監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)（BCDSP)報(bào)告注射青霉素過敏反應(yīng)發(fā)生率為0.1%。另外一些調(diào)研結(jié)果報(bào)道過敏休克發(fā)生率為0.004%-0.04%。2．驚厥大劑量青霉素（每日2000萬U-2500萬U)靜脈滴注可能發(fā)生驚厥或昏迷。3．血液學(xué)異常反應(yīng)大劑量青霉素治療可能引起溶血性貧血。也可能引起白細(xì)胞減少。

4．腎損害大劑量青霉素治療有引起腎功能衰竭與間質(zhì)性腎炎的病例報(bào)告。5．赫氏反應(yīng)青霉素治療梅毒可于給藥后2-8小時(shí)內(nèi)發(fā)生赫氏反應(yīng)：發(fā)冷、發(fā)熱、喉痛、頭痛、心動(dòng)過速、局部病變加重等。注意事項(xiàng)1．青霉素過敏休克搶救原則和方法①應(yīng)分秒必爭(zhēng)，就地?fù)尵?，立即使病人頭低位躺下。②立即皮下或肌內(nèi)注射0.1%腎上腺素0.5ml。③迅速準(zhǔn)備靜脈輸液。④如第一次皮下注射腎上腺素尚未見效應(yīng)，重復(fù)注射一次或在輸液內(nèi)加腎上腺素。⑤如以上措施未見效應(yīng)，靜脈注射氫化可的松50-100mp。⑥有呼吸困難時(shí)可緩慢靜脈注射氨茶堿0.25-0.5g，同時(shí)人工呼吸。⑦出現(xiàn)血管神經(jīng)性水腫、蕁麻疹應(yīng)結(jié)抗組織胺藥物。⑧保溫，注意維持呼吸與循環(huán)功能。2．青霉素過敏休克的預(yù)防措施①注意詢問過敏史，注意觀察患者有無過敏疾患或過敏狀態(tài)。對(duì)青霉素過敏者禁用。②應(yīng)在有搶救過敏休克的條件下才能注射青霉素。③注射青霉素前應(yīng)作皮內(nèi)敏感試驗(yàn)，用500U/ml青霉素皮試液，皮內(nèi)注射0.05-0.1ml，20分鐘后觀察反應(yīng)。皮試陽性反應(yīng)者禁用。注射青霉素后應(yīng)觀察力30分鐘。3．青霉素與其他藥物的相互作用①丙磺舒（probenecid)通過抑制腎小管排泌作用能延長(zhǎng)青霉素類血藥濃度維持時(shí)間。②青霉素類與氨基糖苷類呈協(xié)同作用，但大劑量青霉素類藥物可使氨基糖苷類活性降低。③青霉素類與四環(huán)素、氯霉素、大環(huán)內(nèi)酯類抗生素呈拮抗作用。青霉素類在抑菌藥作用下，由于細(xì)菌繁殖受抑制不能充分發(fā)揮繁殖期殺菌的作用而呈拮抗。這種拮抗作用雖非屬用藥禁忌，但如以上抑菌藥非治療必需，則應(yīng)避免采用拮抗聯(lián)合，使青霉素充分發(fā)揮治療作用。生產(chǎn)工藝菌種

目前國(guó)內(nèi)青霉素生產(chǎn)菌按其在深層培養(yǎng)中菌絲的形態(tài)分為絲狀菌和球狀菌兩種，根據(jù)絲狀菌產(chǎn)生孢子的顏色又分為黃孢子絲狀菌和綠孢子絲狀菌，常用菌種為綠孢子絲狀菌，如產(chǎn)黃青霉素。青霉素生產(chǎn)菌的生長(zhǎng)過程分生孢子發(fā)芽期菌絲繁殖期脂肪粒形成期脂肪粒減少，小空孢大空孢自溶分生孢子發(fā)芽期↓菌絲繁殖期↓脂肪粒形成期↓脂肪粒減少，小空孢↓大空孢↓自溶青霉素的發(fā)酵發(fā)酵工藝發(fā)酵工藝控制：

發(fā)酵工藝控制：

1.基質(zhì)濃度2.培養(yǎng)基成分的控制

3.溫度

4.pH值、溶氧

5.泡沫的控制

發(fā)酵工藝控制1.基質(zhì)濃度：

在發(fā)酵過程中，常常因?yàn)榍捌诨|(zhì)量濃度過高，對(duì)生物合成酶系產(chǎn)生阻遏或?qū)z生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制（如葡萄糖的阻遏和抑制,苯乙酸的生長(zhǎng)抑制）,而后期基質(zhì)濃度低限制了菌絲生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成。所以，在青霉素發(fā)酵中通常采用補(bǔ)料分批操作法，以維持一定的最適濃度。發(fā)酵工藝控制2.培養(yǎng)基成分的控制

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A.碳源：

發(fā)酵中常用乳酸或葡萄糖。乳糖最為便宜，但因貨源較少，很多國(guó)家采用葡萄糖代替。但當(dāng)葡萄糖濃度超過一定限度時(shí)，會(huì)過分加速菌體的呼吸，以至培養(yǎng)基中的溶解氧不能滿足需要，使一些中間代謝物不能完全氧化而積累在菌體或培養(yǎng)基中，導(dǎo)致pH下降，影響某些酶的活性，從而抑制微生物的生長(zhǎng)和產(chǎn)物的合成。目前普遍采用淀粉的酶水解產(chǎn)物，葡萄糖化液流加，以降低成本。B.氮源：

主要有機(jī)氮源為玉米漿、棉籽餅粉、花生餅粉、酵母粉、蛋白胨等。

玉米漿為較理想的氮源，含固體量少，有利于通氣及氧的傳遞，因而利用率較高。有機(jī)氮源還可以提供一部分有機(jī)磷，供菌體生長(zhǎng)。無機(jī)氮如硝酸鹽、尿素、硫酸銨等可適量使用。發(fā)酵工藝控制C.無機(jī)鹽：

碳酸鈣用來中和發(fā)酵過程中產(chǎn)生的雜酸，并控制發(fā)酵液的pH值為菌體提供營(yíng)養(yǎng)的無機(jī)磷源一般采用磷酸二氫鉀。另外加入硫代硫酸鈉或硫酸鈉以提供青霉素分子中所需的硫。鐵離子對(duì)青霉素有毒害作用，應(yīng)嚴(yán)格控制發(fā)酵液中鐵含量在30ug/mL以下?，F(xiàn)在還有一些工廠采用鐵罐發(fā)酵，在發(fā)酵過程中鐵離子便逐漸進(jìn)入發(fā)酵液；發(fā)酵時(shí)間愈長(zhǎng)，則鐵離子愈多。鐵離子在50μg/ml以上便會(huì)影響青霉素的合成。所以青霉素的發(fā)酵罐采用不銹鋼制造為宜。發(fā)酵工藝控制D.前體：

前體的加入是青霉素發(fā)酵的關(guān)鍵問題之一。添加苯乙酸或者苯乙酰胺，可以借酰基轉(zhuǎn)移的作用，將苯乙酸轉(zhuǎn)入青霉素分子，提高青霉素G的生產(chǎn)強(qiáng)度。但苯乙酸對(duì)發(fā)酵有影響，一般以苯乙酰胺較好。也有采用苯乙酸月桂醇酯，其優(yōu)點(diǎn)是在發(fā)酵中月桂醇酯水解，苯乙酸結(jié)合進(jìn)青霉素成品。而月桂酸作為細(xì)菌營(yíng)養(yǎng)劑及發(fā)酵液消沫劑，且其毒性比苯乙酸小，但價(jià)格較貴。前體要在發(fā)酵開始20h后加入，并在整個(gè)發(fā)酵過程中控制在50μg/ml左右。前體用量大于0.1%時(shí)，青霉素的生物合成均下降。所以一般發(fā)酵液中前體濃度以始終維持在0.1%為宜。發(fā)酵工藝控制3.溫度

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青霉素發(fā)酵的最適溫度隨所用菌株的不同可能稍有差別,但一般認(rèn)為應(yīng)在25°C左右。溫度過高將明顯降低發(fā)酵產(chǎn)率,同時(shí)增加葡萄糖的維持消耗,降低葡萄糖至青霉素的轉(zhuǎn)化率。對(duì)菌絲生長(zhǎng)和青霉素合成來說,最適溫度不是一樣的,一般前者略高于后者,故有的發(fā)酵過程在菌絲生長(zhǎng)階段采用較高的溫度，以縮短生長(zhǎng)時(shí)間,到達(dá)生產(chǎn)階段后便適當(dāng)降低溫度,以利于青霉素的合成。

發(fā)酵工藝控制4.pH值、溶氧：

pH值：青霉素發(fā)酵的最適pH值一般認(rèn)為在6.8～7.2左右,應(yīng)盡量避免pH值超過7.0。因?yàn)榍嗝顾卦趬A性條件下不穩(wěn)定,容易加速其水解。溶氧:對(duì)于好氧的青霉素發(fā)酵來說,溶氧濃度是影響發(fā)酵過程的一個(gè)重要因素。當(dāng)溶氧濃度降到30%飽和度以下時(shí),青霉素產(chǎn)率急劇下降,低于10%飽和度時(shí),則造成不可逆的損害。溶氧濃度過高,說明菌絲生長(zhǎng)不良或加糖率過低,造成呼吸強(qiáng)度下降,同樣影響生產(chǎn)能力的發(fā)揮。在罐的夾層或蛇管中需通冷卻水以維持一定罐溫。在整個(gè)發(fā)酵過程中，需不斷通無菌空氣和攪拌，以維持一定罐壓或溶氧。發(fā)酵工藝控制5.泡沫的控制：在發(fā)酵過程中產(chǎn)生大量泡沫,可以用天然油脂,如豆油、玉米油等或用化學(xué)合成消泡劑“泡敵”來消泡。應(yīng)當(dāng)控制其用量并要少量多次加入,尤其在發(fā)酵前期不宜多用,否則會(huì)影響菌體的呼吸代謝。

加消沫劑控制泡沫，必要時(shí)還加入酸、堿以調(diào)節(jié)發(fā)酵液的pH。青霉素的提煉工藝及過程溶媒萃取法

青霉素游離酸易溶于有機(jī)溶劑，而青霉素鹽易溶于水。利用這一性質(zhì)，在酸性條件下青霉素轉(zhuǎn)入有機(jī)溶媒中，調(diào)節(jié)pH，再轉(zhuǎn)入中性水相，反復(fù)幾次萃取，即可提純濃縮。常用有機(jī)溶劑：醋酸丁酯或戊酯萃取2-3次。從發(fā)酵取到醋酸丁酯時(shí)，pH選擇1.8-2.0，從醋酸丁酯反萃到水相時(shí)，pH選擇6.8-7.4。發(fā)酵濾液與醋酸丁酯體積比3-4。萃取總收率在85%左右。工藝流程發(fā)酵液→板框過濾→濾液→醋酸丁酯萃取→一次丁酯萃取液→反萃取→反萃取液→醋酸丁酯