微生物制藥內(nèi)酰胺類抗生素

1、關(guān)于微生物制藥內(nèi)酰胺類抗生素第一張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第一節(jié) 定義分子中含有-內(nèi)酰胺環(huán)并具有抗菌作用的一類化學(xué)物質(zhì)。第二張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié) 分類和命名青霉烷(penams) 青霉烯(penems) 碳青霉烯(carbapenems) 頭孢烯(cephems) 碳頭孢烯(carbacephems) 氧頭孢烯(oxocephems)一、b-內(nèi)酰胺抗生素的分類第三張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月一、b-內(nèi)酰胺抗生素的分類（續(xù)）單環(huán)-內(nèi)酰胺(monobactams)青霉烷砜(penicillanic acid) 氧青霉烷 (棒烷) (oxop

2、enams)第四張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月二、 -內(nèi)酰胺抗生素的命名青霉烷類（cillin，西林）頭孢烯類（cef，頭孢）青霉烯類（penem，配能）氧頭孢烯類（oxef，氧頭孢）碳頭孢烯類（carbef，碳頭孢）單環(huán)內(nèi)酰胺類（onam，喃）-內(nèi)酰胺酶抑制劑類（-lactamase inhibitors）復(fù)合-內(nèi)酰胺抗生素（-內(nèi)酰胺抗生素+-內(nèi)酰胺酶抑制劑）第五張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月三、青霉素的分類類別抗菌譜舉例天然青霉素不產(chǎn)生青霉素酶的G(+)細(xì)菌（包括除擬桿菌以外的厭氧菌）和螺旋菌青霉素G青霉素V氨基青霉素不產(chǎn)生-內(nèi)酰胺酶的G(+)和G(-)細(xì)菌（包括除

3、擬桿菌以外的厭氧菌）氨芐西林(Ampicillin)阿莫西林(Amoxicillin)耐青霉素酶青霉素用于上述青霉素耐藥菌感染，但對MRSA無效甲氧西林(Methicillin)氯唑西林(Cloxacillin)擴(kuò)大抗菌譜的青霉素（抗綠膿桿菌）對G(+)細(xì)菌的活性不如天然青霉素和氨基青霉素，故主要用于綠膿桿菌感染羧芐西林(Carbenicillin)替卡西林(Ticarcillin)脒基青霉素主要用于G(-)細(xì)菌引起的泌尿道感染脒基西林(amidinocillin)第六張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月生物合成的-內(nèi)酰胺抗生素第七張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第三節(jié) 生物合

4、成與代謝調(diào)控青霉素與頭孢菌素的生物合成途徑生物合成中的調(diào)控反應(yīng)第八張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月青霉素G苯乙酸（側(cè)鏈）6-氨基青霉烷酸（6-APA)(母核)苯乙酸半胱氨酸纈氨酸第九張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月青霉素與頭孢菌素的生物合成途徑（一）L-氨基己二酸L-半胱氨酸L-纈氨酸ACV合成酶LLD-ACVIPN合成酶IPN異青霉素N第十張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月青霉素與頭孢菌素的生物合成途徑（二）IPN?；D(zhuǎn)移酶IPN?；盖嗝顾谿6-APA第十一張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月青霉素與頭孢菌素的生物合成途徑（三）異構(gòu)酶DOCPC羥化酶DOC

5、PC合酶DCPC乙酰轉(zhuǎn)移酶異青霉素N青霉素N脫乙酰氧頭孢菌素C脫乙酰頭孢菌素C頭孢菌素C第十二張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月碳源調(diào)控（葡萄糖效應(yīng)）：速效碳源 青霉素、頭孢菌素、棒酸發(fā)酵NH4+調(diào)控：NH4+ 青霉素、頭孢菌素發(fā)酵氨基酸調(diào)控：賴氨酸 青霉素、頭孢菌素發(fā)酵，蛋氨酸 頭孢菌素發(fā)酵pH調(diào)控（影響通透酶）磷酸鹽調(diào)控（一般與碳源調(diào)控相聯(lián)系） 注：“ ” 表示抑制或阻遏，“ ” 表示促進(jìn)或刺激。調(diào)控反應(yīng)的控制：用流加方法控制效應(yīng)物在發(fā)酵液中的殘留濃度生物合成中的調(diào)控反應(yīng)第十三張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第四節(jié) 青霉素的工業(yè)生產(chǎn)工藝流程發(fā)酵產(chǎn)黃青霉真空冷凍干燥或液氮保

6、藏孢子斜面孢子瓊脂培養(yǎng)基上25培養(yǎng)79天米孢子用斜面孢子懸浮液接種于大米或小米基質(zhì)上25培養(yǎng)67天種子罐用孢子米?；蜴咦討乙航臃N，26通氣、攪拌培養(yǎng)6068小時發(fā)酵罐用種子罐按10%15%體積接種，在25及通氣、攪拌下補(bǔ)料分批培養(yǎng)200240小時發(fā)酵液冷卻至5左右，絮凝、過濾發(fā)酵濾液補(bǔ)料：葡萄糖硫酸銨氨水苯乙酸或苯氧乙酸消沫劑第十四張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第四節(jié) 青霉素的工業(yè)生產(chǎn)工藝流程提煉第十五張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第四節(jié) 青霉素的工業(yè)生產(chǎn)青霉素發(fā)酵的主要工藝控制點(diǎn)操作變量工藝控制點(diǎn)操作變量工藝控制點(diǎn)發(fā)酵罐容積150200 m3發(fā)酵溫度25裝料率80%發(fā)

7、酵液pH6.5攪拌輸入功率34 kW/m3初始菌體濃度1.51.8 kg (干重)/m3通氣率4060 Nm3/(m3h)葡萄糖料液濃度45kg/m3空氣壓力（表壓）0.2 MPa葡萄糖補(bǔ)加率1.02.5 kg/(m3h)發(fā)酵液上方壓力（表壓）0.030.06 MPa發(fā)酵液中銨氮濃度0.250.34 kg/m3液相氧體積傳遞系數(shù)(kLa)200 h-1發(fā)酵液中苯乙酸濃度0.1 kg/m3發(fā)酵液中溶氧濃度30%飽和度發(fā)酵時間180240 h第十六張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月青霉素生產(chǎn)菌種產(chǎn)黃青霉(Penicillium chrysogenum)的分生孢子第四節(jié) 青霉素的工業(yè)生產(chǎn)第十

8、七張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第四節(jié) 青霉素的工業(yè)生產(chǎn)青霉素發(fā)酵過程主要變量的典型變化曲線第十八張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月青霉素生產(chǎn)工藝要點(diǎn)（一）生產(chǎn)菌種的長期保存要采用孢子懸浮液液氮低溫（-196）存放或真空冷凍干燥管冷藏（4）的方法，而不采用傳統(tǒng)的沙土管保藏方法，以便在較長時間（510年）內(nèi)保持菌種的存活和生產(chǎn)能力穩(wěn)定。瓊脂斜面種子（孢子）密封后在415下可以短時間保存，但最好不要超過3個月。米孢子的基質(zhì)可以是大米或小米，培養(yǎng)成熟后密封可以在415下保存不超過3個月；如果在密封前真空干燥，則可以保存不超過6個月。種子罐以達(dá)到對數(shù)生長的后期為培養(yǎng)成熟指標(biāo)，不能隨

9、意延長或縮短培養(yǎng)時間；同時要考慮培養(yǎng)液的流動性，以不影響通過管道向發(fā)酵罐接種的速度為宜。第十九張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月青霉素生產(chǎn)工藝要點(diǎn)（二）發(fā)酵罐的發(fā)酵條件要嚴(yán)格按工藝要求進(jìn)行控制，特別是各項(xiàng)補(bǔ)料要適應(yīng)工藝對溶氧、pH及維持量的要求，不能過量，也不能不足；為了減少過程空氣濕度對發(fā)酵液體積的影響，在濕度偏高或偏低的季節(jié)，要適當(dāng)提高或降低用于補(bǔ)料的糖液濃度。氨水既作為發(fā)酵的氮源，又用來調(diào)節(jié)發(fā)酵過程中的pH，它的補(bǔ)入要根據(jù)發(fā)酵液的pH和銨氮含量與補(bǔ)硫酸銨協(xié)調(diào)進(jìn)行。發(fā)酵液過濾要盡量提高速度，縮短時間，為此一般需要在過濾前對發(fā)酵液進(jìn)行絮凝處理，絮凝劑的加入量隨絮凝劑種類不同而異，以達(dá)

10、到最大絮凝效果而不過量為宜。除種子制備和發(fā)酵過程要嚴(yán)防雜菌侵入外，提取的各工序也應(yīng)盡量保持無菌，因?yàn)槲廴炯?xì)菌極有可能產(chǎn)生能破壞青霉素的青霉素酶；特別是過濾，由于操作時間長，料液營養(yǎng)豐富，容易滋生雜菌，故必須定期對設(shè)備和過濾介質(zhì)進(jìn)行清洗和滅菌，必要時可在過濾前加入4福爾馬林防腐。第二十張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月青霉素生產(chǎn)工藝要點(diǎn)（三）青霉素對熱、酸、堿都不穩(wěn)定，而萃取操作正好處于不穩(wěn)定pH范圍內(nèi)，故萃取過程要盡量降低溫度，縮短時間，以減少青霉素的降解；離心萃取速度快，青霉素在不穩(wěn)定pH下維持時間短，是目前生產(chǎn)上普遍采用的方法。由于一次萃取對象的發(fā)酵濾液中含有不少可溶性蛋白質(zhì)，容易

11、在萃取界面形成乳化層，影響萃取和相分離，故應(yīng)盡可能提高發(fā)酵液過濾質(zhì)量，并在萃取過程中加入適量破乳劑。結(jié)晶操作要掌握好晶體形成的速度，以達(dá)到理想的晶形和晶粒大??；為此，必須控制結(jié)晶時的溫度和結(jié)晶反應(yīng)劑加入的速度，并保持適當(dāng)轉(zhuǎn)速的攪拌。提取過程中使用的過程水、溶媒及其它原輔料，都要有嚴(yán)格的質(zhì)量要求，設(shè)備、周圍環(huán)境和操作人員也要嚴(yán)格保持清潔，以避免帶進(jìn)雜質(zhì)和雜菌，影響產(chǎn)品質(zhì)量。第二十一張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第五節(jié) 頭孢菌素C的工業(yè)生產(chǎn)生產(chǎn)菌種：枝頂頭孢（Cephalosporium acremonium），又稱產(chǎn)黃枝頂孢（Acremonium chrysogenum）。生產(chǎn)流程：

12、枝頂頭孢 斜面培養(yǎng) 搖瓶培養(yǎng) 種子罐 發(fā)酵 過濾 超濾 吸附 解吸 吸附 解吸 鋅絡(luò)合 結(jié)晶 過濾 干燥 頭孢菌素鋅鹽第二十二張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第五節(jié) 頭孢菌素C的工業(yè)生產(chǎn)工藝控制點(diǎn)：發(fā)酵液殘油：微量，但離心后肉眼可見；銨氮：0.50.7 g/L；pH：6.5。物質(zhì)名稱消耗量(kg/m3發(fā)酵液)物質(zhì)名稱消耗量(kg/m3發(fā)酵液)氧80160玉米漿5075豆油70130無機(jī)鹽1723糖30120氨1020原料消耗第二十三張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月Cephalosporium acremonium 的氣生菌絲和孢子囊第二十四張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月Cephalosporium acremonium 的菌絲和節(jié)孢子節(jié)孢子第二十五張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第六節(jié) 半合成青霉素和頭孢菌素的生產(chǎn)6-氨基青霉烷酸（6-APA） 的酶法生產(chǎn)工藝原理：青霉素G6-APA苯乙酸青霉素酰胺酶作用點(diǎn)+第二十六張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第六節(jié) 半合成青霉素和頭孢菌素的生產(chǎn) 6-氨基青霉烷酸（6-APA）的酶法生產(chǎn)工藝流程：E. coli 或 Bacillus megaterium 培養(yǎng) 青霉素酰胺酶分離、純化 酶包埋 青霉素G鉀 磷酸鹽緩沖液* 固定化酶柱 萃