抗生素生產(chǎn)工藝

14抗生素生產(chǎn)工藝114.1抗生素的定義和命名14.1.1抗生素的生物起源生存競爭說：共生與拮抗，抗生素是拮抗菌分泌的用來與別的微生物戰(zhàn)斗的武器代謝說：抗生素的產(chǎn)生是由于生物的代謝功能，而抗生素的抗生現(xiàn)象，只是其作用表現(xiàn)。證據(jù)：生產(chǎn)中一定要求純培養(yǎng)；抗生素生產(chǎn)一般不用誘導(dǎo)物；抗生素生產(chǎn)可加入一些前體；某些微生物在人工合成的培養(yǎng)基才能生產(chǎn)抗生素；有時(shí)抗生素的生產(chǎn)也不一定使菌體達(dá)到競爭的目的。214.1.2抗生素的定義和命名（1）抗生素的定義

早期：一般認(rèn)為來源于微生物，且主要作用于細(xì)菌感染。故認(rèn)為抗生素(antibiotics)是微生物在代謝過程中產(chǎn)的，在低濃度下就能抑制它種微生物生長和活動(dòng)，甚至殺死他種微生物的化學(xué)物質(zhì)。由于抗生素的這種殺菌能力，我們曾經(jīng)把這類物質(zhì)叫做抗菌素。3現(xiàn)在：來源：隨著抗生素研究和生產(chǎn)的發(fā)展，新的抗生素的來源正在擴(kuò)大。可以是微生物、植物（如蒜素、常山堿、黃連素、長春花堿、魚腥草素等）、動(dòng)物（如魚素、紅血球素等）。但抗生素的工業(yè)化生產(chǎn)主要是來自微生物的大量發(fā)酵法，微生物是抗生素舞臺上的主角。作用對象：病毒、細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物、寄生蟲、藻類、腫瘤細(xì)胞等。因此不能把抗生素僅僅作為抗菌藥物。

4定義：雖然抗生素已被廣泛使用，但是由于抗生素的多樣性，關(guān)于抗生素的定義在專家中一直存在著分歧。目前，一個(gè)大多數(shù)專家所接受的定義是：抗生素是由生物（包括某些微生物、植物和動(dòng)物在內(nèi)）在其生命活動(dòng)過程中產(chǎn)生的，能在低濃度下有選擇地抑制他種生物機(jī)能的低分子量的有機(jī)物質(zhì)。

狹義的定義是：抗生素是低分子量的微生物代謝產(chǎn)物，能在很低的濃度下抑制其他微生物的生長。5掌握狹義的抗生素這個(gè)概念，需要把握以下幾點(diǎn)：A、低分子量分子量一般不超過幾千。如溶菌酶這類酶及其他復(fù)雜的蛋白質(zhì)分子雖然也具有抗菌活性，但由于它們的分子量很大，因而在習(xí)慣上不將它們歸入抗生素一類。6B、天然代謝產(chǎn)物只有微生物的天然代謝產(chǎn)物才能稱為抗生素，通過化學(xué)修飾的只能稱為半合成抗生素，根據(jù)天然抗生素的結(jié)構(gòu)完全采用化學(xué)合成方法制造的則稱為全合成抗生素。C、抑制其他微生物生長是指抑制細(xì)胞的繁殖，因此是針對微生物群體而不是個(gè)別細(xì)胞而言的。這種抑制作用一類是永久性的，例如殺細(xì)菌劑和殺霉菌劑等可以將微生物殺死；另一類抗生素只能起到抑制微生物繁殖生長的作用，但不能將它們殺死。7D、低濃度因?yàn)樵诟邼舛认?，即使是正常的?xì)胞組分，如甘氨酸和亮氨酸，也會對細(xì)菌的生長產(chǎn)生抑制作用?；谕瑯拥睦碛?，一些厭氧發(fā)酵產(chǎn)物，如乙醇和丁醇，雖然在高濃度下也有殺菌或抑菌作用，也不屬于抗生素。典型的抗生素的抗菌活性非常高，只要在微摩爾甚至納摩爾濃度時(shí)就會有顯著的抗菌活性。自從A.Fleming于1929年發(fā)現(xiàn)第一種廣泛用于醫(yī)療上的抗生素以來，至今已找到1萬種以上新抗生素（1984）和合成了7萬多種的半合成抗生素，但真正得到臨床應(yīng)用的常用抗生素僅約五六十種。8

按生物的來源：凡是在動(dòng)、植物或微生物產(chǎn)生的，可按來源命名。如青霉素、赤霉素、蒜素按化學(xué)結(jié)構(gòu)命名：化學(xué)結(jié)構(gòu)性質(zhì)清楚的，如四環(huán)素（含有四并苯的基本母核），氯四環(huán)素（金霉素），氧四環(huán)素（土霉素）。名稱R1R2微生物來源四環(huán)素HH金色鏈霉菌金霉素HOH金色鏈霉菌土霉素ClH龜裂鏈霉菌其它：紀(jì)念意義、產(chǎn)地、俗名（2）抗生素的命名（一般分為三類）9

HNONSCH3CH3HCOO-H-lactamringβ-內(nèi)酰胺環(huán)RnaturalpenicillinR=CH2-CO-10β-內(nèi)酰胺胺環(huán)苯甲異噁唑唑青霉素氨芐青霉霉素羧芐青霉素素苯氧甲基青青霉素1114.2抗抗生素的的發(fā)展簡史史14.2.1治療和和發(fā)展我國的發(fā)展展：1953年年5月1日日，建立了了第一個(gè)生生產(chǎn)青霉素素的抗生素素工廠（上上海第三制制藥廠）；；1958年年6月3日日，最大的的抗生素聯(lián)聯(lián)合企業(yè)建建成投產(chǎn)（（華北制藥藥廠,石家家莊）目前，多為為原料藥基基地。但在在半合成及及成品藥的的劑型方面面與國外相相比差距很很大。1214.3抗抗生生素素的的分分類類抗生生素素的的分分類類主主要要是是便便于于研研究究，，不不同同學(xué)學(xué)科科和和科科研研人人員員因因出出發(fā)發(fā)點(diǎn)點(diǎn)不不同同有有不不同同的的分分類類體體系系。?？筛鶕?jù)據(jù)生物物來來源源、作用用對對象象、化學(xué)學(xué)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)、作用用機(jī)機(jī)制制、生物物合合成成途途徑徑等方方面面對對抗抗生生素素進(jìn)進(jìn)行行分分類類。。14.3.1根根據(jù)據(jù)抗抗生生素素的的生生物物來來源源分分類類(生生物物學(xué)學(xué)家家)（1））放放線線菌菌產(chǎn)產(chǎn)生生的的抗抗生生素素：如如鏈鏈霉霉素素、、四四環(huán)環(huán)類類（（如如四四環(huán)環(huán)素素））、、大大環(huán)環(huán)內(nèi)內(nèi)酯酯類類（（如如紅紅霉霉素素））、、多多烯烯類類（（如如制制霉霉菌菌素素））、放放線線菌菌素素類類（（如如放放線線菌菌素素D））等等。。（（其其中中鏈鏈霉霉菌菌屬屬最最多多，，諾諾卡卡氏氏菌菌屬屬、、小小單單孢孢菌菌次次之之））（2））真真菌菌產(chǎn)產(chǎn)生生的的抗抗生生素素：：如青青霉霉菌菌屬屬和和頭頭孢孢菌菌屬屬等等分分別別產(chǎn)產(chǎn)生生一一些些很很重重要要的的抗抗生生素素（（青青霉霉素素、、灰灰黃黃霉霉素素、、頭頭孢孢菌菌素素））。。13（3））細(xì)細(xì)菌菌產(chǎn)產(chǎn)生生的的抗抗生生素素：：如多多粘粘桿桿菌菌、、枯枯草草桿桿菌菌、、芽芽孢孢桿桿菌菌等等。。如如多多粘粘菌菌素素。。（4））植植物物或或動(dòng)動(dòng)物物產(chǎn)產(chǎn)生生的的抗抗生生素素：：從被被子子植植物物蒜蒜中中制制得得的的蒜蒜素素；；從從動(dòng)動(dòng)物物臟臟器器中中制制得得的的魚魚素素等等。。14.3.2根根據(jù)據(jù)抗抗生生素素的的作作用用對對象象分分類類（（醫(yī)醫(yī)生生、、病病理理學(xué)學(xué)家家））（1））廣廣譜譜抗抗生生素素：：如如氨氨卞卞青青霉霉素素既既抑抑制制G+，又又抑抑制制G-（2））抗抗G+的抗抗生生素素：：如如青青霉霉素素，，（3））抗抗G-的抗抗生生素素：：如如鏈鏈霉霉素素（3））抗抗真真菌菌的的抗抗生生素素：：如如制制霉霉菌菌素素（4））抗病病毒的的抗生生素：：如四四環(huán)類類抗生生素對對立克克次氏氏體及及較大大病毒毒有一一定作作用。。（5））抗癌癌的抗抗生素素：如如阿霉霉素1414.3.3根根據(jù)抗抗生素素的化化學(xué)結(jié)結(jié)構(gòu)分分類（（化學(xué)學(xué)家））較復(fù)雜雜，目目前已已確定定結(jié)構(gòu)構(gòu)的抗抗生素素習(xí)慣慣如下下分類類：（1））β-內(nèi)酰酰胺類類抗生素素：包包括青青霉素素類，，頭孢孢菌素素類等等（2））氨基基糖苷苷類抗生素素：包包括鏈鏈霉素素、慶慶大霉霉素等等（3））大環(huán)環(huán)內(nèi)脂脂類抗生素素：如如紅霉霉素、、麥迪迪加霉霉素（4））四環(huán)環(huán)類抗生素素：如如四環(huán)環(huán)素、、土霉霉素（5））多肽肽類抗生素素：如如多粘粘菌素素、桿桿菌肽肽（6））蒽環(huán)環(huán)類抗生素素：如如阿霉霉素、、柔紅紅霉素素（7））喹諾諾酮類類抗生素素：如如環(huán)丙丙沙星星、諾諾氟沙沙星1514.3.4根根據(jù)據(jù)抗生生素的的作用用機(jī)制制分類類此種分分類的的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)：便便于進(jìn)進(jìn)行理理論研研究，，有助助于了了解抗抗生素素影響響病原原體新新陳代代謝的的哪些些環(huán)節(jié)節(jié)，從從而找找出治治療的的規(guī)律律，使使抗生生素的的使用用更為為合理理。（1））抑制細(xì)細(xì)胞壁壁合成成的抗生生素：：如青青霉素素。（2））影響響細(xì)胞膜膜功能能的抗生生素：：多烯烯類抗抗生素素。（3））抑制制病原原菌蛋白質(zhì)質(zhì)合成成的抗生生素：：四環(huán)環(huán)素。。（4））抑制核核酸合合成的抗生生素：：如影影響DNA結(jié)構(gòu)構(gòu)和功功能的的絲裂裂霉素素C。。（5））抑制生物能能作用的的抗生生素：：如抑抑制電電子轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移的的抗霉霉素。。1614.3.5根根據(jù)據(jù)抗生生素的的合成成途徑徑分類類（1））氨基基酸、、肽類類衍生生物抗抗生素素：如如青霉霉素類類、頭頭孢菌菌素等等寡肽肽抗生生素。。（2））糖類類衍生生物抗抗生素素：如如鏈霉霉素等等糖苷苷類抗抗生素素。（3））以乙乙酸、、丙酸酸為單單位的的衍生生物抗抗生素素：紅紅霉素素等丙丙酸衍衍生物物。問題：：一種種抗生生素可可能有有幾種種機(jī)制制，機(jī)機(jī)制非非常清清楚的的不多多。1714.4抗抗生生素的的劑量量表示示法及及抗菌菌譜14.4.1抗生素素的劑量表表示法抗生素應(yīng)用用時(shí)劑量小小，因此除除重量外，，常用特定定的效價(jià)單單位表示（1）稀釋釋單位：無法制得純純品，最初初的表示方方法，一定定基于稀釋釋法定的基基準(zhǔn)單位。。一個(gè)青霉素素的效價(jià)單單位：為能在50mL肉湯湯培養(yǎng)基中中完全抑制制金黃色葡葡萄球菌標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)菌株的的發(fā)育的最最小青霉素素劑量。一個(gè)鏈霉素素效價(jià)單位位：能在1mL肉湯培養(yǎng)養(yǎng)基中完全全抑制大腸腸桿菌（ATCC9637））發(fā)育的最最小劑量。。18（2）重量量單位：以抗生素的的有效成分分（生理活活性成分））的重量作作為抗生素素的基準(zhǔn)單單位。（大大多數(shù)使用用）一般定義1mg=1400單單位。對于于各種酸、、堿、鹽，，指定其中中的一個(gè)。。如鏈霉素素、氯霉素素等以游離離堿計(jì)，又又如金霉素素、氯霉素素以鹽酸鹽鹽計(jì)。例1：1mg硫酸酸鏈霉素的的效價(jià)=1400×580.1(鏈鏈霉素堿堿的分子量量)/728.1(硫酸酸鏈霉素的的分子量)=798U(實(shí)際上使使用的要求求必須大于于720U）例2：1mg青霉霉素G鈉鹽鹽，可抑制制83300ml中中的金黃色色葡萄球菌菌的生長，，有多少單單位？解：83300/50=1667U，，1U=0.6μg1914.4.2抗生素素的體外抗抗菌作用判斷藥物有有無抗菌作作用及其抗抗菌作用的的強(qiáng)弱，有有體外和體體內(nèi)兩種試試驗(yàn)方法。。一般先進(jìn)進(jìn)行體外抗抗菌試驗(yàn)，，若發(fā)現(xiàn)藥藥物有抗菌菌作用，可可再進(jìn)行體體內(nèi)抗菌試試驗(yàn)。體外抗菌試試驗(yàn)主要用用于篩選抗抗菌藥物或或測定細(xì)菌菌對藥物的的敏感性，，所以也稱稱為藥敏試驗(yàn)，常用最低低抑菌濃度度（MIC）表示，，是指藥物物完全抑制制某種微生生物的最低低濃度。（1）抑菌菌、殺菌作作用抑菌作用：：抗生素存存在時(shí)細(xì)菌菌的繁殖受受到抑制，，去除抗生生素后，對對細(xì)菌的抑抑制作用消消失。殺菌作用：：對細(xì)菌的的不可逆損損害，導(dǎo)致致死亡。（2）菌種種的最低藥藥物敏感度度測定20最小抑菌濃濃度（MIC）：培養(yǎng)24h以最最低濃度無無菌體生長長者。用來來表示抗生生素的抗菌菌活性作用用，單位是是μg/mL。最小殺菌濃濃度（MBC）：次代繼繼續(xù)孵化24h以最最低濃度無無菌生長者者。即當(dāng)藥藥物濃度在在稍高于MIC值濃濃度下的抑抑菌作用是是不可逆的的，稱為殺殺菌作用。。最低抑菌菌濃度與最最低殺菌濃濃度可以相相同，也可可以有所不不同。最低殺菌濃濃度的確定定即依次將將未見細(xì)菌菌生長的各各管培養(yǎng)物物各吸取0.1mL涂布于合合適的瓊脂脂培養(yǎng)基平平板上，在在規(guī)定的溫溫度下培養(yǎng)養(yǎng)18～24h，平平板上的菌菌落數(shù)小于于5個(gè)的最最小稀釋度度的藥物濃濃度即為最最低殺菌濃濃度。（3）抗菌菌譜：某種抗生生素所能抑抑制或殺滅滅病原體的的范圍，稱稱之為該種種抗生素的的抗菌譜。。2114.4.3醫(yī)療療用抗生素素應(yīng)具備的的條件（1）抗生生素在低濃濃度下對多多種病原菌菌有效—高高效（2）難以以使病原菌菌產(chǎn)生耐藥藥性—交叉叉用藥，防防止最重要要（3）較大大的差異毒毒性——副副作用小22生產(chǎn)方法：：1、生物合合成法：①傳統(tǒng)方法法②“工程菌””制造法③細(xì)胞融合技技術(shù)法2、化學(xué)合合成法；3、生物合合成加化學(xué)學(xué)合成法。。14.5抗抗生素的的生產(chǎn)工藝藝231、生物合合成法：①傳統(tǒng)方法大多數(shù)抗生生素是由放放線菌和霉霉菌產(chǎn)生的的。菌種是是通過從土土壤中分離離、篩選獲獲得，一般般采用深層層通風(fēng)攪拌拌發(fā)酵罐生生產(chǎn)。傳統(tǒng)方法目目前存在很很多不足，，因此，人人們采用基基因工程和和細(xì)胞融合合技術(shù)，對對抗生素產(chǎn)產(chǎn)生菌進(jìn)行行了改造和和重新設(shè)計(jì)計(jì)，不僅可可以制造出出許多高效效低毒的新新型抗生素素，還可改改革工藝，，使抗生素素產(chǎn)量成倍倍地增長。。24②“工程菌菌”制造造法第一次由由“工程程菌”制制造的全全新抗生生素—麥麥迪紫紅紅素A，，是美國國報(bào)道的的。他們們將產(chǎn)放放線紫紅紅素的部部分基因因插入產(chǎn)產(chǎn)麥迪霉霉素的放放線菌中中，構(gòu)建建的“工工程菌””產(chǎn)生了了全新的的抗生素素。我國新構(gòu)構(gòu)建的生生產(chǎn)丁胺胺卡那霉霉素的““工程菌菌”，就就是把酰?；富蚩寺÷〉娇悄敲顾禺a(chǎn)產(chǎn)生菌中中獲得的的。新的的“工程程菌”生生產(chǎn)的的新抗生生素毒副副作用小小，對耐耐卡那霉霉素、慶慶大霉素素致病菌菌臨床療療效顯著著。25③細(xì)胞融合合技術(shù)法法對抗生素素產(chǎn)生菌菌采用細(xì)細(xì)胞融合合技術(shù)的的成果更更為突出出。橄欖欖色無孢孢小單孢孢菌細(xì)胞胞融合株株抗生素素產(chǎn)率比比原菌株株提高140倍倍。目前DNA重組組技術(shù)已已廣泛用用于紅霉霉素、鏈鏈霉素等等20多多種抗生生素的育育種工作作，可以以預(yù)見不不久將來來會有更更多的由由“工程程菌”生生產(chǎn)的新新型抗生生素問世世。262、化學(xué)學(xué)合成法法根據(jù)某種種抗生素的的化學(xué)組組成和結(jié)結(jié)構(gòu)，通通過化學(xué)合成成的方法法，可生生產(chǎn)部分分抗生素。。如：氯霉霉素、磷磷霉素等等。經(jīng)過化學(xué)合成成方法和和控制條條件的不不斷深入入研究，，越來越越多的抗生素可可用化學(xué)合成成法生產(chǎn)產(chǎn)。273、生物物合成加加化學(xué)合合成法許多細(xì)菌菌逐漸出出現(xiàn)了抗抗藥性，，已經(jīng)證證實(shí)某些些抗藥性性因子位位于細(xì)菌菌內(nèi)的質(zhì)質(zhì)粒上，，質(zhì)?？煽梢栽诩?xì)細(xì)菌之間間轉(zhuǎn)移，，結(jié)果抗抗性菌日日益增多多，抗生生素療效效就越來來越低。。為了對付付細(xì)菌的的抗藥性性，科學(xué)學(xué)家對原原有的抗抗生素進(jìn)進(jìn)行了““整容手手術(shù)”，，細(xì)菌因因再無法法識別改改頭換面面的抗生生素而被被抑制或或殺死。?，F(xiàn)在已能能使用克克隆了酰?；富虻摹啊肮こ叹保ù蟠竽c桿菌菌）高效效率的生生產(chǎn)半合合成抗生生素。臨臨床現(xiàn)在在使用的的貴重特特效藥物物先鋒霉霉素（頭頭孢菌素素類）、、氨芐青青霉素，，就是這這類半合合成抗生生素類藥藥物。國國外已有有幾十種種這類藥藥物在實(shí)實(shí)驗(yàn)室研研制成功功。281、菌種：產(chǎn)黃青青霉生長發(fā)育育分六個(gè)個(gè)階段：：Ⅰ—Ⅳ期：菌菌絲生長期，，適宜做種子子；Ⅳ—Ⅴ期：青青霉素分泌期期；Ⅵ期：菌絲體體自溶期。292、培養(yǎng)基：碳源：乳糖、、蔗糖、葡萄萄糖等；氮源：玉米漿漿、麩皮粉、、無機(jī)氮源；；前體：苯乙酸酸或苯乙酰胺胺；（一次﹤﹤0.1％））無機(jī)鹽：S、、P、Ga、、Mg、K等等。鐵離子有害，，控制在﹤﹤30μg/mL。。303、發(fā)酵條件控制制補(bǔ)糖：殘?zhí)墙到抵?.6％％（PH上升升）；補(bǔ)氮：氨氮0.05％，，補(bǔ)硫銨、氨氨水或尿素；；PH：6.4—6.6，，加糖、加酸酸、加堿調(diào)節(jié)節(jié)；溫度：前期，，25-26℃；后期，，23℃；；通氣比：1：：0.8；溶氧：﹥氧飽飽和溶解度的的30％；消沫劑：玉米米油、豆油或或化學(xué)合成消消沫劑。314、青霉素的分離離純化過濾：板框、、真空轉(zhuǎn)鼓；；萃?。捍姿岫《≈?-3次；脫色：活性碳碳，150-200g/14億單位位；結(jié)晶：濃縮結(jié)結(jié)晶或直接結(jié)結(jié)晶；洗滌干燥3233思考題1、什么是抗抗生素？抗生生素是怎樣進(jìn)進(jìn)行分類的？？2、抗生素對對微生物作用用的機(jī)制有幾幾種？試舉例例說明之。3、抗生素的的分類方法很很多，按生物物來源分類青青霉素屬于抗生素，按作作用對象分類類屬于抗生素，按化化學(xué)結(jié)構(gòu)分類類屬于抗生素，按照照抗生素的作作用機(jī)制分類類屬于抗生素。349、靜夜四無鄰鄰，荒居舊業(yè)業(yè)貧。。12月-2212月-22Wednesday,December7,202210、雨中黃葉樹樹，燈下白頭頭人。。21:24:0121:24:0121:2412/7/20229:24:01PM11、以我獨(dú)獨(dú)沈久，，愧君相相見頻。。。12月-2221:24:0121:24Dec-2207-Dec-2212、故人人江海海別，，幾度度隔山山川。。。21:24:0121:24:0121:24Wednesday,December7,202213、乍見翻疑疑夢，相悲悲各問年。。。12月-2212月-2221:24:0121:24:01December7,202214、他鄉(xiāng)生生白發(fā)，，舊國見見青山。。。07十十二月20229:24:01下午午21:24:0112月-2215、比不了得就就不比，得不不到的就不要要。。。十二月229:24下下午12月-2221:24December7,202216、行動(dòng)動(dòng)出成成果，，工作作出財(cái)財(cái)富。。。2022/12/721:24:0121:24:0107December202217、做做前前，，能能夠夠環(huán)環(huán)視視四四周周；；做做時(shí)時(shí)，，你你只只能能或或者者最最好好沿沿著著以以腳腳為為起起點(diǎn)點(diǎn)的的射射線線向向前前。。。。9:24:01下下午午9:24下下午午21:24:0112月月-229、沒有失失敗，只只有暫時(shí)時(shí)停止成成功！。。12月-2212月-22Wednesday,December7,202210、很多事情情努力了未未必有結(jié)果果，但是不不努力卻什什么改變也也沒有。。。21:24:0121:24:0121:2412/7/20229:24:01PM11、成功就是日日復(fù)一日那一一點(diǎn)點(diǎn)小小努努力的積累。。。12月-2221:24:0121:24Dec-2207-Dec-2212、世間成事，，不求其絕對對圓滿，留一一份不足，可可得無限完美美。。21:24:0121:24:0121:24Wednesday,December7,202213、不知香香積寺，，數(shù)里入入云峰。。。12月-2212月-2221:24:0121:24:01December7,202214、意志堅(jiān)強(qiáng)強(qiáng)的人能把把世界放在在手中像泥泥塊一樣任任意揉捏。。07十二二月20229:24:02下下午21:24:0212月-2215、楚楚塞塞三三湘湘接接，，荊荊門門九九派派通通。。。。。十二二月月229:24下下午午12月月-2221:24December7,202