最新抗生素生產(chǎn)工藝系列3課件

抗生素生產(chǎn)工藝系列3抗生素生產(chǎn)工藝系列3菌種優(yōu)化抗生素發(fā)酵及提取精制工業(yè)生產(chǎn)方法及總的工藝抗生素生產(chǎn)菌的菌種菌種來(lái)源抗生素工業(yè)生產(chǎn)

內(nèi)容速覽2菌種優(yōu)化抗生素發(fā)酵及工業(yè)生產(chǎn)方法抗生素生產(chǎn)菌菌種來(lái)源抗生素工最新抗生素生產(chǎn)工藝系列3課件最新抗生素生產(chǎn)工藝系列3課件最新抗生素生產(chǎn)工藝系列3課件最新抗生素生產(chǎn)工藝系列3課件最新抗生素生產(chǎn)工藝系列3課件最新抗生素生產(chǎn)工藝系列3課件①傳統(tǒng)方法

傳統(tǒng)方法目前存在很多不足，因此，人們采用基因工程和細(xì)胞融合技術(shù)，對(duì)抗生素產(chǎn)生菌進(jìn)行了改造和重新設(shè)計(jì)，不僅可以制造出許多高效低毒的新型抗生素，還可改革工藝，使抗生素產(chǎn)量成倍地增長(zhǎng)。大多數(shù)抗生素是由放線(xiàn)菌產(chǎn)生的。菌種通過(guò)從土壤中分離、篩選獲得，一般采用深層通風(fēng)攪拌發(fā)酵罐生產(chǎn)。9①傳統(tǒng)方法傳統(tǒng)方法目前存在很多不足，因此，人們②“工程菌”制造法我國(guó)新構(gòu)建的生產(chǎn)丁胺卡那霉素的“工程菌”，就是把?；富蚩寺〉娇敲顾禺a(chǎn)生菌中獲得的。新的“工程菌”生產(chǎn)的新抗生素毒副作用小，對(duì)耐卡那霉素、慶大霉素致病菌臨床療效顯著。第一次由“工程菌”制造的全新抗生素—麥迪紫紅素A，是美國(guó)報(bào)道的。他們將產(chǎn)放線(xiàn)紫紅素的部分基因插入產(chǎn)麥迪霉素的放線(xiàn)菌中，構(gòu)建的“工程菌”產(chǎn)生了全新的抗生素。10②“工程菌”制造法我國(guó)新構(gòu)建的生產(chǎn)丁胺③細(xì)胞融合技術(shù)法

目前DNA重組技術(shù)已廣泛用于紅霉素、鏈霉素等20多種抗生素的育種工作，可以預(yù)見(jiàn)不久將來(lái)會(huì)有更多的新型抗生素問(wèn)世。對(duì)抗生素產(chǎn)生菌采用細(xì)胞融合技術(shù)的成果更為突出。橄欖色無(wú)孢小單孢菌細(xì)胞融合株抗生素產(chǎn)率比原菌株提高140倍。

返回11③細(xì)胞融合技術(shù)法目前DNA重組技術(shù)已廣泛用于紅2、全化學(xué)合成法

（即化學(xué)合成法）：某些抗生素的化學(xué)結(jié)構(gòu)已經(jīng)明確且較簡(jiǎn)單時(shí)，可采用全化學(xué)的方法進(jìn)行合成制取抗生素。

如：氯霉素、磷霉素等。122、全化學(xué)合成法（即化學(xué)合成法）：某些抗生素的化氯霉素分子結(jié)構(gòu)圖13氯霉素分子結(jié)構(gòu)圖13氯霉素的合成

14氯霉素的合成14合成路徑為起始原料溴代——成鹽——水解成胺——酯化——羥醛縮合——選擇性還原（±）蘇阿糖型——酯水解——酸堿中和——拆分——D（-）蘇阿糖型——成酰胺15合成路徑為起始原料溴代——成鹽——水解成胺——酯化——羥醛全化學(xué)合成法的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)效率較高，受影響因素少，克服了發(fā)酵法生產(chǎn)的缺點(diǎn)。16全化學(xué)合成法的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)16缺點(diǎn)導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。

返回17缺點(diǎn)返回173、半化學(xué)合成法

即半合成法，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(tuán),進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)改造而獲得的新抗生素品種或制成各種衍生物。183、半化學(xué)合成法 即半合成法，將生物合成法制得的抗生素用化學(xué)Ⅰ:生物合成法制?、?化學(xué)方法改造半化學(xué)合成法此種方法一般分兩個(gè)階段進(jìn)行：19Ⅰ:生物合成法制?、?化學(xué)方法改造半化學(xué)合成法此種方法一般分

許多細(xì)菌逐漸出現(xiàn)了耐藥性，已經(jīng)證實(shí)某些耐藥因子位于細(xì)菌內(nèi)的質(zhì)粒上，質(zhì)?？梢栽诩?xì)菌之間轉(zhuǎn)移，結(jié)果耐藥菌日益增多，抗生素療效就越來(lái)越低?，F(xiàn)在已能使用克隆了酰化酶基因的“工程菌”（大腸桿菌）高效率的生產(chǎn)半合成抗生素。臨床現(xiàn)在使用的貴重特效藥物先鋒霉素（頭孢菌素類(lèi)）、氨芐青霉素，就是這類(lèi)半合成抗生素類(lèi)藥物。國(guó)外已有幾十種這類(lèi)藥物在實(shí)驗(yàn)室研制成功。20許多細(xì)菌逐漸出現(xiàn)了耐藥性，已經(jīng)證實(shí)某些

半合成抗生素的目的：增強(qiáng)抗菌力；12對(duì)耐藥菌有效；34降低毒副作用或提高生物有效性。5擴(kuò)大抗菌譜；便于口服；21半合成抗生素的目的：增強(qiáng)抗菌力；1二、生物合成法生產(chǎn)抗生素的工藝過(guò)程22二、生物合成法生產(chǎn)抗生素的工藝過(guò)程22抗生素總的生產(chǎn)工藝過(guò)程菌種孢子制備種子制備發(fā)酵精制過(guò)程成品檢驗(yàn)提取過(guò)程 成品包裝發(fā)酵液預(yù)處理及過(guò)濾 出廠檢驗(yàn)23抗生素總的生產(chǎn)工藝過(guò)程菌種孢子制備種子制備發(fā)酵精制過(guò)微生物合成抗生素上游：菌種保存、選育、孢子及種子制備發(fā)酵——適宜的培養(yǎng)基碳源氮源無(wú)機(jī)鹽（微量元素）前體下游：提取預(yù)處理過(guò)濾進(jìn)一步提取結(jié)晶干燥純品成品:制劑工作24微生物合成抗生素上游：下游：提取預(yù)處理25251、產(chǎn)生菌種★菌種：來(lái)源于自然界，得到能產(chǎn)生抗生素的微生物，經(jīng)分離、選育和純化后的物質(zhì)；★

保藏：冷凍干燥法制備后，以超低溫，即在液氮冰箱(-190℃~-196℃)內(nèi)保藏；★

復(fù)壯：一般生產(chǎn)用菌株經(jīng)多次移植往往會(huì)發(fā)生變異而退化，故必須經(jīng)常進(jìn)行菌種選育和純化以提高其生產(chǎn)能力。261、產(chǎn)生菌種★菌種：來(lái)源于自然界，得到能產(chǎn)生抗生素的微生物，★條件：生產(chǎn)用的菌株須經(jīng)純化和生產(chǎn)能力的檢驗(yàn)，若符合規(guī)定，才能用來(lái)制備種子；★

孢子制備：將保藏的處于休眠狀態(tài)的孢子，在嚴(yán)格的無(wú)菌條件下，將其接種到經(jīng)滅菌過(guò)的固體斜面培養(yǎng)基上，在一定溫度下培養(yǎng)5-7日或7日以上，這樣培養(yǎng)出來(lái)的孢子數(shù)量還是有限的；★

擴(kuò)大培養(yǎng)：必要時(shí)可進(jìn)一步用扁瓶在固體培養(yǎng)基(如小米、大米、玉米?；螓熎?上擴(kuò)大培養(yǎng)。

2、孢子制備27★條件：生產(chǎn)用的菌株須經(jīng)純化和生產(chǎn)能力的檢驗(yàn)★目的：使孢子發(fā)芽、繁殖以獲得足夠數(shù)量的菌絲，并接種到發(fā)酵罐中；★

方法：可用搖瓶培養(yǎng)后再接入種子罐進(jìn)逐級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)或直接將孢子接入種子罐逐級(jí)放大培養(yǎng)。★

擴(kuò)大培養(yǎng)：級(jí)數(shù)通常為二級(jí)。

3、種子制備28★目的：使孢子發(fā)芽、繁殖以獲得足夠數(shù)量的菌絲種子擴(kuò)培工藝流程1.砂土孢子2.冷凍干燥孢子3.斜面孢子4.藥瓶液體培養(yǎng)5.茄子瓶斜面培養(yǎng)6.固體培養(yǎng)基培養(yǎng)7、8.種子罐培養(yǎng)9.發(fā)酵罐29種子擴(kuò)培工藝流程1.砂土孢子2.冷凍干燥孢子3.斜★在抗生素發(fā)酵生產(chǎn)中，由于各菌種的生理生化特性不一樣，采用的工藝不同，所需的培養(yǎng)基組成亦各異?！锛词雇痪N，在種子培養(yǎng)階段和不同發(fā)酵時(shí)期，其營(yíng)養(yǎng)要求也不完全一樣。★培養(yǎng)基主要成分包括碳源、氮源、無(wú)機(jī)鹽類(lèi)(包括微量元素)和前體等。4、培養(yǎng)基的配制30★在抗生素發(fā)酵生產(chǎn)中，由于各菌種的生理生化特性不一樣，采用的

(1)碳源

主要用以供給菌種生命活動(dòng)所需的能量，構(gòu)成菌體細(xì)胞及代謝產(chǎn)物。有的碳源還參與抗生素的生物合成，是培養(yǎng)基中主要組成之一；常用碳源包括淀粉、葡萄糖和油脂類(lèi)。31(1)碳源主要用以供給菌種生命活動(dòng)所需的能量，構(gòu)成菌體細(xì)(2)氮源主要用以構(gòu)成菌體細(xì)胞物質(zhì)(包括氨基酸、蛋白質(zhì)、核酸)和含氮代謝物，亦包括用以生物合成含氮抗生素。有機(jī)氮源：黃豆餅粉、花生餅粉、棉籽餅粉、玉米漿、蛋白胨、尿素、酵母粉、魚(yú)粉、蠶蛹粉和菌絲體等。無(wú)機(jī)氮源：氨水(氨水既作為氮源，也用以調(diào)節(jié)pH)，硫酸銨、硝酸鹽和磷酸氫二氨等。32(2)氮源主要用以構(gòu)成菌體細(xì)胞物質(zhì)(包括氨基酸、蛋白質(zhì)、核酸(3)無(wú)機(jī)鹽和微量元素抗生素產(chǎn)生菌和其他微生物一樣，在生長(zhǎng)、繁殖和產(chǎn)生生物產(chǎn)品的過(guò)程中，需要某些無(wú)機(jī)鹽類(lèi)和微量元素。如硫、磷、鎂、鐵、鉀、鈉、鋅、銅、鈷、錳等，其濃度與菌種的生理活性有一定影響。33(3)無(wú)機(jī)鹽和微量元素抗生素產(chǎn)生菌和其他微生

(4)前體(precursor)

定義：在抗生素生物合成中，菌體利用它以構(gòu)成抗生素分子中的一部分而其本身又沒(méi)有顯著改變的物質(zhì)。前體除直接參與抗生素生物合成外，在一定條件下還控制菌體合成抗生素的方向并增加抗生素的產(chǎn)量。前體的加入量應(yīng)當(dāng)適度。34(4)前體(precursor)定義：在抗生素生物合成

(5)培養(yǎng)基的質(zhì)量

1）在必要時(shí)作搖瓶試驗(yàn)以控制其質(zhì)量；2）培養(yǎng)基的儲(chǔ)存條件對(duì)培養(yǎng)基質(zhì)量的影響；3）培養(yǎng)基滅菌過(guò)程中溫度過(guò)高、受熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)亦能引起培養(yǎng)基成分的降解或變質(zhì)；4）培養(yǎng)基初始pH亦要嚴(yán)格按規(guī)程執(zhí)行。35(5)培養(yǎng)基的質(zhì)量1）在必要時(shí)作搖瓶試驗(yàn)以控制其質(zhì)量；35、發(fā)酵★定義：利用為生物體的代謝作用，并借助于代謝過(guò)程的控制來(lái)獲得產(chǎn)品的過(guò)程?！锬康模菏刮⑸锎罅糠置诳股?。365、發(fā)酵★定義：利用為生物體的代謝作用，并借助于代謝過(guò)5、發(fā)酵★滅菌：在發(fā)酵開(kāi)始前，有關(guān)設(shè)備和培養(yǎng)基也必須先經(jīng)過(guò)滅菌后再接入種子?！锝臃N：將活化的菌種轉(zhuǎn)移到無(wú)菌的培養(yǎng)基，接種量一般為10%或10%以上。375、發(fā)酵★滅菌：在發(fā)酵開(kāi)始前，有關(guān)設(shè)備和培養(yǎng)基也必須先3838★發(fā)酵控制1）發(fā)酵時(shí)間：視抗生素品種和發(fā)酵工藝而定。2）溶氧：在整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中，需不斷通無(wú)菌空氣和攪拌，以維持一定罐壓或溶氧。3）控制灌溫：在罐的夾層或蛇管中需通冷卻水以維持一定罐溫。4）消泡：加泡沫劑以控制泡沫，必要時(shí)還加入酸、堿以調(diào)節(jié)發(fā)酵液的pH。39★發(fā)酵控制1）發(fā)酵時(shí)間：視抗生素品種和發(fā)酵工藝而定。39★發(fā)酵控制

檢測(cè)指標(biāo)：定時(shí)取樣進(jìn)行生化分析、鏡檢和無(wú)菌試驗(yàn)。分析或控制的參數(shù)有菌絲形態(tài)和濃度、殘?zhí)橇?、氨基氮、抗生素含量、溶解氧、pH、通氣量、攪拌轉(zhuǎn)速和液面控制等。對(duì)有的抗生素在發(fā)酵過(guò)程中還需加入葡萄糖、銨鹽或前體，以促進(jìn)抗生素的產(chǎn)生。40★發(fā)酵控制對(duì)有的抗生素在發(fā)酵過(guò)程中還需加入葡萄糖、銨★目的：分離菌絲、去除雜質(zhì)；★多數(shù)抗生素品種在生產(chǎn)過(guò)程中，當(dāng)發(fā)酵結(jié)束時(shí)，抗生素存在于發(fā)酵液中；★個(gè)別品種當(dāng)發(fā)酵結(jié)束時(shí)抗生素大量殘存在菌絲之中，在此情況下，發(fā)酵液的預(yù)處理應(yīng)當(dāng)包括使抗生素從菌絲中析出，使其轉(zhuǎn)入發(fā)酵液。

6、發(fā)酵液的過(guò)濾和預(yù)處理41★目的：分離菌絲、去除雜質(zhì)；6、發(fā)酵液的過(guò)濾和預(yù)處理41發(fā)酵液的預(yù)處理★加熱、大幅度調(diào)pH和加絮凝劑等方法使蛋白質(zhì)變性；★加入草酸、三聚磷酸鈉（Na5P3O10）、黃血鹽等可除去Ca2+，Mg2+，F(xiàn)e2+等無(wú)機(jī)離子。42發(fā)酵液的預(yù)處理42發(fā)酵液的過(guò)濾板框過(guò)濾機(jī)鼓式真空過(guò)濾機(jī)43發(fā)酵液的過(guò)濾板框過(guò)濾機(jī)鼓式真空過(guò)濾機(jī)43自動(dòng)出渣離心機(jī)傾析器發(fā)酵液的過(guò)濾44自動(dòng)出渣離心機(jī)傾析器發(fā)酵液的過(guò)濾447、抗生素的提取提取目的：從發(fā)酵液中制取高純度的符合藥典規(guī)定的抗生素成品。提取要求：1)時(shí)間短；2)溫度低；3)pH宜選擇對(duì)抗生素較穩(wěn)定的范圍；4)勤清洗消毒(包括廠房、設(shè)備、管路并注意消滅死角)。提取方法：1)溶媒萃取法；2)離子交換法；3)其他提取方法457、抗生素的提取提取目的：從發(fā)酵液中制取高純度的符合藥典規(guī)定溶媒萃取法

利用抗生素在不同pH條件下以不同的化學(xué)狀態(tài)(游離酸、堿或成鹽)存在時(shí)，在水及與水互不相溶的溶媒中其溶解度不同的特性，使抗生素從一種液相(如發(fā)酵濾液)轉(zhuǎn)移到另一種液相(如有機(jī)溶媒)中去，以達(dá)到濃縮和提純的目的。46溶媒萃取法利用抗生素在不同pH條件下以不同的化學(xué)狀★離子交換法

利用某些抗生素能解離為陽(yáng)離子或陰離子的特性，使其與離子交換樹(shù)脂進(jìn)行交換，將抗生素吸附在樹(shù)脂上，然后再以適當(dāng)?shù)臈l件將抗生素從樹(shù)脂上洗脫下來(lái)。47★離子交換法利用某些抗生素能解離為陽(yáng)離子或陰離子缺點(diǎn)：生產(chǎn)周期長(zhǎng)，對(duì)某些產(chǎn)品質(zhì)量不夠理想優(yōu)點(diǎn)：成本低、設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便離子交換法48缺點(diǎn)：生產(chǎn)周期長(zhǎng)，對(duì)某些產(chǎn)品質(zhì)量不夠理想優(yōu)點(diǎn)：成本低、設(shè)備簡(jiǎn)其他提取方法

由于近年來(lái)許多抗生素發(fā)酵單位已大幅度提高，提取方法亦相應(yīng)適當(dāng)簡(jiǎn)化。直接沉淀法就是提取抗生素的方法中最簡(jiǎn)單的一種。例：四環(huán)素的提取

49其他提取方法由于近年來(lái)許多抗生素發(fā)酵單位已大8、抗生素的精制

對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行精制、烘干和包裝階段要符合“藥品生產(chǎn)管理規(guī)范”（GMP）的規(guī)定。508、抗生素的精制對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行精制、烘干和包裝階段要符合“抗生素精制的方法

1、脫色和去熱原質(zhì)2、結(jié)品和重結(jié)晶

A.改變溫度結(jié)晶B.利用等電點(diǎn)結(jié)晶C.加成鹽劑結(jié)晶D.加入不同溶劑結(jié)晶

3、其他精制方法51抗生素精制的方法1、脫色和去熱原質(zhì)511、脫色和去熱原質(zhì)色素是發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物，與菌種及發(fā)酵條件有關(guān)，常用活性炭脫色。

熱原質(zhì)是在生產(chǎn)過(guò)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)生的熱原反應(yīng)高于G+，是多糖磷類(lèi)脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的結(jié)合體，引起惡寒高熱，甚至休克。常用活性炭吸附或超微過(guò)濾辦法去除。521、脫色和去熱原質(zhì)色素是發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物，與

2、結(jié)晶和重結(jié)晶A.改變溫度結(jié)晶

利用抗生素在溶劑中的溶解度隨溫度變化而顯著變化的這一特性來(lái)進(jìn)行結(jié)晶。例:制霉菌素的濃縮液在5℃條件下保持4-6h后即結(jié)晶完全，分離掉母液、洗滌、干燥、磨粉后即得到制霉菌素成品。532、結(jié)晶和重結(jié)晶A.改變溫度結(jié)晶53

當(dāng)將某一抗生素溶液的pH調(diào)到等電點(diǎn)時(shí)，它在水溶液中溶解度最小，則沉淀析出。

例：6-氨基青霉烷酸(6-APA)水溶液當(dāng)pH調(diào)至等電點(diǎn)(4.3)時(shí)，6-APA即從水溶液中沉淀析出。B.利用等電點(diǎn)結(jié)晶54當(dāng)將某一抗生素溶液的pH調(diào)到等電點(diǎn)時(shí)，它在水溶液中溶解度C.加成鹽劑結(jié)晶

在抗生素溶液中加成鹽劑(酸、堿或鹽類(lèi))使抗生素以鹽的形式從溶液中沉淀結(jié)晶。

例：在青霉素G或頭孢菌素C的濃縮濃中加入醋酸鉀、即生成鉀鹽析出。55C.加成鹽劑結(jié)晶在抗生素溶液中加成鹽劑(酸、堿或鹽D.加入不同溶劑結(jié)晶

利用抗生素在不同溶劑中溶解度大小的不同，在抗生素某一溶劑的溶液中加入另一溶劑使抗生素析出。

例：巴龍霉素具有易溶于水而不溶于乙醇的性質(zhì)。在其濃縮液中加入10-12倍體積的95%乙醇，并調(diào)PH至7.2-7.3使其結(jié)晶析出。56D.加入不同溶劑結(jié)晶利用抗生素在不同溶劑3、其他精制方法(1)共沸蒸餾法(2)柱層析法(3)鹽析法(4)中間鹽轉(zhuǎn)移法(5)分子篩573、其他精制方法(1)共沸蒸餾法579、成品檢驗(yàn)

《中華人民共和國(guó)藥典》抗生素成品常規(guī)檢驗(yàn)的主要項(xiàng)目有：①鑒別實(shí)驗(yàn)：用化學(xué)或生物方法證明是何種抗生素；②效價(jià)測(cè)定：測(cè)定有效成分的含量；③毒性試驗(yàn)：限制產(chǎn)品中的致毒雜質(zhì)；④無(wú)菌實(shí)驗(yàn)：檢查有無(wú)雜菌污染；589、成品檢驗(yàn)

《中華人民共和國(guó)藥典》抗生素成品常規(guī)檢驗(yàn)的主要⑤熱原質(zhì)試驗(yàn)：限制產(chǎn)品中致熱雜質(zhì)；⑥水分測(cè)定：限制過(guò)高水分，以免影響穩(wěn)定性；⑦pH測(cè)定：規(guī)定水溶液的酸堿度，保證產(chǎn)品穩(wěn)定和臨床的安全應(yīng)用；⑧溶液澄清度檢查：限制不溶性雜質(zhì)混入；⑨降壓試驗(yàn)：限制降低血壓的雜質(zhì)。59⑤熱原質(zhì)試驗(yàn)：限制產(chǎn)品中致熱雜質(zhì)；5910、成品的分包裝就是將大包裝原料藥進(jìn)行小包裝或加工成多種類(lèi)型的抗生素劑型，如果是注射用的抗生素劑型，還必須在無(wú)菌條件下進(jìn)行。6010、成品的分包裝就是將大包裝原料藥進(jìn)行小包裝或加工成抗生素工業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)三、抗生素工業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)61抗生素工業(yè)三、抗生素工業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)611菌體的生長(zhǎng)與產(chǎn)物的形成不平行2理論產(chǎn)量難以用物料平衡來(lái)計(jì)算3生產(chǎn)穩(wěn)定性差621菌體的生長(zhǎng)與產(chǎn)物的形成不平行2理論產(chǎn)量難以用物四、與一般制藥工業(yè)相比較的特殊問(wèn)題63四、與一般制藥工業(yè)相比較的特殊問(wèn)題631、染菌問(wèn)題：克服染菌是發(fā)酵成敗的重要因素，染菌問(wèn)題雖已得到重視，但由于設(shè)計(jì)技術(shù)、設(shè)備、管理、操作等方面的因素，有待繼續(xù)進(jìn)行研究和解決。641、染菌問(wèn)題：克服染菌是發(fā)酵成敗的重要因素，2、糧食消耗問(wèn)題★每生產(chǎn)一公斤抗生素，往往要消耗25-200公斤糧食；★解決糧耗問(wèn)題要從提高生產(chǎn)水平著手，如篩選高產(chǎn)菌株、降低染菌率、采用合理的培養(yǎng)基配方、以粗糧或非糧原料替葡萄糖、乳搪、蛋白陳等，以合成消沫劑代替食用油，降低發(fā)酵終止時(shí)的殘?zhí)?，改進(jìn)發(fā)酵工藝、不斷提高提取收率。652、糧食消耗問(wèn)題★每生產(chǎn)一公斤抗生素，往往要消耗25-2003、動(dòng)力消耗問(wèn)題蒸汽、壓縮空氣、水、電等是抗生素生產(chǎn)必須具備的耗能四大公用系統(tǒng)。因此，如何從提高產(chǎn)量、降低消耗、節(jié)約能源方面進(jìn)行技術(shù)革新又是一個(gè)十分重要的問(wèn)題。663、動(dòng)力消耗問(wèn)題蒸汽、壓縮空氣、水、電等是4、穩(wěn)定性和質(zhì)量問(wèn)題生產(chǎn)過(guò)程中要嚴(yán)格控制工藝條件，使抗生素的破壞盡量減小，以利于提高產(chǎn)量，保證質(zhì)量。674、穩(wěn)定性和質(zhì)量問(wèn)題生產(chǎn)過(guò)程中要嚴(yán)格控制工五、抗生素工業(yè)生產(chǎn)研究范疇及趨勢(shì)68五、抗生素工業(yè)生產(chǎn)研究范疇及趨勢(shì)68新抗生素產(chǎn)生菌的篩選選育高產(chǎn)菌株抗生素生物合成機(jī)制以及產(chǎn)生菌的代謝調(diào)控研究生物化學(xué)和生物學(xué)上的研究69新抗生素產(chǎn)生菌的篩選生物化學(xué)和生物學(xué)上的研究69化學(xué)方面的研究抗生素的化學(xué)性質(zhì)與結(jié)構(gòu)改造已知抗生素結(jié)構(gòu)抗生素的化學(xué)檢定方法抗生素生產(chǎn)、應(yīng)用的勞動(dòng)保護(hù)和工業(yè)三廢處理70化學(xué)方面的研究抗生素的化學(xué)性質(zhì)與結(jié)構(gòu)70生化工程方面的研究發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)對(duì)發(fā)酵過(guò)程的顯著影響發(fā)酵液的過(guò)濾和預(yù)處理生產(chǎn)設(shè)備71生化工程方面的研究發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)對(duì)發(fā)酵過(guò)程的顯著影響71最新抗生素生產(chǎn)工藝系列3課件抗生素生產(chǎn)工藝系列3抗生素生產(chǎn)工藝系列3菌種優(yōu)化抗生素發(fā)酵及提取精制工業(yè)生產(chǎn)方法及總的工藝抗生素生產(chǎn)菌的菌種菌種來(lái)源抗生素工業(yè)生產(chǎn)

內(nèi)容速覽74菌種優(yōu)化抗生素發(fā)酵及工業(yè)生產(chǎn)方法抗生素生產(chǎn)菌菌種來(lái)源抗生素工最新抗生素生產(chǎn)工藝系列3課件最新抗生素生產(chǎn)工藝系列3課件最新抗生素生產(chǎn)工藝系列3課件最新抗生素生產(chǎn)工藝系列3課件最新抗生素生產(chǎn)工藝系列3課件最新抗生素生產(chǎn)工藝系列3課件①傳統(tǒng)方法

傳統(tǒng)方法目前存在很多不足，因此，人們采用基因工程和細(xì)胞融合技術(shù)，對(duì)抗生素產(chǎn)生菌進(jìn)行了改造和重新設(shè)計(jì)，不僅可以制造出許多高效低毒的新型抗生素，還可改革工藝，使抗生素產(chǎn)量成倍地增長(zhǎng)。大多數(shù)抗生素是由放線(xiàn)菌產(chǎn)生的。菌種通過(guò)從土壤中分離、篩選獲得，一般采用深層通風(fēng)攪拌發(fā)酵罐生產(chǎn)。81①傳統(tǒng)方法傳統(tǒng)方法目前存在很多不足，因此，人們②“工程菌”制造法我國(guó)新構(gòu)建的生產(chǎn)丁胺卡那霉素的“工程菌”，就是把?；富蚩寺〉娇敲顾禺a(chǎn)生菌中獲得的。新的“工程菌”生產(chǎn)的新抗生素毒副作用小，對(duì)耐卡那霉素、慶大霉素致病菌臨床療效顯著。第一次由“工程菌”制造的全新抗生素—麥迪紫紅素A，是美國(guó)報(bào)道的。他們將產(chǎn)放線(xiàn)紫紅素的部分基因插入產(chǎn)麥迪霉素的放線(xiàn)菌中，構(gòu)建的“工程菌”產(chǎn)生了全新的抗生素。82②“工程菌”制造法我國(guó)新構(gòu)建的生產(chǎn)丁胺③細(xì)胞融合技術(shù)法

目前DNA重組技術(shù)已廣泛用于紅霉素、鏈霉素等20多種抗生素的育種工作，可以預(yù)見(jiàn)不久將來(lái)會(huì)有更多的新型抗生素問(wèn)世。對(duì)抗生素產(chǎn)生菌采用細(xì)胞融合技術(shù)的成果更為突出。橄欖色無(wú)孢小單孢菌細(xì)胞融合株抗生素產(chǎn)率比原菌株提高140倍。

返回83③細(xì)胞融合技術(shù)法目前DNA重組技術(shù)已廣泛用于紅2、全化學(xué)合成法

（即化學(xué)合成法）：某些抗生素的化學(xué)結(jié)構(gòu)已經(jīng)明確且較簡(jiǎn)單時(shí)，可采用全化學(xué)的方法進(jìn)行合成制取抗生素。

如：氯霉素、磷霉素等。842、全化學(xué)合成法（即化學(xué)合成法）：某些抗生素的化氯霉素分子結(jié)構(gòu)圖85氯霉素分子結(jié)構(gòu)圖13氯霉素的合成

86氯霉素的合成14合成路徑為起始原料溴代——成鹽——水解成胺——酯化——羥醛縮合——選擇性還原（±）蘇阿糖型——酯水解——酸堿中和——拆分——D（-）蘇阿糖型——成酰胺87合成路徑為起始原料溴代——成鹽——水解成胺——酯化——羥醛全化學(xué)合成法的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)效率較高，受影響因素少，克服了發(fā)酵法生產(chǎn)的缺點(diǎn)。88全化學(xué)合成法的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)16缺點(diǎn)導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。

返回89缺點(diǎn)返回173、半化學(xué)合成法

即半合成法，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(tuán),進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)改造而獲得的新抗生素品種或制成各種衍生物。903、半化學(xué)合成法 即半合成法，將生物合成法制得的抗生素用化學(xué)Ⅰ:生物合成法制?、?化學(xué)方法改造半化學(xué)合成法此種方法一般分兩個(gè)階段進(jìn)行：91Ⅰ:生物合成法制?、?化學(xué)方法改造半化學(xué)合成法此種方法一般分

許多細(xì)菌逐漸出現(xiàn)了耐藥性，已經(jīng)證實(shí)某些耐藥因子位于細(xì)菌內(nèi)的質(zhì)粒上，質(zhì)?？梢栽诩?xì)菌之間轉(zhuǎn)移，結(jié)果耐藥菌日益增多，抗生素療效就越來(lái)越低?，F(xiàn)在已能使用克隆了?；富虻摹肮こ叹保ù竽c桿菌）高效率的生產(chǎn)半合成抗生素。臨床現(xiàn)在使用的貴重特效藥物先鋒霉素（頭孢菌素類(lèi)）、氨芐青霉素，就是這類(lèi)半合成抗生素類(lèi)藥物。國(guó)外已有幾十種這類(lèi)藥物在實(shí)驗(yàn)室研制成功。92許多細(xì)菌逐漸出現(xiàn)了耐藥性，已經(jīng)證實(shí)某些

半合成抗生素的目的：增強(qiáng)抗菌力；12對(duì)耐藥菌有效；34降低毒副作用或提高生物有效性。5擴(kuò)大抗菌譜；便于口服；93半合成抗生素的目的：增強(qiáng)抗菌力；1二、生物合成法生產(chǎn)抗生素的工藝過(guò)程94二、生物合成法生產(chǎn)抗生素的工藝過(guò)程22抗生素總的生產(chǎn)工藝過(guò)程菌種孢子制備種子制備發(fā)酵精制過(guò)程成品檢驗(yàn)提取過(guò)程 成品包裝發(fā)酵液預(yù)處理及過(guò)濾 出廠檢驗(yàn)95抗生素總的生產(chǎn)工藝過(guò)程菌種孢子制備種子制備發(fā)酵精制過(guò)微生物合成抗生素上游：菌種保存、選育、孢子及種子制備發(fā)酵——適宜的培養(yǎng)基碳源氮源無(wú)機(jī)鹽（微量元素）前體下游：提取預(yù)處理過(guò)濾進(jìn)一步提取結(jié)晶干燥純品成品:制劑工作96微生物合成抗生素上游：下游：提取預(yù)處理97251、產(chǎn)生菌種★菌種：來(lái)源于自然界，得到能產(chǎn)生抗生素的微生物，經(jīng)分離、選育和純化后的物質(zhì)；★

保藏：冷凍干燥法制備后，以超低溫，即在液氮冰箱(-190℃~-196℃)內(nèi)保藏；★

復(fù)壯：一般生產(chǎn)用菌株經(jīng)多次移植往往會(huì)發(fā)生變異而退化，故必須經(jīng)常進(jìn)行菌種選育和純化以提高其生產(chǎn)能力。981、產(chǎn)生菌種★菌種：來(lái)源于自然界，得到能產(chǎn)生抗生素的微生物，★條件：生產(chǎn)用的菌株須經(jīng)純化和生產(chǎn)能力的檢驗(yàn)，若符合規(guī)定，才能用來(lái)制備種子；★

孢子制備：將保藏的處于休眠狀態(tài)的孢子，在嚴(yán)格的無(wú)菌條件下，將其接種到經(jīng)滅菌過(guò)的固體斜面培養(yǎng)基上，在一定溫度下培養(yǎng)5-7日或7日以上，這樣培養(yǎng)出來(lái)的孢子數(shù)量還是有限的；★

擴(kuò)大培養(yǎng)：必要時(shí)可進(jìn)一步用扁瓶在固體培養(yǎng)基(如小米、大米、玉米粒或麩皮)上擴(kuò)大培養(yǎng)。

2、孢子制備99★條件：生產(chǎn)用的菌株須經(jīng)純化和生產(chǎn)能力的檢驗(yàn)★目的：使孢子發(fā)芽、繁殖以獲得足夠數(shù)量的菌絲，并接種到發(fā)酵罐中；★

方法：可用搖瓶培養(yǎng)后再接入種子罐進(jìn)逐級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)或直接將孢子接入種子罐逐級(jí)放大培養(yǎng)?！?/p>

擴(kuò)大培養(yǎng)：級(jí)數(shù)通常為二級(jí)。

3、種子制備100★目的：使孢子發(fā)芽、繁殖以獲得足夠數(shù)量的菌絲種子擴(kuò)培工藝流程1.砂土孢子2.冷凍干燥孢子3.斜面孢子4.藥瓶液體培養(yǎng)5.茄子瓶斜面培養(yǎng)6.固體培養(yǎng)基培養(yǎng)7、8.種子罐培養(yǎng)9.發(fā)酵罐101種子擴(kuò)培工藝流程1.砂土孢子2.冷凍干燥孢子3.斜★在抗生素發(fā)酵生產(chǎn)中，由于各菌種的生理生化特性不一樣，采用的工藝不同，所需的培養(yǎng)基組成亦各異。★即使同一菌種，在種子培養(yǎng)階段和不同發(fā)酵時(shí)期，其營(yíng)養(yǎng)要求也不完全一樣?！锱囵B(yǎng)基主要成分包括碳源、氮源、無(wú)機(jī)鹽類(lèi)(包括微量元素)和前體等。4、培養(yǎng)基的配制102★在抗生素發(fā)酵生產(chǎn)中，由于各菌種的生理生化特性不一樣，采用的

(1)碳源

主要用以供給菌種生命活動(dòng)所需的能量，構(gòu)成菌體細(xì)胞及代謝產(chǎn)物。有的碳源還參與抗生素的生物合成，是培養(yǎng)基中主要組成之一；常用碳源包括淀粉、葡萄糖和油脂類(lèi)。103(1)碳源主要用以供給菌種生命活動(dòng)所需的能量，構(gòu)成菌體細(xì)(2)氮源主要用以構(gòu)成菌體細(xì)胞物質(zhì)(包括氨基酸、蛋白質(zhì)、核酸)和含氮代謝物，亦包括用以生物合成含氮抗生素。有機(jī)氮源：黃豆餅粉、花生餅粉、棉籽餅粉、玉米漿、蛋白胨、尿素、酵母粉、魚(yú)粉、蠶蛹粉和菌絲體等。無(wú)機(jī)氮源：氨水(氨水既作為氮源，也用以調(diào)節(jié)pH)，硫酸銨、硝酸鹽和磷酸氫二氨等。104(2)氮源主要用以構(gòu)成菌體細(xì)胞物質(zhì)(包括氨基酸、蛋白質(zhì)、核酸(3)無(wú)機(jī)鹽和微量元素抗生素產(chǎn)生菌和其他微生物一樣，在生長(zhǎng)、繁殖和產(chǎn)生生物產(chǎn)品的過(guò)程中，需要某些無(wú)機(jī)鹽類(lèi)和微量元素。如硫、磷、鎂、鐵、鉀、鈉、鋅、銅、鈷、錳等，其濃度與菌種的生理活性有一定影響。105(3)無(wú)機(jī)鹽和微量元素抗生素產(chǎn)生菌和其他微生

(4)前體(precursor)

定義：在抗生素生物合成中，菌體利用它以構(gòu)成抗生素分子中的一部分而其本身又沒(méi)有顯著改變的物質(zhì)。前體除直接參與抗生素生物合成外，在一定條件下還控制菌體合成抗生素的方向并增加抗生素的產(chǎn)量。前體的加入量應(yīng)當(dāng)適度。106(4)前體(precursor)定義：在抗生素生物合成

(5)培養(yǎng)基的質(zhì)量

1）在必要時(shí)作搖瓶試驗(yàn)以控制其質(zhì)量；2）培養(yǎng)基的儲(chǔ)存條件對(duì)培養(yǎng)基質(zhì)量的影響；3）培養(yǎng)基滅菌過(guò)程中溫度過(guò)高、受熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)亦能引起培養(yǎng)基成分的降解或變質(zhì)；4）培養(yǎng)基初始pH亦要嚴(yán)格按規(guī)程執(zhí)行。107(5)培養(yǎng)基的質(zhì)量1）在必要時(shí)作搖瓶試驗(yàn)以控制其質(zhì)量；35、發(fā)酵★定義：利用為生物體的代謝作用，并借助于代謝過(guò)程的控制來(lái)獲得產(chǎn)品的過(guò)程?！锬康模菏刮⑸锎罅糠置诳股?。1085、發(fā)酵★定義：利用為生物體的代謝作用，并借助于代謝過(guò)5、發(fā)酵★滅菌：在發(fā)酵開(kāi)始前，有關(guān)設(shè)備和培養(yǎng)基也必須先經(jīng)過(guò)滅菌后再接入種子?！锝臃N：將活化的菌種轉(zhuǎn)移到無(wú)菌的培養(yǎng)基，接種量一般為10%或10%以上。1095、發(fā)酵★滅菌：在發(fā)酵開(kāi)始前，有關(guān)設(shè)備和培養(yǎng)基也必須先11038★發(fā)酵控制1）發(fā)酵時(shí)間：視抗生素品種和發(fā)酵工藝而定。2）溶氧：在整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中，需不斷通無(wú)菌空氣和攪拌，以維持一定罐壓或溶氧。3）控制灌溫：在罐的夾層或蛇管中需通冷卻水以維持一定罐溫。4）消泡：加泡沫劑以控制泡沫，必要時(shí)還加入酸、堿以調(diào)節(jié)發(fā)酵液的pH。111★發(fā)酵控制1）發(fā)酵時(shí)間：視抗生素品種和發(fā)酵工藝而定。39★發(fā)酵控制

檢測(cè)指標(biāo)：定時(shí)取樣進(jìn)行生化分析、鏡檢和無(wú)菌試驗(yàn)。分析或控制的參數(shù)有菌絲形態(tài)和濃度、殘?zhí)橇俊被?、抗生素含量、溶解氧、pH、通氣量、攪拌轉(zhuǎn)速和液面控制等。對(duì)有的抗生素在發(fā)酵過(guò)程中還需加入葡萄糖、銨鹽或前體，以促進(jìn)抗生素的產(chǎn)生。112★發(fā)酵控制對(duì)有的抗生素在發(fā)酵過(guò)程中還需加入葡萄糖、銨★目的：分離菌絲、去除雜質(zhì)；★多數(shù)抗生素品種在生產(chǎn)過(guò)程中，當(dāng)發(fā)酵結(jié)束時(shí)，抗生素存在于發(fā)酵液中；★個(gè)別品種當(dāng)發(fā)酵結(jié)束時(shí)抗生素大量殘存在菌絲之中，在此情況下，發(fā)酵液的預(yù)處理應(yīng)當(dāng)包括使抗生素從菌絲中析出，使其轉(zhuǎn)入發(fā)酵液。

6、發(fā)酵液的過(guò)濾和預(yù)處理113★目的：分離菌絲、去除雜質(zhì)；6、發(fā)酵液的過(guò)濾和預(yù)處理41發(fā)酵液的預(yù)處理★加熱、大幅度調(diào)pH和加絮凝劑等方法使蛋白質(zhì)變性；★加入草酸、三聚磷酸鈉（Na5P3O10）、黃血鹽等可除去Ca2+，Mg2+，F(xiàn)e2+等無(wú)機(jī)離子。114發(fā)酵液的預(yù)處理42發(fā)酵液的過(guò)濾板框過(guò)濾機(jī)鼓式真空過(guò)濾機(jī)115發(fā)酵液的過(guò)濾板框過(guò)濾機(jī)鼓式真空過(guò)濾機(jī)43自動(dòng)出渣離心機(jī)傾析器發(fā)酵液的過(guò)濾116自動(dòng)出渣離心機(jī)傾析器發(fā)酵液的過(guò)濾447、抗生素的提取提取目的：從發(fā)酵液中制取高純度的符合藥典規(guī)定的抗生素成品。提取要求：1)時(shí)間短；2)溫度低；3)pH宜選擇對(duì)抗生素較穩(wěn)定的范圍；4)勤清洗消毒(包括廠房、設(shè)備、管路并注意消滅死角)。提取方法：1)溶媒萃取法；2)離子交換法；3)其他提取方法1177、抗生素的提取提取目的：從發(fā)酵液中制取高純度的符合藥典規(guī)定溶媒萃取法

利用抗生素在不同pH條件下以不同的化學(xué)狀態(tài)(游離酸、堿或成鹽)存在時(shí)，在水及與水互不相溶的溶媒中其溶解度不同的特性，使抗生素從一種液相(如發(fā)酵濾液)轉(zhuǎn)移到另一種液相(如有機(jī)溶媒)中去，以達(dá)到濃縮和提純的目的。118溶媒萃取法利用抗生素在不同pH條件下以不同的化學(xué)狀★離子交換法

利用某些抗生素能解離為陽(yáng)離子或陰離子的特性，使其與離子交換樹(shù)脂進(jìn)行交換，將抗生素吸附在樹(shù)脂上，然后再以適當(dāng)?shù)臈l件將抗生素從樹(shù)脂上洗脫下來(lái)。119★離子交換法利用某些抗生素能解離為陽(yáng)離子或陰離子缺點(diǎn)：生產(chǎn)周期長(zhǎng)，對(duì)某些產(chǎn)品質(zhì)量不夠理想優(yōu)點(diǎn)：成本低、設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便離子交換法120缺點(diǎn)：生產(chǎn)周期長(zhǎng)，對(duì)某些產(chǎn)品質(zhì)量不夠理想優(yōu)點(diǎn)：成本低、設(shè)備簡(jiǎn)其他提取方法

由于近年來(lái)許多抗生素發(fā)酵單位已大幅度提高，提取方法亦相應(yīng)適當(dāng)簡(jiǎn)化。直接沉淀法就是提取抗生素的方法中最簡(jiǎn)單的一種。例：四環(huán)素的提取

121其他提取方法由于近年來(lái)許多抗生素發(fā)酵單位已大8、抗生素的精制

對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行精制、烘干和包裝階段要符合“藥品生產(chǎn)管理規(guī)范”（GMP）的規(guī)定。1228、抗生素的精制對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行精制、烘干和包裝階段要符合“抗生素精制的方法

1、脫色和去熱原質(zhì)2、結(jié)品和重結(jié)晶

A.改變溫度結(jié)晶B.利用等電點(diǎn)結(jié)晶C.加成鹽劑結(jié)晶D.加入不同溶劑結(jié)晶

3、其他精制方法123抗生素精制的方法1、脫色和去熱原質(zhì)511、脫色和去熱原質(zhì)色素是發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物，與菌種及發(fā)酵條件有關(guān)，常用活性炭脫色。

熱原質(zhì)是在生產(chǎn)過(guò)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)生的熱原反應(yīng)高于G+，是多糖磷類(lèi)脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的結(jié)合體，引起惡寒高熱，甚至休克。常用活性炭吸附或超微過(guò)濾辦法去除。1241、脫色和去熱原質(zhì)色素是發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物，與

2、結(jié)晶和重結(jié)晶A.改變溫度結(jié)晶

利用抗生素在溶劑中的溶解度隨溫度變化而顯著變化的這一特性來(lái)進(jìn)行結(jié)晶。例:制霉菌素的濃縮液在5℃條件下保持4-6h后即結(jié)晶完全，分離掉母液、洗滌、干燥、磨粉后即得到制霉菌素成品。1252、結(jié)晶和重結(jié)晶A.改變溫度結(jié)晶53

當(dāng)將某一抗生素溶液的pH調(diào)到等電點(diǎn)時(shí)，它在水溶液中溶解度最小，則沉淀析出。

例：6-氨基青霉烷酸(6-APA)水溶液當(dāng)pH調(diào)至等電點(diǎn)(4.3)時(shí)，6-APA即從水溶液中沉淀析出。B.利用等電點(diǎn)結(jié)晶126當(dāng)將某一抗生素溶液的pH調(diào)到等電點(diǎn)時(shí)，它在水溶液中溶解度C.加成鹽劑結(jié)晶

在抗生素溶液中加成鹽劑(酸、堿或鹽類(lèi))使抗生素以鹽的形式從溶液中沉淀結(jié)晶。

例：在青霉素G或頭孢菌素C的濃縮濃中加入醋酸鉀、即生成鉀鹽析出。127C.加成鹽劑結(jié)晶在抗生素溶液中加成鹽劑(酸、堿或鹽D.加入不同溶劑結(jié)晶

利用抗生素在不同溶劑中溶解度大小的不同，在抗生素某一溶劑的溶液中加入另一溶劑使抗生素析出。

例