氨基糖苷類抗生素()

氨基糖苷類抗生素()第1頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五7.1概述氨基糖苷類抗生素的分類2氨基糖苷類抗生素的應(yīng)用1第2頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五7.1.1氨基糖苷類抗生素的應(yīng)用具有抗結(jié)核桿菌作用的氨基糖苷天然產(chǎn)物：鏈霉素(streptomycin)、卡那霉素(kanamycin)。具有抗綠膿桿菌活性的氨基糖苷天然產(chǎn)物：慶大霉素(gentamicin)、妥布霉素(tobramycin)、小諾米星(micronomicin)、西索米星(sisomicin)。半合成品：阿米卡星(amikacin)、地貝卡星(dibekacin)、異帕米星(isepamicin)、依替米星(etimicin)、奈替米星(netilmicin)。第3頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五7.1.1氨基糖苷類抗生素的應(yīng)用3.抗革蘭陽性菌與陰性菌，不抗結(jié)核桿菌與綠膿桿菌的氨基糖苷天然產(chǎn)物：核糖霉素(ribostamycin)、卡那霉素B(kanamycinB)、阿司米星(astromicin，福提霉素)。4.具有特定用途的氨基糖苷天然產(chǎn)物：大觀霉素(spectinomycin，淋病用)、新霉素(neomycin，局部用)、巴龍霉素(paromomycin，腸道用)、阿貝卡星(arbekacin，抗MRSA用)。第4頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五7.1.2氨基糖苷類抗生素的分類第5頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五7.1.2氨基糖苷類抗生素的分類1.鏈霉胍衍生物組第6頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五7.1.2氨基糖苷類抗生素的分類2.2-去氧鏈霉胺衍生物組第7頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五7.1.2氨基糖苷類抗生素的分類第8頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五7.1.2氨基糖苷類抗生素的分類3.其他氨基環(huán)醇衍生物組（1）有效霉胺類型第9頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五7.1.2氨基糖苷類抗生素的分類（2）春日糖胺類型第10頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五7.1.2氨基糖苷類抗生素的分類第11頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五7.1.2氨基糖苷類抗生素的分類（3）福提霉胺類型第12頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五7.2鏈霉素的結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)鏈霉素主要理化性質(zhì)2鏈霉素的結(jié)構(gòu)1第13頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五7.2.1鏈霉素的結(jié)構(gòu) 鏈霉素的結(jié)構(gòu)鏈霉素是含有鏈霉胍的氨基糖苷類抗生素族中的主要成員，是由鏈霉胍、鏈霉糖、N-甲基-L-葡萄糖胺構(gòu)成的糖苷。第14頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五7.2.1鏈霉素的結(jié)構(gòu) 鏈霉素或雙氫鏈霉素的效價標(biāo)準(zhǔn)，系以1μg鏈霉素堿為1個單位。第15頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五7.2.2鏈霉素主要理化性質(zhì)1.物理性質(zhì)鏈霉素游離堿為白色粉末。大多數(shù)鹽類也是白色粉末或結(jié)晶，無臭，味微苦。鏈霉素分子中有三個堿性基團(tuán)，其中兩個是鏈霉胍上的強(qiáng)堿性胍基(pK=11.5)，第三個是葡萄糖胺上的弱堿性的甲氨基(pK=7.7)。當(dāng)pH值很高時，鏈霉素成游離堿(Str)形式；當(dāng)pH值降低時，可逐漸電離成一價正離子(Str-H+)、二價正離子(Str-H2+2)；在中性及酸性溶液中，成為三價正離子(Str-H3+3)。根據(jù)鏈霉素堿性基團(tuán)的pK值，已求得在pH=6.0～14.0范圍內(nèi)的各種形式的鏈霉素的平衡含量。第16頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五7.2.2鏈霉素主要理化性質(zhì)第17頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五7.2.2鏈霉素主要理化性質(zhì)2.穩(wěn)定性第18頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五7.2.2鏈霉素主要理化性質(zhì)第19頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五7.2.2鏈霉素主要理化性質(zhì) 雙氫鏈霉素在中性及偏酸性條件下的穩(wěn)定性與鏈霉素相似。因分子沒有游離醛基，所以在堿性下比鏈霉素穩(wěn)定得多。第20頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五7.2.2鏈霉素主要理化性質(zhì)3.溶解度第21頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五7.2.2鏈霉素主要理化性質(zhì)4.光學(xué)性質(zhì) 各種鏈霉素鹽的分子，均含有許多不對稱碳原子，故都具有旋光性。鏈霉素硫酸鹽的比旋度為［α］25D=-79(1%水溶液)，鹽酸鹽的為［α］25D=-86.1(1%水溶液)，氯化鈣復(fù)鹽的為［α］25D=-76(1%水溶液)，雙氫鏈霉素硫酸鹽的為［α］25D=885(1%水溶液)。由此可繪制一定范圍的比旋度與鏈霉素濃度的關(guān)系曲線，利用這種關(guān)系就能直接迅速測得鏈霉素的濃度，該法在工業(yè)生產(chǎn)控制上很有意義。第22頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五7.2.2鏈霉素主要理化性質(zhì)5.鏈霉素鹽類的性質(zhì) 鏈霉素是一種有機(jī)堿，可以和很多無機(jī)酸和有機(jī)酸形成鹽類，醫(yī)療上使用的是硫酸鹽。有些鹽類不溶于水，如鏈霉素和一些磺酸、羧酸、磷酸酯等形成的鹽類，不溶于水，可溶于有機(jī)溶劑中。第23頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五7.2.2鏈霉素主要理化性質(zhì)6.鏈霉素的降解反應(yīng) 在鏈霉素分子中，連接鏈霉胍和鏈霉糖之間的苷鏈要比連接鏈霉糖和氨基葡萄糖之間的苷鍵弱得多。因此在溫和的酸性條件下，鏈霉素可水解為鏈霉胍(streptidine,Ⅰ)及鏈霉二糖胺(streptobiosamine，Ⅱ)——鏈霉糖和氨基葡萄糖以苷鍵相連的雙糖。其反應(yīng)為：第24頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五7.2.2鏈霉素主要理化性質(zhì) 在稀堿溶液中，鏈霉素也降解為鏈霉胍和鏈霉二糖胺，后者進(jìn)一步水解為鏈霉糖和N甲基-L-葡萄糖胺，而鏈霉糖則經(jīng)分子重排而形成麥芽酚(maltol，Ⅴ)。其反應(yīng)式如下第25頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五7.2.2鏈霉素主要理化性質(zhì)第26頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五7.2.2鏈霉素主要理化性質(zhì) 鏈霉胍在溫和堿性條件下，如與Ba(OH)2作用，水解成中性鏈霉脲(strepturea，Ⅵ)。鏈霉胍經(jīng)6mol/LNaOH溶液水解后，則生成強(qiáng)堿性物質(zhì)鏈霉胺(streptamine,Ⅶ)。其反應(yīng)式如下：第27頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五7.2.2鏈霉素主要理化性質(zhì)7.氧化和還原反應(yīng)（1）直接還原法（2）電解還原法（3）化學(xué)還原法還原反應(yīng)式為：4Str-CHO＋KBH4＋4H2O4Str-CH2OH＋KOH＋H3BO3第28頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五7.2.2鏈霉素主要理化性質(zhì)8.醛基反應(yīng) 這種沉淀在水中不易分解，既可同不含醛基鏈霉胍(雜質(zhì)1號)等雜質(zhì)分開，又可在酸性條件下或用強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂處理，再分解為鏈霉素和伯胺。其反應(yīng)過程如下：第29頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五7.2.2鏈霉素主要理化性質(zhì) 鏈霉素與羥胺、半胱氨酸和氨脲反應(yīng)，能生成無活性的衍生物，其中與羥胺的反應(yīng)可用于鏈霉素的無菌試驗。其反應(yīng)式如下：第30頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五7.3鏈霉素發(fā)酵生產(chǎn)工藝發(fā)酵工藝及控制要點2生產(chǎn)菌種1第31頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五7.3.1生產(chǎn)菌種菌種采用冷凍干燥法或砂土管法保存。嚴(yán)格掌握保存生產(chǎn)菌種的條件。嚴(yán)格控制生產(chǎn)菌落在瓊脂斜面上的傳代次數(shù)，一般以3次為限，并采用單菌落傳代和新鮮斜面。定期進(jìn)行純化篩選，淘汰低單位的退化菌落。不斷選育出高單位的新菌種，保證穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。第32頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五7.3.2發(fā)酵工藝及控制要點斜面孢子培養(yǎng)將砂土管(或冷凍管)菌種接種到斜面培養(yǎng)基上，經(jīng)培養(yǎng)后即得原始斜面。斜面培養(yǎng)基的主要成分有葡萄糖、蛋白胨和豌豆浸汁等，其中蛋白胨和豌豆浸汁的質(zhì)量對斜面孢子質(zhì)量影響很大。蛋白胨是最關(guān)鍵的原材料，對產(chǎn)孢子數(shù)量的影響不容忽視。豌豆的品種和產(chǎn)地以及培養(yǎng)基的pH值(以中性或偏酸性為宜)對產(chǎn)孢子質(zhì)量亦有影響，需特別注意。第33頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五7.3.2發(fā)酵工藝及控制要點2.搖瓶種子培養(yǎng) 生產(chǎn)斜面的菌落接種到搖瓶培養(yǎng)基中，經(jīng)過培養(yǎng)即得搖瓶種子。種子質(zhì)量以菌絲的階段特征、發(fā)酵單位、菌絲黏度或濃度、糖氮代謝、種子液色澤和無雜菌檢查為指標(biāo)。搖瓶種子(母瓶)可以直接接種子罐，也可以先擴(kuò)大培養(yǎng)，用培養(yǎng)所得的子瓶接種。搖瓶種子檢查合格后，貯存于冷藏庫內(nèi)備用，冷藏時間最多不超過7天。搖瓶培養(yǎng)基的成分為黃豆餅粉、葡萄糖、硫酸銨、碳酸鈣等，其中黃豆餅粉的質(zhì)量和葡萄糖的用量對種子質(zhì)量都有影響。葡萄糖用量多少對菌種的氨氮代謝和菌絲黏度有影響。第34頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五7.3.2發(fā)酵工藝及控制要點3.種子罐擴(kuò)大培養(yǎng) 種子罐培養(yǎng)是用來擴(kuò)大種子量的。種子罐培養(yǎng)為2～3級，可根據(jù)發(fā)酵罐的體積大小和接種量來確定。第一級種子罐一般采用搖瓶種子接種，2～3級種子罐則是逐級轉(zhuǎn)移，接種量一般都為10%左右。種子質(zhì)量對后期發(fā)酵的影響甚大，因此種子必須符合各項質(zhì)量要求。故在培養(yǎng)過程中，必須嚴(yán)格控制好罐溫、通氣攪拌和泡沫控制，以保證菌絲生長良好，得到合格的種子。第35頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五7.3.2發(fā)酵工藝及控制要點4.發(fā)酵罐培養(yǎng)及控制要點（1）鏈霉素的發(fā)酵培養(yǎng)基培基培養(yǎng)基主要由葡萄糖、黃豆餅粉、硫酸銨、玉米漿、磷酸鹽和碳酸鈣等所組成。鏈霉素發(fā)酵使用的氮源，為有機(jī)氮源和無機(jī)氮源。有機(jī)氮源包括黃豆餅粉、玉米漿、蠶蛹粉、酵母粉和麩質(zhì)水，其中以黃豆餅粉為最佳，其他可作為輔助氮源。無機(jī)氮源以硫酸銨和尿素為最常用，氨水既可作為無機(jī)氮源使用，又可用于調(diào)節(jié)發(fā)酵pH值。第36頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五7.3.2發(fā)酵工藝及控制要點（2）鏈霉素的發(fā)酵條件及中間控制要點①溶氧的影響及控制第37頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五7.3.2發(fā)酵工藝及控制要點②溫度的影響及控制 灰色鏈霉菌對溫度敏感。據(jù)報道，Z-38菌株對溫度高度敏感，25℃時發(fā)酵單位為10mg/（L·h），27℃時為17.3mg/（L·h），29℃時為21.1mg/（L·104h），而31℃則為5.75mg/（L·h）。試驗研究表明，鏈霉素發(fā)酵溫度以28.5℃左右為宜。第38頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五7.3.2發(fā)酵工藝及控制要點③pH值的影響及控制 鏈霉菌菌絲生長的pH值約為6.5～7.0，而鏈霉素合成的pH值約為6.8～7.3，pH值低于6.0或高于7.5，對鏈霉素的生物合成都不利。因此很多國家為了準(zhǔn)確控制pH值，使用pH值自動控制裝置。這樣，可提高發(fā)酵單位，又可以減少培養(yǎng)基中碳酸鈣的用量，在發(fā)酵液預(yù)處理時，還可減少中和用酸量。第39頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五7.3.2發(fā)酵工藝及控制要點④中間補(bǔ)料控制 為了延長發(fā)酵周期、提高產(chǎn)量，鏈霉素發(fā)酵采用中間補(bǔ)碳、氮源，通常補(bǔ)加葡萄糖、硫酸銨和氨水，這樣還能調(diào)節(jié)發(fā)酵的pH值。根據(jù)耗糖速率，確定補(bǔ)糖次數(shù)和補(bǔ)糖量。發(fā)酵各階段的最適糖濃度，系根據(jù)菌種的特性確定，以解除葡萄糖對甘露糖苷酶的分解阻遏作用，提高鏈霉素的產(chǎn)量。放罐殘?zhí)菨舛茸詈玫陀?%，以有利于后續(xù)的提取精制。第40頁，共43頁，2023年，2月20日，星期五7.4鏈霉素的提取和精制1.發(fā)酵液的過濾及預(yù)處理發(fā)酵終了時，所產(chǎn)生的鏈霉素，有一部分是與菌絲體相