3第三章發(fā)酵工程制藥

生物制藥工藝學(xué)第三章

發(fā)酵工程制藥第一節(jié)發(fā)酵工程制藥概述發(fā)酵的概念發(fā)酵的原始含義發(fā)酵最初來自拉丁語“發(fā)泡”一詞，是指果汁或麥芽谷物受酵母菌作用產(chǎn)生CO2的現(xiàn)象。巴斯德研究酒精發(fā)酵之后提出發(fā)酵是酵母菌在無氧狀態(tài)下呼吸產(chǎn)生能量的過程，產(chǎn)生的能量可供酵母菌生存，并在產(chǎn)能的過程中得到產(chǎn)物即酒精和CO2。工業(yè)微生物中發(fā)酵的含義目前應(yīng)用微生物工業(yè)把發(fā)酵由微生物擴(kuò)大到植物、動物，因此工業(yè)微生物學(xué)家將所有通過微生物或其他生物細(xì)胞（動、植物細(xì)胞）或經(jīng)過生物工程改造了的“工程菌”的培養(yǎng)來制備工業(yè)產(chǎn)品或轉(zhuǎn)化某些物質(zhì)的過程，統(tǒng)稱為發(fā)酵。微生物的發(fā)酵發(fā)酵的類型以發(fā)酵產(chǎn)品的類型分類1.微生物菌體發(fā)酵2.微生物酶的發(fā)酵3.微生物其他代謝產(chǎn)物的發(fā)酵4.微生物轉(zhuǎn)化發(fā)酵微生物發(fā)酵的一般工藝微生物發(fā)酵的一般工藝也就是利用深層培養(yǎng)，進(jìn)行微生物發(fā)酵生產(chǎn)所需要產(chǎn)品的過程。微生物發(fā)酵一般分發(fā)酵與提取2個階段。其生產(chǎn)的一般工藝流程如下。培養(yǎng)發(fā)酵：發(fā)酵液預(yù)處理固液分離微生物發(fā)酵的一般工藝（示意圖）微生物發(fā)酵的一般工藝發(fā)酵階段發(fā)酵階段是指微生物菌種在適宜的培養(yǎng)液內(nèi)，在一定的培養(yǎng)條件下，微生物生長繁殖，生物合成所需產(chǎn)物的過程。（1）菌種發(fā)酵所用的菌種都是從自然界分離、純化及選育后獲得的。這些菌種通常采用砂土管或冷凍干燥管保存。要經(jīng)常進(jìn)行菌種選育工作，用人工方法加以純化和育種，才能保持菌種的優(yōu)良性狀不變。菌種制備的整個過程要保持嚴(yán)格的無菌狀態(tài)。（2）孢子制備孢子制備就是將保藏的菌種進(jìn)行培養(yǎng)，制備大量孢子供下一步被種子使用。需氧發(fā)酵制備孢子一般是在搖瓶內(nèi)進(jìn)行，通過振蕩，外界空氣與培養(yǎng)液進(jìn)行自然交換獲得氧氣。所用的培養(yǎng)基要含有生長因子和微量元素，且碳源或氮源不宜過多，從而保證生產(chǎn)大量的孢子。此外，還要嚴(yán)格控制培養(yǎng)基的pH、培養(yǎng)溫度、培養(yǎng)時間等條件。（3）種子制備種子制備是使有限數(shù)量的孢子萌發(fā)、生長、繁殖產(chǎn)生足夠量的菌絲體，供發(fā)酵培養(yǎng)所用。在種子罐內(nèi)微生物菌絲大量生長、繁殖，因而縮短了下一步發(fā)酵罐內(nèi)菌絲生長的時間。種子罐中的培養(yǎng)液要盡可能與發(fā)酵液一致。而且要有易吸收的碳源和氮源。微生物發(fā)酵的一般工藝提取階段發(fā)酵結(jié)束后，只有對發(fā)酵液中的產(chǎn)物通過一系列物理、化學(xué)方法進(jìn)行分離、提取及精制，如下圖所示。才能得到合乎規(guī)定的純品，此為微生物發(fā)酵的提取階段。（1）發(fā)酵液預(yù)處理多數(shù)發(fā)酵產(chǎn)品如抗生素存在于發(fā)酵液內(nèi)，有些存在于菌絲內(nèi)。發(fā)酵液預(yù)處理包括除去發(fā)酵液內(nèi)的雜質(zhì)離子（Ca2+、Mg2+、Fe3+等）以及蛋白質(zhì)，并利用板框壓濾機(jī)，使菌絲與濾液分開，便于進(jìn)一步提取。（2）提取與精制提取方法是根據(jù)產(chǎn)品的理化性質(zhì)決定的。目前常用的提取方法有吸附法、溶媒萃取法、離子交換法和沉淀法。（3）成品檢驗經(jīng)過發(fā)酵與提取得到的成品，應(yīng)根據(jù)藥典標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測，檢測的項目根據(jù)產(chǎn)品的性質(zhì)而定。如抗生素一般要進(jìn)行效價測定、毒性試驗、無菌試驗、熱原質(zhì)試驗、水分測定等。（4）成品分裝生產(chǎn)的成品一般是大包裝的原料藥，以供制劑廠進(jìn)行小包裝或制劑加工，也有一些工廠在無菌條件下用自動分裝機(jī)械進(jìn)行小瓶分裝。發(fā)酵產(chǎn)品的分離純化工藝簡圖影響微生物發(fā)酵的因素影響發(fā)酵的因素有培養(yǎng)基成分、pH值、溫度、含氧量、泡沫（空氣通入后經(jīng)攪拌形成大量泡沫，應(yīng)及時用消沫劑消除）及雜菌和噬菌體的污染等。它們互相影響，互相制約，對每一個環(huán)節(jié)都應(yīng)嚴(yán)格要求。尤其要注意無菌操作，防止雜菌和噬菌體的污染。一發(fā)酵工程制藥的研究范疇1.抗生素根據(jù)抗生素的化學(xué)結(jié)構(gòu)分類（1）β-內(nèi)酰胺類抗生素如青霉素類、頭孢霉素類及其衍生物。（2）氨基糖苷類抗生素如鏈霉素、卡那霉素。（3）大環(huán)內(nèi)酯類抗生素如紅霉素、麥迪霉素等。（4）四環(huán)素類抗生素如四環(huán)素、金霉素、土霉素等。（5）多肽類抗生素多黏菌素、桿菌肽等。一發(fā)酵工程制藥的研究范疇2.維生素（1）維生素C（2）維生素B2（3）維生素B123.氨基酸目前大部分氨基酸可用發(fā)酵法生產(chǎn)（1）谷氨酸（2）賴氨酸一發(fā)酵工程制藥的研究范疇4.核苷或核苷酸如肌苷酸，腺苷酸，肌苷，腺苷等一發(fā)酵工程制藥的研究范疇5.酶制劑及酶抑制劑（1）酶制劑①透明質(zhì)酸酶②天冬酰胺酶③膠原酶④消化酶⑤青霉素酰化酶⑥青霉素酶（2）酶抑制劑

酶抑制劑是一類主要由微生物產(chǎn)生的小分子生物活性物質(zhì)，能抑制酶的活性，增強(qiáng)機(jī)體免疫力，調(diào)節(jié)代謝，以達(dá)到治療某些疾病的目的，也可用于某些抗藥性細(xì)菌感染的治療。發(fā)酵藥物產(chǎn)品6.菌體制劑（1）酵母片（2）活菌制劑二發(fā)酵工程制藥的工藝特點與要求發(fā)酵工程制藥與化學(xué)制藥的比較項目優(yōu)點缺點發(fā)酵工程制藥結(jié)構(gòu)復(fù)雜，手性副產(chǎn)物多，分離難生產(chǎn)安全反應(yīng)復(fù)雜，反應(yīng)速度慢原料再生反應(yīng)濃度低，轉(zhuǎn)化率低原料純度要求不高，易替換生產(chǎn)穩(wěn)定性差設(shè)備通用設(shè)備大，多，投資大生產(chǎn)力易提高廢水廢渣多產(chǎn)物類型可塑生產(chǎn)中易受微生物污染能耗大發(fā)酵工程制藥與化學(xué)制藥的比較項目優(yōu)點缺點化學(xué)工程制藥生產(chǎn)簡單，易控制生產(chǎn)安全較差穩(wěn)定性好，收率高原料純度要求高，不易替換反應(yīng)濃度高，收率高多數(shù)原料不再生廢水廢渣少難生產(chǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，手性生產(chǎn)不易受微生物污染設(shè)備通用性差二發(fā)酵工程制藥的工藝特點與要求1菌種特點與要求品系純正，生產(chǎn)能力高過程無污染嚴(yán)格操作與管理，SOP分離復(fù)壯防退化備用菌種冷凍干燥保存或液氮保存2發(fā)酵工藝特點與要求原料質(zhì)量穩(wěn)定發(fā)酵過程要滅菌設(shè)備密封性好發(fā)酵過程通氣和攪拌微生物生長和抗生素合成分階段控制3提取工藝特點與要求低溫清潔和嚴(yán)格控制操作環(huán)境精煉提煉工藝嚴(yán)格質(zhì)控安全防護(hù)提煉全過程要無菌，防止化學(xué)和生物污染三發(fā)酵工程藥物研究開發(fā)的一般程序第二節(jié)抗生素類藥物

一抗生素(antibiotic）發(fā)展歷史1929年，英國弗萊明發(fā)現(xiàn)青霉素二戰(zhàn)期間，大規(guī)模發(fā)酵生產(chǎn)世界上最早用于臨床的抗菌素

弗萊明弗洛里錢恩

抗生素一抗生素(antibiotic）發(fā)展歷史1942年，Waksman首先定義：抗生素是微生物在其代謝過程中所產(chǎn)生的、具有抑制它種微生物生長及活動甚至殺滅它種微生物性能的化學(xué)物質(zhì)。羅格斯大學(xué)Waksman藥業(yè)巨頭默克薩茲專利分享一抗生素(antibiotic）發(fā)展歷史1947年1948年1950年1952年1953年一抗生素(antibiotic）發(fā)展歷史1950~80，我國譯為抗菌素一抗生素(antibiotic）發(fā)展歷史1980年后，抗腫瘤、抗寄生蟲等抗生素的不斷發(fā)現(xiàn)，超出對微生物作用范圍，又改譯為抗生素?？股兀耗壳笆澜绺鲊捎冒l(fā)酵法生產(chǎn)的抗生素約400種，其中廣泛應(yīng)用的大約120種。l980年世界總產(chǎn)量約為25000噸。僅青、四、紅和頭孢四類抗生素的產(chǎn)值就達(dá)42億美元，最大的發(fā)酵罐為400立方米。進(jìn)入90年代后，全球生產(chǎn)與銷售的各類抗生素原料藥平均每年約在3萬噸以上，總價值約為250一300億美元，1992一1993年度實際增長率為4%。美國抗感染藥物市場銷售額1992年達(dá)60.71美元。第二節(jié)抗生素類藥物二抗生素的命名1由動植物或菌類產(chǎn)生抗生素，按動物學(xué)植物學(xué)菌屬學(xué)的名稱而定2抗生素結(jié)構(gòu)或性質(zhì)3紀(jì)念意義或抗生素菌分離地命名三抗生素分類（一）根據(jù)抗生素的來源分類（1）真菌：青霉素（2）細(xì)菌：桿菌肽（3）放線菌：鏈霉素,放線菌素（4）植物及動物：蒜素、黃連素三抗生素分類（二）根據(jù)抗生素的作用對象分類（1）G-（2）G+（3）抗真菌（4）抗腫瘤（5）抗結(jié)核分支桿菌（6）抗病毒、噬菌體及原蟲三抗生素分類（三）根據(jù)抗生素的作用機(jī)制分類(ModesofActionofAntibiotics)（1）抑制細(xì)胞壁合成(CellWallSynthesis)

：青霉素（2）抑制細(xì)胞膜功能(CellMembraneDamage)

：多烯類抗生素（3）抑制蛋白質(zhì)合成(ProteinSynthesis)

：四環(huán)素（4）抑制核酸合成(NucleicAcidSynthesis)：絲裂霉素三抗生素分類（四）根據(jù)抗生素的化學(xué)結(jié)構(gòu)分類β-內(nèi)酰胺類(β-lactam)：青霉素類(penicillins)

頭孢菌素類(cephalosporins)氨基糖苷類(aminoglycosides)

：鏈霉素、慶大霉素大環(huán)內(nèi)酯類(macrolides)

：紅霉素、麥迪加霉素四環(huán)類(tetracyclines)

：四環(huán)素、土霉素多肽類(polymyxin)

：多粘菌素四抗生素的抗菌譜抗生素對病原菌的作用是有選擇性的，只對某類病原體有抑制作用。某抗生素能抑制或殺滅病原體的范圍稱為該抗生素的抗菌譜五抗生素劑量的表示法（一）稀釋單位能抑制某一標(biāo)準(zhǔn)菌株生長發(fā)育的最高稀釋度（即最小劑量）作為效價單位。U/mg，U/ml（二）質(zhì)量單位有效成分的質(zhì)量作為抗生素的單位第三節(jié)β-內(nèi)酰胺類抗生素的生產(chǎn)一分類與命名1分類：四元內(nèi)酰胺環(huán)青霉素，頭孢菌素，頭霉素HNONSCH3CH3HCOO-H

-lactamringβ-內(nèi)酰胺環(huán)Rnaturalpenicillin

R=-CH2-CO-β-內(nèi)酰胺環(huán)一分類與命名2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）β-內(nèi)酰胺酶抑制劑復(fù)合β-內(nèi)酰胺抗生素二β-內(nèi)酰胺類抗生素的性質(zhì)1物理性質(zhì)白色或黃色無定形粉末或結(jié)晶性固體熔點不明顯，易分解不對稱碳原子，故有旋光性有羧酸基團(tuán)IR羧基：1770～1815cm-1酰胺：1540～1695cm-1二β-內(nèi)酰胺類抗生素的性質(zhì)2化學(xué)性質(zhì)很活潑，化學(xué)性質(zhì)主要和β-內(nèi)酰胺環(huán)有關(guān)共性：羧基有弱酸性：影響溶解度

β-內(nèi)酰胺環(huán)不穩(wěn)定三β-內(nèi)酰胺類抗生素的生產(chǎn)工藝

1青霉素的結(jié)構(gòu)及理化性質(zhì)

1)天然存在的青霉素青霉素是一族化合物的總稱。分子式：R為側(cè)鏈，根據(jù)R基不同青霉素GC6H5CH2-青霉素XHOC6H4CH2-青霉素FCH3CH2CH=CHCH2-青霉素KCH3(CH2)6-雙氫青霉素FCH3(CH2)4-青霉素VC6H5OCH2-2)青霉素的理化性質(zhì)①穩(wěn)定性

干燥純凈的青霉素鹽很穩(wěn)定，有效期都在三年以上，并且對熱穩(wěn)定，如結(jié)晶青霉素鉀鹽在150℃加熱1.5小時效價不降低。青霉素水溶液PH=5-7較穩(wěn)定。最穩(wěn)定的PH為6-6.5。②溶解度

青霉素本身是一種游離酸，能與堿金屬或堿土金屬及有機(jī)氨類結(jié)合成鹽類。青霉素游離酸易溶液于醇類、酮類、醚類和酯類，但在水溶液中溶解度很?。磺嗝顾剽?、鈉鹽則易溶于水和甲醇、微溶于乙醇、丙醇、丙酮、乙醚、氯仿，在醋酸丁酯或戊酯中難溶或不溶。如果有機(jī)溶劑中含有少量水分時，則青霉素G堿金屬鹽在溶劑中的溶解度就大大增加。③降解反應(yīng)

（一）青霉素的發(fā)酵生產(chǎn)2、制備工藝（1）菌種(strain)最早的原始菌種是點青霉菌(Penicillium

notatum)；現(xiàn)用產(chǎn)黃青霉菌(Pen.chrysogenum)按菌絲的形態(tài)分為絲狀菌和球狀菌兩種。國內(nèi)青霉素生產(chǎn)廠大都采用綠色絲狀菌。（一）青霉素的發(fā)酵生產(chǎn)（2）工藝流程孢子培養(yǎng)(sporecultivation)：25oC,6-7d種子培養(yǎng)(seedcultivation)：25oC，2-3d發(fā)酵培養(yǎng)(fermentation)：22-26oC,6-7d加糖控制(sugarfeeding)：殘?zhí)墙抵?.6％（一）青霉素的發(fā)酵生產(chǎn)發(fā)酵條件控制補(bǔ)糖：殘?zhí)墙抵?.6％（PH上升）；補(bǔ)氮：氨氮0.05％，補(bǔ)硫銨、氨水或尿素；

PH：6.4—6.6，加糖、加酸、加堿調(diào)節(jié)；溫度：前期，25-26℃；后期，23℃；通氣比：1：0.8；溶氧：﹥氧飽和溶解度的30％；消沫劑：玉米油、豆油或化學(xué)合成消沫劑。1.加糖控制絲：殘?zhí)强刂圃?.6%左右，PH上升以后開始加糖。加糖控制：0-72小時0.6-0.8%72小時放罐0.8-1.0%加糖率每小時0.07-0.15%每兩小時加一次球：當(dāng)PH高于6.5，約20之后開始加糖，根據(jù)PH高低酌情。2.補(bǔ)料及添加前體絲：接種后8-12小時，發(fā)酵液濃度40%左右開始補(bǔ)料發(fā)酵單位上升至2500U/ml開始補(bǔ)前體，每4小時補(bǔ)一次使苯乙酰胺濃度為0.05-0.08%球：因發(fā)酵基礎(chǔ)培養(yǎng)基中沒有前體，在10小時左右開始加入尿素、氨水和苯醋酸的混合料，每3小時加一次3.PH控制絲:pH6.2-6.4球：pH6.7-7.04.溫度控制青霉菌最適生長溫度高于最適分泌溫度絲和球都是變溫培養(yǎng)，且前期罐溫高于后期

絲球種子罐溫2528發(fā)酵罐溫26-24-23-2226-25-245.通氣與攪拌通氣比為1：1.1-0.8（V/V/M）絲：種子罐轉(zhuǎn)速〉發(fā)酵罐轉(zhuǎn)速球：種子罐轉(zhuǎn)速〈發(fā)酵罐轉(zhuǎn)速6.泡沫與消沫過去：天然油脂如豆油、玉米油現(xiàn)在：GPEPAGEPenicillinFermentationProfile變化曲線（一）青霉素的發(fā)酵生產(chǎn)3、提煉工藝流程工業(yè)鉀鹽生產(chǎn)工藝流程3、提煉工藝流程提煉工藝要點：1）發(fā)酵液預(yù)處理和過濾放罐后，首先要冷卻青霉素發(fā)酵液過濾宜采用鼓式真空過濾機(jī)，加助濾劑。因為青霉素在低溫時比較穩(wěn)定，同時細(xì)菌繁殖也較慢，可避免青霉素迅速被破壞，所以發(fā)酵液放罐后，一般要先冷卻再過濾。過濾后的濾液需經(jīng)酸處理除蛋白質(zhì)，同時加入少量絮凝劑PPB。由于發(fā)酵液中含有過剩的碳酸鈣，在酸化除蛋白質(zhì)時會有部分溶解，使Ca2+呈游離狀態(tài)，在酸化萃取時，遇大量SO42-形成CaSO4沉淀。因此，預(yù)處理除蛋白質(zhì)時pH值適當(dāng)高些。提煉工藝要點：2）影響青霉素提取的主要因素青霉素提取效果除了已選定適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)溶媒，破乳化劑和離心分離設(shè)備外，還與下列主要因素有關(guān):pH值一般從濾液萃取到醋酸丁酯時，pH選擇2.0～2.5，而從丁酯反萃取到水相時，pH選擇6.8～7.2之間。溫度要求提取在低溫(10℃以下)條件下進(jìn)行較為有利。在設(shè)備上要考慮用冷鹽水進(jìn)行冷卻，以降低溫度，特別是酸化崗位，溫度要求更低些。提煉工藝要點：時間

酸化時速度應(yīng)快些。堿化時速度可放慢些，因青霉素在中性下半衰期要長些，破壞要緩和些，故以能分離得清為原則。萃取方式和濃縮比

萃取劑和萃取方式選擇目前生產(chǎn)上采用二級逆流萃取方式。濃縮比的選擇也很重要，因為丁酯的用量與收率和質(zhì)量都有關(guān)系。丁酯用量為濾液體積的25～30%時，色素相對含量低，濃縮比為1.5～2.5倍。第四節(jié)大環(huán)內(nèi)酯類抗生素的生產(chǎn)大環(huán)內(nèi)酯類抗生素是一類由大環(huán)內(nèi)酯環(huán)通過糖苷鍵和糖分子相連接的化合物。目前使用的有紅霉素、麥迪霉素、麥白霉素、乙基螺旋霉素、交沙霉素及吉他霉素等。第四節(jié)大環(huán)內(nèi)酯類抗生素的生產(chǎn)本類藥的共同特點為：①抗菌譜窄，比青霉素略廣，主要作用于需氧革蘭陽性菌和陰性球菌、厭氧菌，以及軍團(tuán)菌、胎兒彎曲菌、衣原體和支原體等；②細(xì)菌對本類各藥間有不完全交叉耐藥性；③在堿性環(huán)境中抗菌活性較強(qiáng)，治療尿路感染時常需堿化尿液；共同特點為：④口服后不耐酸，酯化衍生物可增加口服吸收；⑤血藥濃度低，組織中濃度相對較高，痰、皮下組織及膽汁中明顯超過血藥濃度；⑥不易透過血腦屏障；⑦主要經(jīng)膽汁排泄，進(jìn)行肝腸循環(huán)；⑧毒性低微。第四節(jié)大環(huán)內(nèi)酯類抗生素的生產(chǎn)一、大環(huán)內(nèi)酯類抗生素的分類1多氧大內(nèi)酯類抗生素：12元環(huán)、14元環(huán)、16元環(huán)大部分連接二甲胺基糖，顯堿性無二甲胺基糖，中性一、大環(huán)內(nèi)酯類抗生素的分類2多烯大內(nèi)酯類抗生素：26～28元大環(huán)內(nèi)酯4～7個共軛雙鍵抗菌活力隨共軛雙鍵數(shù)目的增加而增加。一、大環(huán)內(nèi)酯類抗生素的分類3蒽沙大內(nèi)酯類抗生素：環(huán)橋類抗生素利福霉素第四節(jié)大環(huán)內(nèi)酯類抗生素的生產(chǎn)二、紅霉素大環(huán)內(nèi)酯類抗生素中發(fā)現(xiàn)最早，抗菌作用較強(qiáng)的，研究和應(yīng)用較普遍。紅霉素是于1952年從紅鏈絲菌的培養(yǎng)液中提取的14元環(huán)大環(huán)內(nèi)酯類抗生素結(jié)構(gòu)與組成組成：紅霉內(nèi)酯環(huán)、紅霉糖、紅霉糖胺（一）紅霉素的性質(zhì)1、白色結(jié)晶性粉末，微吸濕性，味苦2、酸堿性：二甲氨基呈堿性3、溶解性：易溶于醇、丙酮、氯仿、酯，微溶于乙醚和水，在水中溶解度55℃時最小4、穩(wěn)定性：pH6~8最穩(wěn)定糖苷類抗生素紅霉素A、紅霉素B、紅霉素C

1、吸收：紅霉素為堿性不耐酸，口服用腸溶片在小腸崩解吸收，酯化物制劑有相當(dāng)?shù)哪退崮芰σ嘁子谖眨?/p>

2、分布：廣泛分布于各種組織及體液中，尤以膽汁中分布濃度高，但不易透過血腦屏障；

3、消除：主要經(jīng)肝臟代謝，膽汁排泄，肝功能不全者藥物排泄速度減慢。體內(nèi)過程抗菌作用－似青霉素

①G+菌：金葡菌、表葡菌、鏈球菌及革蘭陽性桿菌均有強(qiáng)大的抗菌活性；

②G-菌：腦膜炎球菌、淋球菌、百日咳桿菌及布魯桿菌有較強(qiáng)抗菌作用；

③軍團(tuán)菌、彎曲桿菌亦有較強(qiáng)抗菌作用；

④厭氧菌：但革蘭陰性厭氧桿菌如脆弱類桿菌、梭桿菌屬除外；

⑤對螺旋體、肺炎支原體、立克次體、衣原體也有抑制作用，抗菌機(jī)理

作用于細(xì)菌核糖體50S亞基，抑制肽酰基轉(zhuǎn)移酶，阻止轉(zhuǎn)肽作用和mRNA位移，抑制細(xì)菌蛋白質(zhì)的合成。耐藥性細(xì)菌對紅霉素易產(chǎn)生耐藥性，但停藥可恢復(fù)；耐藥機(jī)制：

①改變靶位結(jié)構(gòu)：23S核糖體RNA腺嘌呤甲基化是最常見的耐藥機(jī)制；

②細(xì)菌胞膜對藥物的通透性降低：藥物滲入菌體內(nèi)減少；

③主動流出增加：細(xì)菌通過主動流出系統(tǒng)將藥物泵出菌體外；

④細(xì)菌產(chǎn)生滅活酶：如酯酶、磷酸化酶、糖苷酶等使紅霉素失活。臨床應(yīng)用1、替代青霉素，但不能與青霉素合用：主要用于輕、中度的耐藥金葡菌感染以及用于革蘭陽性菌感染、放線菌病及梅毒等的治療或用于對青霉素過敏的患者；2、首選用于治療白喉帶菌者、支原體肺炎、沙眼衣原體致嬰兒肺炎和結(jié)腸炎、彎曲桿菌所致感染、軍團(tuán)菌病的。

不良反應(yīng)1、局部刺激：本品刺激性大，口服可引起消化道反應(yīng)，如惡心、嘔吐、上腹部不適及腹瀉等；靜脈給藥可引起血栓性靜脈炎；2、肝損害：紅霉素酯化物引起肝損害，出現(xiàn)轉(zhuǎn)氨酶升高、肝腫大及膽汁郁積性黃疸等，及時停藥可恢復(fù)；3、偽膜性腸炎：口服紅霉素偶可致腸道菌株失調(diào)引起偽膜性腸炎。4、耳毒性：每日劑量大于4g易發(fā)生，損害耳蝸引起耳聾。5、心臟損害：靜滴過速時易引起心電圖復(fù)極異常，惡性心率失常及尖端扭轉(zhuǎn)型心律失常，可出現(xiàn)昏厥或猝死；6、過敏反應(yīng)：偶見藥熱、皮疹。（二）紅霉素的生產(chǎn)1菌種

1952年從紅色鏈霉菌培養(yǎng)液中分離得到堿性紅霉素。

紅霉素A為有效成分紅霉素B、C為雜質(zhì)2發(fā)酵工藝7-9d24h72h砂土管

孢子斜面

二級斜面

一級種子罐

37℃31℃36℃24h150-155h二級種子罐發(fā)酵罐

發(fā)酵液

31℃60h前31℃，60h后為30℃

發(fā)酵罐培養(yǎng)培養(yǎng)基：豆餅粉2.4%，葡萄糖3%，淀粉2.5%，(NH4)2SO40.1%，玉米漿0.3%，CaCO30.6%，豆油0.15%，丙酸或丙醇0.6%(24、48和72h分別加入)，pH6.5-7.0。60h前31℃，后30℃。從開始至8h為1:1(V/V)，后維持1:1(V/V)。接菌量10-15%，150-155h。代謝分三個時期：1、菌絲繁殖期：接種始到30h，菌絲生長快，繁殖旺盛，迅速利用糖和含氮物質(zhì)；pH較緩慢上升，6.5-6.9間；菌絲體密集成網(wǎng)，著色均勻，但產(chǎn)量甚微。2、紅霉素分泌期：菌絲體生長逐漸減弱至平衡，著色較淺且不太均勻；pH逐漸上升至7.2-7.5間，糖繼續(xù)被利用，氮處平衡狀態(tài)，產(chǎn)量持續(xù)上升。3、菌絲自溶期：菌絲體逐漸衰老，著色很淺且不均勻，菌絲變短無規(guī)則，最終自溶；pH上升至7.5以上，產(chǎn)量逐漸下降。放罐指標(biāo)：pH升至7.8，罐壓上升緩慢，培養(yǎng)液開始轉(zhuǎn)稀，效價增長緩慢。菌絲始自溶，著色淺且不均勻。提取與精制溶劑萃取法、離子交換法、大孔樹脂吸附法利用紅霉素不同酸堿度下溶解于不同溶劑特性，發(fā)酵液轉(zhuǎn)移到有機(jī)溶劑中，再在適當(dāng)酸性條件下使紅霉素從溶劑中轉(zhuǎn)移到酸性緩沖液中，后在適當(dāng)堿性條件下，使紅霉素再一次轉(zhuǎn)移到溶劑中。溶劑反復(fù)萃取，達(dá)濃縮去雜之目的。1）.發(fā)酵液處理：加0.1-0.2%甲醛溶液、4-6%的ZnSO4，用15-20%的堿液調(diào)pH至8.2-8.8，過濾。溶劑萃取法2）.濾液處理：算好醋酸丁酯加入量，堿液調(diào)pH至10-10.5，邊加邊攪拌。加適量消乳劑。保溫30-32℃。3）.醋酸丁酯提取液處理：加適量磷酸鹽緩沖液，10%醋酸調(diào)pH至5-5.5，分層，去廢醋酸丁酯，10%NaOH調(diào)pH到7-8，同時加適量醋酸丁酯。4）.酸化緩沖液的處理：經(jīng)中和的酸性緩沖提取液保溫35-45℃，加醋酸丁酸酯萃取，用10%NaOH堿化，調(diào)pH至10-10.3，二次分級萃取，靜置分層，得醋酸丁酯萃取液。經(jīng)冷凍干燥，分裝。3提取與精制大孔樹脂吸附法4提煉工藝要點硫酸鋅來沉淀蛋白，一可以防止萃取時發(fā)生乳化，二可促使菌絲結(jié)團(tuán)，加快慮速。紅霉素在酸性條件下容易被破壞，用氫氧化鈉調(diào)pH值到7.2-7.8，也可以用堿式氯化鋁代替硫酸鋅。大孔吸附樹脂提取收率高于溶劑法。第五節(jié)四環(huán)素類抗生素的生產(chǎn)一、四環(huán)素類抗生素的活性易產(chǎn)生抗藥性毒性低，但副作用較多二、四環(huán)素類抗生素的結(jié)構(gòu)特點四環(huán)素、金霉素、土霉素及其衍生物的總稱。四個并聯(lián)環(huán)（其中有一個苯環(huán)）廣譜、低毒、口服吸收好、成本低、應(yīng)用廣泛的抗生素。副反應(yīng)四環(huán)素從放線菌金色鏈霉菌（Streptomyces

aureofa-ciens）的培養(yǎng)液等分離出來的抗菌物質(zhì)，對革蘭氏陽性菌、陰性菌、立克次體、濾過性病毒、螺旋體屬乃至原蟲類都有很好的抑制作用，是一種廣譜抗菌素，對結(jié)核菌、變形菌等則無效。四環(huán)素作用機(jī)制與結(jié)構(gòu)作用機(jī)制是與核蛋白體的30S亞單位結(jié)合，而抑制蛋白質(zhì)的合成。四環(huán)素性質(zhì)1、溶解性：在pH4.5~7.5之間難溶于水

游離堿能溶于吡啶、甲醇、丁醇等有機(jī)溶劑和稀酸、稀堿

鹽酸鹽能溶于水，不溶或微溶于有機(jī)溶劑2、穩(wěn)定性：干燥低溫穩(wěn)定水溶液堿性條件下不穩(wěn)定，酸性條件下（pH4~5）較穩(wěn)定3、化學(xué)反應(yīng)

差向異構(gòu)化：弱酸性pH2~6

脫水反應(yīng)：較強(qiáng)酸性pH<2時脫水

堿性條件下降解：弱堿性pH8，C環(huán)打開

螯合反應(yīng)：與高價金屬離子

成鹽：四環(huán)素與尿素形成復(fù)鹽，用于精制與長鏈季胺堿成鹽，帶同萃取反應(yīng)三、四環(huán)素的生產(chǎn)（一）種子金色鏈霉菌杜蓋爾1984年篩選（二）培養(yǎng)基碳源氮源無機(jī)鹽：磷酸鹽（金色鏈霉菌由生長期轉(zhuǎn)入抗生素生物合成期的關(guān)鍵因素）硫酸鎂：鎂離子激活酶促進(jìn)四環(huán)素的生物合成碳酸鈣：緩沖作用，與四環(huán)素結(jié)合析出，解除了其合成途徑的反饋抑制，促進(jìn)了四環(huán)素的生物合成。抑氯劑：2-巰基苯并噻唑（金霉素）（三）培養(yǎng)條件對溶解氧敏感，通氣量1:1(空氣與發(fā)酵液體積比)溫度：31—30—29金色鏈霉菌最適ph6.0-6.8