抗生素的制备

抗生素的制备主要内容•抗生素的定义•抗生素的分类•常用抗生素的介绍•抗生素的生产方法•抗生素的生产工艺最初定义•抗生素(antibiotics)是微生物在代谢过程中产生，在低浓度下就能抑制它种微生物的生长和活动，甚至杀死它种微生物的化学物质.SNORCONHCH3CH3COOHCCH3_COOHNH2CCH3_CH__ONH__CH-现在定义•抗生素（antibiotics）是由微生物（包括细菌、真菌、放线菌属）或高等动植物在生活过程中所产生的具有抗病原体或其它活性的一类次级代谢产物，能干扰其他生活细胞发育功能的化学物质。抗生素的分类按结构分类β-内酰胺类：青霉素类、头孢菌素类；氨基糖甙类：包括链霉素、庆大霉素、卡那霉素、四环素类：包括四环素、土霉素、金霉素大环内脂类：红霉素、白霉素、无味红霉素多肽类：多粘菌素、杆菌肽，（含有多种氨基酸，经肽键缩合成线状、环状或带侧链的环状多肽。）根据抗生素作用对象分广谱抗生素：如氨卞青霉素既抑制G+，又抑制G-抗G+的抗生素：如青霉素，抗G-的抗生素：如链霉素抗真菌的抗生素：如制霉菌素抗病毒的抗生素：如四环类抗生素抗癌的抗生素：如阿霉素抗生素的作用机制•抑制细胞壁合成：青霉素、头孢菌素•影响细胞膜功能：多烯类抗生素•抑制病原菌蛋白质合成：四环素•抑制核酸合成：丝裂霉素C•抑制核酸前体物质的合成：磺胺甲恶唑•抑制生物能作用：抗霉素抗生素的发展•天然抗生素（青霉素，链霉素，金霉素等；）•半合成抗生素：（半合成青霉素，半合成头孢菌素）•药理活性物质：（酶抑制剂，免疫调节剂，抗肿瘤活性物质，杀虫剂等）生产抗生素的主要微生物几种常见抗生素的特点及应用1、β-内酰胺类抗生素（青霉素和头孢菌素）结构：含β-内酰胺环（青霉素G(PenicillinG)是第一个被应用于临床的抗生素.青霉素V是最早作为日服用药的青霉素）•应用：青霉素临床上用于治疗葡萄球菌感染症如脑膜炎、化脓症、骨髓炎等溶血性链球菌感染症如腹膜炎、产褥热以及肺炎、淋病、梅毒、炭疽等。2、氨基糖甙类抗生素由链霉菌、小单孢菌和芽孢杆菌产生的物质，结构：具有环状氨基。应用：对革兰氏阳性菌、阴性菌和分枝杆菌均有活性，特别是对革兰氏阴性菌和分枝杆菌的活性较强3、四环类抗生素放线菌产生的一类广谱抗生素；（临床上主要应用：四环素、金霉素和土霉素。）四环类抗生素的主要特点是：抗菌谱广、毒副作用较小，几乎无过敏反应，而且口服吸收好。所以应用较广。•土霉素4、大环内酯类抗生素主要由链霉菌产生，少数由小单孢菌产生；结构：大环内脂为基本骨架；红霉素是临床上应用最广泛的大环内酯类抗生素，主要用于由耐药性金黄色葡萄球菌、溶血性链环菌引起的感染症，如脑炎、败血症、骨髓炎等。•红霉素应用最广泛5、抗癌抗生素(蒽环类抗生素)日前抗癌抗生素的治疗效果仍不十分理想，仅作为综合治疗措施中一种治疗手段抗生素的生产方法生产方法生物合成法化学合成法生物化学结合法（半化学合成法）传统方法“工程菌”制造法细胞融合技术法1、生物合成法（微生物发酵法）是利用特定的微生物，在一定的条件下（培养基、温度、pH、通气、搅拌等）使之生长繁殖，并在代谢过程中产生抗生素。然后选用适当化学手段将抗生素从发酵液中提取、精制，最后获得符合药典规定的各种抗生素成品。（1）、传统方法：大多数抗生素是由放线菌和霉菌产生的。菌种是通过从土壤中分离、筛选获得，一般采用深层通风搅拌发酵罐生产。（2）、“工程菌”制造法：通过基因工程构建工程菌，工程菌产生全新的抗生素。（第一次由“工程菌”制造的全新抗生素—麦迪紫红素A，是美国报道的。我国新构建的生产丁胺卡那霉素的“工程菌”，就是把酰化酶基因克隆到卡那霉素产生菌中获得的。）（3）、细胞融合技术法。•生物合成法2、化学合成法根据某种抗生素的化学组成和结构，通过化学合成的方法，可生产部分抗生素。如：氯霉素、磷霉素等。（如：氯霉素、磷霉素等）3、半化学合成法（生物合成法制取，化学方法改造）将生物合成法制得的抗生素用化学或生化方法引入特定的功能基团,进行分子结构改造而获得的新抗生素品种或制成各种衍生物。抗生素的生产工艺菌种孢子制备种子制备发酵发酵液预处理成品包装提取及精制菌种•来源于自然界，获得能产生抗生素的微生物，经分离、选育和纯化后的物质即为菌种。•菌种的保藏：冷冻干燥、超低温冷冻、砂土管、液体石蜡、斜面低温保藏（冷冻干燥法制备后，以超低温，即在液氮冰箱(-190℃-196℃)内保藏）复壮：一般生产用菌株经多次移植往往会发生变异而退化，故必须经常进行菌种选育和纯化以提高其生产能力。孢子制备•孢子制备：将保藏的处于休眠状态的孢子，在严格的无菌条件下，将其接种到经灭菌过的固体斜面培养基上，在一定温度下培养5-7日或7日以上，这样培养出来的孢子数量还是有限的；•扩大培养：必要时可进一步用扁瓶在固体培养基(如小米、大米、玉米粒或麸皮)上扩大培养。•生产用的菌株须经纯化和生产能力的检验，若符合规定，才能用来制备种子种子的制备目的：使孢子发芽、繁殖以获得足够数量的菌丝，并接种到发酵罐中；方法：可用摇瓶培养后再接入种子罐进逐级扩大培养或直接将孢子接入种子罐逐级放大培养。扩大培养：级数通常为二级。种子扩大培养工艺流程•1.砂土孢子2.冷冻干燥孢子3.斜面孢子•4.药瓶液体培养5.茄子瓶斜面培养•6.固体培养基培养7、8.种子罐培养•9.发酵罐培养基的制备•碳源（淀粉，葡萄糖和油脂类）•氮源（有机氮源：黄豆饼粉、蛋白胨、尿素、酵母粉、鱼粉等。无机氮源：氨水、硫酸铵、硝酸盐和磷酸氢二氨等。）•无机盐和微量元素(硫、磷、镁、铁、钾、钠、锌、铜、钴、锰等)•前体（定义：在抗生素生物合成中，菌体利用它以构成抗生素分子中的一部分而其本身又没有显著改变的物质。）铁离子有害.控制在﹤30µg/mL。发酵•定义利用微生物体的代谢作用，并借助于代谢过程的控制来获得产品的过程。•目的使微生物大量分泌抗生素。•灭菌有关设备和培养基需经灭菌才能接种。•接种将活化的菌种转移到无菌的培养基，接种量一般为10%或10%以上。发酵控制•发酵时间•消泡（pH值）•溶氧•罐温•检测指标：定时取样进行生化分析、镜检和无菌试验。分析或控制的参数有菌丝形态和浓度、残糖量、氨基氮、抗生素含量、溶解氧、pH、通气量、搅拌转速和液面控制等。对有的抗生素在发酵过程中还需加入葡萄糖、铵盐或前体，以促进抗生素的产生发酵液的预处理•目的：分离菌丝、去除杂质；•预处理：去除高价无机离子和蛋白质•过滤：去除固形物及菌体预处理方法•加热、大幅度调pH和加絮凝剂等方法使蛋白质变性•加入草酸、三聚磷酸钠、黄血盐等可除去Ca2+，Mg2+，Fe2+等无机离子•硫酸锌有利于凝固蛋白质•草酸及磷酸去除高价离子钙、镁，还能促使蛋白质凝固•黄血盐有利于去除铁离子•等电点法、加热法、絮凝法去除蛋白板框过滤机鼓式真空过滤机自动出渣离心机倾析器抗生素的提取及精制•提取方法：•溶媒萃取法•离子交换法•直接沉淀法•精制方法：•脱色（活性炭脱色）•去除热原质（活性炭吸附或超滤去除）•结晶和重结晶其他精制方法•(1)共沸蒸馏法•(2)柱层析法•(3)盐析法•(4)中间盐转移法•(5)分子筛