微生物制藥內(nèi)酰胺類抗生素

微生物制藥內(nèi)酰胺類抗生素第一頁，共二十五頁，2022年，8月28日第一節(jié)定義分子中含有?-內(nèi)酰胺環(huán)并具有抗菌作用的一類化學物質(zhì)。?α第二頁，共二十五頁，2022年，8月28日第二節(jié)分類和命名青霉烷(penams)

青霉烯(penems)

碳青霉烯(carbapenems)

頭孢烯(cephems)

碳頭孢烯(carbacephems)

氧頭孢烯(oxocephems)一、b-內(nèi)酰胺抗生素的分類第三頁，共二十五頁，2022年，8月28日一、b-內(nèi)酰胺抗生素的分類（續(xù)）單環(huán)-內(nèi)酰胺(monobactams)青霉烷砜(penicillanicacid)

氧青霉烷(棒烷)

(oxopenams)第四頁，共二十五頁，2022年，8月28日二、-內(nèi)酰胺抗生素的命名青霉烷類（~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）-內(nèi)酰胺酶抑制劑類（-lactamaseinhibitors）復合-內(nèi)酰胺抗生素（-內(nèi)酰胺抗生素+-內(nèi)酰胺酶抑制劑）第五頁，共二十五頁，2022年，8月28日三、青霉素的分類類別抗菌譜舉例天然青霉素不產(chǎn)生青霉素酶的G(+)細菌（包括除擬桿菌以外的厭氧菌）和螺旋菌青霉素G青霉素V氨基青霉素不產(chǎn)生-內(nèi)酰胺酶的G(+)和G(-)細菌（包括除擬桿菌以外的厭氧菌）氨芐西林(Ampicillin)阿莫西林(Amoxicillin)耐青霉素酶青霉素用于上述青霉素耐藥菌感染，但對MRSA無效甲氧西林(Methicillin)氯唑西林(Cloxacillin)擴大抗菌譜的青霉素（抗綠膿桿菌）對G(+)細菌的活性不如天然青霉素和氨基青霉素，故主要用于綠膿桿菌感染羧芐西林(Carbenicillin)替卡西林(Ticarcillin)脒基青霉素主要用于G(-)細菌引起的泌尿道感染脒基西林(amidinocillin)第六頁，共二十五頁，2022年，8月28日生物合成的-內(nèi)酰胺抗生素第七頁，共二十五頁，2022年，8月28日第三節(jié)生物合成與代謝調(diào)控青霉素與頭孢菌素的生物合成途徑生物合成中的調(diào)控反應第八頁，共二十五頁，2022年，8月28日青霉素G苯乙酸（側(cè)鏈）6-氨基青霉烷酸（6-APA)(母核)苯乙酸半胱氨酸纈氨酸第九頁，共二十五頁，2022年，8月28日青霉素與頭孢菌素的生物合成途徑（一）L-α-氨基己二酸L-半胱氨酸L-纈氨酸ACV合成酶LLD-ACVIPN合成酶IPN異青霉素N第十頁，共二十五頁，2022年，8月28日青霉素與頭孢菌素的生物合成途徑（二）IPN?；D(zhuǎn)移酶IPN酰化酶青霉素G6-APA第十一頁，共二十五頁，2022年，8月28日青霉素與頭孢菌素的生物合成途徑（三）異構酶DOCPC羥化酶DOCPC合酶DCPC乙酰轉(zhuǎn)移酶異青霉素N青霉素N脫乙酰氧頭孢菌素C脫乙酰頭孢菌素C頭孢菌素C第十二頁，共二十五頁，2022年，8月28日碳源調(diào)控（葡萄糖效應）：速效碳源青霉素、頭孢菌素、棒酸發(fā)酵NH4+調(diào)控：NH4+

青霉素、頭孢菌素發(fā)酵氨基酸調(diào)控：賴氨酸青霉素、頭孢菌素發(fā)酵，蛋氨酸頭孢菌素發(fā)酵pH調(diào)控（影響通透酶）磷酸鹽調(diào)控（一般與碳源調(diào)控相聯(lián)系）

注：“”表示抑制或阻遏，“”表示促進或刺激。調(diào)控反應的控制：用流加方法控制效應物在發(fā)酵液中的殘留濃度生物合成中的調(diào)控反應

第十三頁，共二十五頁，2022年，8月28日第四節(jié)青霉素的工業(yè)生產(chǎn)工藝流程——發(fā)酵產(chǎn)黃青霉真空冷凍干燥或液氮保藏孢子斜面孢子瓊脂培養(yǎng)基上25℃培養(yǎng)7~9天米孢子用斜面孢子懸浮液接種于大米或小米基質(zhì)上25℃培養(yǎng)6~7天種子罐用孢子米?；蜴咦討乙航臃N，26℃通氣、攪拌培養(yǎng)60~68小時發(fā)酵罐用種子罐按10%~15%體積接種，在25℃及通氣、攪拌下補料分批培養(yǎng)200~240小時發(fā)酵液冷卻至5℃左右，絮凝、過濾發(fā)酵濾液補料：葡萄糖硫酸銨氨水苯乙酸或苯氧乙酸消沫劑第十四頁，共二十五頁，2022年，8月28日第四節(jié)青霉素的工業(yè)生產(chǎn)工藝流程——提煉第十五頁，共二十五頁，2022年，8月28日第四節(jié)青霉素的工業(yè)生產(chǎn)青霉素發(fā)酵的主要工藝控制點操作變量工藝控制點操作變量工藝控制點發(fā)酵罐容積150~200m3發(fā)酵溫度~25℃裝料率~80%發(fā)酵液pH~6.5攪拌輸入功率3~4kW/m3初始菌體濃度1.5~1.8kg(干重)/m3通氣率40~60Nm3/(m3·h)葡萄糖料液濃度~45kg/m3空氣壓力（表壓）0.2MPa葡萄糖補加率1.0~2.5kg/(m3·h)發(fā)酵液上方壓力（表壓）0.03~0.06MPa發(fā)酵液中銨氮濃度0.25~0.34kg/m3液相氧體積傳遞系數(shù)(kLa)200h-1發(fā)酵液中苯乙酸濃度~0.1kg/m3發(fā)酵液中溶氧濃度>30%飽和度發(fā)酵時間180~240h第十六頁，共二十五頁，2022年，8月28日青霉素生產(chǎn)菌種——產(chǎn)黃青霉(Penicilliumchrysogenum)的分生孢子第四節(jié)青霉素的工業(yè)生產(chǎn)第十七頁，共二十五頁，2022年，8月28日第四節(jié)青霉素的工業(yè)生產(chǎn)青霉素發(fā)酵過程主要變量的典型變化曲線第十八頁，共二十五頁，2022年，8月28日青霉素生產(chǎn)工藝要點（一）生產(chǎn)菌種的長期保存要采用孢子懸浮液液氮低溫（-196℃）存放或真空冷凍干燥管冷藏（4℃）的方法，而不采用傳統(tǒng)的沙土管保藏方法，以便在較長時間（5~10年）內(nèi)保持菌種的存活和生產(chǎn)能力穩(wěn)定。瓊脂斜面種子（孢子）密封后在4~15℃下可以短時間保存，但最好不要超過3個月。米孢子的基質(zhì)可以是大米或小米，培養(yǎng)成熟后密封可以在4~15℃下保存不超過3個月；如果在密封前真空干燥，則可以保存不超過6個月。種子罐以達到對數(shù)生長的后期為培養(yǎng)成熟指標，不能隨意延長或縮短培養(yǎng)時間；同時要考慮培養(yǎng)液的流動性，以不影響通過管道向發(fā)酵罐接種的速度為宜。第十九頁，共二十五頁，2022年，8月28日青霉素生產(chǎn)工藝要點（二）發(fā)酵罐的發(fā)酵條件要嚴格按工藝要求進行控制，特別是各項補料要適應工藝對溶氧、pH及維持量的要求，不能過量，也不能不足；為了減少過程空氣濕度對發(fā)酵液體積的影響，在濕度偏高或偏低的季節(jié)，要適當提高或降低用于補料的糖液濃度。氨水既作為發(fā)酵的氮源，又用來調(diào)節(jié)發(fā)酵過程中的pH，它的補入要根據(jù)發(fā)酵液的pH和銨氮含量與補硫酸銨協(xié)調(diào)進行。發(fā)酵液過濾要盡量提高速度，縮短時間，為此一般需要在過濾前對發(fā)酵液進行絮凝處理，絮凝劑的加入量隨絮凝劑種類不同而異，以達到最大絮凝效果而不過量為宜。除種子制備和發(fā)酵過程要嚴防雜菌侵入外，提取的各工序也應盡量保持無菌，因為污染細菌極有可能產(chǎn)生能破壞青霉素的青霉素酶；特別是過濾，由于操作時間長，料液營養(yǎng)豐富，容易滋生雜菌，故必須定期對設備和過濾介質(zhì)進行清洗和滅菌，必要時可在過濾前加入4‰福爾馬林防腐。第二十頁，共二十五頁，2022年，8月28日青霉素生產(chǎn)工藝要點（三）青霉素對熱、酸、堿都不穩(wěn)定，而萃取操作正好處于不穩(wěn)定pH范圍內(nèi)，故萃取過程要盡量降低溫度，縮短時間，以減少青霉素的降解；離心萃取速度快，青霉素在不穩(wěn)定pH下維持時間短，是目前生產(chǎn)上普遍采用的方法。由于一次萃取對象的發(fā)酵濾液中含有不少可溶性蛋白質(zhì)，容易在萃取界面形成乳化層，影響萃取和相分離，故應盡可能提高發(fā)酵液過濾質(zhì)量，并在萃取過程中加入適量破乳劑。結(jié)晶操作要掌握好晶體形成的速度，以達到理想的晶形和晶粒大?。粸榇?，必須控制結(jié)晶時的溫度和結(jié)晶反應劑加入的速度，并保持適當轉(zhuǎn)速的攪拌。提取過程中使用的過程水、溶媒及其它原輔料，都要有嚴格的質(zhì)量要求，設備、周圍環(huán)境和操作人員也要嚴格保持清潔，以避免帶進雜質(zhì)和雜菌，影響產(chǎn)品質(zhì)量。第二十一頁，共二十五頁，2022年，8月28日第五節(jié)頭孢菌素C的工業(yè)生產(chǎn)生產(chǎn)菌種：枝頂頭孢（Cephalosporiumacremonium），又稱產(chǎn)黃枝頂孢（Acremoniumchrysogenum）。生產(chǎn)流程：枝頂頭孢→斜面培養(yǎng)→搖瓶培養(yǎng)→種子罐→發(fā)酵→過濾→超濾→吸附→解吸→吸附→解吸→鋅絡合→結(jié)晶→過濾→干燥→頭孢菌素鋅鹽第二十二頁，共二十五頁，2022年，8月28日第五節(jié)頭孢菌素C的工業(yè)生產(chǎn)工藝控制點：發(fā)酵液殘油：微量，但離心后肉眼可見；銨氮：0.5~0.7g/L；pH：~6.5。物質(zhì)名稱消耗量(kg/m3發(fā)酵液)物質(zhì)名稱消耗量(kg/m3發(fā)