第三章第四节四环素类抗生素第六节氨基糖苷类抗生素的生产课件

第四章 抗生素类药物的生产,第一节 抗生素类药物概述 第二节 -内酰胺抗生素的生产 第三节 大环内酯类抗生素的生产 第四节 四环素类抗生素的生产 第五节 氨基糖苷类抗生素的生产,第四节 四环素类抗生素的生产,一、四环素类抗生素的结构及特性 二、四环素类抗生素的理化特性 三、四环素的发酵生产 四、四环素的提取和精制,一、四环素类抗生素的结构及特性,1、结构,四环素类抗生素是放线菌产生的一类广谱抗生素，包括金霉素、土霉素、四环素及半合成四环素类抗生素。 具有十二氢化并四苯基本结构。该类药物有共同的A、B、C、D四个环的母核，仅在5、6、7位上有不同的取代基。,2、分类,3、抗菌谱及药理特点,广谱，细菌（除铜绿假单胞菌），螺旋体、支原体、立克次体、衣原体。 抑制细菌生长、作用较弱（不及青霉素类或链霉素类）。 耐药较严重 急性毒性很低 副作用多,4、作用机制,四环素能够与原核细胞中的16S rRNA （30S 核糖体的组成部分）结合，从而阻碍了氨酰tRNA与16S rRNA的结合，使得由mRNA到蛋白质的翻译过程无法进行。 四环素对真核细胞有一定毒性，一般认为是四环素干扰了真核细胞中线粒体30S 核糖体的功能。,二、四环素类抗生素的理化特性,1、黄色结晶粉末、味苦。 2、两性化合物 3、溶解性,等电点pH=5.4（在等电点时，四环素呈游离碱的形式，溶解度最小）。 在pH=4.57.2，四环类抗生素难溶于水。 不易溶于水，其盐水溶性也差，故不易配制成注射液。 能与各种酸、碱形成盐，盐酸盐最重要。（四环素、金霉素的理论效价以盐酸盐为标准，土霉素以游离碱为标准，1 mg = 1000 U）,4、能形成螯合物与复合物,（1）在碱性的溶液中，与金属离子形成螯合物沉淀，如：钙、镁、钡离子（吸收受乳制品及二、三价阳离子影响配伍禁忌）。 （2）与其他物质形成复合物沉淀，如：长烃链的季铵碱、尿素、氯化钙等 复合物不溶于水；溶于有机溶剂，分离成四环素和尿素。,5、稳定性,四环素类药物在干燥条件下稳定。 但遇光色加深。在酸性或碱性溶液中不够稳定，或药效显著降低、或产生毒性（密闭、防潮、避光保存）。,三、四环素的发酵生产,（一）孢子制备 1、生产菌种,金色链霉菌（Streptomyces aureofaciens） 生绿链霉菌（Sviridifaciens）、佐山链霉菌（Ssayamaensis）等也能产生四环素。,2、控制要点 （1）进行简单的自然分离， （2）节约砂土管的用量。 麸皮琼脂斜面，36，45d,（二）种子制备 3032，2427h,（三）发酵生产 1、培养基,（1）碳源 常用：淀粉（玉米淀粉、燕麦粉、土豆粉）、可溶性淀粉、葡萄糖、糖蜜、油脂。 控制：玉米淀粉酶解液。 （2）氮源 常用：花生饼粉、黄豆饼粉、棉籽饼粉、(NH4)2SO4、氨水、尿素等，很少用价格昂贵的蛋白胨。 影响因素： 氨基酸能刺激金色链霉菌生产四环素或金霉素； 过量的氮源抑制四环素的合成。 控制：氨基酸浓度100200mg/L。,（3）抑氯剂 影响因素：阻止金霉素的合成，促进四环素的合成，但浓度较大时对产生菌有毒性。 控制：抑氯剂与NaBr并用；抑氯剂加到种子罐。,（4）无机盐 影响因素： 磷酸盐对菌体生长和抗生素的合成有很大影响； 镁盐、钙盐促进四环素生物合成； 铁离子及其他无机离子，抑制四环素的生物合成。 控制：无机磷含量110120mg/ml；控制铁离子及其他无机离子浓度，加CaCO3。,2、发酵条件 （1）培养温度 前期温度高有利于菌丝繁殖， 中后期降温是为了减缓产生菌的代谢速度，使菌丝自溶期延迟。 控制：变温控制31-30-29 （2）溶氧 菌种对溶氧极为敏感。,（3）补料 C、N源 pH值 金色链霉菌生长，最适pH值6.06.8 合成四环素，最适pH值5.86.0 控制：发酵不同阶段，加入葡萄糖或淀粉和氨水控制所需pH值。 消泡剂 影响因素：油中酸价和过氧化物过多，影响四环素生物合成。 控制：油的质量 （4）发酵时间：通常为8d。,四、四环素的提取和精制,发酵液,滤液,加草酸及黄血酸盐、硼砂等，调节pH到1.61.9；过滤,酸化,沉淀,加氨水和氯化钙，调节pH到9，沉淀；过滤,清液,加草酸，复合物解离，四环素溶解，草酸钙沉淀；过滤,沉淀,溶解,四环素粗品,加酸，调节pH到4.64.8，沉淀；过滤,沉淀,四环素成品,纯化,调节pH到1.61.9，尿素复合物沉淀；过滤，丁醇萃取，结晶,（一）发酵液的预处理,1、原理,（1）在pH=4.57.2，四环类抗生素难溶于水，小于4大于8易溶于水。 （2）黄血盐、硫酸锌和硼砂，能除去发酵液中的铁离子、蛋白质和其它多种离子色素。,2、方法,（1）酸化 加草酸使发酵液酸化到pH=1.61.9，四环素转入液体中。在低温、短时进行。 （能去除钙离子，析出的草酸钙能促使蛋白质凝固，提高过滤速度。草酸价格较贵和加速四环素的差向化。） （2）加纯化剂（黄血盐、硫酸锌和硼砂）,（二）四环素的提取,1、沉淀提取法 （1）原理： 四环素+氯化钙四环素钙盐 在pH=4.57.2，四环类抗生素难溶于水。 （2）方法： 滤液pH=9.0四环素钙盐滤液pH4.64.8四环素粗碱,（二）四环素的提取,2、溶剂萃取法 （1）原理： 四环素+季铵碱复合物沉淀 不溶于水；溶于有机溶剂 在pH=4.57.2，四环类抗生素难溶于水。 （2）方法： 滤液pH=9.0复合物沉淀有机溶剂水溶液pH4.8四环素粗碱,（三）四环素纯化,（1）原理： 四环素+尿素pH=3.53.8，四环素-尿素 （有机溶剂） （水） 四环素+氯化钙四环素钙盐复合物 复合物不溶于水；溶于有机溶剂，分离成四环素和尿素。其盐酸盐在有机溶剂中，随温度升高，结晶速度增大。,（2）四环素纯化方法,四环素 粗碱,四环素 溶液,四环素尿素,四环素碱,四环素盐酸盐,酸化，pH1.5,尿素，pH3.5,丁酯萃取,盐酸盐结晶,第四章 抗生素类药物的生产,第一节 抗生素类药物概述 第二节 -内酰胺抗生素的生产 第三节 大环内酯类抗生素的生产 第四节 四环素类抗生素的生产 第五节 氨基糖苷类抗生素的生产,第五节 氨基糖苷类抗生素的生产,一、氨基糖苷类抗生素的结构特性 二、氨基糖苷类抗生素的作用机制 三、链霉素的理化特性 四、链霉素的生产,一、氨基糖苷类抗生素的结构特性,1、结构 氨基环醇、氨基糖、糖 碱性基团：氨基和碱性基团碱性化合物 含有羟基或氨基，有较好的溶解性,氨基糖苷类抗生素的结构特性,2、分类及代表药物 根据生产方法：,根据来源：,氨基糖苷类抗生素的作用机制,抗菌谱 抗菌谱较广，对需氧G的作用强，对厌氧菌无效；对G的作用较弱。 链霉素是继青霉素后第二个生产并用于临床的抗生素。它的抗结核杆菌的特效作用，开创了结核病治疗的新纪元。 作用机制 它与结核杆菌菌体核糖核酸蛋白体蛋白质结合，起到了干扰结核杆菌蛋白质合成的作用，从而杀灭或者抑制结核杆菌生长的作用。,链霉素的理化特性,药理特点 易形成耐药性，口服不吸收，有较强的肾毒性和耳神经毒性。 理化特性 1、白色或微带黄色的结晶或无定形粉末。 2、碱性化合物 3、溶解性 链霉素与酸形成盐，硫酸盐最重要，易溶于水、难溶于有机溶剂。（含有羟基或氨基，亲水基团） 4、理论效价 链霉素的理论效价以链霉素或双氢链霉素为标准，1g（双氢）链霉素=1U（双氢）链霉素,链霉素的生产,（一）菌种： 灰色链霉菌（Streptomyces griseus） 1943年美国 S.A.Waksman和他的博士生A.Schatz从链霉菌中析离得到链霉素。 现在使用的多是通过人工选育和纯化的变种，生产能力大为提高。,链霉素的生产,（二）发酵生产 1、温度： 26.528，29发酵单位下降。 2、pH： 菌丝生长：6.57.0 链霉素合成：6.87.3 3、通气量： 好氧菌。临界溶氧浓度：105mol/ml 4、磷酸盐： 高浓度磷酸盐加速葡糖利用，菌丝生长快速，但抑制链霉素的生物合成。一般46.5465mg/ml,链霉素的生产,（三）提取精制 离子交换法 一般流程：,思考题,四环素类和氨基糖苷类抗生素的特性。 简述四环素的特性、提取和精制过程。 简述链霉素的特性、提取和精制过程。,四环素类抗生素,母核：四并苯 两性化合物： 酸性基团：C3,C5,C6,C10,C12, C12a为酚羟基或烯醇基 碱性基团：C4为二甲氨基,半合成类四环素,对四环素类抗生素进行结构改造，发展了半合成四环素类抗生素。例如多西环素（Doxycycline）、米诺环素（Minocycline）等。 多西环素又名强力霉素，化学结构与土霉素的差别仅在于6位去除了羟基，使化学稳定性增加。抗菌谱与四环素相同，抗菌作用强于四环