课件：五大环内酯类抗生素.ppt

第五章 大环内酯类抗生素,红霉素,2,利福霉素类抗生素,3,概述,1,5.1 概述,1.多氧大环内酯抗生素,5.1 概述,5.1 概述,5.1 概述,2.多烯大环内酯类抗生素,5.1 概述,3.蒽沙大环内酯类抗生素,5.2 红霉素,红霉素的生物合成,2,红霉素的生产工艺,3,红霉素的结构与理化性质,1,5.2.1 红霉素的结构与理化性质,1.结构,5.2.1 红霉素的结构与理化性质,2.物理性质 红霉素碱可以有三种不同的结晶形式，它们的结晶水含量和熔点都各不相同，其中有两个晶形的熔点为130132，另一个为190192。虽然晶形不同，但生物活性和其他性质都未改变。风干红霉素含水量为7%10%。当晶体完全失水后，就变成无定形粉末，但仍不失去活性。,5.2.1 红霉素的结构与理化性质,3.稳定性 红霉素在干燥状态下是稳定的，结晶在室温下可保藏一年，效价并不降低。在pH68的水溶液中也很稳定，在4下放置3个星期，效价并不降低。如在室温下，一个星期后略有损失，但再经七个星期，其效价并不再继续降低。红霉素溶液在60保持5min并不破坏，但在pH68范围以外的水溶液，经24h即失效。,5.2.1 红霉素的结构与理化性质,4.化学性质 红霉素在碱性条件下，内酯环易破裂，加酸后，也不再成环。在酸性条件下，苷键易水解，经1mol/L盐酸甲醇溶液的温和水解，其中的一个苷键即破裂，得到一种碱性物红霉糖胺(erythralosamine)和红霉糖。红霉糖胺再经6mol/L盐酸水解，就得到去氧氨基己糖。,5.2.1 红霉素的结构与理化性质,红霉素中的红霉内酯环有一个活泼的酮基，它能和红霉素分子的其他功能基团起反应，用各种不同试剂解离出红霉糖和去氧氨基己糖都必然会改变这个环的结构，因此，得不到游离的红霉内酯。如用硼氢化钠将红霉素的酮基还原，红霉素就失去原有的酮基，转变为二氢红霉素(没有抗菌活性)，再水解去掉其中的二糖，就能得到二氢红霉内酯(dihydroerythronolide)。,5.2.1 红霉素的结构与理化性质,红霉素发酵液中，除了红霉素A外，还含有红霉素B及C。红霉素B在提炼过程中和红霉素一起结晶析出。红霉素在酸性溶液中不稳定，而红霉素B则比较稳定，因此可利用稳定性的差别来精制红霉素B。红霉素B与红霉素一样，受温和的酸性水解产生红霉糖，但受强烈酸性水解，就不像红霉素那样产生丙醛，而是产生巴豆醛(crotonaldehyde)的衍生物。这两个红霉素性质的区别，就在于此。,5.2.2 红霉素的生物合成,1.红霉内酯的生物合成,5.2.2 红霉素的生物合成,2.糖的生物合成,5.2.2 红霉素的生物合成,5.2.2 红霉素的生物合成,3.红霉素生物合成的最后步骤,5.2.3 红霉素的生产工艺,1.生产菌种 红霉素链霉菌在合成琼脂培养基上生长的菌落，是由淡黄色变为微带褐色的红色，色素不渗透到培养基中，气生菌丝为白色，孢子丝呈不紧密的螺旋状，约35圈，孢子呈球状。常用砂土管或冷冻管保存，以冷冻管保存的孢子质量好。,2019/9/3,19,可编辑,5.2.3 红霉素的生产工艺,2.发酵工艺及控制要点 （1）孢子制备及控制要点 孢子培养一般采用淀粉、玉米浆、硫酸铵等琼脂斜面培养基，37，培养78天，即生长成熟。孢子培养基中的配比适当与斜面孢子的质量和菌种的发酵单位有重要的关系；琼脂本身的质量对孢子质量和数量也有重要的影响，而这一点常常为人们所忽视。为了减少因琼脂产地、加工方法不同而引起斜面质量的差异，可用水洗琼脂，除去某些可溶性杂质，以提高和稳定孢子质量。光对斜面孢子生长有抑制作用，应该避光培养。,5.2.3 红霉素的生产工艺,（2）种子培养及控制要点 种子培养是采用淀粉、葡萄糖、黄豆饼粉、硫酸铵和碳酸钙等组成的培养基。直接用红霉菌孢子悬液亦可用摇瓶种子培养液做种子罐接种。各级种子于2835进行培养，经一定时间后，种子生长成熟，即可移入发酵罐。种子培养基的成分和质量与孢子发芽和种子质量有重要关系，种子质量还与种子培养时消耗功率的大小有明显关系，在不损害菌丝的情况下，增加种子培养的输入功率，能使红霉素的发酵单位直线上升。,5.2.3 红霉素的生产工艺,（3）发酵生产及控制要点 培养基发酵培养基最适碳源是蔗糖，在蔗糖浓度为7.0%时，红霉素产量和菌丝干重为最大，各种碳源的效果大小的顺序为：蔗糖葡萄糖淀粉糊精。,5.2.3 红霉素的生产工艺,在无机盐中，铁盐可以降低红霉素的产量，如培养基含有400g/mL的铁，培养液中的效价就会降到零。,5.2.3 红霉素的生产工艺,发酵条件控制 在稀薄培养基中，通气效率较好，能够满足菌的需氧量，所以红霉素的生物合成不受通气的影响。但在丰富培养基中，红霉素的产量则随通气速率的增加而提高。 菌体在代谢过程中产生的二氧化碳对红霉素的生物合成是有影响的。 红霉素链霉菌生长的最适pH为6.67.0，而红霉素合成的最适pH为6.76.9。pH的改变对红霉素生物合成的影响很大。因此，应调整好培养基中生理酸性和生理碱性物质的用量，以保证发酵过程中pH在适当范围。,5.2.3 红霉素的生产工艺,3.提取和精制 红霉素提取的步骤如下：,5.3 利福霉素类抗生素,利福霉素类抗生素的抗菌特性,2,利福霉素SV的生产工艺,3,利福霉素类抗生素的结构,1,5.3.1 利福霉素类抗生素的结构,5.3.2 利福霉素类抗生素的抗菌特性,利福霉素SV注射剂能高效地抗革兰阳性菌及结核分枝菌，但口服后排泄快，血药浓度不高。 利福平对耐甲氧苯青霉素钠的金葡菌所引起的感染疗效显著，它和万古霉素联合治疗能起协同杀灭葡萄球菌的作用，但单独使用都易引起耐药性。 利福定即异丁基哌嗪利福霉素，此药具有抗结核作用强及血药浓度比利福平高两倍的优点。,5.3.2 利福霉素类抗生素的抗菌特性,环戊哌利福霉素即利福喷丁，是一个长效利福霉素，其半衰期为32.8h，和利福平相比，每周用药只12次，抗菌活性为利福平210倍， LD50比利福平低25倍。和氧氟沙星联用治疗麻风病效果极佳。 罗哌啶利福霉素不仅抗结核菌强于利福平，ED50比后者小7倍，而且对耐药菌效果好。在肺中浓度比血液中高1020倍。,5.3.3 利福霉素SV的生产工艺,1.生产菌种 在研究利福霉素B的生物合成途经时，发现利福霉素SV是利福霉素B的前体，目前工业生产利福霉素SV的菌株是用高效诱变剂N-甲基N-亚硝基胍处理菌丝断片得到的阻断突变株RS20，该菌发酵生产利福霉素SV的能力为2000g/mL。,5.3.3 利福霉素SV的生产工艺,2.发酵工艺及控制要点 （1）发酵生产流程,5.3.3 利福霉素SV的生产工艺,（2）发酵生产及控制要点 培养基 斜面培养基：用Bennet培养基或5麸皮的琼脂斜面。 种子培养基：葡萄糖1.5、淀粉1.5、黄豆饼粉1.0、蛋白胨1.0、KNO3 0.05、CaCO3 0.2、pH7.0。 发酵培养基：葡萄糖10、黄豆饼粉1.0、蛋白胨1.0、鱼粉0.5、KNO3 0.8、KH2PO4 0.015、氯化钴1g/mL、CaCO3 0.5。,5.3.3 利福霉素SV的生产工艺,培养条件控 制斜面在28培养68天，基质菌丝生长丰满，色泽橘红，经摇瓶试验，效价合格后供生产使用或制成冷冻管冰箱保存。 摇瓶在28摇床生长4860h，菌丝生长浓厚逐渐变色，pH7.07.3。 一级种子罐28培养5565h，pH7.07.2，残糖1.5，菌丝含量20。 级种子罐28培养4055h，pH7.17.3，残糖2.5，菌丝含量3540(2000r/min离心5min)，效价300U/L。,5.3.3 利福霉素SV的生产工艺,3.利福霉素SV的提取和精制 (1)工艺流程,5.3.3 利福霉素SV的生产工艺,（2）提取工艺控制要点 发酵液预处理要求去除蛋白质等易乳化杂质，可加入有机絮凝剂阳离子聚丙烯酰胺（PAMC）或SL-3，板框过滤。滤液加破乳剂十二烷基三甲基溴化铵（简称1231），稀HCl调pH2.5，用乙酸丁酯(BA)萃取。萃取液用1碳酸氢钠溶液