《抗生素制备》PPT课件.ppt

抗生素的生产工艺 制作团队 制作 李歌监制 陈烨顾问 李萌校对 石琼 主要内容 抗生素的定义 特点 分类和作用机制青霉素的生产工艺 包括生物合成及调控 育种 发酵工艺 提取工艺 抗生素 antibiotics 的定义 种类 定义 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 抗生素的种类 根据结构分类 一 内酰胺类 青霉素类和头孢菌素类的分子结构中含有 内酰胺环 近年来又有较大发展 如硫酶素类 单内酰环类 内酰酶抑制剂 二 氨基糖甙类 包括链霉素 庆大霉素 卡那霉素 妥布霉素 丁胺卡那霉素 新霉素 核糖霉素 小诺霉素 阿斯霉素等 三 四环素类 包括四环素 土霉素 金霉素及强力霉素等 四 大环内脂类 临床常用的有红霉素 白霉素 无味红霉素 乙酰螺旋霉素 麦迪霉素 交沙霉素等 阿奇霉素 五 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 根据抗生素的作用对象分类 1 广谱抗生素 如氨卞青霉素既抑制G 又抑制G 2 抗G 的抗生素 如青霉素 3 抗G 的抗生素 如链霉素 3 抗真菌的抗生素 如制霉菌素 4 抗病毒的抗生素 如四环类抗生素对立克次氏体及较大病毒有一定作用 5 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抑制生物能作用 抗霉素 抗生素的生产方法 1 生物合成法 传统方法 工程菌 制造法 细胞融合技术法2 化学合成法 3 生物合成加化学合成法 1 生物合成法 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 工程菌 通过基因工程构建工程菌 工程菌产生全新的抗生素 细胞融合技术法 对抗生素产生菌采用细胞融合技术的成果更为突出 橄榄色无孢小单孢菌细胞融合株抗生素产率比原菌株提高140倍 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 3 生物合成加化学合成法为了对付细菌的抗药性 科学家对原有的抗生素进行了改造 细菌因再无法识别改头换面的抗生素而被抑制或杀死 抗生素工艺过程 菌种 孢子制备 种子制备 发酵 发酵液预处理 提取及精制 成品包装 菌种 来源于自然界 获得能产生抗生素的微生物 经分离 选育和纯化后即称为菌种 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 将保藏的处于休眠状态的孢子 接种至固体斜面培养基 然后在进行扩大培养 将孢子接入种子罐逐级放大培养 培养基的配置 碳源 淀粉 蔗糖 葡萄糖等 供给菌种生命活动所需能量 构成菌体细胞及代谢产物 参与抗生素的生物合成 氮源 玉米浆 麸皮粉 无机氮源 构成菌体细胞物质和含氮代谢物 参与含氮抗生素合成 前体 苯乙酸或苯乙酰胺 一次 0 1 无机盐 S P Ga Mg K等 铁离子有害 控制在 30 g mL 发酵 目的是使微生物大量分泌抗生素接种10 通气搅拌控制罐温 前期 25 26 后期 23 消泡控制pH定时采样进行生化分析 镜检 测定菌体浓度 残糖量 抗生素含量等 发酵液的预处理 发酵液的预处理和过滤是提取抗生素的第一步工序 目的是要将发酵液中的菌丝体和固体悬浮液分开 方法有 加热法 调节悬浮液的pH值 凝聚和絮凝等 抗生素的提取与精制 提取 溶媒萃取法离子交换法直接沉淀法精制 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 2020 2 8 青霉素 青霉素 2020 2 8 青霉素 二战宣传画 感谢青霉素 伤兵 可以安然回家 青霉素分子结构球棍模型 2020 2 8 青霉素 又被称为青霉素G peillinG 盘尼西林青霉素是抗菌素的一种 是指从青霉菌培养液中提制的分子中含有青霉烷 能破坏细菌的细胞壁并在细菌细胞的繁殖期起杀菌作用的一类抗生素青霉素类抗生素是 内酰胺类中一大类抗生素的总称 2020 2 8 抗菌作用和临床应用 青霉素主要抑制革兰氏阳性细菌 但对某些革兰氏阴性细菌 螺旋体及放线菌也有强大的抗菌作用 青霉素的抗菌作用与抑制细胞壁的合成有关 青霉素临床上用于治疗葡萄球菌传染症如脑膜炎 化脓炎 骨髓炎等 溶血性链球菌传染症如腹膜炎 产褥热 以及肺炎 淋病 梅毒和炭疽等 2020 2 8 青霉素的生物合成与赖氨酸的调控 2020 2 8 青霉素的生物合成与糖类的关系 青霉素的生物合成受糖分解代谢产物的阻遏 如合成青霉素的酰基转移酶就会被阻遏 在青霉素发酵过程中 发现能被青霉素迅速利用的葡萄糖有利于菌体生长 但抑制青霉素的合成 而被缓慢利用的乳糖 却是生产青霉素的最好碳源 2020 2 8 青霉素生产工艺过程 菌种 孢子制备 种子 发酵 提取 精制 成品检验 包装 分装 应用 跟踪 质量分析 2020 2 8 前体 菌种孢子制备种子制备发酵发酵液预处理及种子加滤提取及精制成品检验成品包装 发酵阶段 提取阶段 2020 2 8 青霉素工业制备 菌种 目前国内青霉素生产菌按其在深层培养中菌丝的形态分为丝状菌和球状菌两种 根据丝状菌产生孢子的颜色又分为黄孢子丝状菌和绿孢子丝状菌 常用菌种为绿孢子丝状菌 如产黄青霉素 菌种的选育技术 1 杂交育种 2 原生质体融合 3 基因工程 4 新抗生素产生菌获得 培养基 碳源青霉菌能利用多种碳源如乳糖 蔗糖 葡萄糖等 目前采用淀粉水解糖 糖化液进行流加 氮源可采用玉米浆 花生饼粉 精制棉籽饼粉或麸皮粉等有机氮源 及氯化氨 硫酸氨 硝酸氨等无机氮源 前体为生物合成含有苄基基团的青霉素G 需要在发酵中加入前体如苯乙酸或苯乙酰胺 由于它们对青霉素有一定毒性 故一次加入量不能大于0 1 并采用多次加入方式 无机盐包括硫 磷 钙 镁 钾等盐类 铁离子对青霉素有毒害作用 应严格控制发酵液中铁含量在30ug mL以下 发酵培养控制 菌体生长过程控制 6个阶段加糖控制 残糖降至0 6 pH上升时加糖补氮及加前体 补氮 硫酸铵 氨 尿素 使发酵液氨氮量控制在0 01 0 05 前体 发酵液中残存乙酰胺浓度为0 05 0 08 pH控制 6 6 6 4温度 前期25 26 后期23 溶解氧 不低于饱和溶解氧的30 泡沫的控制 采用植物油消沫是个好方法 一方面作为消沫剂 另一方面还可以起到碳源作用 不锈钢发酵罐 青霉素发酵过程中的代谢变化分为菌体生长 青霉素合成和菌体自溶三个阶段 菌体生长阶段 发酵培养基接种后生产菌在合适的环境中经过短时间的适应 即开始发育 生长和繁殖 直至达到菌体的临界浓度 青霉素合成阶段 这个阶段主要合成青霉素 青霉素的生产速率达到最大 并一直维持到青霉素合成能力衰退 在这个阶段 菌体重量有所增加 但产生菌的呼吸强度一般无显著变化 菌体自溶阶段 这个阶段菌体