微生物制药-β-内酰胺类抗生素.ppt

微生物制药 b 内酰胺抗生素 第一节定义 分子中含有 内酰胺环并具有抗菌作用的一类化学物质 第二节分类和命名 青霉烷 penams 青霉烯 penems 碳青霉烯 carbapenems 头孢烯 cephems 碳头孢烯 carbacephems 氧头孢烯 oxocephems 一 b 内酰胺抗生素的分类 一 b 内酰胺抗生素的分类 续 单环 内酰胺 monobactams 青霉烷砜 penicillanicacid 氧青霉烷 棒烷 oxopenams 二 内酰胺抗生素的命名 青霉烷类 cillin 西林 头孢烯类 cef 头孢 青霉烯类 penem 配能 氧头孢烯类 oxef 氧头孢 碳头孢烯类 carbef 碳头孢 单环内酰胺类 onam 喃 内酰胺酶抑制剂类 lactamaseinhibitors 复合 内酰胺抗生素 内酰胺抗生素 内酰胺酶抑制剂 三 青霉素的分类 生物合成的 内酰胺抗生素 第三节生物合成与代谢调控 青霉素与头孢菌素的生物合成途径生物合成中的调控反应 青霉素G 苯乙酸 侧链 6 氨基青霉烷酸 6 APA 母核 苯乙酸 半胱氨酸 缬氨酸 青霉素与头孢菌素的生物合成途径 一 L 氨基己二酸 L 半胱氨酸 L 缬氨酸 ACV合成酶 LLD ACV IPN合成酶 IPN异青霉素N 青霉素与头孢菌素的生物合成途径 二 IPN酰基转移酶 IPN酰化酶 青霉素G 6 APA 青霉素与头孢菌素的生物合成途径 三 异构酶 DOCPC羟化酶 DOCPC合酶 DCPC乙酰转移酶 异青霉素N 青霉素N 脱乙酰氧头孢菌素C 脱乙酰头孢菌素C 头孢菌素C 碳源调控 葡萄糖效应 速效碳源青霉素 头孢菌素 棒酸发酵NH4 调控 NH4 青霉素 头孢菌素发酵氨基酸调控 赖氨酸青霉素 头孢菌素发酵 蛋氨酸头孢菌素发酵pH调控 影响通透酶 磷酸盐调控 一般与碳源调控相联系 注 表示抑制或阻遏 表示促进或刺激 调控反应的控制 用流加方法控制效应物在发酵液中的残留浓度 生物合成中的调控反应 第四节青霉素的工业生产 工艺流程 发酵 产黄青霉 真空冷冻干燥或液氮保藏孢子 斜面孢子 琼脂培养基上25 培养7 9天 米孢子 用斜面孢子悬浮液接种于大米或小米基质上25 培养6 7天 种子罐 用孢子米粒或孢子悬液接种 26 通气 搅拌培养60 68小时 发酵罐 用种子罐按10 15 体积接种 在25 及通气 搅拌下补料分批培养200 240小时 发酵液 冷却至5 左右 絮凝 过滤 发酵滤液 补料 葡萄糖硫酸铵氨水苯乙酸或苯氧乙酸消沫剂 第四节青霉素的工业生产 工艺流程 提炼 第四节青霉素的工业生产 青霉素发酵的主要工艺控制点 青霉素生产菌种 产黄青霉 Penicilliumchrysogenum 的分生孢子 第四节青霉素的工业生产 第四节青霉素的工业生产 青霉素发酵过程主要变量的典型变化曲线 青霉素生产工艺要点 一 生产菌种的长期保存要采用孢子悬浮液液氮低温 196 存放或真空冷冻干燥管冷藏 4 的方法 而不采用传统的沙土管保藏方法 以便在较长时间 5 10年 内保持菌种的存活和生产能力稳定 琼脂斜面种子 孢子 密封后在4 15 下可以短时间保存 但最好不要超过3个月 米孢子的基质可以是大米或小米 培养成熟后密封可以在4 15 下保存不超过3个月 如果在密封前真空干燥 则可以保存不超过6个月 种子罐以达到对数生长的后期为培养成熟指标 不能随意延长或缩短培养时间 同时要考虑培养液的流动性 以不影响通过管道向发酵罐接种的速度为宜 青霉素生产工艺要点 二 发酵罐的发酵条件要严格按工艺要求进行控制 特别是各项补料要适应工艺对溶氧 pH及维持量的要求 不能过量 也不能不足 为了减少过程空气湿度对发酵液体积的影响 在湿度偏高或偏低的季节 要适当提高或降低用于补料的糖液浓度 氨水既作为发酵的氮源 又用来调节发酵过程中的pH 它的补入要根据发酵液的pH和铵氮含量与补硫酸铵协调进行 发酵液过滤要尽量提高速度 缩短时间 为此一般需要在过滤前对发酵液进行絮凝处理 絮凝剂的加入量随絮凝剂种类不同而异 以达到最大絮凝效果而不过量为宜 除种子制备和发酵过程要严防杂菌侵入外 提取的各工序也应尽量保持无菌 因为污染细菌极有可能产生能破坏青霉素的青霉素酶 特别是过滤 由于操作时间长 料液营养丰富 容易滋生杂菌 故必须定期对设备和过滤介质进行清洗和灭菌 必要时可在过滤前加入4 福尔马林防腐 青霉素生产工艺要点 三 青霉素对热 酸 碱都不稳定 而萃取操作正好处于不稳定pH范围内 故萃取过程要尽量降低温度 缩短时间 以减少青霉素的降解 离心萃取速度快 青霉素在不稳定pH下维持时间短 是目前生产上普遍采用的方法 由于一次萃取对象的发酵滤液中含有不少可溶性蛋白质 容易在萃取界面形成乳化层 影响萃取和相分离 故应尽可能提高发酵液过滤质量 并在萃取过程中加入适量破乳剂 结晶操作要掌握好晶体形成的速度 以达到理想的晶形和晶粒大小 为此 必须控制结晶时的温度和结晶反应剂加入的速度 并保持适当转速的搅拌 提取过程中使用的过程水 溶媒及其它原辅料 都要有严格的质量要求 设备 周围环境和操作人员也要严格保持清洁 以避免带进杂质和杂菌 影响产品质量 第五节头孢菌素C的工业生产 生产菌种 枝顶头孢 Cephalosporiumacremonium 又称产黄枝顶孢 Acremoniumchrysogenum 生产流程 枝顶头孢 斜面培养 摇瓶培养 种子罐 发酵 过滤 超滤 吸附 解吸 吸附 解吸 锌络合 结晶 过滤 干燥 头孢菌素锌盐 第五节头孢菌素C的工业生产 工艺控制点 发酵液残油 微量 但离心后肉眼可见 铵氮 0 5 0 7g L pH 6 5 原料消耗 Cephalosporiumacremonium的气生菌丝和孢子囊 Cephalosporiumacremonium的菌丝和节孢子 节孢子 第六节半合成青霉素和头孢菌素的生产 6 氨基青霉烷酸 6 APA 的酶法生产工艺原理 青霉素G 6 APA 苯乙酸 青霉素酰胺酶作用点 第六节半合成青霉素和头孢菌素的生产6 氨基青霉烷酸 6 APA 的酶法生产 工艺流程 E coli或Bacillusmegaterium培养 青霉素酰胺酶分离 纯化 酶包埋 青霉素G钾 磷酸盐缓冲液 固定化酶柱 萃取 结晶 pH8 4 苯乙酸 结晶 萃取 母液以上各步的收得率为 青霉素G裂解95 96 6 APA分离和纯化97 苯乙酸分离和纯化80 生产1kg6 APA约需2kg青霉素G钾 回收的苯乙酸可用作青霉素发酵前体 固定化酶柱可反复使用 使用次数不少于500次 6 APA 第六节半合成青霉素和头孢菌素的生产7 氨基脱