第五章大环内酯类抗生素(1)

第五章大环内酯类抗生素 红霉素的结构与理化性质 红霉素的生产工艺 红霉素的生物合成 概述 一 概述 大环内酯类抗生素是以一个大环内酯为母体 通过羟基 以苷键和1 3个分子的糖相连结的一类抗生素 大环内酯类抗生素 大多数 某些 碱性大环内酯类抗生素的抗菌活性较强十六元大环内酯抗生素抗菌活性最强 大环内酯类 按结构划分 1 多氧大环内酯抗生素 12元环 14元环 二甲胺基糖 碱性 去氧氨基己糖 竹桃糖 碳霉氨基糖 碳霉糖 作用机理 与核糖蛋白体50S亚基的特殊部位结合 选择性抑制原核蛋白质合成 对病原性细菌有选择性抑制效应 因而其毒副作用较低 2 多烯大环内酯抗生素 四烯 五烯 六烯 七烯 按照所含共轭双键的数目 分子特征 具有26 28元大环内酯多元环内酯环中 具有4 7个共轭双链 多烯大环内酯和大环内酯抗生素之间的生物学差别 3 蒽沙大环内酯抗生素 环桥类抗生素 其脂肪链的结构和立体化学与大环内酯类相似 一个脂肪链桥经过酰胺键与芳香基团平面两个不相邻位置相连接 抗菌谱较广 对G 菌和某些G 菌 支原体等有较强的作用 还具有抗癌活性 含萘醌的抗生素含苯醌的抗生素 二 红霉素的结构与理化性质 来源 由链霉菌产生弱碱性抗生素 去氧氨基己糖 红霉内酯 红霉糖 结构特点 红霉素是由红霉内酯与去氧氨基己糖和红霉糖缩合而成的碱性苷 根据侧链R和R 的不同 分为 物理性质 1 碱性 能与无机或者有机酸类形成在水中溶解度较大的盐类 2 结晶形式 白色或类白色的结晶或粉末 3种3 溶解性 易溶于醇类 醚 丙酮 氯仿和乙酸乙酯等有机溶剂 不甚溶于水 在水中的溶解度随温度的升高而减小 55 时溶解度最小 结晶沉淀 4 无臭 味苦 微有引湿性 干燥结晶状态稳定pH6 8的水溶液中稳定 3 稳定性 4 化学性质 红霉素B在酸性溶液中比较稳定 红霉素在酸性溶液中不稳定 精制红霉素B 强酸水解 巴豆醛衍生物 三 红霉素的生物合成 红霉内酯红霉糖去氧氨基己糖 红霉素 1丙酰CoA6甲基丙二酰CoA 碳标记 Glucose Fructose 蛋氨酸 谷氨酸 侧链 同位素法 四 红霉素的生产工艺 一 生产菌种 红霉素链霉菌 合成培养基 淡黄色变为微带褐的红色 沙土管或冷冻管保存 诱变育种 快中子10 30krad 形态变异 产生孢子 不产生孢子 产量低或不分泌红霉素 颜色特征 与亲本相似 不同于亲本 丧失合成能力 红霉素的生物合成与亲本的培养特征有关 发酵工艺及控制要点 红霉素发酵一般采用孢子悬液接入种子罐 经二级种子扩大培养后移入发酵罐 利用分批补料的方式 进行发酵生产 红霉素链霉菌 活化 母瓶 接种 孢子培养 37 7 8d 避光 孢子 发酵罐 一级种子培养二级种子培养 28 35 孢子培养基 淀粉 玉米浆 硫酸铵等 培养基配比 琼脂 种子培养基 淀粉 葡萄糖 黄豆饼粉 硫酸铵和碳酸钙等 种子培养基的成分和质量 种子培养消耗功率 接种量10 pH7 0 28 35 放罐 发酵生产及控制要点 红霉素发酵一般都使用复合培养基 C源 淀粉 葡萄糖 N源 黄豆饼粉 硫酸铵 缓冲剂 碳酸钙 前体 丙酸 1 碳源的控制 发酵培养基最适碳源是蔗糖 7 0 碳源效果 蔗糖 葡萄糖 淀粉 糊精 葡萄糖 果糖 分解速率 利用速率 葡萄糖抑制效应 发酵过程通过补料形式控制糖浓度 避免红霉素合成停止 2 前体浓度的控制 发酵生产及控制要点 红霉内酯的前体物质丙酸抑制菌体生长 连续或间隙添加 控制在0 2 3 氮源的控制 红霉素生产中一般多用有机氮源Val影响最大 N源耗尽 菌体量停止生长 合成红霉素 抑制 在发酵过程中控制培养液的C N是提高发酵水平的关键 发酵生产及控制要点 3 铁盐的控制 铁盐可以降低红霉素的产量 4 发酵条件控制 在稀薄培养基中红霉素生物合成不受通气影响丰富培养培养基中产量随通气速率的增加而提高 DO CO2 分压增加抑制红霉内酯的生物合成而降低发酵单位 不影响菌体的生长 pH 生长的最适pH为6 6 7 0 合成的最适pH为6 7 6 9 提取和精制 原理 红霉素是碱性化合物 碱性时可溶于有机溶剂中 而在酸性时则能溶于水中 目前主要采用溶剂萃取法来提取 发酵液 过滤 原滤液 调pH 9 8 10 2 醋酸丁酯 丁酯萃取液 缓冲液萃取相 调pH 4 0 4 2缓冲溶液 调pH 9 8 10 2 丁酯二次萃取 丁酯二次萃取液 丙酮 红霉素结晶 红霉素纯品 重结晶 溶剂 醋酸丁酯 二氯甲烷 丙酮反萃取酸 醋酸缓冲液 磷酸缓冲液 柠檬酸缓冲液 硼酸 提取和精制 溶液的pH值 萃取 pH9 10 反萃取 pH4 5 萃取选择性最高 红霉素最纯 萃取中所形成的乳浊液的稳定性随pH值的升高而增加 不含胰酶的蛋白酶及酯酶保温消化处理发酵液 减轻或避免提炼过程中的乳化现象 提高发酵液单位 提取和精制 红霉素制品 丙酮 2VH2O 红霉素纯品 970U mg 符合药典 红霉素盐化合物的制备 在萃取溶剂中直接成盐的方法 醋酸丁酯 10 15 pH 8 10 多次提取发酵液 高浓度萃取液 无水Na2SO4 干燥 过滤 滤液 乳酸的醋酸丁酯溶液 pH5 1 白色乳酸盐结晶 55 以下真空干燥 成品 提取和精制 红霉素是碱性化合物 在酸性和中性条件下呈阳离子 离子交换法提取 低交联度磺酸型阳离子交换树