最新抗生素生产工艺.pdf

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1、 抗 生 素 生 产 工 艺 精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢12 宁夏工商职业技术学院 毕 业 论 文 题目：抗 生 素 的 生 产 工 艺 作者：学号：系别：化 工 工 程 系 专业：应 用 化 工 技 术 专 业 指导教师：专业技术职务：2013 年 3 月 精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢12 宁夏银川 目录 一、抗生素 1、抗生素的定义.3 2、抗生素的发展.4 3、抗生素的应用.4 4、抗生素的生产工艺.5 二、青霉素 1、青霉素的定义.5 2、青霉素菌种.6 3、青霉素培养基.6 4、青霉素发酵件控制.7

2、 5、青霉素的分离和纯化.7 6、青霉素工艺控制要点.8 讨论.8 结论.9 致谢.11 参考文献.12 精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢12 抗生素的生产工艺 摘要：发酵工程药物中最主要的就是抗生素，抗生素是临床上日常应用量最大的抗 感染药物、它是生物，包括微生物、植物和动物在内，在其生命活动过程中所产 生的，能在低微浓度下有选择地抑制或影响他种生物功能的有机物质。【关键词】抗生素，青霉素，生产工艺 引入：抗生素是生物体在生命活动中产生的一种次级代谢产物。目前人们在生物体内 发现的 6000 多种抗生素中，约 60%来自放线菌，抗生素主要用微生物发酵法生

3、 产，少数抗生素也可用化学方法合成，人们还对天然得到的抗生素进行生化或化 学方法改造，使其具有更优越的性能。抗生素不仅广泛用于临床医疗，而且已经 用于农业、畜牧及环保等领域中。青霉素是最早发现并用于临床的一种抗生素，1928 年为英国人弗莱明发现，40 年代投入工业生产，在 二战期间立刻大显身手，它能有效控制伤口的细菌感染，挽救了数百万战争中受伤者的性命。一、抗生素（一）抗生素的定义 精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢12 抗生素又称抗菌素，指某些微生物在代谢过程中所产生的，对于其他微生物具 有抑制生长或杀灭作用的化学物质，是制药工业中一类重要原料药。某些抗

4、生素对 一部分较大的滤过性病毒也有抑制作用；或有刺激动植物生长的作用；或具有抗恶 性肿瘤、抗辐射等作用。有些天然抗生素，经用化学方法进行分子结构改造后，可 得到疗效更高的半合成抗生素。少数天然抗生素可用化学方法进行大量生产，成为合成抗生素。（二）抗生素的发展 最早具有临床实用价值的抗生素是 1928 年英国细菌学家 A.弗莱明发现的青霉 素，是由点青霉菌或产黄青霉菌产生。1944 年，俄国出生的 S.A.瓦克斯曼发现了由 灰色链霉菌产生的链霉素。1946 1956 年先后从土壤中寻找到由放线菌产生的氯霉 素、金霉素、土霉素、制霉菌素、红霉素及丝裂霉素 C 等。60 70 年代,半合成抗 生素迅

5、速发展,获得了具有显著疗效的新型抗生素,如半合成青霉素和头孢菌素类，具 有耐青霉素酶、耐酸和抗菌谱广等特点，为抗生素的临床应用开辟了新的领域。（三）抗生素的应用 抗生素在临床治疗中占有重要的地位。如青霉素钾盐、普鲁卡因盐用于临床已 有 40 年之久，是控制敏感金黄色葡萄球菌及肺炎双球菌引起的败血症和肺炎等病的 有效药物。红霉素和头孢菌素类用精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢12 于治疗对青霉素耐药的金黄色葡萄球菌引起的疾 病。制霉菌素、灰黄霉素用于治疗真菌性疾病。林可霉素可用于治疗败血症，呼吸 道感染，骨、关节感染，对骨髓炎疗效更好。丝裂霉素 C、博莱霉素、

6、柔毛霉素等 分别对肺癌,恶性葡萄胎等有一定疗效。各种抗生素在临床上均有程度不同的副作 用，如过敏、听觉受阻等。抗生素在农业防治作物病害方面的应用也占有一定的地位。（四）抗生素的生产工艺 发酵法生产抗生素的主要工艺步骤包括菌种的制备、种子扩大培养、发酵、发 酵液的预处理、代谢产物的分离纯化、干燥，最后制得产品。二、青霉素 青霉素的生产历史最长，工艺最成熟。故以其生产工艺为例（一）青霉素的定义 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，是第一种能够 治疗人类疾病的抗生素。青霉素类抗生素是-内酰胺类中一大类抗生素

7、的总称。但 它不能耐受耐药菌株(如耐药金葡)所产生的酶，易被其破坏，且其抗菌谱较窄，主要对革兰氏阳性菌有效。青霉素 G 有钾盐、钠盐之分，钾盐不仅精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢12 不能直接静注，静 脉滴注时，也要仔细计算钾离子量，以免注入人体形成高血钾而抑制心脏功能，造成死亡。其生产工艺流程如下：产黄青霉 斜面孢子 米孢子 种子罐 发酵罐 发酵液 发酵滤液 一次 BA 萃取液 一次水提液 二次 BA 萃取液 脱色液 结晶 混悬液 湿晶体 青霉素工业盐（二）菌种 青霉素生产菌株一般为产黄青霉，根据深层培养中菌丝体的形态，分为球状菌 和丝状菌。在发酵过程中

8、，产黄青霉的生长发育可分为 6 个阶段：A、分生孢子的期；B、菌丝繁殖，原生质嗜碱性很强，有类脂肪小颗粒产生为期；C、原生质嗜碱性仍很强，形成脂肪粒，积累贮藏物为期；D、原生质嗜碱性很弱，脂肪粒减少，形成中、小空泡为期；E、脂肪粒消失，形成大空泡为期；F、细胞内看不到颗粒，并有个别自溶细胞出现为期。其中 期称为菌丝生长期，菌丝的浓度增加很多，但产生的青霉素较少，处于该时期的菌丝体适于用做发酵的种子。精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢12 期是青霉素的分泌期，此时菌丝 体生长减缓，并大量产生青霉素。期是菌丝体的自溶期。（三）培养基 青霉素生产的培养基包括碳源、

9、氮源、前体、无机盐等。青霉菌可以利用多种 碳源，如乳糖、蔗糖、葡萄糖等。氮源常选用玉米浆、精制棉子饼粉或麸皮粉，并 补加无机氮源。前体可采用苯乙酸或苯乙酰胺，一次加量不大于 0.1%，以防止前体 对青霉菌的毒害。加入的无机盐包括 S、P、Ca、Mg、K 等，由于铁离子对青霉菌 有毒害作用，必须严格控制铁离子的浓度，一般控制在 30ug/ml。（四）发酵条件控制 发酵过程的条件主要是通过补料来控制的，如根据发酵液中的残糖量、PH、排 气中的二氧化碳和氧气的含量来控制加糖速率。一般残糖降至 0.6%，PH 上升时开 始加糖。氮源主要补加硫酸铵、氨水和尿素，发酵液的氨氮控制在 0.05%。前体是 在

10、发酵的适当时间添加，使苯乙酰胺等前体的浓度保持在一定范围内。PH 控制在 6.4 6.6 之间，可以通过添加葡萄糖，加酸或加碱来调节。温度一般在发酵前期控制 25C26C，发酵后期控制在23C。通气比控制在 1：0.8，搅拌转速根据发酵不同阶段的需要进行调整，使溶解氧不低于饱和溶解氧 浓度的 30%。通常采用豆精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢12 油、玉米油或化学合成消沫剂如还氧丙烯环氧乙烯聚醚类进行消沫，注意控制用量和加入方式。(五)青霉素分离和纯化 青霉素发酵液可以通过各种过滤器过滤，滤液用醋酸丁酯进行溶媒萃取 2 3 次；醋酸丁酯萃取液按照 150

11、200g/10 亿单位的量加入活性炭脱色，过滤除去活 性炭；滤液采用蒸馏或直接结晶法结晶，晶体经过洗涤，烘干后，得到青霉素结晶产品。（六）工艺控制要点 青霉素发酵，要特别注意严格操作防止污染杂菌。在接种前后，种子培养过 程及发酵过程中，应随时进行无菌检查，以便及时发现染菌，并在染菌后进行必要 处理。因为它易被菌氧化而产生阻遏作用。加糖主要控制残糖量，加入量决定于耗 用葡萄糖作为碳源必须控制其加入的浓度，糖速度、PH 变化、菌丝量及培 养液体积，加糖率一般不大于 0.13%/h。严格控制培养基内前体的浓度，除在基础培养基中加入 0.07%以外，应根 据发酵过程中合成青霉素的需要加入，其含量不应超

12、过 0.1%。否则，对青霉素的生 长会产生毒性。青霉素发酵的最适 PH 为 6.5 左右。如果 PH 过高，可以通过补糖、加油、加硫酸或无机氮源等方法调节；如果 PH 过低，可精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢12 以采取加碳酸钙、加碱或加尿素、氨水等方法调节，但应尽量避免超过 7.0。讨论 抗生素在目前的制药工业中仍占有举足轻重的地位，尤其是下游半合成抗生 素的发展，进一步刺激了上游的工业发酵。一些抗生素的工业生产规模非常大，如-内酰胺类的青霉素、头孢菌素 C，大环内酯类的红霉素、利福霉素，氨基 环醇类的链霉素、庆大霉素。其它的一些抗生素，如林可霉素、四环

13、素、金霉素、万古霉素等，单个发酵罐容积越来越大，100 m3 的发酵罐被普遍采用，200 m3 甚至更大容积的发酵罐经常可见报道。抗生素的工业生产包括发酵和提取两部分。工艺流程大致如下：菌种的保藏、孢子制备、种子制备、发酵、提取和 精制。种子和发酵培养基的常用碳源有：葡萄糖、淀粉、蔗糖、油脂、有机酸等，主要为菌体生长代谢提供能源，为合成菌体细胞和目的产物提供碳元素。有机氮 源多用玉米浆、黄豆饼粉、麸质粉、蛋白胨、酵母粉、鱼粉等，硫酸铵、尿素、氨水、硝酸钠、硝酸铵则是常用的无机氮源。另外，培养基中还得添加无机盐、微量元素以及消沫剂，部分抗生素还得加入特殊前体，如青霉素的前体是苯乙酸，大环内酯类抗

14、生素的前体是丙酸盐。发酵过程普遍补加一种碳源、氮源物质，如 葡萄糖和硫酸铵。pH 值通过流加氨水进行调节，很多抗生素在发酵中后期流加 前体，对提高产量非常有益。抗生素发酵精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢12 绝大多数为好氧培养，必须连续通入大 量无菌空气，全过程大功率搅拌。发酵液的预处理，一般加絮凝剂沉淀蛋白，过 滤去除菌丝体，发酵滤液的提取常用溶媒萃取法、离子交换树脂法品。、沉淀法、吸附法等提纯浓缩，然后结晶干燥得纯。总结 抗生素在我们的日常生活已经被广泛使用，对我们的价值作用也是巨大的。随 着新的抗生素的不断出现，为了便于研究，有必要对抗生素进行适当的

15、分类。可以 从各种不同角度对抗生素进行分类，如生物来源、作用、化学结构、作用机制、生物合成途径等方面。如下：(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(thienamycins)、单内酰环类(monobactams)，-内酰酶抑制剂(-lactamadeinhibitors)、甲氧青霉素类(methoxypeniciuins)等。(二)氨基糖苷类：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)氯霉素类：包括氯霉素、甲砜霉素等。(五

16、)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。精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢12(六)糖肽类抗生素：万古霉素、去甲万古霉素、替考拉宁，后者在抗菌活性、药代特性及安全性方面均优于前两者。(七)喹诺酮类：包括诺氟沙星、氧氟沙星、环丙沙星、培氟沙星、加替沙星等。(八)硝基咪唑类：包括甲硝唑、替硝唑、奥硝唑等。(九)作用于 G-菌的其它抗生素，如多粘菌素、磷霉素、卷霉素、环丝氨酸、利福平等。(十)作用于 G+细菌的其它抗生素，如林可霉素、氯林可霉素、杆菌肽等.(十一)抗真菌抗生素：分为棘白菌素类、多烯类、嘧啶

17、类、作用于真菌细胞膜上麦角甾醇的抗真菌药物、烯丙胺类、氮唑类。(十二)抗肿瘤抗生素：如丝裂霉素、放线菌素 D、博莱霉素、阿霉素等。(十三)抗结核菌类：利福平、异烟肼、吡嗪酰胺等。(十四)具有免疫抑制作用的抗生素如环孢霉素。致谢 历时将近四个月的时间终于将这篇论文写完，在论文的写作过程中遇到了无数的困难和障碍，都在同学和老师的帮助下度过了。尤其要强烈感谢我的论文指导老师 xx 老师，她对我进行了无私的指导和帮助，不厌其烦的帮助进行论文的修改和改进。另外，在校图精品好文档，推荐学习交流 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢12 书馆查找资料的时候，图书馆的老师也给我提供了很多方面的支持与帮

18、助。在此向帮助和指导过我的各位老师表示最中心的感谢！感谢这篇论文所涉及到的各位学者。本文引用了数位学者的研究文献，如果没有各位学者的研究成果的帮助和启发，我将很难完成本篇论文的写作。感谢老师在论文批改的过程中给予我了很多素材，还在论文的撰写和排版灯过程中提供热情的帮助。由于我的学术水平有限，所写论文难免有不足之处，恳请各位老师和同学批评和指正！参考文献 1 曹军卫.马辉文著.微生物工程.北京，科学出版社 2002.2 刘冬.张学仁主编.发酵工程.北京，高等教育出版社 2007.4 3 辛秀兰主编.现代生物制药工艺学.北京，化学工业出版社 2006.6 4 杨在清.夏涛主编.生物化学.北京，科学技术文献出版社 2006.