J-24发酵工程制药第五节四环素类抗生素第六节氨基糖苷类抗生素的生产

江苏农林职业技术学院讲稿第1页共5页第二十四讲授课内容第五节四环素类抗生素的生产第六节氨基糖苷类抗生素的生产授课时数2教学目标掌握四环素类抗生素特性和制备工艺教学重点四环素类抗生素特性和制备工艺教学难点简述四环素的提取和精制过程。教材教具教学内容（含教学步骤、时间分配、教法学法、作业布置等）复习红霉素特性和制备工艺。复习四环素类抗生素类的结构特点和共同功能。导入新课：四环素是四环素类抗生素的典型例子，我们通过学习四环素的生产原理和过程，可以了解四环素类抗生素的生产过程。四环素类抗生素：是以四并苯为母核的一类有机化合物。第五节四环素类抗生素的生产一、四环素类抗生素的结构特性和作用机制1、结构特性画出金霉素、土霉素、四环素、地美环素结构。母核：四并苯。酸性基团：酚羟基、烯醇羟基两性化合物碱性基团：二甲氨基（制备成盐酸盐供临床应用）2、分类天然类：金霉素、土霉素、四环素、地美环素（去甲金霉素）半合成类：多西环素、美他环素、米诺环素等。3、抗菌谱广谱，细菌（除铜绿假单胞菌），螺旋体、支原体、立克次体、衣原体。抑制细菌生长、作用较弱（不及青霉素类或链霉素类）。4、特点耐药较严重，急性毒性很低，副作用多。5、作用机制与微生物核糖体结合（30S亚基）→抑制蛋白质合成。二、四环素类抗生素的理化特性1、黄色结晶粉末、味苦。2、两性化合物3、溶解性等电点pH=5.4（在等电点时，四环素呈游离碱的形式，溶解度最小）。在pH=4.5～7.2，四环类抗生素难溶于水。不易溶于水，其盐水溶性也差，故不易配制成注射液。江苏农林职业技术学院讲稿第2页共5页能与各种酸、碱形成盐，盐酸盐最重要。（四环素、金霉素的理论效价以盐酸盐为标准，土霉素以游离碱为标准，1mg=1000U）4、能形成螯合物与复合物（1）在碱性的溶液中，与金属离子形成螯合物沉淀，如：钙、镁、钡离子（吸收受乳制品及二、三价阳离子影响——配伍禁忌）。（2）与其他物质形成复合物沉淀，如：长烃链的季铵碱、尿素、氯化钙等复合物不溶于水；溶于有机溶剂，分离成四环素和尿素。四环素+尿素→四环素-尿素复合物（C22H24N2O8CO(NH2)2）5、稳定性四环素类药物在干燥条件下稳定。但遇光色加深。在酸性或碱性溶液中不够稳定，或药效显著降低、或产生毒性（密闭、防潮、避光保存）。三、四环素的发酵生产（一）孢子制备1、生产菌种四环素←————金色链霉菌————→金霉素（＋抑氯剂：溴化钠和M促进剂）（＋氯化钠）生绿链霉菌、佐山链霉菌等也能产生四环素。2、控制要点（1）进行简单的自然分离，（2）节约砂土管的用量。麸皮琼脂斜面，36℃，4～5d（二）种子制备30～32℃，24～27h（三）发酵生产1、培养基（1）碳源常用：淀粉（玉米淀粉、燕麦粉、土豆粉）、可溶性淀粉、葡萄糖、糖蜜、油脂。控制：玉米淀粉酶解液。（2）氮源常用：花生饼粉、黄豆饼粉、棉籽饼粉、(NH4)2SO4、氨水、尿素等，很少用价格昂贵的蛋白胨。影响因素：氨基酸能刺激金色链霉菌生产四环素或金霉素；过量的氮源抑制四环素的合成。控制：氨基酸浓度100～200mg/L。江苏农林职业技术学院讲稿第3页共5页（3）抑氯剂影响因素：阻止金霉素的合成，促进四环素的合成，但浓度较大时对产生菌有毒性。控制：抑氯剂与NaBr并用；抑氯剂加到种子罐。（4）无机盐影响因素：磷酸盐对菌体生长和抗生素的合成有很大影响；镁盐、钙盐促进四环素生物合成；铁离子及其他无机离子，抑制四环素的生物合成。控制：无机磷含量110～120mg/ml；控制铁离子及其他无机离子浓度，加CaCO3。2、发酵条件（1）培养温度前期温度高有利于菌丝繁殖，中后期降温是为了减缓产生菌的代谢速度，使菌丝自溶期延迟。控制：变温控制31℃-30℃-29℃（2）溶氧菌种对溶氧极为敏感。（3）补料①C、N源②pH值金色链霉菌生长，最适pH值6.0～6.8合成四环素，最适pH值5.8～6.0控制：发酵不同阶段，加入葡萄糖或淀粉和氨水控制所需pH值。③消泡剂影响因素：油中酸价和过氧化物过多，影响四环素生物合成。控制：油的质量（4）发酵时间通常为8d。四、四环素的提取和精制（一）发酵液的预处理1、原理：（1）在pH=4.5～7.2，四环类抗生素难溶于水，小于4大于8易溶于水。（2）黄血盐、硫酸锌和硼砂，能除去发酵液中的铁离子、蛋白质和其它多种离子色素。2、方法：（1）酸化加草酸使发酵液酸化到pH=1.6～1.9，四环素转入液体中。在低温、短时进行。（能去除钙离子，析出的草酸钙能促使蛋白质凝固，提高过滤速度。草酸价格较贵和加速四环素的差向化。）江苏农林职业技术学院讲稿第4页共5页（2）加纯化剂（黄血盐、硫酸锌和硼砂）（二）四环素提取1、沉淀提取法（1）原理：四环素+氯化钙→四环素钙盐↓在pH=4.5～7.2，四环类抗生素难溶于水。（2）方法：氯化钙草酸、过滤滤液→pH=9.0→四环素钙盐↓——→滤液→pH4.6～4.8→四环素粗碱↓2、溶剂萃取法（1）原理：四环素+季铵碱→复合物沉淀↓（不溶于水；溶于有机溶剂）在pH=4.5～7.2，四环类抗生素难溶于水。（2）方法：季铵碱乙酸乙酯萃取草酸反萃取滤液→pH=9.0→复合物沉淀↓——→有机溶剂——→水溶液→pH4.8→四环素粗碱↓（三）四环素纯化（1）原理：四环素+尿素→pH=3.5～3.8，四环素-尿素↓（有机溶剂）（水）四环素+氯化钙→四环素钙盐复合物↓复合物不溶于水；溶于有机溶剂，分离成四环素和尿素。其盐酸盐在有机溶剂中，随温度升高，结晶速度增大。（2）方法：尿素或氯化钙丁醇萃取四环素粗碱↓→pH=1.5～1.8——→pH3.5→复合物↓——→四环素碱（丁醇）+盐酸，18℃→过滤掉杂质→加热→盐酸盐（结晶）↓第六节氨基糖苷类抗生素的生产氨基糖苷类抗生素：是由氨基环醇、氨基糖和糖组成的抗生素的总称。一、氨基糖苷类抗生素的结构特性和作用机制1、结构特性氨基环醇、氨基糖、糖碱性基团：氨基和碱性基团————碱性化合物含有羟基或氨基，有较好的溶解性江苏农林职业技术学院讲稿第5页共5页2、分类及代表药物天然类：链霉素、卡那霉素、庆大霉素等半合成类：阿米卡星等3、抗菌谱抗菌谱较广，对需氧G－的作用强，对厌氧菌无效；对G＋的作用较弱。4、特点易形成耐药性，口服不吸收，有较强的肾毒性和耳神经毒性。5、作用机制抑制蛋白质合成。二、链霉素的理化特性1、白色或微带黄色的结晶或无定形粉末。2、碱性化合物3、溶解性链霉素与酸形成盐，硫酸盐最重要，易溶于水、难溶于有机溶剂。（含有羟基或氨基，亲水基团）链霉素的理论效价以链霉素或双氢链霉素为标准，1μg（双氢）链霉素=1U（双氢）链霉素小结：掌握四环素特性和制备工艺，以及链霉素特性。思考题：1、简述四环素的特性、提取和精制过程。课后体会：