青霉素的发酵工艺

1微生物制药技术课程青霉素的合成工艺制药工艺学课程主讲内容一、青霉素的发现与简介二、理化性质毒性与过敏反应三、剂型药理反应与应用范围四、合成工艺制药工艺学课程小故事——青霉素的发现制药工艺学课程青霉素的简介•青霉素是抗菌素的一种，是指从青霉素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β-内酰胺类中一大类抗生素的总称。制药工艺学课程理化性质降解反应抗菌活性溶解性吸湿性稳定性聚合反应过敏反应制药工艺学课程•1．溶解性•青霉素是一种有机酸、易溶于醇、酸、醚、酯类，在水中的溶解度很小，且会迅速丧失其抗菌能力。青霉素的金属盐极易溶于水，几乎不溶于乙醚、氯仿或醋酸戊酯等有机溶剂，略溶于乙醇、丁醇、酮类或醋酸乙酯中。但如果此类溶剂中含有少量水分时，青霉素盐类的溶解度就大为增加。•2．吸湿性•结晶的内在质量、晶形和品种均影响吸湿性。青霉素钠盐、胺盐、钾盐的吸湿性依次减小。由于钠盐比钾盐更不易保存，要求包装严密，以免吸湿变质。制药工艺学课程•3．稳定性•固体青霉素盐的稳定性与其含水量和纯度有很大的关系，—般青霉素越纯、越干燥，稳定性越强。干燥纯净的青霉素盐很稳定，一般规定有效期为4年。因为青霉素的水溶液很不稳定，一般都用固体保存。•4．降解反应•青霉素是很不稳定的化合物，分子中最不稳定的部位是β-内酰胺环，而其抗菌作用恰恰决定于β-内酰胺环的完整。任何使β-内酰胺环破裂的化学反应或其他情况，青霉素即失去活性。例如遇酸、碱或加热都易水解而失去活性，并且在分子很容易发生重排，有时甚至在很温和的条件下也会发生重排。制药工艺学课程•5．聚合反应•青霉素的水溶液很容易形成聚合物。青霉素有二聚、三聚、四聚、五聚物等。用白鼠的皮肤做过敏反应试验证明它们都能够引发过敏反压性。它们是青霉素过敏反应的主要过敏原之一。•6．过敏反应•青霉素的治疗效果十分卓越，但缺点是可能会发生过敏反应。青霉素过敏的原因可能是由于蛋白质或多肽等大分子物质与青霉素或其降解产物结合，引起机体的免疫变态反应。包括过敏性休克、药疹、血清病型反应、溶血性贫血及粒细胞减少症等，其中最危险的是过敏性休克。•在使用青霉素时必须小心询问患者病史，配制符合药典规定浓度的新鲜皮试液，观察皮试情况，皮试呈阴性反应者才可注射。注射室内要有应有紧急抢救措施和药物，如人工呼吸器、肾上腺素等药物。制药工艺学课程毒性•青霉素类抗生素的毒性很小，由于β-内酰胺类作用于细菌的细胞壁，而人类只有细胞膜无细胞壁，故对人类的毒性较小，除能引起严重的过敏反应外，在一般用量下，其毒性不甚明显，是化疗指数最大的抗生素。制药工艺学课程过敏反应•青霉素类抗生素常见的过敏反应在各种药物中居首位，发生率最高可达5％～10％，为皮肤反应，表现皮疹、血管性水肿，最严重者为过敏性休克，多在注射后数分钟内发生，症状为呼吸困难、发炎、血压下降、昏迷、肢体僵直，最后惊厥，抢救不及时可造成死亡。各种给药途径或应用各种制剂都能引起过敏性休克，但以注射用药的发生率最高。过敏反应的发生与药物剂量大小无关。制药工艺学课程青霉素过敏反应试验器制药工艺学课程剂型•片剂：每片0.25g，口服，每天成人1～2克；儿童每日按千克体重服用50～100毫克，分2～4次。主要生产青霉素片剂的公司有：辉瑞公司、我国有江西东风药业有限公司、•胶囊剂：每粒0.25g•主要生产青霉素胶囊剂的公司有：西南药业股份有限公司•注射剂：每支2ml，含药0.25g•主要生产青霉素注射剂的公司有：瑞阳制药有限公司•滴眼剂：8mg，0.02g•主要生产青霉素滴眼剂的公司有：剂型片剂胶囊剂注射剂滴眼剂制药工艺学课程制药工艺学课程药理作用•青霉素药理作用是干扰细菌细胞壁的合成。•对革兰阳性球菌及革兰阳性杆菌、螺旋体、梭状芽胞杆菌、放线菌以及部分拟杆菌有抗菌作用。•青霉素对溶血性链球菌等链球菌属，肺炎链球菌和不产青霉素醇的葡萄球菌具有良好抗菌作用。制药工艺学课程•对肠球菌有中等度抗菌作用。•对流感嗜血杆菌和百日咳鲍特氏菌亦具一定抗菌活性。•对脆弱拟杆菌的抗菌作用差。•对革兰氏阳性菌有效，由于革兰氏阴性菌缺乏五肽交连桥而青霉素对其作用不大制药工艺学课程应用范围•青霉素不可与同类抗生素联用由于它们的抗菌谱和抗菌机制大部分相似，联用效果并不相加。相反，合并用药加重肾损害，还可以引起呼吸困难或呼吸停止。它们之间有交叉抗药性，不主张两种β-内酰胺类抗生素联合应用。•青霉素不可与磺胺和四环素联合用药青霉素属繁殖期“杀菌剂”，阻碍细菌细胞壁的合成，四环素属“抑菌剂”，影响菌体蛋白质的合成，二者联合作用属拮抗作用，一般情况下不应联合用药。临床资料表明单用青霉素抗菌效力为90%，单用磺胺类效力为81%，两者联合用药抗菌效力为75%，若非特殊情况不可联合使用。•青霉素不可与氨基糖苷类混合输液两者混合同于输液器给病人输液，因青霉素的β-内酰胺可使庆大霉素产生灭活作用，其机制为两者之间发生化学相互作用，故严禁混合应用，应采用青霉素静脉滴注，庆大霉素肌肉注射。制药工艺学课程生产工艺•青霉素生产共有以下几种方法：•青霉素的发酵生产•1、生产孢子制备•2、发酵•3、提炼制药工艺学课程1、生产孢子制备•将砂土孢子用甘油、葡萄糖、蛋白胨培养基培养↓•再移植到大米或小米固体培养基上，25℃培养7d↓•干燥，低温保存制药工艺学课程2、发酵•产黄青霉素•↓真空冷冻干燥或液氮保藏孢子•斜面孢子•↓琼脂斜面培养基上25℃培养7~9d•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6~7d•种子罐•↓用孢子米粒或孢子悬浮液接种，26℃通气、搅拌培养60~68h•发酵罐•↓用种子罐按照10%~15%体积接种，在25℃时通气，搅拌补料分批培养200~240h•发酵液•↓冷却至5℃左右，絮凝、过滤•发酵滤液制药工艺学课程3、提炼•发酵滤液•↓用15%硫酸调节PH=2.0~2.2，按1：(3.5~4.0)体积比加入乙酸丁酯(BA)及适量破乳剂，在5℃左右进行逆流萃取•一次BA萃取液•↓按1(4~5)体积比加入1.5%NaHCO3缓冲液(PH=6.8~7.2),在5℃左右进行逆流反萃取•一次水提取•↓用15%硫酸调节PH=2.0~2.2，按1：(3.5~4.0)体积比加入乙酸丁酯(BA)及适量破乳剂，在5℃左右进行逆流萃取•二次BA萃取液•↓加入粉末活性炭，搅拌15~20min脱色，然后过滤•脱色液•↓按脱色液种青霉素含量计算所需钾量的110%加入25%乙酸钾丁醇溶液，在真空度＞0.095MPa及45~48℃下共沸结晶•结晶混悬液•↓过滤，先后少量丁醇和乙酸乙酯个洗涤晶体2次•湿晶体•↓在＞0.095MPa的真空及50℃下干燥•青霉素工业盐制药工艺学课程工艺要点•1．发酵温度控制•产黄青霉素生长的最适温度为27℃—30℃，而分泌青霉素的适宜温度是20℃-24℃，实际生产中采用26℃—27℃。为使温度适合于不同发酵阶段的需要，一般采用变温发酵。•2．发酵pH控制•青霉素发酵的最适pH值一般控制在PH6．5—7．0，当pH较高时可通过加糖或天然油脂进行控制；当PH较低时可加入CaCO3；或氨水进行调节。•3．溶氧浓度的控制•青霉素发酵属好氧发酵，故溶氧浓度是影响青霉素产率的一个重要因素。当溶氧浓度低于30％时，青霉素产率急剧下降。制药工艺学课程鸣谢•衷心老师的指导•感谢指导及PPT设计的指导•感谢各位老师以及同学们的观看