第八章新抗生素工業(yè)生產(chǎn)

第八章抗生素工業(yè)生產(chǎn)

第一節(jié)概述

一、抗生素的定義和命名

1、傳統(tǒng)定義抗生素是微生物在代謝過程中所產(chǎn)生的，具有抑制其它種微生物生長和繁殖，甚至殺死它種微生物的一種化學(xué)物質(zhì)。也有人將抗生素稱之為抗菌素。抗生素antibiotics抗菌素antibacterial這種定義的缺陷（1）由于抗生素工業(yè)的不斷發(fā)展，把抗生素的來源僅限于“微生物產(chǎn)生的”就顯得狹隘，現(xiàn)在已經(jīng)知道，抗生素的來源不僅限于細(xì)菌、放線菌和真菌等微生物，植物和動物也能產(chǎn)生抗生素，如蒜素、黃連素、魚腥草素、魚素等。此外，還可用全化學(xué)或半化學(xué)的方法來生產(chǎn)抗生素。（2）抗生素的臨床應(yīng)用范圍也已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出抗菌的范圍，有的抗生素對腫瘤細(xì)胞有抑制作用，如平陽霉素可用來治療皮膚和頭頸部上皮細(xì)胞癌；有的抗生素有抑制某些特異性酶的活力；新霉素、兩性霉素B具有降低膽固醇的作用；有的抗生素還有鎮(zhèn)咳、止血、改善心血功能、刺激機(jī)體生長、增強(qiáng)機(jī)體免疫功能的效果，所以不能把抗生素僅僅看作是抗菌藥物。2確切定義抗生素是生物包括微生物、動植物在內(nèi)在其生命活動過程中所產(chǎn)生的或由其它方法獲得的，能在低微濃度下有選擇性地抑制或影響其它生物機(jī)能的有機(jī)物質(zhì)。如青霉素在0.08單位/毫升的低濃度下就能抑制肺炎球菌的生長，所以像某某霉素都是抗生素。2、命名

（1）

凡是動植物或菌類產(chǎn)生的抗生素，其命名是根據(jù)動物學(xué)，植物學(xué)、微生物分類學(xué)的名稱而定。例如：青霉素、鏈霉素、赤霉素、灰黃霉素、大蒜素、黃連素、魚素等。（2）

抗生素的化學(xué)結(jié)構(gòu)或性質(zhì)已經(jīng)明確的，可根據(jù)其化學(xué)結(jié)構(gòu)或性質(zhì)來定名。例如：四環(huán)素、氯四環(huán)素（金霉素）、氧四環(huán)素（土霉素）、氯霉素、環(huán)絲霉素、兩性霉素、頭孢噻吩、頭孢氨芐等。（3）

對一些有紀(jì)念意義或按抗生素產(chǎn)生菌的分離來源的地名進(jìn)行命名及習(xí)慣上已采用的俗名仍可繼續(xù)使用。例如：廬山霉素、平陽霉素、井岡霉素、創(chuàng)新霉素、更生霉素。二、抗生素的發(fā)展簡史1、抗生素與抗生治療（1）在我國，用微生物或其產(chǎn)品來治病有悠久的歷史和豐富的實(shí)踐。相傳2500年前，我們的祖先就用長在豆腐上的霉菌來治療瘡疥等疾病。據(jù)《本草拾遺》記載，胡燕巢土治療瘡癰等惡疾，就很可能是利用土壤微生物所產(chǎn)生的抗生物質(zhì)。（2）在歐洲、墨西哥、南美等地，數(shù)世紀(jì)前就有用發(fā)霉的面包、玉蜀黍等來治療潰瘍、腸道感染和化膿性創(chuàng)切疾病的傳染。1874年：Robert觀察到生長著灰綠青霉的培養(yǎng)基不易為細(xì)菌所污染．1876年：Tyndall報道霉菌溶解細(xì)菌的現(xiàn)象，并指出霉菌與細(xì)菌之間為了生存而競爭．1877年：巴斯德〔Pasteur)和Jouben首先進(jìn)行初步治療嘗試．他們發(fā)現(xiàn)，給動物接種無害細(xì)菌與炭疽桿菌，結(jié)果抑制了炭疽病癥的發(fā)生．1885年：Cantani試圖在病人肺部噴霧端桿菌培養(yǎng)懸液，以治療結(jié)核病。1890年：Carperini首次報道某些放線菌之間的拮抗作用。1899年：Emmerich和Low從假單孢菌培養(yǎng)基中得到一抗菌物質(zhì)，命名為綠膿菌酶，認(rèn)為它是一種酶，并報告說可用于治療白喉。1924年：Gratia和Dath注意到某些放線菌的抗菌作用，他們將這一放線菌稱為絲鏈菌，將其培養(yǎng)液命名為白放線菌素。2、抗生素的發(fā)現(xiàn)（1）1928年，英國細(xì)菌學(xué)家弗萊明(Fleming)在研究葡萄球菌變異時發(fā)現(xiàn)，污染在培養(yǎng)葡萄球菌雙碟上的一株霉菌，能抑制周圍的葡萄球菌。特此霉菌分離后得到的純菌株經(jīng)鑒定為點(diǎn)青霉。弗萊明將這種菌產(chǎn)生的抗生物質(zhì)命名為青霉素。細(xì)菌生長抑制區(qū)域正常細(xì)菌生長區(qū)域（2）1939年，杜布司有目的地從土境中尋找能拮抗化膿性球菌的細(xì)菌，分離出短芽孢桿菌．從此菌株的培養(yǎng)物中提取出名為短桿菌素的抗生物質(zhì)具有治療作用。（3）1940年，弗洛里和錢恩重新研究弗萊明的青霉菌，并從培養(yǎng)液中制得了干燥的青霉素制品，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)和臨床試驗(yàn)，證明青霉素的毒性很小，對金黃色葡萄球菌及其它革蘭氏陽性細(xì)菌所引起的許多嚴(yán)重疾病有卓越的療效。（4）1944年，瓦克斯曼發(fā)現(xiàn)了由鏈霉菌產(chǎn)生的鏈霉素，用于治療細(xì)菌特別結(jié)核桿菌引起的感染有特效。（5）1944－1960年，相繼發(fā)現(xiàn)了氯霉素、金霉素、土霉素、制霉素、絲裂霉素等。（6）60年代，半合成抗生素迅速發(fā)展。全世界各個國家都在積極開展新抗生素篩選方面的研究工作，目前，從自然界發(fā)現(xiàn)和分離了4300種抗生素，并對其中一些抗生素進(jìn)行化學(xué)結(jié)構(gòu)改造，制備了約30000種半合成抗生素。目前世界各國實(shí)際生產(chǎn)和應(yīng)用于醫(yī)療的抗生素大約有120種，連同各種半合成衍生物及鹽類共約350余種，其中以青霉素類、頭孢菌素類、四環(huán)素類及氨基糖苷類和大環(huán)內(nèi)酯類為最多。3、我國抗生素生產(chǎn)概況1953年，我國建立第一個生產(chǎn)青霉素的抗生素制藥廠－上海第三制藥廠。目前，國內(nèi)臨床上應(yīng)用的主要抗生素，我國基本上已都有生產(chǎn)，如青霉素、頭孢菌素、鏈霉素、四環(huán)素類，氯霉紊、紅霉素、卡那霉素、慶大霉素、制霉菌素、灰黃霉素等，并研制出國外沒有的抗生素—創(chuàng)新霉素等共計有60多種。三、抗生素劑量表示法及抗菌譜

1、劑量表示法

抗生素的生理活性常用特定的單位－效價單位來表示，即每毫升或每毫克中所含有某種抗生素的有效成分的多少，稱之為抗生素的效價單位。稀釋單位重量單位（1）稀釋單位將抗生素配制成溶液，逐步進(jìn)行稀釋，以抑制某一標(biāo)準(zhǔn)菌株生長的最高稀釋度（即最小劑量）作為效價單位。如：

①青霉素的效價：曾以在50mL肉湯培養(yǎng)液中完全抑制金黃色葡萄球菌標(biāo)準(zhǔn)菌株生長所需要的最小劑量作為一個青霉素的效價單位。

②鏈霉素的效價：以1mL肉湯培養(yǎng)液中完全抑制大腸桿菌標(biāo)準(zhǔn)菌株生長所需要的最小劑量作為一個鏈霉素的效價單位。③制霉素的效價：則以在1mL肉湯培養(yǎng)液中完全抑制酵母菌生長所需要的最小劑量作為一個效價單位。

稀釋單位常用“單位/毫升（U/mL）”或“單位/毫克(U/mg)來表示，如青霉素G鉀鹽成品效價為1593U/mg。（2）重量單位以抗生素有效成分（即生理活性部分）的重量作為抗生素的效價單位，即1微克作為一個效價單位。如：一個鏈霉素的重量單位為1微克。

土霉素的發(fā)酵單位為34680r/mL。

紅霉素的成品效價為945r/mg。重量單位常用微克單位/毫升（r/mL）或微克單位/毫克（r/mg）來表示，各種抗生素的效價單位基準(zhǔn)是人們?yōu)榱松a(chǎn)科研的方便而規(guī)定。鏈霉素、土霉素、紅霉素、麥白霉素、卡那霉素、潔霉素、萬古霉素、紫霉素、新霉素等的游離堿，其效價基準(zhǔn)都是以1mg作1000單位計算。氯霉素、四環(huán)素鹽酸鹽、金霉素鹽酸鹽等均以1mg作1000單位計算。此外，某些抗生素如青霉素G鈉鹽1mg定為1667單位，桿菌肽1mg定為55單位，制霉素1mg定為3700單位等，同一種抗生素各種鹽類的效價單位應(yīng)根據(jù)其分子量與標(biāo)準(zhǔn)鹽類進(jìn)行換算而得到。例如：青霉素G鈉鹽（M＝356.4）的理論效價是1667U/mg，求青霉素G鉀鹽（M＝372.5）的理論效價？（計算得到1593U/mg）2、抗菌譜

例如：某一青霉素藥品的作用和用途：為β內(nèi)酰胺抗生素，對革蘭陽性菌及某些革蘭陰性菌有較強(qiáng)的抗菌作用，金黃色葡萄球菌(金葡菌)、肺炎球菌、淋球菌及鏈球菌等對本品高度敏感；腦膜炎雙球菌、白喉?xiàng)U菌、破傷風(fēng)桿菌及梅毒螺旋體也很敏感。主要用于敏感菌引起的各種急性感染，如肺炎、支氣管炎、腦膜炎、心內(nèi)膜炎、腹膜炎、膿腫、敗血癥、蜂窩組織炎、乳腺炎、淋病、鉤體病、回歸熱、梅毒、白喉及中耳炎等。不同的抗生素可以有相同的抗菌范圍，但是它們的抗菌強(qiáng)度往往會有很大區(qū)別，如：抗生素強(qiáng)力霉素四環(huán)素土霉素金霉素MIC（r/mL，最小抑菌濃度）8.7560>100>100抗菌作用最強(qiáng)較強(qiáng)次之再次之抗菌譜指某種抗生素所能抑制或殺滅病原體的范圍及其所需要的劑量，稱之為該種抗生素的抗菌譜。

四、抗生素的分類

1、根據(jù)產(chǎn)生抗生素的生物來源分類微生物是產(chǎn)生抗生素的主要來源，其中以放線菌產(chǎn)生的為最多，真菌次之，細(xì)菌較少，而高等動植物則很少。（1）細(xì)菌產(chǎn)生的抗生素為數(shù)不多，用于醫(yī)療的有多粘菌素（多粘桿菌產(chǎn)生）、桿菌肽（枯草桿菌）、短桿菌肽（短桿菌）等。（2）真菌產(chǎn)生的抗生素較細(xì)菌產(chǎn)生的多，如青霉素，灰黃霉素（黃青霉）、頭孢菌素（頂頭孢霉菌）。（3）放線菌大多數(shù)天然抗生素是放線菌產(chǎn)生的，如灰色鏈霉菌產(chǎn)生的鏈霉素，金色鏈霉菌產(chǎn)生的金霉素、龜裂鏈霉素產(chǎn)生的土霉素，紅色鏈霉菌產(chǎn)生的紅霉素等，還有卡那霉素、慶大霉素、核糖霉素、巴龍霉素、新霉素、春雷霉素、林可霉素、兩性霉素及利福霉素等等都是由放線菌產(chǎn)生的。（4）動植物產(chǎn)生的抗生素如大蒜素、紅血球素、魚素等。2、根據(jù)抗生素的化學(xué)結(jié)構(gòu)分類（1）β-內(nèi)酰胺類抗生素：這類抗生素的化學(xué)結(jié)構(gòu)中都含有一個四元的內(nèi)酰胺環(huán)。NO（2）四環(huán)類抗生素這類抗生素的化學(xué)結(jié)構(gòu)中都含有一個四并苯的母核。（3）氨基糖苷類抗生素這類抗生素的化學(xué)結(jié)構(gòu)中都含有氨基糖苷或氨基環(huán)醇。4）大環(huán)內(nèi)酯類抗生素化學(xué)結(jié)構(gòu)中都含有一個大環(huán)內(nèi)酯作為配糖基。（5）多烯大環(huán)類抗生素不僅有大環(huán)內(nèi)酯，而且在內(nèi)酯環(huán)中還有許多共軛雙鍵。屬于這類抗生素的有制霉素、兩性霉素、菲律賓霉素、曲古霉素、克念菌素等。

（6）多肽類抗生素抗生素結(jié)構(gòu)中含有多個氨基酸，通過肽鍵連接成環(huán)狀、線狀或帶側(cè)鏈的環(huán)狀多肽的結(jié)構(gòu)。（7）其它抗生素未列入上述六類抗生素，均可劃入這類抗生素。如創(chuàng)新霉素（又稱濟(jì)南霉素）、赤霉素、井岡霉素、林可霉素、氯霉素、磷霉素等。3、根據(jù)抗生素的作用對象（抗菌譜）分類（1）抗革蘭氏陽性菌抗生素青霉素、萬古霉素、桿菌肽、林可霉素、新生霉素等。（2）抗革蘭氏陰性菌抗生素鏈霉素、多粘菌素、春雷霉素。（3）廣譜抗生素既抗革蘭氏陽性菌又抗革蘭氏陰性菌的抗生素。主要有四環(huán)類抗生素、大環(huán)內(nèi)酯類抗生素、頭孢菌素類抗生素，大多數(shù)氨基糖苷類抗生素、氯霉素、磷霉素以及創(chuàng)新霉素。（4）抗真菌的抗生素多烯大環(huán)類抗生素，如制霉素、兩性霉素B、曲古霉素、球紅霉素以及灰黃霉素等。（5）抗腫瘤的抗生素主要有自力霉素、更生霉素、更新霉素、平陽霉素（博來霉素）、柔紅霉素、阿霉素等。（6）抗病毒及抗原蟲的抗生素主要有魚素、抗病毒霉素、殺狂犬病毒素以及巴龍霉素等。4、根據(jù)抗生素的酸堿性來分類

（1）酸性抗生素主要有青霉素游離酸、創(chuàng)新霉素、赤霉素、新生霉素、利福霉素等。（2）堿性抗生素主要有氨基糖苷類抗生素（如鏈霉素、慶大霉素）以及大環(huán)內(nèi)酯類抗生素（紅霉素、麥迪霉素、螺旋霉素）。（3）兩性霉素這類抗生素結(jié)構(gòu)中既含有酸性基團(tuán)又含有堿性基團(tuán)，主要又四環(huán)類抗生素（金霉素、四環(huán)素、土霉素）以及多烯大環(huán)類抗生素（制霉菌素、兩性霉素B等）、（4）中性霉素結(jié)構(gòu)中既不包含堿性基團(tuán)也不包含酸性基團(tuán)或者是酸性、堿性抗生素所形成的中性鹽類，如氯霉素、灰黃霉素、井岡霉素，青霉素鈉鹽（鉀鹽）、硫酸新霉素等。5、根據(jù)抗生素的作用機(jī)制來分類

（1）抑制細(xì)胞壁合成的抗生素青霉素類、頭孢菌素類以及萬古霉素、桿菌肽、環(huán)絲氨酸等。（2）影響細(xì)胞膜功能的抗生素多粘菌素類、制霉素、兩性霉素B等。（3）干擾細(xì)胞蛋白質(zhì)合成的抗生素四環(huán)類、氨基糖苷類、大環(huán)內(nèi)酯類及氯霉素等。（4）抑制細(xì)胞核酸合成的抗生素利福霉素類、色霉素；自力霉素、平陽霉素、光輝霉素、正定霉素等。（5）抑制細(xì)胞生物能作用的抗生素竹桃霉素、抗霉素、短桿菌肽、寡霉素等。四、抗生素用途

1、青霉素類：青霉素G鉀、鈉鹽臨床應(yīng)用已多年，但迄今仍是控制敏感金黃色葡萄球菌、肺炎雙球菌等嚴(yán)重傳染?。ㄈ鐢⊙?、肺炎、腦膜炎等）的有效藥物。由于青霉素的使用較久，90％以上的葡萄球菌有青霉素產(chǎn)生耐藥性，此外青霉素的過敏反應(yīng)也是臨床應(yīng)用的一大問題，新型半合成的青霉素不僅有抗耐藥菌的作用，而且還有抗菌譜廣，副作用小等優(yōu)點(diǎn)，如廣譜半合成青霉素－氨芐青霉素、羥氨芐青霉素等，此外還有對綠膿桿菌有良好作用的新型半合成青霉素如羧芐青霉素、磺青霉素等。頭孢菌素類與青霉素具有相似抗菌作用。

原因內(nèi)含不穩(wěn)定的β-內(nèi)酰胺環(huán)，水溶液不穩(wěn)定,可發(fā)生：降解反應(yīng)：生成青霉噻唑酸、青霉烯酸等降解產(chǎn)物;聚合反應(yīng)：青霉素G或6-APA生成高分子聚合物；這些具有致敏性的反應(yīng)產(chǎn)物（半抗原）與體內(nèi)蛋白質(zhì)結(jié)合形成抗原，引起變態(tài)反應(yīng)。什么原因呢預(yù)防：重在預(yù)防嚴(yán)格掌握適應(yīng)癥，避免局部用藥；詳細(xì)詢問病史；用藥前必須皮試；青霉素需現(xiàn)配現(xiàn)用；靜脈給藥選用適宜溶媒；避免病人在饑餓狀態(tài)時用藥；注射青霉素后必須至少觀察30分鐘；必須備好急救藥品和急救設(shè)備。記住了嗎？2、鏈霉素◆鏈霉素以及雙氫鏈霉素經(jīng)多年的臨床應(yīng)用，仍是抗革蘭氏陰性菌以及抗結(jié)核桿菌的首選藥物?！翩溍顾亓蛩猁}的副作用較大，有麻木、眩暈、耳聾等副作用，在臨床使用要格外小心，◆目前由于替代藥品的增加，現(xiàn)在已基本不使用。鏈霉素的副作用1、鏈霉素容易損害聽覺神經(jīng)，可以引起眩暈，運(yùn)動時失去協(xié)調(diào)（稱共濟(jì)失調(diào)）；2、產(chǎn)生鏈霉素過敏反應(yīng)；3、對腎臟的毒性較多；4、有的病人可以出現(xiàn)口唇周圍和面部的麻木感?，F(xiàn)在就弄清楚！3、四環(huán)素類◆四環(huán)素、土霉素、金霉素、去甲基金霉素強(qiáng)力霉素等?！羲鼈兙鶠閺V譜抗生素，對多種革蘭氏陽性菌和陰性菌引起的疾病都有作用，如呼吸道感染、腸道及尿路感染等?！粢蛩沫h(huán)素類藥物對腸胃道副作用較大，通常不是首選藥物。4、利福霉素類

◆包括利福霉素SV、利福霉素B二乙胺及利福平，三者臨床應(yīng)用范圍基本相似?！衾Ｆ綄Y(jié)核桿菌有很強(qiáng)的抗菌作用，如用于肺結(jié)核、生殖泌尿系統(tǒng)結(jié)核的治療等，又發(fā)現(xiàn)利福平對麻風(fēng)桿菌有殺菌作用。5、大環(huán)內(nèi)酯類

◆用于臨床的紅霉素、竹桃霉素、泰樂霉素等?！艏t霉素的抗菌譜和青霉素相似，是治療耐藥性金黃色葡萄球菌感染和溶血性鏈球菌感染所引起的疾病的首選藥物。◆臨床上可用于對青霉素過敏的患者。6、制霉素、灰黃霉素◆可用來治療真菌性疾病?！艋尹S霉素對皮膚真菌病有強(qiáng)大的殺傷作用，可以用來治療淺部真菌病，如頭癬、手足癬等?！粲幸欢ǖ亩拘?，不宜長期使用。7、抗腫瘤抗生素

◆臨床上使用的自力霉素、更新霉素、博來霉素、平陽霉素、阿霉素等?！舴謩e對肺癌、胃癌、惡性葡萄胎、鱗狀上皮細(xì)胞癌、各種類型的急性白血病等有一定的療效?！艨捎眠@些抗生素和其它藥物配合使用，對腫瘤起緩解作用。◆大多數(shù)副作用較大?！粼S多藥物研究機(jī)構(gòu)都致力于抗腫瘤藥物的開發(fā)。第二節(jié)抗生素工業(yè)生產(chǎn)概述

一、抗生素的生產(chǎn)方法

1、生物合成法：即微生物發(fā)酵法?！羰抢锰囟ǖ奈⑸?，在一定的條件（培養(yǎng)基、溫度、pH、通氣、攪拌等）下使之生長繁殖，并在代謝過程中分泌。然后利用抗生素的特定理化性質(zhì)，選用適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)手段將抗生素從發(fā)酵產(chǎn)物中分離出來，并加以提取和精制，最終獲得符合藥典規(guī)定的各種抗生素產(chǎn)品?！羯a(chǎn)工藝過程如下：抗生素生產(chǎn)工藝過程

菌種孢子制備種子制備發(fā)酵液預(yù)處理及過濾種子制備提取過程提取過程成品檢驗(yàn)成品包裝出廠檢驗(yàn)2、全化學(xué)合成法

如：氯霉素因其分子結(jié)構(gòu)簡單，繼發(fā)現(xiàn)后很快采用全化學(xué)法合成獲得成功?！羰澜缟系谝粋€全化學(xué)合成的抗生素。

◆磷霉素也可采用化學(xué)全合成方法生產(chǎn)。優(yōu)點(diǎn)：效率較高，受影響因素少，克服了發(fā)酵法生產(chǎn)的缺點(diǎn)，缺點(diǎn)：導(dǎo)致的環(huán)境污染問題嚴(yán)重。氯霉素分子結(jié)構(gòu)圖3、半化學(xué)合成法

即半合成法。◆就是用化學(xué)或生物化學(xué)的方法改變已知抗生素的化學(xué)結(jié)構(gòu)，或引入特定的功能基團(tuán)而獲得的新抗生素品種或起衍生物的總稱?！舸朔椒ㄒ话惴謨蓚€階段：第一階段：通過生物合成法制取某種抗生素。第二階段：將已制得的天然抗生素，再通過化學(xué)方法改變其原來的化學(xué)結(jié)構(gòu)，從而獲得一種新的抗生素。制備半合成抗生素的目的（亦即對抗生素進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾的目的）①

增強(qiáng)抗菌力；②擴(kuò)大抗菌譜；③

對耐藥菌有效（解決耐藥性問題）；④

改善藥代動力學(xué)性能；⑤

降低毒副反應(yīng)；⑥

適應(yīng)制劑的需要。二、生物合成法生產(chǎn)抗生素的工藝過程

1、生產(chǎn)菌種生產(chǎn)菌種必須具備產(chǎn)量高、周期短、性能穩(wěn)定和容易培養(yǎng)等優(yōu)點(diǎn)。2、孢子制備就是將保藏的休眠的菌種，在嚴(yán)格的無菌條件下，將其接種到經(jīng)過滅菌的固體斜面上生長到一定的階段后，產(chǎn)生大量的孢子。3、種子制備就是斜面生長制備的孢子，接種到搖瓶、小罐、或中罐中，讓孢子萌發(fā)，產(chǎn)生菌絲，作為種子液接種到大發(fā)酵罐。抗生素的生產(chǎn)一般采用多級種子擴(kuò)培。5、發(fā)酵液的預(yù)處理抗生素提取的第一道工序，目的在于使發(fā)酵液中的蛋白質(zhì)和某些雜質(zhì)沉淀，以提高過濾速度。6、提取和精制目的是將發(fā)酵液中的抗生素初步濃縮和提純，提取的方法一般有沉淀法、溶媒萃取法、離子交換法和吸附法等。7、成品檢驗(yàn)抗生素成品常規(guī)檢驗(yàn)的主要項(xiàng)目有：一般形狀的鑒別、安全試驗(yàn)、熱源試驗(yàn)、無菌試驗(yàn)、酸堿度測定、效價測定、水分測定、混濁度測定、顆粒細(xì)度及重金屬含量、旋光度等測定。8、成品的分包裝就是將大包裝原料藥進(jìn)行小包裝或加工成多種類型的抗生素劑型，如果是注射用的抗生素劑型，還必須在無菌條件下進(jìn)行。二、抗生素工業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)

菌體的生長與產(chǎn)物的形成不平行

生產(chǎn)穩(wěn)定性差

理論產(chǎn)量難以用物料平衡來計算

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3三、與一般制藥工業(yè)相比較的特殊問題1、染菌問題◆克服染菌是發(fā)酵成敗的重要因素。◆染菌問題雖已得到重視，但由于設(shè)計技術(shù)、設(shè)備、管理、操作等方面的因素，有待繼續(xù)進(jìn)行研究和解決。2、糧食消耗問題每生產(chǎn)一公斤的抗生素，往往要消耗25-200公斤糧食。解決糧耗問題要從提高生產(chǎn)水平著手，如篩選高產(chǎn)菌株、降低染菌率、采用合理的培養(yǎng)基配方、以粗糧或非糧原料替代葡萄糖、乳搪、蛋白陳等，以合成消沫劑代替食用油，降低發(fā)酵終止時的殘?zhí)牵倪M(jìn)發(fā)酵工藝、不斷提高提取收率或用離子交換法代替溶媒萃取法等。3、動力消耗問題蒸汽、壓縮空氣、水、電等是抗生素生產(chǎn)必須具備的耗能四大公用系統(tǒng)。因此，如何從提高產(chǎn)量、降低消耗、節(jié)約能源方面進(jìn)行技術(shù)革新又是一個十分重要的問題。4、穩(wěn)定性和質(zhì)量問題生產(chǎn)過程中應(yīng)嚴(yán)格控制工藝條件，使抗生策的破壞盡量減小以利于提高產(chǎn)量，保證質(zhì)量。第三節(jié)抗生素的作用機(jī)制和產(chǎn)

生耐藥性的機(jī)制

一、抗生素的作用機(jī)制

根據(jù)抗生素對細(xì)菌和動物細(xì)胞不同結(jié)構(gòu)或不同成分的作用，可將抗生素的作用機(jī)制分為以下五種類型：（1）影響細(xì)胞壁的合成；（2）影響細(xì)胞膜的功能；（3）抑制核酸的生物合成；（4）抑制蛋白質(zhì)的生物合成。（5）影響細(xì)胞的能量代謝。1、影響細(xì)胞壁的合成肽聚糖是構(gòu)成細(xì)胞壁的主要成分，占細(xì)胞壁總量的60％以上。而革蘭氏陰性菌的細(xì)胞壁至少可以分為五層，內(nèi)層也是肽聚糖，但是壁比革蘭氏陽性菌的要薄，占細(xì)胞壁總量的5～10％，肽聚糖是多條糖鏈由肽鏈交聯(lián)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，是與細(xì)菌生存有關(guān)的最重要的細(xì)胞壁成分。影響細(xì)胞壁合成的抗生素，實(shí)際上就是抑制肽聚糖的合成。

如磷霉素、環(huán)絲霉素、萬古霉素、青霉素類、頭孢菌素類和桿菌肽等，它們作用于肽聚糖合成的不同環(huán)節(jié)：（1）抑制生物合成酶；（2）與載體分子結(jié)合；（3）與作用物結(jié)合等。

如青霉素族和頭孢菌素族抗生素作用于肽多糖合成的第三階段，在此階段中，在轉(zhuǎn)肽酶的催化下，線性肽多糖鏈之間進(jìn)行交聯(lián)，肽多糖鏈之間每兩條肽鏈結(jié)合時均釋放出一個D－丙氨酸，由于青霉素族抗生素結(jié)構(gòu)中的主核6－氨基青霉烷酸（6－APA）和頭孢族結(jié)構(gòu)中主核7－氨基頭孢烷酸（7-ACA）與肽多糖結(jié)構(gòu)中的D－丙氨酰－D－丙氨酸二肽相似，此兩族抗生素的主核均可競爭性地與轉(zhuǎn)肽酶結(jié)合，使轉(zhuǎn)肽酶不能催化肽多糖之間的交聯(lián)。2、影響細(xì)胞膜的功能屬于多肽類抗生素的多粘菌素、短桿菌肽等，屬于多烯類抗生素的兩性霉素、制霉素和曲古霉素等，這類抗生素均可改變細(xì)胞膜的通透性，作用機(jī)制各有不同：（1）影響細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)；（2）與細(xì)胞膜的成分結(jié)合；（3）可作為離子導(dǎo)體。如多粘菌素，可與細(xì)菌細(xì)胞膜緊密而持久地結(jié)合，影響真菌細(xì)胞膜功能。

如多烯類抗生素，如兩性霉素B、制霉素等，可與細(xì)胞膜的固醇類成分結(jié)合，改變細(xì)胞膜功能，細(xì)菌細(xì)胞中不含固醇類物質(zhì)，所以多烯類抗生素與真菌細(xì)胞膜的固醇結(jié)合，引起細(xì)胞膜通透性改變，使細(xì)胞內(nèi)容物漏出，導(dǎo)致致病菌死亡，而對細(xì)菌無抗菌作用。3、抑制核酸生物合成的抗生素（1）影響DNA模板功能

如：絲裂霉素C——破壞DNA的結(jié)構(gòu)博萊霉素——引起DNA單鏈斷裂柔紅霉素－－與DNA形成復(fù)合物（2）抑制RNA合成的抗生素

如：利福霉素和利福平——直接作用于RNA聚合酶而抑制RNA的合成4、抑制蛋白質(zhì)合成的抗生素（1）抑制蛋白質(zhì)合成起始過程如：春雷霉素——作用于核蛋白體30S亞基，抑制fMet-tRNA與30S亞基結(jié)合，從而抑制蛋白質(zhì)的合成。（2）抑制蛋白質(zhì)合成延長過程

①抑制氨基?！猼RNA和核糖核蛋白體結(jié)合如：四環(huán)素類，可以抑制氨基酰-tRNA和核糖體結(jié)合，從而抑制氨基酰-tRNA與起始復(fù)合物中核糖體的結(jié)合，使氨基酰tRNA不能與A位結(jié)合，阻斷蛋白質(zhì)合成的延長。如：鏈霉素：對蛋白質(zhì)的起始、延長、終止階段均有影響，但其主要作用是與30S亞基結(jié)合，抑制蛋白質(zhì)合成的肽鏈延長階段。②抑制轉(zhuǎn)肽反應(yīng)主要有氯霉素、大環(huán)內(nèi)酯類和林肯霉素類。如，氯霉素：其機(jī)制是核糖體50S亞基結(jié)合，抑制氨基酰－tRNA與肽酰－tRNA之間的肽鍵形成。如，大環(huán)內(nèi)酯類：能夠與核糖體50S亞基上的特殊部位結(jié)合而抑制肽鍵形成。如，林肯霉素：可以解離核糖體，而且大部分核糖體解離為50S和30S亞基。5、作用于能量代謝系統(tǒng)的抗生素能被抑制劑干擾的三個氧化磷酸化的過程是：(1)三羧酸循環(huán)；(2)通過呼吸鏈的電子傳遞系統(tǒng)；(3)由電子傳遞(ATP合成)引起的能量轉(zhuǎn)移。已知作用于氧化磷酸化反應(yīng)的抗生素有：抗霉素A、寡霉素、短桿菌肽S等。如：抗霉素A，是呼吸鏈的電子傳遞系統(tǒng)的抑制劑，它抑制了細(xì)胞色素b與細(xì)胞色素C1之間的電子傳遞。如：短桿菌素S和纈氨霉素，是拆開電子傳遞和磷酸化的偶聯(lián)的解偶聯(lián)劑．在這些抗生素的作用下，呼吸照常進(jìn)行，但不生成ATP．如：寡霉素，抑制了線粒體的ATP酶的活性。二、抗生素耐藥性產(chǎn)生的機(jī)制

耐受性：重復(fù)用藥能夠降低機(jī)體對某些藥物的敏感性。在人和動物反復(fù)用藥時發(fā)生敏感性降低的現(xiàn)象稱為耐受性（tolerance）耐藥性：在微生物和腫瘤細(xì)胞多次與藥物接觸時發(fā)生敏感性降低的現(xiàn)象稱為耐藥性（resistance）。交叉耐藥性：病原菌對某種抗菌藥物產(chǎn)生的耐藥性的同時，對其它作用機(jī)制類似的抗菌藥物也產(chǎn)生耐藥性的現(xiàn)象稱為交叉耐藥性。多劑耐藥性：病原菌可同時對多種作用機(jī)制不同的抗生素產(chǎn)生耐藥性，稱為多劑耐藥性。金黃色葡萄球菌

痢疾桿菌

大腸桿菌

結(jié)核桿菌利福霉素

鏈霉素青霉素四環(huán)素氯霉素新霉素慶大霉素

1、耐藥性的遺傳機(jī)制（1）耐藥菌的來源：遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)證明，自然界中敏感菌群在沒有與藥物接觸到情況下，經(jīng)常有少數(shù)敏感菌自發(fā)突變?yōu)槟退幘?，?xì)菌自發(fā)突變頻率很低，一般在10-10～10-5之間。但在抗菌藥物作用下，敏感菌逐漸被抑制或殺死，耐藥菌趁機(jī)生長繁殖，被選擇出來，形成耐藥菌群。所以認(rèn)為自然界耐藥菌的產(chǎn)生是自發(fā)突變和選擇的結(jié)果。（2）耐藥性的產(chǎn)生控制細(xì)菌耐藥性的基因突變可以發(fā)生在染色體遺傳基因上，也可發(fā)生在染色體外的遺傳基因上，因此，從遺傳角度可將細(xì)菌耐藥性分為染色體遺傳基因決定的耐藥性和染色體外的遺傳基因控制度耐藥性，前者稱染色體性的耐藥性，后者稱染色體外性的耐藥性或質(zhì)體性耐藥性。在自然界中發(fā)生染色體性耐藥性的機(jī)率很低，在臨床上這類耐藥性可在金黃色葡萄球菌和腸道桿菌中通過轉(zhuǎn)導(dǎo)方式而產(chǎn)生，染色體外性耐藥性是通過耐藥性質(zhì)粒（R質(zhì)粒）以接合的方式轉(zhuǎn)移到敏感菌種，可轉(zhuǎn)移多種耐藥信息。2、耐藥性的生化機(jī)制

（1）產(chǎn)生使抗生素失去活性的酶青霉素和頭孢菌素耐藥菌β－內(nèi)酰胺酶氯霉素耐藥性菌氨基糖苷類抗生素耐藥菌氯霉素乙酰轉(zhuǎn)移酶乙酰轉(zhuǎn)移酶磷酸轉(zhuǎn)移酶腺苷轉(zhuǎn)移酶（2）改變抗生素作用部位的結(jié)構(gòu)如：大環(huán)內(nèi)酯類抗生素的耐藥菌是由于核蛋白體50S亞基的蛋白質(zhì)發(fā)生變化，與抗生素結(jié)合的親和力降低，或者是由于抗生素與50S亞基中的23S的RNA上的腺嘌呤發(fā)生甲基化，致使核蛋白體的立體構(gòu)性發(fā)生改變，與抗生素結(jié)合障礙；利福霉素耐藥性細(xì)菌是由于作用部位RNA聚合酶的β－亞基發(fā)生變化，是核心酶不能與抗生素結(jié)合，降低了對抗生素的敏感性。（3）改變細(xì)胞膜對抗生素的通透性

如：對四環(huán)素耐藥性的革蘭氏陽性菌和陰性菌由于轉(zhuǎn)運(yùn)四環(huán)素的系統(tǒng)被抑制，使四環(huán)素不易進(jìn)入耐藥性細(xì)菌的細(xì)胞膜內(nèi)。第四節(jié)抗生素產(chǎn)品的質(zhì)量檢定

一、抗生素產(chǎn)品檢測的常規(guī)方法(1)性狀及鑒別試驗(yàn)(2)酸堿度測定(3)澄明度檢查(4)水分測定(5)雜質(zhì)吸收度測定(6)安全試驗(yàn)(毒性試驗(yàn))(7)熱原試驗(yàn)(8)降壓物質(zhì)試驗(yàn)(9)無菌試驗(yàn)(10)效價測定(一)性狀及鑒別試驗(yàn)一般根據(jù)某一抗生素理化特性，如外觀、色澤、結(jié)晶形態(tài)、臭味、比旋度、熔點(diǎn)、溶解度、消光系數(shù)等，或某一基團(tuán)對試劑產(chǎn)生的特殊生色反應(yīng)等，來鑒別某一抗生素和區(qū)別其在質(zhì)量上的差別。如：鏈霉素堿

麥芽酚紫色

青霉素

青霉素酶

青霉噻唑酸無抗菌作用土霉素四環(huán)素金霉素濃硫酸

紫色朱紅色藍(lán)色(二)酸堿度測定抗生素溶液的pH值過高或過低都能使抗生素在短期內(nèi)失效或者臨床使用上引起不良反應(yīng)。(三)澄明度檢查

注射用的抗生素成品，需按規(guī)定濃度以純水配制成一定溶液在規(guī)定的光照條件下以肉眼進(jìn)行檢查，其中有無細(xì)微不溶性雜質(zhì)，長短毛點(diǎn)、色點(diǎn)、色片，金屬屑等。同時觀察溶液的色澤和渾濁度，并與規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)比色液及渾濁度進(jìn)行觀察比較。通過上述規(guī)定，決定成品是否合乎臨床使用要求。

(四)水分測定1.干燥失重法（1）直接干燥法對熱比較穩(wěn)定的如鹽酸金霉素、四環(huán)素、土霉素等測定水分時可用此法。（2）真空干燥法對熱不夠穩(wěn)定或在常壓情況下不易干燥的品種，如鏈霉素、新霧素、制霉素等的水分測定均采用此法。（3）紅外線干燥法用干燥法測定水分時，有時由于受真空度或周期限制則可適當(dāng)考慮采用紅外線法。此法干燥的速度快、時間短，且可在較低溫度下進(jìn)行。4.卡爾·費(fèi)休氏水分測定法(又稱碘硫溶液法)費(fèi)休氏水分測定法又叫卡爾—費(fèi)休氏(KarlFiscller)水分滴定法，特點(diǎn)是操作簡便、專屬性強(qiáng)、準(zhǔn)確度高，適用于受熱易被破壞的藥物。因而成為國際通用的水分測定法。USP(23)、BP(1993)、JP(12)亦均采用此法測定水分。費(fèi)休氏水分測定為非水氧化還原滴定反應(yīng)，采用的標(biāo)準(zhǔn)滴定液稱費(fèi)休氏試液，是由碘、二氧化硫、吡啶和甲醇按一定比例組成。滴定原理是，利用碘氧化二氧化硫時，需要一定量的水分參加反應(yīng)，即：I2十SO2十2H2O＝2HI十H2SO-4

每消耗1mol的碘就證明存在著lmol的水，從消耗碘的量可以測定出水分含量。由于上述反應(yīng)是可逆的，加入無水吡啶能定量地吸收HI和SO2，形成氫碘酸吡啶和硫酸酐吡啶。(五)雜質(zhì)吸收度測定

一般吸收度以規(guī)定濃度，在規(guī)定條件下測得的吸收值來表示

。如：鹽酸四環(huán)素的雜質(zhì)吸收度規(guī)定用0.2％，0.01mol／L的鹽酸溶液在430nm波長處測得的吸收值不得超過0.5

(六)安全試驗(yàn)(毒性試驗(yàn))

安全試驗(yàn)是將一定劑量的抗生素成品溶液注入小鼠體內(nèi)，在規(guī)定時間內(nèi)觀察小鼠死亡情況，以決定抗生素成品是否符合規(guī)定的一種方法。其試驗(yàn)操作及判斷結(jié)果如下：取體重17—20g的健康小鼠(同性別)5只，分別由尾靜脈注射按各抗生素成品規(guī)定劑量的溶液0.5mL，注射時間為4-5s。注射后48h內(nèi)不得有死亡，如有死亡，應(yīng)另取體重18～19g的小鼠10只重新試驗(yàn)，全部小鼠在48h內(nèi)不得有死亡。(七)熱原試驗(yàn)

熱原(Pyrogen)也稱發(fā)熱物質(zhì)(Pyrogenoussubstances)。一般是指細(xì)菌等微生物產(chǎn)生的微量即能引起動物體溫異常升高的物質(zhì)的總稱。此外還有內(nèi)源性高分子熱原、內(nèi)源性低分子熱原、化學(xué)物質(zhì)、異性蛋白質(zhì)等。在藥劑學(xué)上的“熱原”通常是指由微生物產(chǎn)生的熱原。熱原試驗(yàn)是將一定劑量的抗生素成品溶液，靜脈注入家兔體內(nèi)，在規(guī)定時間內(nèi)，觀察家兔體溫升高的情況，以決定抗生素成品中所含熱原的限度是否符合規(guī)定的一種方法。(八)降壓物質(zhì)試驗(yàn)

降壓物質(zhì)試驗(yàn)是將組胺對照品與抗生素成品，用麻醉貓(或狗)比較兩者引起血壓下降的程度；以決定抗生素成品中所含降壓物質(zhì)的限度是否符合規(guī)定的一種方法。

(九)抗生素產(chǎn)品的無菌試驗(yàn)抗生素常用的滅活方法有青霉素酶法、鹽酸羥胺法、樹脂交換法以及微孔薄膜過濾法等。1、青霉素酶法：對青霉素滅活2、鹽酸羥胺法：對鏈霉素的醛基起反應(yīng)而滅活3、樹脂法：如四環(huán)素、土霉素、金霉素、卡那霉素等4、無菌薄膜過濾法：應(yīng)用范圍較廣，但因操作麻煩(十)效價測定1、物理法2、化學(xué)法3、生物法（1）稀釋法（2）比濁法（3）擴(kuò)散法1、稀釋法

是用培養(yǎng)基將待測抗生素稀釋到一系列的濃度，并依次分裝到一系列的容器內(nèi)，再加入等量的“試驗(yàn)菌株”菌液，放在37℃保溫箱內(nèi)培養(yǎng)一定時間，觀察哪一個稀釋度能抑制細(xì)菌生長，該稀釋度即為測定終點(diǎn)，再與同樣處理的標(biāo)準(zhǔn)抗生素的終點(diǎn)比較，即可求得待測抗生素的效價。2、比濁法

原理及操作大致與稀釋法相同，比濁法也是將不同量的待測品及標(biāo)準(zhǔn)品分別加入培養(yǎng)基中，觀察其對“試驗(yàn)菌株”的效應(yīng)－即細(xì)菌生長所引起的混濁，比濁法和稀釋法的區(qū)別有兩點(diǎn)：（1）比濁法的稀釋間隔的密度比較近，準(zhǔn)確度要高。（2）比濁法不以細(xì)菌有無生長的區(qū)分為終點(diǎn)，而是將標(biāo)準(zhǔn)品濃度和細(xì)菌生長所引起的混濁度求得一定的比例，再由待測品的細(xì)菌生長混濁度推算待測品的效價。3、擴(kuò)散法

使用固體培養(yǎng)基，在培養(yǎng)基凝固以前將“試驗(yàn)菌種”混合進(jìn)去，在這樣備好的培養(yǎng)基表面，可以用種種設(shè)計使待測抗生素液或含有抗生素的物質(zhì)與有菌種的培養(yǎng)基接觸，經(jīng)過培育后，由于抗生素向培養(yǎng)基中擴(kuò)散，凡抑菌濃度所能達(dá)到之處細(xì)菌不能生長因而形成透明的抑菌范圍，此種范圍一般都呈圓形，稱為“抑菌圈”。擴(kuò)散法有幾種，其中一種叫管碟擴(kuò)散法(簡稱管碟法)為國際上常用的方法。在我國作為法定的抗生素檢定法.十一、管碟法測定抗生素效價的原理及方法

（一）、原理在一定范圍內(nèi)，抑菌圈的直徑隨抗生素濃度的增減而增減。此時，抑菌圈的直徑是抗生素濃度的函數(shù)。由此，可以得出一條曲線。如果將抗生素的濃度改為對數(shù)劑量，則抑菌圈直徑與抗生素的對數(shù)劑量呈現(xiàn)直線關(guān)系。

抑菌圈的半徑(r)與下列因素有關(guān)(1)抗生素在管中的量(M)(2)抗生素的擴(kuò)散系數(shù)(D)(3)細(xì)菌生長達(dá)到肉眼可見的時間(T)(4)培養(yǎng)基的厚度(H)。其中的定量關(guān)系可用分子擴(kuò)散定律來推導(dǎo)，得到如下所示的公式：D－擴(kuò)散系數(shù)，毫米2、小時T－抗生素擴(kuò)散時間（接近細(xì)菌生長到肉眼可見的時間），小時。M－在管中的抗生素總量，單位。r－管中心到抑菌圈邊緣的距離，毫米。L－管的高度，毫米。H－培養(yǎng)基厚度，毫米。C－最低抑菌濃度，單位/毫升

由于此公式相當(dāng)于直線方程y=ax+b

因此可以設(shè)logM為縱坐標(biāo)，r2為橫坐標(biāo)時可得截距為log（C.4πDTH，斜率為1/9.21DT的直線。（二）測定方法

1、材料管子一般系用瓷、鋁、玻璃或者不銹鋼制成，內(nèi)徑一般為6±0.1mm，外徑為8±0.1mm，高10±0.1mm的圓筒形管子，小管的兩端要求平滑，管的重量要盡可能相等。每批試驗(yàn)所用小管的重量差不超過50毫克。常用雙碟(平皿)內(nèi)徑90±0.1mm，深度17—18mm，底部要平坦、光滑。2、培養(yǎng)基各種抗生素測定效價所用的培養(yǎng)基不完全相同，《中國藥典》中均有規(guī)定。如：3、菌種各種抗生素測定效價所用的菌種不完全相同，《中國藥典》中均有規(guī)定。常用的菌種有：

金黃色葡萄球菌枯草桿菌藤黃八疊球菌蠟樣芽孢桿菌大腸桿菌短小芽孢桿菌黑根霉菌白色念珠菌4、標(biāo)準(zhǔn)品一般都以容易精制達(dá)到高純度的衍生物作為標(biāo)準(zhǔn)品。例如：

青霉素以青霉素G鈉鹽作為標(biāo)準(zhǔn)品；鏈霉素以鏈霉素鹽酸鹽的氯化鈣復(fù)鹽作為標(biāo)準(zhǔn)品；卡那霉素以含一分子結(jié)晶水的一硫酸卡那霉素作為標(biāo)準(zhǔn)品，如果抗生素本身能達(dá)到較高純度，就可以作為標(biāo)準(zhǔn)品，如制霉素。5、標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備：標(biāo)準(zhǔn)品稀釋液、菌種及培養(yǎng)基制備，藥典中都有明確規(guī)定。取平皿24只，每只平皿中加入底層培養(yǎng)基及含菌的上層培養(yǎng)基，待凝后，分為8組，每組3只，每皿放置小鋼管6個，間隔的三個小管內(nèi)加入抗生素標(biāo)準(zhǔn)品Ck（C1～C8）。管碟法測定抗生素效價的基本條件

精確測定抗生素的效價，必須具備下列幾項(xiàng)條件：1.抑菌圈要圓而且邊緣清晰。2.抗生素濃度與抑菌圈直徑的直線關(guān)系范圍應(yīng)寬。3.標(biāo)準(zhǔn)品與樣品所作的直線應(yīng)互相平行4.直線的斜率和截距都應(yīng)小1.抑菌圈圓與清晰的條件原因：在加小管時抗生素濺出，或者小管底部不平，以及材料污染有抗生素。菌種太老，或污染雜菌，或在倒上層培養(yǎng)基時溫度太高，或放置太久。小管彼此間隔太小而抑菌圈較大時，則圈與圈之間彼此影響?？股刂泻}濃度太高或pH太低培養(yǎng)溫度不均勻。培養(yǎng)基厚薄不均勻。2.抗生素濃度與抑菌圈的直線關(guān)系抗生素濃度的對數(shù)與抑菌圈半徑的平方值之間的關(guān)系是直線關(guān)系，如果為了計算方便，以抑菌圈直徑來計算，這樣直線關(guān)系的范圍就較窄，但不妨礙一般抗生素的測定，如樣品的效價很難估計，則以抑菌圈的半徑的平方值來計算較為合適。3.標(biāo)準(zhǔn)品與樣品所作的直線平行問題

標(biāo)準(zhǔn)品與樣品所作的直線應(yīng)互相平行，計算公式是在假定兩者平行而斜率相等的前提下推算出來的，如斜率不相等就不能這樣計算，所以實(shí)驗(yàn)得出的直線應(yīng)互相平行才能得到精確的數(shù)據(jù)。要使兩者平行，就盡可能的保證標(biāo)準(zhǔn)品和樣品的品質(zhì)一致、條件一致。4.直線的斜率與截距問題（1）斜率越小越好因?yàn)樾甭试叫?，則效價差別很小時抑菌圈大小的差別卻很大，這樣的結(jié)果就較為精確。斜率的大小與抗生素擴(kuò)散速度和菌種生長時間快慢有一定的關(guān)系，擴(kuò)散快，則斜率小，細(xì)菌生長慢，則斜率小。（2）直線的截距越小越好

因?yàn)橥瑯訚舛鹊目股仄浣鼐嘈〉乃@示的抑菌圈大，如培養(yǎng)基厚度減小一半時，截距就減小，抑菌圈就增大。雙碟的制備1.放平皿的臺面一定要用水平儀測試，調(diào)整至水平狀態(tài)2.培養(yǎng)基要融化均勻，倒平板后無氣泡。3.菌層培養(yǎng)基融化后一定要冷卻到一定溫度，方可加入試驗(yàn)菌種。4.鋼管放置：最好用鋼管放置器，人工放置時，應(yīng)注意使各個鋼管下落的高度基本一致。鋼管放置妥當(dāng)后，應(yīng)使雙碟靜置10分鐘，使鋼管在瓊脂內(nèi)稍下沉穩(wěn)定后，再開始滴加抗生素溶液。抑菌圈的測量（1）測量抑菌圈可用游標(biāo)卡尺或抑菌圈面積測量儀，用卡尺測量時，眼睛視線應(yīng)與讀數(shù)刻度垂直。（2）注意抑菌圈是否圓整，用卡尺測量時可對每個抑菌圈作兩次互為垂直測量。第四節(jié)典型抗生素生產(chǎn)工藝

一、青霉素概況青霉素(penicillin，又稱盤尼西林）是一種非常普通而常用的藥物。1928年Fleming（英國人弗萊明）發(fā)現(xiàn)青霉素；1940年由弗洛里Florey和錢恩Chain提取并經(jīng)臨床證實(shí)青霉素具有卓越療效和低毒1941年英美合作開發(fā)青霉素；采用表面培養(yǎng)法生產(chǎn)青霉素。

1943年開發(fā)青霉素生產(chǎn)工藝成功；創(chuàng)造了嶄新的青霉素深層培養(yǎng)工藝.。

1945年，弗萊明、佛羅理和錢恩三人，因在青霉素發(fā)現(xiàn)利用方面做出的杰出貢獻(xiàn)，共同獲得了諾貝爾生理學(xué)及醫(yī)學(xué)獎金。

青霉素G是應(yīng)用于臨床的第一個抗生素，多年臨床已證明它的抗菌作用強(qiáng)、療效高、毒性低。目前它仍廣泛被用于臨床，在很多感染性疾病的治療中仍為首選的藥物。起初培養(yǎng)青霉菌時，發(fā)酵液中主要合有五種青霉素成分，即青霉素F、G、X、K和雙氫F。其中青霉素G（即芐青霉素）較為穩(wěn)定，作用最強(qiáng)，產(chǎn)量也較高。后來在發(fā)酵培養(yǎng)液中加入苯乙酸前體后，所獲得的青霉素幾乎全部為青霉素G，符合了臨床和生產(chǎn)的要求?！?953年５月，中國第一批國產(chǎn)青霉素誕生，揭開了中國生產(chǎn)抗生素的歷史?！粑覈嗝顾啬戤a(chǎn)量超過2．2萬噸，已占世界青霉素年總產(chǎn)量的70％，居世界首位，出口額達(dá)1.59億美元，我國青霉素基本上集中于華藥、哈藥、石藥和魯抗四家，四家產(chǎn)最占國內(nèi)青霉素總產(chǎn)量的75％。華北制藥達(dá)到年產(chǎn)量7000～8000噸（亞洲第一，世界第二）青霉素原料藥生產(chǎn)能力的。

青霉素G的毒性很低，但約有5—6％的人用藥后出現(xiàn)過敏反應(yīng)。過敏性休克的發(fā)生率各地不同，在0.2-0.002％之間，多見于20一40歲的成年人。肌肉注射青霉素鉀鹽會產(chǎn)生局部疼痛、紅腫，使用鈉鹽可減輕疼病。二、青霉素生產(chǎn)的菌種早期菌種：點(diǎn)青霉（Penicillinnotatum）發(fā)酵單位：幾十個單位現(xiàn)在菌種：產(chǎn)黃青霉（Penicillinchrysogenum）發(fā)酵單位：原種→100U/mL誘變→30000U/mL

三、發(fā)酵工藝要點(diǎn)1.生產(chǎn)種子制備

砂土管孢子→斜面培養(yǎng)基→大米或小米固體培養(yǎng)基（25℃，7天）→一級種子罐（27℃，40h，通氣量1：3體積/體積·分，300-350轉(zhuǎn)/分）→10％接種量接種到二級繁殖罐（25℃，10-14h，1：1-1.5體積/體積.分，250-280轉(zhuǎn)/分）。2.種子質(zhì)量要求：菌絲長稠、不生團(tuán)，粗壯、有中小空胞。3.培養(yǎng)基：自工業(yè)上開始生產(chǎn)青霉素以來，培養(yǎng)基的組成有很多改進(jìn)，比如：葡萄糖總量

10％

玉米漿

4-5％

苯乙酸滴加總量

0.5-0.8％

豬油或植物油總量

0.5％

pH6.5-7.0四、影響青霉素發(fā)酵的因素1、碳源青霉菌能利用多種碳源，如乳糖、蔗糖、葡萄糖、阿拉伯糖、甘露糖、淀粉和天然油脂。乳糖是青霉素合成的最好的碳源，葡萄糖也是比較好的碳源，但必須控制其加入的濃度，因?yàn)樗菀妆痪趸a(chǎn)生抑制抗生素合成酶形成的物質(zhì)而影響青霉素的合成，所以可采用連續(xù)添加葡萄糖的方法代替乳糖。2、氮源早期青霉素工業(yè)生產(chǎn)中由于采用玉米漿，使產(chǎn)量有很大提高，但由于玉米漿不穩(wěn)定，宜用其它有機(jī)氮源代替，如花生餅粉或棉籽粉等?；ㄉ灧鄣膬?yōu)點(diǎn)是質(zhì)量穩(wěn)定，便于保藏，一直是青霉素生產(chǎn)的主要有機(jī)氮源。而棉籽粉由于含有棉酚，對青霉菌有一定的毒性，影響發(fā)酵單位的進(jìn)一步提高，因此，需將棉籽餅粉經(jīng)蒸炒及輕汽油萃取，使棉酚含量降至0.18％以下，效果較好。3、前體苯乙酸，或其衍生物苯乙酰胺、苯乙胺、苯乙酰甘氨酸等均可作為青霉素G的側(cè)鏈前體，菌體對前體的利用有兩個途徑，一是直接結(jié)合到產(chǎn)物分子中；二是作為養(yǎng)料和能源作用，即氧化為二氧化碳和水。前體究竟通過哪個途徑被菌體利用，主要取決于培養(yǎng)條件以及所用菌種的特性?，F(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)所用的菌種，前體轉(zhuǎn)化率為46－90％，為了避免前體加入濃度過大而對菌體有毒，除基礎(chǔ)料中加入0.07％，其余按需要同氮源一起補(bǔ)入。4、pH在青霉素發(fā)酵過程中，pH是通過下列手段來控制：①pH過高，可加糖、硫酸或無機(jī)氮源②pH過低，可加入CaCO3、氫氧化鈉、氨或尿素，也可提高通氣量。5、溫度青霉菌生長的最適溫度為30℃，而分泌青霉素的適宜溫度是在20℃左右，生產(chǎn)上采用變溫控制法，使之適合不同發(fā)酵階段的需要，如：5h85h40h35h青霉素變溫發(fā)酵，產(chǎn)量比在25℃恒溫下發(fā)酵提高14.7％6、補(bǔ)料發(fā)酵過程中，除以中間補(bǔ)糖控制濃度及pH外，補(bǔ)加氮源亦可提高發(fā)酵單位。在發(fā)酵過程中，與料液一起補(bǔ)入表面活性劑如新潔爾滅、聚氧乙烯、山梨糖醇酐、單油酸酯、單月桂酸酯和三油酸酯等非離子表面活性劑也能增加青霉素的產(chǎn)量。

7、鐵離子的影響三價鐵離子對青霉素生物合成有顯著影響，一般發(fā)酵液中鐵離子超過30－40微克/毫升，則發(fā)酵單位增長緩慢。因此鐵罐在使用前必須進(jìn)行