《抗生素生產工藝學》筆記

06-20

《抗生素生產工藝學筆記》希望對大家有幫助

緒論第一章抗生素概述第一節抗生素是怎樣的物質一、抗生素定義抗生素是生物在其生命活動過程中所產生的，或經其他方法（生物化學或半合成）衍生的。在低濃度下，具有選擇性地抑制或殺滅它種生物機能的一類化學物質。如青黴素、氯黴素（也可合成）、氨苄青黴素（半合成品）等。克霉唑：至今還未發現哪種微生物可以合成。所以不能算抗生素，只能算抗菌葯。二、抗生素的形成及其生物學意義微生物量多，種多，分布廣。有共生，有拮抗，有自發突變，有誘發突變。隨著抗生素合成機理和微生物遺傳學理論的深入研究，目前人們已經了解到抗生素有別於其他（初級）代謝產物。抗生素是次級代謝產物。次級代謝產物還有生長素（赤霉素），毒素（如黃曲霉素）。這些產物與微生物的生長繁殖無明顯的關係，是以基本代謝的中間產物如丙酮酸鹽，乙酸鹽等作為母體衍生出來的。其結構性質隨不同微生物種屬而異，因此次級代謝產物很多。基本代謝產物如蛋白質、脂肪、多糖等物質，直接與微生物的生長繁殖相關。這些物質的構造也因微生物種屬不同而異，但產生這些物質的代謝過程基本相似。在某些放線菌中發現次級代謝產物與染色體外的遺傳因子——質粒也有關係。微生物生產抗生素的原理：控制發酵條件，使抗生素產生菌的代謝向合成抗生素的方向發展，從而有利於抗生素的產生。三、醫用抗生素應具備的條件1．「差異毒力」大；2．不易產生耐藥性；3．副作用小（如不產生過敏反應）；4．具有較好的理化性能，便於提取、精製、貯藏；5．在人體內應發揮其抗生效能，並不立即遭體內破壞。6．給葯（注射，口服等）後，很快吸收，並分布到被感染的器官或組織。

第二節抗生素髮展史相傳2500多年前，我們的祖先就用長在豆腐上的黴菌治療疥瘡等疾病。民間還有地方用發霉的麵包，玉蜀黍等來治療潰瘍、腸道感染和化膿性感染等。1928年Fleming在研究葡萄球菌變異時發現，污染在培養基上的黴菌抑制了細菌的生長。－→點青黴－→青黴素－→難提取－→未引起重視－→1940年代弗洛里（Florey）和錢恩（Chain）重新研究弗來明工作－→1943～45年間，發展成了新的一個工業部門：抗生素髮酵工業。在這期間，1944年Waksman發現了鏈黴素。隨後氯黴素、金黴素、制黴菌素等不斷出現。60年代半合成青黴素迅速發展。70年代抗生素品種迅速發展。50年代各國還致力於農抗的研究，找到了如殺稻瘟素、六瘟素、春日黴素、多氧黴素、有效黴素等。到現在為止，抗生素品種非常多，有說3萬、4萬，也有說8萬、9萬的。但在臨床上應用的僅有120～350餘種。我國抗生素生產情況。

第三節抗生素的分類從自然界獲得的抗生素已達9000多種，微生物來源就有3000種以上，需進行分類。一、根據微生物來源分類：1．放線菌產生的抗生素；2．真菌產生的抗生素；3．細菌產生的抗生素；4．動植物產生的抗生素。二、根據抗生素的作用分類：1．抗革蘭氏陽性菌抗生素；2．抗革蘭氏陰性菌抗生素；3．抗真菌類抗生素；4．抗結合分枝桿菌類抗生素；5．抗癌細胞類抗生素；6．抗病毒和噬菌體類抗生素；7．抗原蟲類抗生素。三、根據抗生素的作用機制分類：1．抑制細胞壁合成的抗生素；2．影響細胞膜功能的抗生素；3．抑制核酸合成的抗生素；4．抑制蛋白質合成的抗生素；5．抑制生物能作用的抗生素。四、根據生物合成途徑分類：（一）氨基酸、肽類衍生物：（見書P6/ 1-5段）1．簡單氨基酸衍生物：環絲氨酸、重氮絲氨酸等。2．寡肽抗生素：青黴素、頭孢菌素等。3．多肽類抗生素：多粘菌素、桿菌肽等。4．多肽大環內酯類：放線菌素等。5．含嘌呤和嘧啶基團的抗生素：曲古黴素，嘌呤黴素等。（二）糖類衍生物：1．糖苷類抗生素；2．與大環內酯連接的糖苷抗生素。（三）以乙酸，丙酸為單位的衍生物。1．乙酸衍生物：四環類，灰黃黴素等。2．丙酸衍生物：紅霉素等。3．多烯和多炔類抗生素：制黴菌素、曲古黴素等。五、根據化學結構分類：1．β－內醯氨類； 2．氨基糖苷類； 3．大環內酯類； 4．四環類；5．多肽類：多粘菌素、桿菌肽、放線菌素等；6．多烯類：制黴菌素、兩性黴素B、球紅霉素、曲古黴素等；7．苯烴基胺類：氯黴素、甲碸氯黴素等；8．蒽環類：羅紅霉素、阿黴素、正定黴素；9．環橋類：利福黴素等；10．其它類。第四節抗生素的應用一、抗生素劑量表示法1．折算重量單位：規定能抑制50ml標準肉湯的葡萄球菌為一個單位。 1u＝0.6ug青黴素G.Na鹽；1mg青黴素G.Na＝1667u （1mg青黴素GNa可抑制83300ml肉湯中的葡萄球菌。）2．重量單位：以抗生素活性部分為一個單位：如慶大黴素鹼1mg＝1000u.3．類似重量單位：以特定純粹鹽為重量單位：如鹽酸金黴素1mg＝1000u.4．特定單位：制黴菌素1mg＝3000u 桿菌肽 1mg＝55u.二、抗生素在醫療上的應用三、抗生素在農業和畜牧業上的應用

第五節抗生素研究的範疇及趨向一、生物學和生物化學方向的研究1．新抗生素篩選2．選育高產菌株3．抗生素合成機理的研究4．抗生素作用機理（機制）二、化學方面的研究1．抗生素化學性質與結構2．抗生素結構改造3．抗生素化學檢定方法4．抗生素生產、應用的勞動保護和三廢處理三、生化工程方面的研究

第六節抗生素工業生產概況抗生素工業生產是生物工程和化學工程融合而成的新的學科。1．特點：純種發酵、需氧發酵、次級代謝產物（無法從投料計算）、有效成份低，而且不穩定。2．生產工藝過程：菌種→孢子製備→種子→發酵→提取→精製→成品檢驗→包裝→分裝→（應用→跟蹤→質量分析）第一章思考題1．抗生素的定義。2．抗生素有哪幾種分類法，各有什麼特點，舉例簡要說明。3．抗生素劑量表示法有哪幾種，舉例說明。4．醫用抗生素應具備的條件是什麼？5．抗生素工業生產有什麼特點？6．抗生素一般生產過程如何？

hgx518 2003-10-17 11:52 Re:《抗生素生產工藝學筆記》希望對大家有幫助

第一部分抗生素生產工藝第二章菌種選育及菌種保藏第一節菌種選育的理論基礎一、微生物的遺傳和變異遺傳與變異是自然現象，又是客觀規律。點突變基因突變遺傳（型）變異：遺傳物質決定（DNA或RNA）染色體畸變變異基因重組表型變異：環境因素二、基因突變基因突變類型三、基因重組（gene recombination）指兩個或多個不同性狀個體的遺傳基因轉移到一個體細胞內，經重新組合後，造成菌種變異，形成新的遺傳型個體。基因重組

第二節菌種選育的經典方法一、經典法二、誘變劑1．物理誘變劑 2．化學誘變劑（參見書P27及《工業微生物育種》）3．生物誘變劑：溫和噬菌體

第三節現代菌種選育技術一、雜交育種：指兩個基因型不同的菌株通過接合使遺傳物質重新組合，再從中分離，篩選出具有新性狀的菌株。一般包括以下過程：標記菌株的選擇→異核體的形成→雜合二倍體的形成→重組體的轉化→重組體遺傳性狀的分析二、原生質體融合親本A→標記→原生質體A 混合→原生質體融合→融合子撿出→融合子分析親本B→標記→原生質體B三、基因工程1．目的基因的準備2．載體系統3．基因與載體連接4．轉化5．重組體的篩選和表達產物的鑒定四、新抗生素產生菌的獲得1．傳統：土壤中放線菌、真菌、細菌。2．趨勢：稀有放線菌，海洋微生物，極端環境微生物，人工改造獲得微生物。

第四節菌種保藏1．定期移植保存法2．液體石蠟封藏法3．真空冷凍乾燥保藏法4．液氮超低溫保藏法5．沙土管保藏法6．麥皮保藏法

第三章培養基第一節培養基成分及其功能一、碳源：提供微生物生長繁殖所需的能源和構成細胞的碳骨架。1．碳水化合物：單糖，多糖，多聚糖（為葡萄糖，蔗糖，澱粉等）2．脂肪3．有機酸（CH3COONa＋2O2→2CO2+H2O+NaOH）二、氮源：構成菌體細胞物質，提供N原素1．無機氮源：如NH4Cl、(NH4)2SO4、NH4NO3、(NH4)3PO3等（快速利用N源）。2．有機氮源：花生餅粉，黃豆餅粉，玉米漿，玉米;白粉，蛋白腖，酵母膏（慢速利用氮源）。酵母膏→B因子→使阻斷菌恢復產生抗生菌（利福黴素）的能力(NH4)2SO3→2NH3+H2SO3NaNO3+4H2→NH3+2H2O+NaOH三、無機鹽、微量元素：P、S、Mg、Fe、K、Na、Cu、Zn、Mn等。四、水：①構成生物體的成分；②培養基的組成部分；③參與代謝反應；④作為代謝反應介質；⑤作為物質傳遞介質；⑥良好的熱導體。五、生長因子及其主要功能生長因子：維生素，氨基酸，嘌呤和嘧啶等。1．維生素：是輔酶的組成成分；2．氨基酸：有些生物不能合成某種氨基酸；3．嘌呤和嘧啶：構成核酸和輔酶。六、前體及其主要功能能被微生物直接利用，以構成次級代謝產物結構的一部分，而其本身結構沒有大的變化，這種物質稱為前體。如：苯乙酸及其類似物是青黴素G的前體；苯氧乙酸是青黴素V的前體；氯化物（NaCl）是金黴素的前體；肌醇是鏈黴素的前體；正丙醇，丙酸是紅霉素的前體等。前體雖然能大大提高次級代謝產物的產量，但往往對菌體有毒性，在應用時應特別注意。七、誘導物或刺激劑：能誘導或刺激某種物質的產生或大大提高其產量的物質。如：β－吲哚乙酸是金黴素生物合成的刺激物；甲硫氨酸和亮氨酸是頭孢菌素的刺激劑；丙氨酸和異亮氨酸是阿弗米丁的刺激劑；巴比妥是鏈黴素、利福黴素等的刺激劑；B因子（3『―磷酸丁醯―腺苷）能刺激利福黴素產生菌生產能力成倍增長。八、抑製劑及其主要功能在次級代謝產物發酵生產過程中，往往抑制某一代謝途徑，就會使另一代謝途徑活躍。如溴化物抑制了金黴素的產生，從而減少金黴素的含量，提高四環素的含量；加入二乙基巴比妥鹽可抑制利福黴素B以外其他利福黴素的生成，從而增加利福黴素B的含量和產量。

第二節培養基的種類一、按來源分類：二、按狀態分類：三、按用途分類：

第三節影響培養基質量的因素一、原材料質量的影響：玉米漿、黃豆粉、花生餅粉、蛋白腖、澱粉、糊精、CaCO3 等因品種、產地、加工方法、儲藏條件等的不同均有可能造成質量上出現較大的波動。二、水質的影響深井水、地表水、自來水、蒸餾水等的水質有極大的不同。它們隨地質（地區）（地貌）、季節、處理方法和環境的變化而變化。自來水是發酵工業的主要用水，而自來水廠水質處理所用的漂白粉、沉澱劑、消毒劑等往往造成水質的較大波動。三、滅菌操作葡萄糖與含氨基的物質反應形成→5－羥甲基糖醛和棕色的類黑精（焦化）對微生物有一定的毒性。磷酸鹽與Ca2+、Mg2+、NH4＋等反應形成沉澱或絡合物。四、培養基粘度的影響粘度是培養基物性的重要指標之一，它直接影響氧的傳遞、營養成分、無機鹽、生長因子等的擴散，從而影響細胞的呼吸、營養成分的吸收，最終導致影響目標產物的形成。

第四節培養基配置的原則一、碳氮源種類的確定原則快速利用碳氮源、慢速利用碳氮源的種類配比要滿足不同微生物，不同生長階段和生產階段的需要。二、碳氮源比例的確定原則斜面便於長孢子，種子利於長菌絲；發酵前期利於長菌絲，中後期利於合成和積累目標產物。此外C/N比等應與環境因素結合考慮，為對溶氧條件較好的設備，對通氣較足的配置可採用菌絲較濃的C/N比。對溶氧較差、通氣不足的設備可採用菌絲較稀的C/N比。三、培養基配置與pH之關係原則酸性抗生素髮酵環境一般呈酸性（低於pH7），中性及鹼性抗生素髮酵環境一般呈中鹼性（pH>=7）。因此在配置培養基時，生理酸鹼性原料應合理搭配。四、保證源副材料質量的穩定性原則定點採購、定點加工、穩定加工工藝、恆定的貯存條件、再配合預試驗來保證大工藝的穩定。

hgx518 2003-10-17 11:54 Re:《抗生素生產工藝學筆記》希望對大家有幫助

第四章滅菌及染菌防治第一節對數殘留定律一、對數殘留定律濕熱滅菌時，培養基中微生物受熱死亡的速率與殘存的微生物數量成正比：式中： N—菌的殘留個數 —為滅菌時間（秒）k—為速率常數（1/秒） Ns一般取0.001(即1000次滅菌有一次失敗的機會)如N0＝2×107個/ml時，60m3罐裝40m3料，求 121℃時，k取0.027(1/秒)

二、培養基滅菌溫度的選擇培養基破壞為熱分解反應，屬於一級反應動力學；式中：C為反應物濃度（克分子/升）為反應時間（秒） k』為化學反應速率常數（1/秒）（隨溫度及反應種類而變）在化學反應中，其他條件不變，則反應速率常數和溫度的關係可用阿累尼馬斯方程式表示：培養基： R＝1.987卡/°k?克分子（氣體常數）滅菌速率常數：式中： E』＝卡/克分子（活化能） T＝絕對溫度 °K 或 R＝8.313J/mol?k△ E』＝J/molT＝絕對溫度 °KA為比例常數

滅菌時：（K1為溫度T1時的滅菌速率常數）（K2為溫度T2時的滅菌速率常數）以上兩式相除：； ————————①同時培養基破壞也可得出： ————————②①除以②得： ∵滅菌活化能E大於培養基成分破壞的活化能E』，即E>E』∴ 大於即隨著溫度的上升，滅菌時速率常數的增加倍速大於培養基破壞的速率常數增加的倍速。因此有認為高溫滅菌優於低溫滅菌之說。一般 E』≈2,000~20,000（卡/克分子） E≈ 50,000～100,000（卡/克分子）註：枯草桿菌FS5230的k≈0.047~0.063s－1;梭狀芽孢桿菌PA3679的k≈0.03 s－1;嗜熱脂肪芽孢桿菌FS1518的k≈0.013 s－1 嗜熱脂肪芽孢桿菌FS617的k≈0.048 s－1

第二節發酵設備滅菌一、實罐滅菌：1．預熱（80～90℃）2．直熱（蒸汽）（120℃、30min）（全進全出原則）3．待空氣壓力高於罐內壓力時，通入空氣。（即待罐內壓力降到低於空氣壓力後導入無菌空氣。）二、空罐滅菌：130℃，45～60min，直接蒸汽法。冷卻系統水應排凈（夾套與盤管）。三、連續滅菌：配料（預熱）→連消塔→維持罐→冷卻管→無菌培養基。四、空氣過濾除菌五、發酵染菌的原因分析及防治措施1．滲漏；2．空氣系統；3．輸料（物料）系統（種子帶菌、補料帶菌）；4．滅菌系統（料結快導致消不透等）；5．操作系統（倒壓、死角等）。

第五章發酵過程式控制制一、碳源濃度變化及其控制 1．一般控制法：決定補糖的參考參數有：糖的消耗速率、pH變化、菌體濃度、菌絲形態、發酵液粘度、溶解氧濃度、消沫油使用情況、罐內發酵液實際體積等。補糖方式：連續滴加、少量多次、大量少次等。2．動力學模型控制法：需建立動力學模型，在實際生產上應用較少（略）。二、氮源濃度變化及其控制對每一種微生物，其生長期和生產期均有較合適的氮濃度要求。控制氮源濃度一般以氮基氨作為指標。但確定最佳氮濃度幾乎是不可能的，因為即使是同一菌種，不同批次、不同時間，均有不同的最佳點。生物發酵絕對的重複性難以獲得，因此也就不存在最佳氮濃度。但工藝控制的目的是使氮源等趨於最佳化。趨於最佳化是工藝技術追求的目標，是永恆的主題，也是難題。較合理的氮濃度是在實際中採集，而不是人為創造的。從最好的生產批號中不斷分析總結出合理的氮源濃度，然後人為創造條件，以滿足生產的需要。補充氮源分為補充方式與補碳源類似，以達到最佳生產為目標。三、補無機鹽、前體補無機鹽，一般以磷酸鹽、硫酸鹽、銨鹽等較常見，CaCO3也是發酵中常用的鹽，但單一補充CaCO3的較少。無機鹽有生理酸鹼性之分，不僅可以作為微量元素，又可作為C、N源，還可以調節pH，改善發酵環境，是一個非常靈活的發酵中間調控物質，賦予了發酵工藝（程）的深刻奧秘，應在實際工作中靈活應用。前體能大大提高發酵水平，但前體一般對生長不利，應把握補加的時間和數量，特別是濃度的控制，否則將適得其反。四、溶氧濃度的變化和控制1．溶氧濃度變化規律D0

t2．（發酵異常時）溶氧變化① 染好氣性雜菌② 染噬菌體③ 呼吸減弱④ 菌絲自溶⑤ 設備故障（加油失靈、空氣過濾器堵塞等）3．溶氧控制① 加大通氣量② 適當降低溫度③ 提高壓力④ 補水⑤ 條件許可情況：提高攪拌轉速，特別是實驗小罐。思考：以上哪一種方法最好？補水最好。五、溫度控制溫度控制的選擇：一般來說，生長溫度與生產溫度控制有所差別。不同溫度將引起向不同的生物合成方向發展。因此，在發酵工藝控制上對溫度的掌握也要引起注意。通常情況下，在不影響生物合成方向改變的情況下，高溫有利於生長，低溫有利於生產，但並不絕對。六、 pH控制應知道：無機酸鹼調節pH最方便、省事，但也是最無奈的辦法。生理酸鹼性物質調節pH最困難，不易把握，但只要對症，效果最佳。七、泡沫控制泡沫大都是由蛋白質等易起泡的成份所引起。正常起泡：1．前期：由於營養成份豐富而起泡，這類泡沫只要菌絲迅速生長，泡沫自然消除。2．末期：細胞自溶而起泡，預示著應儘快放罐。異常泡沫：1．前期長時間泡沫不能下降，說明菌體可能不能正常生長，應在促進生長上解決問題，若在消泡上下功夫，將導致更不好的後果，這種情況下，應以人工消泡為主。2．中期起泡，預示著異常發酵的出現，處理方法將視具體情況而定。消沫劑在發酵工程是不可缺少的控制劑，但應越少越好，不可盲目使用，否則，其作用是相反的。八、發酵終點的判斷1．單位不長；2． NH2-N回升；3． C點較低；4．泡沫回升；5．菌絲出現空泡、衰老。九、發酵異常處理1．發酵液較稀：（染噬菌體除外）菌絲溶解快於生長，可補天然豐富氮源，減少油、消泡劑、前體等的補加。（補種）2．發酵液過濃：補水（同時要注意滲透壓等變化對生長和生產的影響）。3．糖耗過慢：補P，補N源，升溫，補種等。4． pH異常：污染、補生理酸鹼性物質。

hgx518 2003-10-17 12:03 Re:《抗生素生產工藝學筆記》希望對大家有幫助

第二部分抗生素第七章 β-內醯胺類抗生素第一節 β-內醯胺類抗生素概述一、特性二、命名

青核→青黴烷酸→ 6-氨基青黴烷酸→青黴素G (苄青黴素) →Na鹽、K鹽頭核→頭孢霉烷酸→7-氨基頭孢霉烷酸→頭孢菌素C三、物理性質β-內醯胺環：伸縮震動頻率，由振動頻率分析其結構穩定性。頭孢菌素C 在260nm處有一吸收峰。（特徵）立體結構 β-內醯胺環的反應性能。（歸理化性質講）

第二節青黴素理化性質旋光性：pK值2.76（25℃），可與NEP（N-乙基六氫吡啶）成鹽而從溶媒中析出。（可算特徵反應，但青黴素X除外。）青黴素族抗生素：加工成普魯卡因青黴素或苄星青黴素（二苄基乙二胺，長效）。單位表示法：1667μ/mg（理論值），1μ=0.5999...（0.6）ug.一、穩定性1．穩定：純凈干品相當穩定，150℃ 1.5hr 效率不降。青G、Na、K、普，有效期三年。pH=6~6.5最穩定（以5~7為好）；在非極性溶媒中穩定；在緩衝力強溶液中穩定。2．不穩定：歸降解反應講。（過酸過鹼、熱等均不穩定。）二、溶解度1．青黴素鹽在極性溶劑中溶解度大。（水中>20mg/ml）2．青黴素遊離酸在非極性溶劑中溶解度大。若非極性溶媒含水量上升，青黴素鹼金屬鹽溶解度大大上升。三、紫外光譜青G：在252、257、264nm處有弱吸收峰，是側鏈苯乙醯胺基引起的。是雜質，因此優級品規定在處不得高於0.05。四、降解反應1．在β-內醯胺酶及鹼性作用下→青黴噻唑酸 2．在酸（性）作用下→β-內醯胺環破裂

青黴烯酸青黴酸→異青黴酸（噁唑酮：320nm）

（COOH）3．酸性水解的最終產物：S RCONH CH2CHO 青黴醛（酸） RCONH ＋2H2O ＋N COOH H＋/100℃ （CH3）CSH CHCOOH 青黴胺O NH2 ＋CO2

4．高度真空下，分子重排形成青黴咪唑酸：S RCONH CH CH S RCO N C N COOH O CH2 N COOH C===O 青黴咪唑酸5．青黴素醯胺酶（大腸桿菌產生）—→6-氨基青黴烷酸。重要的半合成中間體。 RCONH-CHCOOH（α-醯胺基丙二酸）6．鹼性水解生成青黴噻唑酸—→→青黴胺酸COOH 7．青黴素與羥胺（NH2OH）—→氧肟酸 —→ 鐵鹽紫色複合物 S S SRCONH NH2OH RCONH RCONH N COOH O NH COOH NH COOHO NHOH O NH C

Fe3＋ O 紫色複合物五、過敏反應（放概述中講）綜合以上的反應特性。測定青黴素的方法有：1．碘量法；2．比色法：與羥胺反應生成氧肟酸進而與高價Fe3＋形成紫色複合物；3．光密度法；4．生物法；5． HPLC法等。

第三節青黴素生產（菌種與發酵）一、菌種：選育得到高產株。孢子顏色特徵：黃綠、綠、藍綠產黃青黴國內：大多數生產廠都採用綠孢子絲狀菌。細胞生長發育：分為6期：Ⅰ－Ⅲ長菌絲為主；Ⅲ－Ⅴ產單位為主；Ⅵ放罐。

(NH4)2SO4→2NH3＋2H＋＋SO42－ (NH4)2HPO4→2NH3＋H＋＋H2PO4－NaNO3＋4H2→NaOH＋NH3＋2H2O CH3COONa→NaOH＋2CO2＋H2O二、青黴素髮酵工藝流程1．絲狀菌三級發酵工藝流程：砂土管——→斜面母瓶————→大米孢子————→種子罐－——————→繁殖罐－————————→發酵罐——————→放罐—————→提煉

2．球狀菌二級發酵工藝流程：冷凍管——→親米————→生產米————→種子罐——→繁殖罐—————→發酵罐—————————→放罐——→提煉3．發酵工藝過程及要點：種子：（固）斜面：相對溫度、無菌度、時間、外觀。　　（液）種子：菌濃、無菌度、殘糖、pH、鏡檢菌落形態等。三、培養基：1．碳源：乳糖、葡萄糖、蔗糖、澱粉、油脂（天然）。（從經濟上考慮，主要為葡萄糖母液和工業用葡萄糖。）（葡萄糖應注意葡萄糖效應：阻遏、抑制抗生素的合成。）2．氮源：氨基酸、玉米漿、花生粉、豆粉、玉米胚芽粉、尿素等。3．前體：苯乙酸、苯乙醯胺、苯乙胺等。（苯乙酸酯、醇類，以1.25～1.5％為宜，如苯乙酸月桂醇酯。）4．無機鹽：S （降低時產量降３倍）、P（降低時產量降1倍）、Ca、Mg、K（K:Ca:Mg =30:20:41）、Fe 。四、菌體生長代謝期：為方便生產可分為三個代謝期（也有人以菌落形態分為五個期）。1．菌落生長繁殖期：孢子發芽，分枝旺盛，菌濃增加快，染色深。2．分泌期：菌落生長趨於減弱，補料加以調控，加入前體，保證產單位。3．菌落自溶期：菌落衰老（應在此之前做好放罐，保證提煉不乳化）。五、培養條件控制1． &糖控制：碳濃度下降0.6%，pH上升後，開始補加：0～72hr，控制C下降幅度0.6～0.8％；72hr～放罐，控制下降0.8～1.0％；每小時以下降0.07～0.15％計。2．補料及添加前體：（少量多次，或連續滴加）（加入大蘇打Na2S2O3可減少前體毒性）進罐8~12小時液面穩定後補前料；單位上升到2500u/ml以上時，補前體（0.05~0.08%）；NH3氮濃度0.01~0.05%。3． pH、溫度、通氣攪拌、泡沫（pH>7或pH<6可能是發酵異常的信號）。4．染菌處理。

補充：發酵代謝中間調控：1． PHNH2-N 低，pH低時：通NH3?H2O；NH2-N 高，pH低時：可加CaCO3 則Ph上升（若C下降，則補醋酸鈉）；NH2-N 高，pH高時：加糖，則pH、NH2-N都下降；（若加糖後，NH2-N和pH仍不降低，則補P，促進菌體生長代謝。）NH2-N低，pH高時：則加生理酸性物質【如(NH4)2SO4】。(NH4)2SO4→2 NH3+H2SO4 NaNO3＋4H2→NH3+2H2O CH3COONa＋2O2→2CO2+H2O+NaOH2．溶氧濃度變化及其控制與判斷CL（溶氧）變化與前體，設備，工藝有關。A. 正常CL要熟悉才能比較。一般是（如下圖所示）補料時CL突然上升，然後又下降到新的低谷。 D0

t B. 異常CL可能原因：染菌：CL迅速下降，鏡檢、無試可以判斷；染噬菌體：CL上升，Cc下降，發酵液迅速轉稀，應及早處理，嚴防擴大；代謝異常：可能是有機酸大量積累，CL不足引起的；控制失靈：自動加油、通氣。一旦失靈則導致CL劇變。如油一下加入，則CL大跌等（又如通NH3後，若CL下降，說明呼吸代謝得到改善，可大膽通。若CL上升，則越通越壞）。3．泡沫：前期（潛伏期），CL高，菌未生長，泡沫高，通氣攪拌、蛋白等均是氣泡產生的原因，屬正常現象，可適當減小通氣和攪拌。潛伏期後，若泡沫仍然居高不下，說明代謝異常，應採取加大通氣，提高攪拌，補加促進劑（如P），提高溫度，促進生長等措施。4．補糖：若pH下降，糖耗快，引起C點低，說明代謝旺盛，溶氧不夠，應以提高CL為主（如加大氣量，提高攪拌），不可補C。若補C，則隨後pH更低，直至發酵出現異常。5．補N控制：也應參照以上原則進行。

第四節青黴素提煉一、青黴素提煉工藝流程圖：發酵液———————→預處理液——→板框過濾——→濾液——→儲罐——→BA提取——→脫色——→過濾——→BA脫色液——→結晶——→離心分離——→含１％水重液回收溶媒的異丙醇洗滌——→甩濾——→無水異丙醇洗滌——→甩干——→搖擺機粉碎——→烘乾——→工業鉀鹽成品二、從工業鉀鹽製備普魯卡因青黴素流程加入普魯卡因（工業鉀鹽+水+NaCl+Na2HPO4+H3PO4）——→緩衝液——→無菌過濾——→結晶罐——→結晶——→過濾——→無熱源水洗滌——→丁醇洗２次——→乙酸乙脂頂洗兩次——→烘乾——→氣流粉碎——→氧消——→成品

第五節青黴素溶媒萃取收率計算（pH-收率關係）青COOH：青COO－+[H＋]：[AH]=[A－]+[H＋]水相電離平衡常數：；

分配平衡常數：

苄青黴素：Kp＝10-2.75，只要測出K和pH，即可求出K0＝47；

設，兩邊取對數：

討論：當K表<1時，pH>4.4 轉入水相；　　　當K表=1時，pH=4.4 不能萃取；　　　當K表>1時，pH<4.4 轉入溶媒相。設m為濃縮倍數，即原始溶液與萃取體積之比，則 (萃取 pH<4.4 )或 (反萃取 pH>4.4)多級萃取時未被萃取分率ψ： (逆流萃取)

hgx518 2003-10-17 12:04 Re:《抗生素生產工藝學筆記》希望對大家有幫助

第六節半合成青黴素

上圖是從6-APA的發現到醯化等引入側鏈，前後經歷了多年的研究，主要是對側鏈進行化學改造，合成了上萬個衍生物，取得了驚人的進展和改進，除了過敏反應未得到克服外，抗菌譜窄、不耐酸、不耐酶的缺點基本上得到克服，典型代表如上圖。1．耐酸青黴素：青黴素遇酸分解為無活性的青黴烯酸及青黴酸，這可能涉及側鏈醯胺基的電子轉移。因此側鏈R的性質對反應的產生有重要影響。很明顯，假如側鏈有吸電子基團存在，防止電子轉移，勢必增加化合物對酸的穩定性。Abraham比較了PN-G及PN-V對酸穩定性的差異，解釋了後者穩定的原因在於吸電子基團的存在，第一次指出了側鏈吸電子基團對青黴素穩定性的影響。凡側鏈α-位有吸電子基團存在的青黴素衍生物均對酸穩定，腸胃道能吸收者都可以口服，若取代基極性很強，親脂性差&如-COOH,-SO3H），則口服不吸收。2．耐酶青黴素：細菌對青黴素產生耐藥性的主要原因是產生ß-內醯胺酶將內醯胺環水解為青黴噻唑酸，其水解過程青黴素必須與酶活性中心相結合，因此側鏈增大（取代苯、萘、異噁唑等）產生主體效應，阻礙了酶與底物結合，青黴素則不被水解，保持其抗菌活力。不言而喻，如側鏈取代基不大，則不起阻礙作用，如氨苄青黴素及其脂類衍生物、苯氧乙基青黴素等雖耐酸，但不耐酶，故對產β-內醯胺酶的細菌無效。3．窄譜青黴素：只對G＋有效（如青黴素G及以後對付耐葯的金黃色葡萄球菌而發展起來的苯唑青黴素、氯苯唑青黴素和甲氧青黴素等）或對G－有效（如氮卓脒青黴素），故稱窄譜青黴素。氨卓脒青黴素抗G＋很弱，但它的強抗G－作用打破了過去認為6-位醯胺基是青黴素抗菌作用必備條件的老框框，同時它對細菌細胞糖肽合成的轉肽酶沒有作用，提出了青黴素作用機制的新問題。4．廣譜青黴素：主要是受青黴素N的啟發。青N與青G有相同的母核，青N抗G+比青G弱（差），但抗G－比青G強很多倍。因而推測側鏈氨基存在對G－的作用具有重要意義。從而揭開了合成側鏈含有氨基的青黴素衍生物，如氨卡那黴素及其一系列α-氨基取代物的序幕。隨後還在除氨基以外苯核（特別是雜環）側鏈的α-位引入電負性強的官能團，如-COOH，-SO3H等，發現也能增加抗G－細菌的能力。如磺氨苄青黴素、羧苄青黴素、羧噻吩青黴素等。

hgx518 2003-10-17 12:06 Re:《抗生素生產工藝學筆記》希望對大家有幫助

第七節非典型β-內醯胺類抗生素一、頭黴素及其7-甲氧基頭孢菌素

1971年從鏈黴素中發現頭C結構類似物。A、B總是一同產生，他們對Ｇ＋活性較高。C產生菌在自然界中很罕見，且產A、B菌從不產生C，反之亦然。而頭C抗Ｇ＋較弱，但抗Ｇ－較強，並對耐葯的大腸桿菌和變形桿菌有效。7-位的甲氧基最具特色，對β-內醯胺酶都有高度的穩定性。為頭Ｃ的改造開創了一種新類型：７-α-甲氧基頭孢菌素；如噻吩甲氧頭孢菌素、氰唑甲氧頭孢菌素等。他們對Ｇ－有較強的抗菌作用，對Ｇ－產生的各類β-內醯胺酶均很穩定，臨床上用來治療一些對氨苄青黴素及其他耐頭孢菌素Ｇ－引起的嚴重感染。二、棒酸和青黴烷碸

1976年由英國Beecham公司從棒狀鏈黴菌發酵液中分離得到。棒酸本身抗菌活性很弱，但與其它β-內醯胺類抗生素合用有協同作用，能保護這些抗生素免受產酶細菌鈍化而大大減少劑量，提高療效。棒酸與羥氨苄青黴素按1:2比例製成的口服製劑，效果良好，可治療呼吸道感染、尿路感染及其它感染（俗稱溴格門汀Augmentin）。三、硫黴素及有關化合物——碳青黴稀衍生物

1976年美國Merch公司從牛鏈黴菌發酵液中發現的一種活性很強的廣譜抗生素和β-內醯胺酶抑製劑。硫黴素對Ｇ－桿菌和Ｇ＋球菌均有很強的活力及廣泛的抗菌譜，對某些厭氣菌也呈現卓越的活性，其作用等於或超過半合成青黴素、某些第三代頭孢菌素及氨基糖苷類抗生素。主要優點：對慶大及羧苄青黴素的耐葯綠膿桿菌以及其它Ｇ－有抗菌活性，對擬桿菌有較強活性，對大多數β-內醯胺酶穩定，對各種Ｇ＋和Ｇ－產生的β-內醯胺酶有抑制作用，但抑制活性不及橄欖酸。缺點：穩定性差，在溶液、組織和體液中很快分解，但通過化學改造，可增強穩定性。四、諾卡菌素和其它單環β-內醯胺抗生素

優點：1、諾卡菌素Ａ對Ｇ－和綠膿桿菌、變形桿菌及大腸桿菌有廣泛的抗菌活性。但對Ｇ＋金黃色葡萄菌無效，對細菌產生的β-內醯胺酶穩定；２、體內活性高於體外，毒性低，無交叉免疫反應（對β-內醯胺抗生素而言）；３、在酸性或鹼性溶液中穩定，即使pH12 25℃放置80hr僅失活力１％，此為其最顯著特徵。半合成衍生物氨噻羧單胺菌素。比「頭孢孟多」還優。對呼吸道感染作用與T06相似，但腎毒性較低，是有發展前途的抗生素。五、化學合成製劑及新母核的衍生物集眾多β-內醯胺之優點而設計：

羥羧氧醯胺菌素優點: 1、廣譜、對難控制的病原菌有高效； 2、對β-內醯胺酶很穩定； 3、對脆性擬桿菌比頭孢哌酮，氫唑頭孢菌素有效，對Ｇ－較頭孢Ｖ、噻吩甲氧頭孢強10～100倍；４、在高濃度時對綠膿桿菌也有效。碳頭孢稀類新衍生物也正在發展之中。

hgx518 2003-10-17 12:07 Re:《抗生素生產工藝學筆記》希望對大家有幫助

第八節頭孢菌素一、頭孢菌素C的一般反應性能

理化性質：1、頭孢菌素C[C16H21O8N3=415.44]（見上圖）2、 pK值：側鏈羧基<2.6；4位羧基<3.1。3、 Na鹽：呈白色或淡黃色結晶狀粉末，易溶於水，不溶於有機溶媒。4、對稀酸（pH=2.5~8.0）及重金屬離子較穩定；pH>11時迅速失活。在260nm處有紫外吸收。

二、頭孢菌素結構與活性（藥效）的關係（構效關係）

1、3-位取代3-位乙醯氧基被硫代雜環或季胺基取代能增強抗G＋和G－菌的活性。這是因為雜環等通過共軛傳遞誘導效應或形成共軛體系，使β-內醯胺環羰基電子云密度減少，從而增加了藥物與酶的醯化反應能力。取代基的吸電子能力越強，抗G－菌強度越大。 ① 3-位取代對葯代動力學的影響有決定性意義。若雜環上有酸性基團（-OH、-COOH、-SO3H）存在。將提高與血清的結合率。延長半衰期。② 3-位乙醯氧基被親脂性基團取代（CH3、Cl等），促進腸道迅速吸收藥物，這類葯都可以口服。③ 3-位乙醯氧基若被含有酸性或鹼性基團的雜環化合物取代，口服則不吸收，必須靜滴或肌注給葯。2、1-硫取代1-S原子被甲烯基（-CH2-）取代，抗菌活性沒有下降；S被氧取代，抗菌活性還可以增強數倍。3、7α-位取代7α-位的取代物位於β-內醯胺環的下面，阻礙了酶的攻擊，減緩內醯胺環的水解，從而增強了抗耐葯菌的作用。但應注意，7-OCH3不是抵制鈍化酶進攻的唯一因素，許多不含7-OCH3的第三、四代頭孢菌素仍然對酶有高度的抵禦能力。4、7-醯胺基的α-位取代胺基的性質對抗菌譜有決定性作用。以苄基為例，α-位引入極性大的基團效果較好（如-OH、-NH2、-COOH等）。若在-NH2基上再度引入、部分更能提高活性，如氧哌羥唑頭孢菌素： =N-OCH3是構成第三代頭孢的主體，肟的幾何構型很重要，Z型比E型強10～50倍。（5）C2 C3雙鍵是必需的活性中心。三、頭孢菌素C的發酵與精製1、發酵（菌種：頂頭孢黴菌）砂土管—→母斜面1————→母斜面2————→大米孢子———→種子罐———→發酵罐————→放罐提煉發酵同樣可分為三個代謝階段：（1）生長繁殖期；（2）頭C積累期；（3）菌絲自溶期。2、頭孢菌素C的提取頭C為氨基酸類化合物，通常以兩性離子存在於水溶液中，且發酵液中伴有青黴素、 DCPC、DOCPC、氨基酸與色素等雜質。因此從發酵液中提取頭C較複雜而困難。（1）離子交換法：弱鹼性樹脂提取頭C （弱鹼性陰樹脂330或等）。發酵液——→草酸酸化pH4~5——→過濾——→強酸H型陽離子樹脂pH2.8~3.0 ——→靜置3~4小時（破壞青黴素）——→330樹脂吸附（至此收率一般為40~50％）頭C的Na、K鹽水溶性大，結晶收率低。因此也可改用鋅鹽沉澱結晶，或在解析液中加入醯化劑，將頭C轉成N-醯化衍生物，再用溶媒提取精製。此法固濾液中存在雜質和無機鹽會嚴重影響它的交換容量。雖經多次改進提高，但產品質量與收率仍然不理想。但具有操作簡便、設備簡單、節約溶媒等優點。（2）大孔樹脂吸附法：大孔樹脂吸附作用主要基於范德華力。根據吸附理論中的鹽析作用原理，發酵液中的無機離子和極性物質不但不干擾吸附過程，反而促使非極性有機大分子更好地被吸附，這一點比陰離子樹脂可取，從而改善和提高了對頭C的提取和純化效果。但有些雜質和色素不易分離，一般需再經弱鹼性陰樹脂進一步純化。常用的非離子型大孔樹脂有AmberliteXAD-2，XAD-4及DiaionHP-20等。如：發酵液——→酸化至pH2.5～2.8——→破壞青黴素N——→過濾——→濾液——→ AmberliteXAD-4大孔樹脂吸附——→20%丙酮水溶液解吸——→再經AmberliteIRA-68吸附——→醋酸鹽緩衝液洗脫——→加入鋅沉澱結晶以上步驟可製得含95%以上的頭C鋅鹽，收率自發酵液計算一般可達70%以上。優點：無需考慮極性物質與無機離子的干擾而省去脫鹽操作，且選擇性優良，解析純度比離子交換法提高。缺點：樹脂用量大（為發酵液體積的一半）。樹脂怕污染，嚴重時不易再生，丙酮、乙醇等親水有機溶媒需要回收，影響經濟效益。儘管如此，因質量和收率比較理想，目前國內外企業仍然樂於採用此法。（3）溶媒提取法：（頭C 側鏈形成內鹽，水溶性很大）一般要在發酵濾液中加入能掩蔽側鏈氨基鹼性的試劑，如醯氯、酸酐、異氰酸酯等。轉成頭C的N-醯化衍生物。然後才能在酸性下用與水不互溶的溶劑——甲基異丁基酮、正丁醇或乙酸乙酯提取。如用對-硝基苯甲醯氯醯化濾液中的頭C，經甲基異丁基酮酸化提取，轉成N→（對-硝基苯甲醯）頭C鈉鹽結晶，自濾液計算收率為90%。因發酵液雜質多，醯化劑用量大（一般為7～9克分子），耗費多，且提取溶媒多為親水性，損耗大，故雖然收率高、質量好，但經濟效益難以補償。所以工廠採用的不多。4、絡鹽沉澱法利用頭C可與2價重金屬離子Ca2+、Zn2+、Ni2+、Co2+、Fe2+、Pb2+等形成1∶1克分子的難溶性絡鹽微晶沉澱的原理，從頭C發酵液中提取頭C鹽。如：頭C濾液—————→醋酸鋅攪拌溶解——→加入水溶液體積30%左右的乙醇或丙酮，頭C鋅鹽微晶便沉澱析出，收率90%以上。優點：簡便、收率好。缺點：重金屬鹽選擇性較差，且需在一定濃度下才能析出絡鹽微晶。因此，多半以半純化的頭C水溶液為原料，且與其它方法結合使用。四、半合成頭孢菌素代的劃分1、以抗菌範圍和抗菌能力來分類：第一代頭孢：抗菌譜略有差異，但對同樣的微生物都有不同程度的抗菌性（主要是廣譜化）；第二代頭孢：抗菌譜比第一代多，抗菌活力也稍強，但抗綠膿桿禿莧醯?BR>第三代頭孢：抗G－能力比第一代、第二代強，對綠膿桿菌有中等到強的抑制能力。但抗金黃色葡萄球菌、表皮葡萄球菌能力則不及第一、二代。從本質上看，是由於第三代頭孢菌素對大多數β-內醯胺酶不敏感，所以對該酶的產生菌自然就敏感了。第四代頭孢：最大特點是高度耐酶能力，對絕大部分G－有高度抗菌活性，尤其是對綠膿桿菌的作用超過了所有的頭孢菌素，並稍強於T06、慶大黴素和丁卡。似乎是治療對氨基環醇類抗生素產生耐葯的綠膿桿菌感染的最好藥物。代的表示法只是相對的，每代之間難免有些交叉。如噻甲羧肪頭孢菌素（ceftazidine即GR20263）有人認為屬第三代，有人認為屬第四代。同代之間抗菌素也不盡相同。

2、按化學結構分類：第一代：含7-ACA核的為第一代；第二代：含頭黴素C核（7-甲氧基的7-ACA）的為第二代；第三代：7-ACA中的S被O取代的1-氧-頭孢黴素為第三代。這種分類便於掌握結構特徵，但與上一種分類法（抗菌分類）相比，卻有較大的弊病。因為母核相同（即同代）的頭孢菌素抗菌活性卻有明顯的差別，而結構上差別較大的（即所謂不同代）卻有相似的抗菌譜。因此從臨床應用角度上看，以抗菌範圍分類較為合理和適用。

第七章思考題1．寫出青黴素G、鈉、鉀鹽、6-APA、7-ACA、頭孢菌素C、苯氧甲基青黴素的結果式，說明其結構特性。2．青黴素G鹽及其遊離酸在水及溶媒中的溶解性，對提取的影響和應用如何？3．影響青黴素水溶液穩定性的主要因素有哪些？4．熟悉碘量法測定青黴素效價的有關反應式。5．弄清青黴素與兩酶（青黴素醯胺酶和青黴素酶）作用的反應式。6．青黴素產生菌屬哪類微生物？常用生產菌名稱是什麼？在生產中將其細胞發育分成幾個時期？各期有何特點？7．青黴素培養基的主要C、N源及前體和無機鹽有哪些？應如何合理控制？8．了解青黴素生物合成機理與生產調節的關係。9．青黴素提取過程如何？有哪些主要影響因素？如何控制？10．6-APA在半合成青黴素中的地位，有哪些方法可以獲得？11．普魯卡因青黴素與青黴素G在藥理上有什麼差別？12．氨苄青黴素在臨床應用上有哪些不足之處？自半合成青黴素髮展以來，是否均已解決？舉例說明。13．半合成青黴素分哪幾類？各有什麼特點？14．了解7-APA的酶法生產和化學法生產過程。15．寫出氨苄青黴素的合成路線，了解為什麼側鏈要做成滕鹽（dane鹽）？16．頭孢菌素C的提取方法有幾種，其原理如何？17．舉例說明三代頭孢菌素的作用特點，第三代的興起是否意味著將取代前兩代半合成頭孢菌素？18．寫出以7-ACA合成頭孢菌素Ⅰ的路線。19．頭孢菌素C結構改造的部位與藥理有什麼聯繫？

hgx518 2003-10-17 12:10 Re:《抗生素生產工藝學筆記》希望對大家有幫助

第八章氨基糖苷類抗生素（Aminoglycosides）第一節概述一、發展史1944年鏈黴素（Streptomycin）1948年新黴素（Neomycin）1957年卡那黴素（Kanamycin），對綠膿桿菌效果不好；1963年慶大黴素（Gentamycin），對綠膿桿菌有特效；1967年妥布黴素（Tobramycin）1970年紫蘇黴素（Sisomycin，西索敏新）1971年合成雙去氧卡B（Dibekacin）1972年丁胺卡那黴素（Amikacin）1982年開發成功乙基紫蘇酶素（Netimycin）二、分類：按分子基本結構可分為下列三組1、鏈酶胺衍生物組，如鏈黴素、布魯黴素、放線壯觀素。2、 2-脫氧鏈酶胺衍生物組：（其中又可分為三類）（1）新酶素型（4，5-雙取代去氧鏈酶胺衍生物類）如巴龍黴素、核糖黴素、丁醯苷菌素等。（2）4,6-雙取代去氧鏈酶胺衍生物類如卡那黴素、托普黴素、慶大黴素和紫蘇黴素等。（3）潮酶素B類：如潮酶素B等。3、其他氨基環醇類衍生物組：為有效黴素，春日黴素等。三、主要來源：產生菌的種類——鏈黴菌、小單孢菌四、藥理簡介：①本類抗生素抗菌譜與副作用（主要為耳腎毒性）；②品種發展與藥效優化；③均為廣譜抗生素；④從化學結構分析抗G＋G－的作用；⑤結合青黴素，頭孢黴素的結構改造說明-NH2在抗菌葯中的作用。優點：str.對球菌、分支杆菌、巴氏桿菌、布魯氏桿菌和嗜血桿菌等有顯著藥效。特別是用於治療結核病及由G－菌引起的各種感染（尿道感染、腸道感染、結核性腦膜炎、敗血症、肺炎、腹膜炎及百日咳等）。慶大黴素也廣泛用於臨床。對綠膿桿菌、腸道桿菌、金葡菌等引起的感染（如敗血症、呼吸道感染和燒傷感染）均有顯著療效。缺點：攝入對腦神經，腎臟等組織的毒副作用較強，使得醫療的應用受到一定的限制。解決辦法：為了克服以上不足獲得抗菌活性強，毒性小的新抗生素。目前有兩個途徑。（1）從自然界中繼續篩選（本類天然抗生素的發展也可說明這一點）（2）針對現有的化學結構進行改造，如71年獲得雙去氧卡B。72年改造成功丁胺卡那黴素。82年開發成功乙基紫蘇黴素。五、耐藥性該類抗生素長期使用會產生耐葯菌，主要是多類菌帶有R因子質粒，能產生各種鈍化酶，如磷酸轉移酶、腺苷轉移酶和乙醯轉移酶等。

第二節理化性質一、 str的結構：由鏈霉胍（Ⅰ）,鏈霉糖（Ⅱ），N-甲基-L-葡萄糖胺（Ⅲ）組成。特點是一個相當強的有機鹼。3』位醛基還原活性與醛基相當；3』位去羥（-OH）並還原醛基後毒性更小；醛基氧化成-COOH，幾乎無生物活性。5』氧化為伯醇，抗菌活性與str相似。4」位接上甘露糖，活性降為20～25％。2」N去甲基，雙H鏈黴素，活性顯著下跌。甘露糖（4」）羥（5』）鏈黴素及其雙H衍生物，抗菌活性與str相當。胍基是必須基團，失去胍基也就是失去活性。基團：胍基pK＝11.5（1,3位）；CH3-NH-（2」）pK＝7.7；pH＝4~5最穩定。白色結晶狀粉末。在不同pH下，以不同的遊離狀態存在。二、穩定性1. 乾燥粉末，穩定；含水小於3％，放置兩年，活性無明顯變化。2. 吸水性強，當濕潮後，水份大大增加，容易分解破壞，產品中的雜質會加速這種分解破壞的速度，pH對分解影響很大，在pH4～6之間較穩定，t、pH影響顯著。（lgK、pH、t的關係見P325）3. 醛基被還原後，在鹼性下更穩定，如雙H str比str穩定得多。三、溶解度1. 親水性基團（-OH和-NH2），在水中溶解度很大。2. 鹽的溶解度與成鹽的性質關係很大，如鹽酸鹽，難溶於乙醇，但易溶於甲醇；而硫酸鹽在甲醇中也很難溶解。四、光學性質旋光性；紅外光譜沒有明顯的特徵峰；str在230nm處有吸收峰。五、鏈黴素的鹽類：1. 與無機酸形成可溶於水的鹽。（如HCl、H2SO4等）2. 與無機酸和有機酸形成不溶於水的沉澱。（而得到分離，如磷鎢酸，苯磺酸鈉，苦味酸等）3. 與酯酸（如磺酸酯、羧酸酯、磷酸酯等）形成可溶於有機溶劑的鹽。4. str與某些鹽類形成復鹽。（如str氯化鈣復鹽：C21H39O12N7?3HCl?1/2CaCl2）如str?3HCl——→氯化鈣甲醇溶液——→則析出復鹽（上行分子式）——→通過陰離子交換樹脂——→復鹽變成硫酸鹽（從而製得純str）也可用五氯苯酚等製得復鹽，最後得到純str。六、 str的降解反應：1. str（C21H39O12N7）——→鏈霉胍＋鏈霉二糖胺 2. a．str———→鏈霉胍+ N-甲基-L-葡萄糖胺+麥芽酚 Fe3+（FeCl3）顯紫色，測定str的方法（雙Hstr無此反應）

b．鏈霉胍在溫和鹼條件下，如Ba(OH)2：鏈霉胍————→——————→鏈霉尿————————→鏈霉胺七、氧化還原反應（醛基反應）1、在溫和條件下氧化（Br2水）：—→形成鏈霉酸。2、在溫和條件下還原：—→形成雙氫鏈黴素。a. 直接還原法：在化學氧化劑如Ni、P b或氧化鎘等存在下通入H2；b. 電解還原法：將str放在陰極槽中，通入電流即得；c. 化學還原法：如與鉀硼氫、鈉硼氫等還原劑反應中性、鹼性—→雙H str、脫O雙H str。酸性（pH=2）時，只產生脫氧雙H str。3、與伯胺反應（R-NH2）（NH2OH），與NH3或NH4+的反應與伯胺（如苯甲胺）反應形成席夫鹼：a. str-CHO + RNH2———→str-CH=N-R——→str-CHO + R-NH2b. str-CHO + NH3——→ c. str-CHO + NH2OH ——→str-CH=NOH (此反應用於抗生素產品無菌檢查測定)八、 str互變異構：（醛基）醛基與N-甲醛構成某種甲醛胺醛基與C5OH基形成水合醛或半縮醛。

第三節氨基糖苷類抗生素的生產（以慶大黴素為例）一、種子國內：絳紅色小單孢菌；國外：棘孢小單孢菌、橄欖星小單孢菌。二、發酵1、孢子斜面製作與培養基配方分析（配比見下面）沙土管——→母斜面－————→子斜面－————→成熟孢子2、發酵生產（培養基配方如下）一級種子——————→繁殖罐——————→發酵罐————————→放罐中間控制：① 依據PH、CC、CL殘糖來補糖。當菌絲長濃，殘糖不足向其補糖後：若CL↓、pH不變，說明補糖對代謝生長有利：若CL↓、pH↓，則有可能補糖過量，有機酸積累，O2供應不足，CL為控制因素。應當加大空氣量，適當補水，或加快攪拌等來提高CL。② pH高時，可增加補糖量，若殘糖高，則可考慮補（NH4）2SO4；pH低時，可補入CaCO3、NH3?H2O等③ 調節示例 NH2-N低，pH低時：通NH3.H2O。 NH2-N高，pH低時：可加CaCO3。則pH↑；若C也低，則改補醋酸鈉。 NH2-N高，pH高時：補糖水，則pH↓，NH2-N↓；若NH2-N↓，pH還不下降，則補加P，促進菌絲代謝。 NH2-N低，pH高時：則補加生理酸性物質如（NH4）2SO4等。三、中間控制分析

第四節氨基糖苷類抗生素的提取精製（以慶大黴素為例）一、過程發酵液————————→酸化液————————————————→中和液 ————————————→飽和樹脂——————————————→酸洗飽和樹脂——————————————→氨洗飽和樹脂——————————————→洗脫液————————→洗脫脫色液————————————→濃縮液——————→成鹽液————————————→脫色液————→無菌濾液————→成品——→檢驗——→包裝——→入庫——→原料葯成品二、分析1、從離子交換樹脂交換理論,分析吸附過程的原理，酸化的目的，pH調節的道理；2、處理str,kan為什麼要對發酵液進行稀釋；3、去除Ca2+、Mg2+ 離子的道理，無Cl-的道理；4、活性碳脫色的道理。*附：吸附原理RH＋＋R』NH4＋—→RH＋-R』＋NH4＋可以5種不同的離子或分子狀態存在：R、RH＋、RH22＋、RH33＋、RH44＋、RH55＋。由離子交換方程式（見下），並根據交換前後化學位相等的原則，導出以上平衡公式，分析稀釋對吸附的影響（正作用）。

——液相中離子的化學位與活度的關係——樹脂上離子的化學位與活度的關係

（化學位平衡時Δφ＝0）當發生交換時，化學位改變等於：

則：（常數歸在一起r，）其中r完全取決於標準化學位，是一常數。對於非膨脹性樹脂所以或對於稀溶液，可用濃度代替活度。即 M1、M2，樹脂上離子濃度；C1、C2，溶液中離子濃度對str:應為：在低濃度（水溶液）和普通溫度時，離子的化學價愈高，就愈易被吸附，如果溶液中兩種離子濃度之比保持恆定，令C1/C2 =P，而將溶液稀釋時，則根據方程：進行變換可得：

當溶液中稀釋時，因為，C2變小，M1 必然增大，便於吸附交換高價離子，如str吸附到樹脂上，這就是加水稀釋提取抗生素的理由之所在。

三、存在的問題1、經常出現組分不合格；2、重金屬含量過高，灰分太多；3、熱原、毒性不合格；4、色澤、澄明度、毛點等。

第八章思考題1．分別寫出Str.、硫酸Str.、Kan.、Gen.的化學結構式。2．寫出Str.、Gen.的解離方程式及離子交換樹脂提取時的交換反應式。3．舉例說明影響鏈黴素水溶液穩定性的主要因素。4．寫出Str.的氧化反應及酸鹼水解反應的化學反應式。5．慶大黴素生產過程如何？6．為什麼本類抗生素髮酵液需稀釋後才進行離子交換提取？7．（在離子交換柱內）為什麼交換柱內的樹脂液面要保持一定高度？8．在離子交換解吸過程中，為什麼要控制好一定的解吸速度？9．在精製中為什麼要進行脫色10．氨基糖苷類抗生素在臨床方面有什麼用途？