抗生素的发酵生产工艺

抗生素的发酵生产工艺

姓名 魏镇

专业 生物科学专业 年级 2012级

1抗生素定义（别名：抗细菌剂）

抗细菌药（英语：antibacterial）也称为“抗细菌剂”，是一类用于抑制细菌生长或杀死细菌的药物。在不引起歧义的情况下，抗细菌药也可简称为“抗菌药”。抗细菌剂与抗生素并不是相同的概念，抗生素实际上仅为抗细菌剂下的一类。抗细菌药除了包括青霉素类、四环素类等抗生素，还包括抗真菌药以及磺胺类、喹诺酮类等药物。

2基本简介

抗生素主要是由细菌、霉菌或其他微生物产生的次级代谢产物或人工合成的类似物。20世纪90年代以后，科学家们将抗生素的范围扩大，统称为生物药物素。主要用于治疗各种细菌感染或致病微生物感染类疾病，一般情况下对其宿主不会产生严重的副作用。2011年10月18日，中国卫生部表示，在中国，患者抗生素的使用率达到70%，是欧美国家的两倍，但真正需要使用的不到20%。预防性使用抗生素是典型的滥用抗生素。

3抗生素的分类

糖的衍生物：主要由氨基己糖的衍生物组成。

多肽类抗生素：主要或全部由氨基酸组成，有多肽或蛋白质的某些特性。 多烯类抗生素：分子结构中有多个双键。

大环内酯抗生素：由一个或多个单糖组成并与碳链一起形成一个巨大的芳香内酯化合物。

四环类抗生素：都具有四个缩合苯环。 嘌呤类抗生素：都含有嘌呤环。

4抗生素的作用机理

①阻碍细菌细胞壁的合成，导致细菌在低渗透压环境下膨胀破裂死亡。哺乳动物的细胞没有细胞壁，不受这类药物的影响。喹诺酮类抗生素三大不良反 喹诺酮类抗生素三大不良反

②与细菌细胞膜相互作用，增强细菌细胞膜的通透性、打开膜上的离子通道，

让细菌内部的有用物质漏出菌体或电解质平衡失调而死。

③与细菌核糖体或其反应底物（如tRNA、mRNA）相互所用，抑制蛋白质的合成——这意味着细胞存活所必需的结构蛋白和酶不能被合成。

④阻碍细菌DNA的复制和转录，阻碍DNA复制将导致细菌细胞分裂繁殖受阻，阻碍DNA转录成mRNA则导致后续的mRNA翻译合成蛋白的过程受阻。

5抗生素的发酵生产工艺 （1）制备过程

菌种——孢子制备——种子制备——发酵——发酵液预处理——提取及精制——成品包装 （2）具体介绍 ①菌种

来源于自然界，获得能产生抗生素的微生物，经分离、选育和纯化后即称为菌种。

菌种的保藏：冷冻干燥、超低温冷冻、砂土管、液体石蜡、斜面低温保藏。 ②孢子制备

将保藏的处于休眠状态的孢子，接种至固体斜面培养基，在一定温度下培养5-7或7日以上。

进一步用扁瓶在固体培养基上扩大培养。 ③种子制备

目的使孢子发芽、繁殖以获得足够数量的菌丝，并接种到发酵罐中。 摇瓶或直接将孢子接入种子罐逐级放大培养。

种子培养定时取样做无菌试验，观察菌丝形态，测定种子液中发酵单位和进行生化分析。

种子级数 ④培养基的制备

碳源

供给菌种生命活动所需能量，构成菌体细胞及代谢产物 参与抗生素的生物合成

常用碳源：淀粉、葡萄糖及油脂

氮源

构成菌体细胞物质和含氮代谢物 参与含氮抗生素合成 有机氮源 无机氮源

前体

菌体利用其构成抗生素分子的一部分而其本身没有显著改变的物质 一定条件下控制菌体合成抗生素的方向并增加抗生素的产量

发酵

目的是使微生物大量分泌抗生素

接种10%——通气——搅拌——控制罐温——消泡——控制pH

定时采样进行抗生素生化分析、镜检，测定菌体浓度、残糖量、抗生素含量等

发酵液的过滤和预处理

分离菌丝、去除杂质

预处理：去除高阶无机离子和蛋白质 过滤：去除固体物及菌体

发酵液的预处理

草酸及磷酸去除高价离子钙、镁，还能促使蛋白质凝固 黄血盐有利于去除镁离子 硫酸锌有利于凝固蛋白质

等电点法、加热法、絮凝法去除蛋白

发酵液的过滤

板框过滤机：本机为不锈钢多层板框式压滤机，适用于浓度50%以下粘度较低，含渣量较少的液体作密闭过滤以达到提纯，灭菌、澄清等精滤、半精滤的要求，直接选用微孔滤膜，可不经微孔薄膜过滤器过滤可达到无菌过滤之目的）。本机过滤面积大，流量大，适用范围大，所以在制药、化工、食品等行业有广泛用途，应用在制药厂针剂药液之过滤，效果甚佳。结构特点: 本机除配用电机外，