100U/mL，后者经诱变处理的变种，生产能力可达1000～ 1500U/mL。但该系菌株可分泌黄色素，影响了成品质量。 • 变种51-20：不产色素变种51-20，其生产能力可达66000～ 70000U/mL。 • 菌株WisQ176：全世界用于生产青霉素的高产菌株，其发酵 生产水平已达85000U／mL以上。
• 针对目标体系，熟练选择合适的分离体系对目标产品进行 分离。
• 针对目标体系，熟练选择合适的分离技术和制备工艺。
第一节 抗生素类药物
• 一、抗生素工业生产及工艺 • 抗生素生产方法：生物合成法、全化学合成法半
合成法
• 生物合成法也称为微生物发酵法。它将产 生菌接种到培养基上，在一定的条件(培养 基、温度、pH、通气、搅拌等)下培养、繁
• 熟悉抗生素类药物、氨基酸类药物、蛋白质类药物、核酸类 药物、维生素及辅酶类药物酶类药物、甾体药物、细胞生长 调节因子与组织制剂的通用生产工艺；熟悉氨基酸类药物常 用提取方法；熟悉干扰素的生产工艺；熟悉维生素的提取工 艺；熟悉生物制品的来源及应用。
• 了解抗生素药物、胱氨酸、赖氨酸、维生素及辅酶类药物的 结构和理化性质；了解核酸类药物的基本概念；了解酶类药 物、甾体药物、细胞生长调节因子与组织制剂的生产步骤； 了解几种糖类药物、脂类药物的制备；了解常用的生物制品 的种类及生物制品的发展前景。
青霉素的理化性质
• 青霉素在水中的溶解度很小，易溶于有机溶 剂如氯仿、笨、醋酸乙酯等。而其钠、钾盐 则易溶于水和甲醇。青霉素在水中的pK值为 2.7，在低pH（﹤4）条件下，霉素分子中的 羧酸不解离，此时，青霉素易溶于有机溶剂 而难溶于水；在高pH（﹥5）条件下，羧基 发生酸式解离，此时青霉素易溶于水，难溶 于有机溶剂。可利用此性质进行萃取与反萃 取，精制青霉素。
能力要求
• 熟练掌握抗生素、氨基酸、蛋白质、核酸、酶类、糖类、 脂类、甾体激素、维生素和辅酶类、生物制品、细胞生长 调节因子类药物的生产工艺，学会控制工艺要点，具备从 事生物制药生产及相关工作的能力，能够理论联系实际， 分析和解决实际问题的能力。
• 学会根据药物的理化性质、药物来源、菌种，设计生产工 艺。
殖，产生抗生素。然后采用适宜的方法将 抗生素从发酵液中分离出来。
二、抗生素的生产工艺实例
• 青霉素是β-内酰胺类抗生素的典型代表，它 是指从青霉菌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。
1877年，法国微生物家巴斯德发现霉菌会抑制尿液中的炭疽杆菌的生长。 1920年，比利时人安德烈·格拉提亚和莎拉·达斯在发表论文说感染了青霉 的葡萄球菌培养基中，葡萄球菌的生长被抑制了。 1928年夏弗莱明发现青霉素，1929年在《英国实验病理学杂志》上报道。 1939年弗莱明将点青霉菌菌种提供给澳大利亚病理学家弗洛里和生物化学 家钱恩。他们用冷冻干燥法提取了青霉素晶体。 1940年弗洛里和钱恩证实了青霉素对链球菌、白喉杆菌等细菌感染的疗效。 1942年美国制药企业开始大批量生产青霉素。 1943年，制药公司已经发现了批量生产青霉素的方法。 1944年，药物供应足够治疗第二次世界大战期间所有参战的盟军士兵。 1945年，弗莱明、弗洛里和钱恩分享诺贝尔生理学或医学奖。 1953年5月，中国第一批国产青霉素诞生。 2001年年底，我国青霉素年产量已占世界年总产量的60％，居世界首位。
青霉素过敏！！！
※青霉素最大的不良反应为过敏反应，发生率为0.7%～10%，
最为严重的为过敏性休克，死亡率高达10%。青霉素本身并 不是过敏原。青霉素分子在pH7.5水溶液中很快重新排列成青
霉烯酸，进而分解为青霉噻唑酸。青霉噻唑酸可与人体组织 内的γ-球蛋白和白蛋白结合成青霉噻唑蛋白，青霉噻唑蛋白 即为引起青霉素过敏反应的主要致敏物质。
要目的
发酵培养 过滤
青霉素回收
米孢子
综合利用
图12-4 青霉素发酵工艺的一般流程图
① 生产孢子的制备
• 将砂土孢子先在用甘油、葡萄糖、蛋白胨 组成的培养基进行斜面培养，经传代活化。 最适生长温度在25～26 ℃，培养6～8天， 得单菌落，再传斜面，培养7d，得斜面孢 子。再移植到优质小米或大米固体培养基 上，25℃，相对湿度45%～50%,生长7d， 制得小米孢子。孢子成熟后进行真空干燥， 低温保存备用。
青霉素作用机理： （1）作用于核糖核蛋白体的50S亚基，通过竞争细菌的粘 肽合成酶，即青霉素结合蛋白（penicillin binding proteins，PBPs），抑制细胞壁的粘肽合成，造成细菌细 胞壁缺损，大量的水分涌进细菌体内，使细菌肿胀、破裂、 死亡； （2）促发自溶酶活性，使细菌溶解。
• 菌种保藏：真空冷冻干燥状态下保存分生孢子；也可用甘油 或乳糖溶剂作悬浮剂，在-70℃冰箱或液氮中保存孢子悬浮液 和营养菌丝体；还可用砂土管
碳氮前 泡
源源体 剂
冷冻干燥孢子
琼脂斜面 米孢子
灭菌空气
孢子培养以 生产丰富的 孢子(斜面 孢子和米孢 子)为目的
种子培养
种子培养则以 繁殖菌丝体(种 子罐培养)为主
生物药物的一般生产工艺
知识要求
• 掌握抗生素、氨基酸、蛋白质、核酸、维生素和辅酶、酶类、 甾体、细胞生长调节因子与组织制剂的生产工艺、提取和精 制工艺；掌握糖类药物分离纯化的手段和制备工艺相关技术； 掌握脂类药物基本知识和其分离纯化的手段和制备工艺相关 技术；掌握生物制品的分类、一般制造方法及典型生产工艺 过程。
青霉素的理化性质
1.白色或黄色无定 形
晶体
酸性
4.羧基酸性 强，可成盐
2. 不明显
熔点
稳定性
5. 水中不稳 定，最适 pH6～6.5
3.具旋光性
旋光性
水中pK值为2.7，pH﹤4 易溶于有机溶剂， pH﹥5 ，易溶于水
2.青霉素的发酵工艺
• （1）菌种 • 点青霉菌：生产能力很低，不能满足工业生产要求。 • 产黄青霉菌：生产能力大为上升。 • MinnR-B和NRRL1951的生产能力分别为120U/mL和