微生物制药工艺

第一章概述

1、微生物制药是利用微生物技术，通过高度工程化的综合性技术，以利用微生物反应过程为基础，依赖于微生物机体在反应器内的生长繁殖及代谢过程来合成一定产物，通过分离纯化进行提取精制，并最终制剂成型来实现药物产品的生产。

传统微生物药物: 主要指微生物合成的抗生素。

现代微生物药物: 指由微生物在其生命活动过程中产生的、具有生理活性（抗微生物感染、抗肿瘤、特异性酶抑制剂、免疫调节等作用）的次级代谢产物及其衍生物。

2、微生物药品种类：包括抗生素、维生素、氨基酸、核酸、酶及酶抑制剂、免疫抑制剂、生物制品、甾体激素等药物。

3、掌握微生物制药的一般生产过程。

答：微生物制药工艺过程一般包括菌体生产及代谢产物或转化产物的发酵生产。

其主要内容包括生产菌种的选育培养及扩大，培养基的制备，设备与培养基的灭菌，无菌空气的制备，发酵工艺控制，产物的分离、提取与精制，成品的检验与包装等。

4、微生物制药的工业发酵类型：微生物菌体发酵；微生物酶发酵；微生物代谢产物发酵；微生物转化发酵。

5、了解微生物制药的特点。

答：以活的生命体(微生物)作为目标反应的实现者，反应过程中既涉及特异的化学反应的实现又涉及生命个体的生长发育及代谢，生物反应机理非常复杂，较难控制，反应液中杂质也多，不容易提取、分离；

反应通常在常温常压下进行，条件温和，能耗小，设备较简单；微生物发酵过程是微生物菌体非正常的、不经济代谢过程，生产过程中应为其代谢活动提供良好的环境。因此，需防止杂菌污染，要进行严格冲洗、灭菌，空气需要过滤等；微生物药物生产周期长，生产稳定性差，技术复杂，不确定因素多，废物排放及治理要求高，难度大；现代微生物制药的最大特点是高技术含量、智力密集、全封闭自动化、全过程质量控制、大规模反应器生产和新型分离技术综合利用等。

第二章抗生素概论

1、半合成抗生素：将天然代谢产物再用化学、生物或生化方法进行分子结构改造，制成的各种衍生物。氨苄西林

2、次级代谢：微生物在一定的生长时期(一般是稳定生长期），以初级代谢产物为前体，合成一些对微生物的生命活动没有明确功能的物质的过程

次级代谢产物:微生物在细胞分化过程中产生的，往往不是细胞生长所必需的代谢产物，对细胞生长并不具有明显的作用，而且通常由一簇结构相似的化合物组成。

3、抗生素的主要产生菌是：产抗生素的微生物中，以放线菌为最多，其次是真菌和细菌。除微生物外，还有来源于植物、动物和海洋微生物的抗生素。

4、医疗用抗生素应具备的条件：难使病源菌产生耐药性；较大的差异毒力；最小抑菌浓度要低；抗菌谱要广。

5、抗生素剂量的表示法

答：合理使用抗生素的剂量十分重要。

抗生素在应用时剂量很小，因此除质量外，更常用特定的效价单位（简称单位）表示。单位是衡量抗生素有效成分的一种尺度。

目前国际上抗生素活性单位表示方法主要有两种：一是指定单位(unit)；二是活性质量（µg)。

6、管碟法测定抗生素效价的原理：在培养过程中，小管中的抗生素向培养基中呈球面扩散，与此同时试验菌也开始生长。抗生素浓度高于最小抑菌浓度之处，试验菌不能生长，出现抑菌圈，其圈之边缘处就是最低抑菌浓度。

7、抗生素生产工艺过程：菌种→孢子制备→种子制备→发酵→发酵液预处理→提取精制→产品检

验→成品

8、微生物的初级代谢和次级代谢的关系：许多次级代谢产物的基本结构是由若干初级代谢产物构成的。如内酰胺类抗生素是由半胱氨酸、缬氨酸等氨基酸形成的。次级代谢产物基本上都是以初级代谢产物为母体衍生而来的，与后者有密切关系。

9、由初级代谢物合成次级代谢物的基本代谢途径：①葡萄糖碳架掺入途径。②莽草酸途径。③与核苷有关的途径。④聚酮体和聚丙酸途径。⑤由氨基酸衍生的途径；⑥甲羟戊酸途径和⑦其他复合途径。

第三章β-内酰胺类抗生素

1、什么是β-内酰胺类抗生素？其常见品种

答：β-内酰胺类抗生素是分子中含有β-内酰胺环的一类天然和半合成抗生素的总称。

β-内酰胺类抗生素包括青霉素、头孢菌素、头霉素、硫霉素、克拉维酸(或称棒酸)、单环β-内酰胺类等，其中仅前两者广泛用于临床，故仅讨论青霉素和头孢菌素。

2、最早发现产生青霉素的原始菌种是点青霉；工业生产上使用的青霉素产生菌是：产黄青霉菌；目前青霉素生产菌种有形成绿色孢子和黄色孢子的两种产黄青霉菌株。

3、青霉素的母核是：6-氨基青霉烷酸(6-APA)

4、头孢菌素的母核是：7-氨基头孢霉烷酸(7-ACA)

5、常见青霉素盐种类：青霉素钾盐的结晶、青霉素普鲁卡因盐结晶、青霉素钠盐结晶

6、青霉素提取的机理是什么？

答：溶剂萃取法。青霉素与碱所生成的盐类在水中溶解度很大，而青霉素游离酸易溶解于有机溶剂中。利用这一性质，将青霉素在酸性溶液中转入有机溶剂(醋酸丁酯、氯仿等)中，然后再转入中性水相中。经过这样反复几次萃取，就能达到提纯和浓缩的目的。

由于青霉素的性质不稳定，整个提取和精制过程应在低温下快速进行，并应注意清洗和保持在稳定的pH值范围。

7、青霉素生产工艺流程？

第四章大环内酯类抗生素

1、什么是大环内酯类抗生素及其常见品种？

答：大环内酯类是以一个大环内酯为母体，通过羟基，以苷键和1～3个罕有的糖相联结的一类抗生物质。

根据大环内酯结构的不同，这类抗生素又分为三类：多氧大环内酯；多烯大环内酯；蒽沙大环内酯。

2、红霉素的产生菌是：红霉素链霉菌

3、红霉素的发酵工艺流程及重点参数

：

4、红霉素发酵的前体：丙醇

5、溶剂法提取红霉素的机理？

答：红霉素分子结构中有一个二甲基氨基官能团，是一个弱碱，在酸性条件下与某些酸会形成盐，如红霉素乳酸盐。纯红霉素碱在水中溶解度较小，并随温度升高而减小，在55℃时溶解度最小；

当pH＜6.0时，红霉素以盐的形式存在，其在水中的溶解度随pH值降低而迅速增大；当pH>10.0时红霉素基本以游离碱的形式存在，能溶于醋酸丁酯中，因此，采用在水溶液(乙酸缓冲液)及在乙酸丁酯中反复萃取，可以达到浓缩和提纯的目的。

6、发酵液的预处理中如何去除蛋白质？

答：一般采用硫酸锌沉淀蛋白质，促使菌丝结团加快滤速。

7、溶剂法提取和精制红霉素的工艺流程

第五章四环类抗生素

1、四环类抗生素的常见种类

答：四环类抗生素是以四并苯为母核的一类有机化合物。其中有应用价值的品种有金霉素、土霉素、四环素、地美环素(去甲金霉素)及其半合成衍生物如多西环素(强力霉素)、美他环素(甲烯土霉素)、米诺环素(二甲胺四环素)等。

2、在四环素发酵生产中为什么加入抑氯剂？

答：加入竞争性的抑氯剂NaBr和抑氯剂2-巯基苯并噻唑，抑制氯原子进入四环素的分子结构中去，从而阻止金霉素的合成，促进四环素合成，使金霉素在总产量中低于5％。

3、在四环素发酵生产中，为什么要严格控制磷酸盐的浓度？

答：无机磷浓度是控制菌丝生长率的重要因子，也是金色链霉菌从生长期转入抗生素生物合成期的关键因素。

高浓度的磷酸盐能抑制产生菌体内的戊糖循环途径中的6-磷酸葡萄糖脱氢酶的活性，同时促进糖酵解速度，使菌体内能产生还原性辅酶Ⅱ(NADPH)的戊糖循环途径受阻。已知还原性辅酶Ⅱ是四环素