第三章抗生素发酵生产工艺优秀课件
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发酵工程及其应用课件-高二下学期生物人教版选择性必修3
微生物分解有机物释放的能量，一部分用于合成ATP，另一 1.温度： 部分散发到培养基中时，会引起发酵温度升高；机械搅拌也会产
生一部分热量引起温度升高。此外，发酵罐壁散热，水分蒸发会
带走部分热量，使发酵温度降低。
通过发酵罐上的温度传感器和控制装置进行监测和调整，用
冷却水进行温度的调节
好氧型微生物：溶解氧要充足；
③生产酶制剂 酶制剂是指酶经过提纯、加工后具有催化功能的
生物制品，主要用于催化生产过程中的各种化学反应。
利用微生物发酵生产α淀粉酶、β淀粉酶、果胶酶、 脂肪酶和氨基肽酶等；目前已有50多种酶制剂用于食品生产。
淀粉酶主要用于面包生产中的面团改良、婴幼儿食品中的谷类原料的预 处理、啤酒制造中用于糖化和分解淀粉、果汁加工中的淀粉分解和提高过 滤速度，以及用于蔬菜、糖浆、怡糖、葡萄糖、粉状糊精等食品的加工制 造。蛋白酶主要用于水解蛋白生产、肉类软化、啤酒抗寒、烘烤制品、干 酪制造等。
菌种的选育 扩大培养 培养基的配制 灭菌
发酵过程的影响因素：
05
06
07
08
接种
发酵 产品的分离 提纯
环节
产品的分离、 提纯
目的 如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束后， 采用过滤、沉淀方法将菌体分离和干燥，即可得到产品。 如果产品是代谢物，可据产物性质采取适当提取、 分离纯化措施来获得产品。
抗生素发酵
4
1. 概 述
分 类
Introduction
Classification
根据抗生素的作用机制分类 (Modes of Action of Antibiotics) 抑制细胞壁合成 (Cell Wall Synthesis) ： 青霉素
抑制细胞膜功能 (Cell Membrane Damage) ： 多烯类抗生素 抑制蛋白质合成 (Protein Synthesis) ： 抑制核酸合成 (Nucleic Acid Synthesis) ： 四环素 丝裂霉素
Secondary Primary Lab fermentor shake flask shake flask evaluation Strain Agar plate Evaluation evaluation Production 出发菌株 平板技术 different media 摇瓶培养 Condition 二级摇瓶培养 小型发酵罐 6000 各种培养基 模拟生产条件
11
lawn of test bacteria 测试菌苔 filter papers soaked with test compounds 含药物滤纸
agar plate 琼脂培养基
zones of inhibition (no growth) 抑菌圈
Agar diffusion assay
12
分析仪器 Analytical instruments
1. 概 述
分 类
Introduction
Classification
根据抗生素的作用机制分类 (Modes of Action of Antibiotics) 抑制细胞壁合成 (Cell Wall Synthesis) ： 青霉素
抑制细胞膜功能 (Cell Membrane Damage) ： 多烯类抗生素 抑制蛋白质合成 (Protein Synthesis) ： 抑制核酸合成 (Nucleic Acid Synthesis) ： 四环素 丝裂霉素
Secondary Primary Lab fermentor shake flask shake flask evaluation Strain Agar plate Evaluation evaluation Production 出发菌株 平板技术 different media 摇瓶培养 Condition 二级摇瓶培养 小型发酵罐 6000 各种培养基 模拟生产条件
11
lawn of test bacteria 测试菌苔 filter papers soaked with test compounds 含药物滤纸
agar plate 琼脂培养基
zones of inhibition (no growth) 抑菌圈
Agar diffusion assay
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分析仪器 Analytical instruments
抗生素发酵生产技术
抗生素总的生产工艺过程
菌种 孢子制备 种子制备 发酵
精制过程
提取过程
发酵液预处理及过滤 发酵液预处理及过滤 预处理及过
成品检验
成品包装
出厂检验
19
发酵工艺控制
温度控制：前期25-26° 温度控制：前期25-26°C，后期23 °C 后期23 pH控制：一般为6.4-6.6，加酸加碱及加葡 pH控制：一般为6.4-6.6，加酸加碱及加葡 萄糖控制 通气：一般为1 通气：一般为1：0.8VVM 搅拌：要求发酵液中溶解氧量不低于30% 搅拌：要求发酵液中溶解氧量不低于30% 。 泡沫与消沫：少量多次加入消沫剂，在发 酵前期不宜多用
4 根据抗生素的作用机制分类
此种分类的优点：便于进行理论研究， 此种分类的优点：便于进行理论研究，有助于了解抗 生素影响病原体新陈代谢的哪些环节，从而找出治疗的规 生素影响病原体新陈代谢的哪些环节， 使抗生素的使用更为合理。 律，使抗生素的使用更为合理。 （1）抑制细胞壁合成的抗生素：如青霉素。 抑制细胞壁合成的抗生素：如青霉素。 的抗生素 （2）影响细胞膜功能的抗生素：多烯类抗生素。 影响细胞膜功能的抗生素：多烯类抗生素。 细胞膜功能的抗生素 （3）抑制病原菌蛋白质合成的抗生素：四环素。 抑制病原菌蛋白质合成的抗生素：四环素。 蛋白质合成的抗生素 （4）抑制核酸合成的抗生素：如影响DNA结构和功能的丝 抑制核酸合成的抗生素：如影响DNA结构和功能的丝 的抗生素 DNA 裂霉素C 裂霉素C。 生物能作用的抗生素 （5）抑制生物能作用的抗生素：如抑制电子转移的抗霉 ）抑制生物能作用的抗生素： 素。
抗生素的发酵生产工艺.doc
抗生素的发酵生产工艺.doc
抗生素是一类广泛应用于医疗和兽医领域的药物，用于预防或治疗细菌感染。不同的
抗生素有不同的化学结构，生产抗生素的方法也因此各不相同。本文将重点介绍抗生素的
发酵生产工艺。
一、抗生素发酵生产的基本流程
1. 培养菌
抗生素的生产主要依靠微生物，因此首先需要筛选出具有生产该抗生素能力的微生物。筛选后的微生物将在培养基上进行大规模培养，以提供充足的细胞质和代谢产物。
2. 发酵过程
发酵是抗生素生产的关键步骤。一般采用批量、半连续和全连续三种发酵方式。其中，批量发酵是最常用的方式。
批量发酵流程如下：
①铺面：将培养基注入发酵罐中，通入空气以增氧。
②接种：将筛选得到的微生物接入发酵罐中。
③培养：培养12-24小时，以形成菌体。
④产生抗生素：开始产生目标抗生素，持续时间一般为3-5天。
⑤收获：收获抗生素后，将生产产物进行提纯和精制，以达到合格的药品标准。
1. 青霉素
青霉素是一类广泛使用的β内酰胺类抗生素，由链霉素产生的放线菌筛选出，其发酵生产工艺如下：
铺面罐：加入甜菜汁、植物硝酸盐和钙磷酸盐等培养基组分，保持pH值的恒定，通入空气以增氧。
发酵罐：将铺面罐的培养液移入发酵罐中，加入接菌液（含有链霉素菌丝的液态培养基），在恒温、恒湿的条件下进行底层搅拌式发酵，温度控制在18℃左右。
霉素沉积罐：将发酵获得的青霉素经过分离和提取，再通过沉淀、烘干、加工等步骤，得到制剂。
培养基：加入淀粉、麦芽粉、氨基酸等营养物质，以提供菌体生长所需的能量和物
质。
分离纯化：通过分离、沉淀、过滤、萃取等多种方法，得到纯净的链霉素制剂。
抗生素的发酵生产工艺
抗生素的发酵生产工艺
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，让细菌部的有用物质漏出菌体或电解质平衡失调而死。
第三章 抗生素概述
人们从自然界发现和分离的新抗生素已有九 千余种，并以其中一些主要抗生素(如青霉素、头 孢菌素、四环类抗生素、氨基糖苷类抗生素等)为 原料，进行化学结构改造，先后制备了近十万种半 合成抗生素。 目前世界各国实际生产和应用于临床的抗生 素约有百余种，连同各种半合成衍生物及盐类共约 三百余种。
四、 我国抗生素研究及生产概况：
• 中国是抗生素使用大国，也是抗生素生产大国：年产抗生素原料 约21万吨，出口3万吨给世界人民，其余18万吨留给自己用（包 括医疗与农业使用），人均年消费138克左右（美国仅13克）。 据统计，每年因抗生素滥用导致医疗费用增长800亿元，仅超前 使用第三代头孢菌素，全中国一年就多花费7亿多元人民币。 • 在中国，最常见的现象是患者点菜样的要求医生开抗生素。 • 在美国，买抗生素的难度可比买枪大——抗生素属于较严格管控 的处方类药物，医生只能根据患者具体病情和细菌感染类型，开 出相应的抗生素处方。一旦违规开方，就会收到警告甚至吊销执 照。而且没有专业医生的许可签字，任何医院的药房或药店，均 不允许向市民出售抗生素。
⑥在给药后应很快被吸收，并迅速地分布至被感染的器官 和组织中。
⑦具有较好的理化性质，以利于提取、精制成稳定的纯制 品，能具有一定的有效期。
三、抗菌药物的发展简史 古代记载：
例如《本草拾遗》所说蠕下虫尘土和胡燕窠土能治疗疮 痈等恶疾。 在《左传》中(公元前597年)记载说:“叔展曰:有麦曲乎? 日:无。……河豚腹疾奈何?” 用麦曲可以治疗消化系统的疾病。
《抗生素生产工艺》PPT课件
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29
土霉素生产
菌种: 龟裂链霉菌 （Streptomyces Rimosus）
22
青霉素生产菌生长发育阶段
• I-IV期为菌丝生长期，产青霉素较少，菌 丝浓度增加很多
• III期适于作种子 • IV-V期青霉素分泌期，菌丝生长趋势减
弱，大量产生青霉素 • VI期菌丝自溶期
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23
发酵工艺控制
• 温度控制：前期25-26°C，后期23 °C
• pH控制：一般为6.4-6.6，加酸加碱及加 葡萄糖控制
• 通气：一般为1：0.8VVM
• 搅拌：要求发酵液中溶解氧量不低于 30%。
• 泡沫与消沫：少量多次加入消沫剂，在 发酵前期不宜多用
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24
发酵工艺控制
• 加糖控制：根据残糖量与发酵过程中的 pH来控制，也可根据排气中CO2与O2量 来控制
• 补氮：发酵液氨氮控制在0.01-0.05%
• 无机盐：硫、磷、钙、镁、钾等盐类
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21
青霉素生产菌生长发育阶段
• I期 分生孢子发芽 • II期 菌丝繁殖 • III期 形成脂肪粒，积累贮藏物 • IV期 脂肪粒减少，形成中、小空泡 • V期 形成大空泡，脂肪粒消失 • VI期 细胞内看不到颗粒，个别细胞出现自溶
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发酵工程--第三章-工业微生物的菌种选育PPT优秀课件
22
3、组成型突变株的筛选
在酶制剂的发酵生产中，常采用在发酵过程中分 批限量加入诱导物的方法，提高诱导酶的活性，为了 解除对诱导物的依赖，可通过诱变改变菌种的遗传特 性，筛选组成型突变株。突变发生在调节基因或操纵 基因，都可获得组成型突变株。
筛选的方法是设计某种有利于组成型菌株生长， 并限制诱导型菌株生长的培养条件，造成组成型菌株 生长的优势或适当的分辨两类菌落的方法，选出组成 型突变菌株。
3、诱变剂的剂量选择
对不同的微生物使用的剂量不同，诱变剂的剂量与 致死率有关。
因此，可用致死率作为诱变剂剂量选择的依据。
高剂量诱变可导致一些细胞的细胞核发生变异，或破坏，引起 细胞死亡，形成较纯的菌落。并且高剂量会引起细胞遗传物质发生 难以恢复的巨大损失，促使变异菌株稳定，不易产生回复突变。
3、诱变剂的选择
• ③ 菌种的保藏： 一切生产菌种 都要使它避免死亡和生产性能的下降， 这是菌种保藏工作的任务。
• ④ 退化菌种的复壮： 如果发现 菌种的生产性能下降，就要设法使它 恢复，这便是菌种复壮工作的任务。
一、工业微生物的菌种选育的原因
1 天然菌种生产能力低 2 生长繁殖过快
二、菌种选育的目的：改良菌种的特性，使其符合工
二、突变诱发的过程
前突变：诱变剂所造成的DNA分子的某一位置的 结构改变称为前突变。
（一）诱变剂接触DNA分子前
3、组成型突变株的筛选
在酶制剂的发酵生产中，常采用在发酵过程中分 批限量加入诱导物的方法，提高诱导酶的活性，为了 解除对诱导物的依赖，可通过诱变改变菌种的遗传特 性，筛选组成型突变株。突变发生在调节基因或操纵 基因，都可获得组成型突变株。
筛选的方法是设计某种有利于组成型菌株生长， 并限制诱导型菌株生长的培养条件，造成组成型菌株 生长的优势或适当的分辨两类菌落的方法，选出组成 型突变菌株。
3、诱变剂的剂量选择
对不同的微生物使用的剂量不同，诱变剂的剂量与 致死率有关。
因此，可用致死率作为诱变剂剂量选择的依据。
高剂量诱变可导致一些细胞的细胞核发生变异，或破坏，引起 细胞死亡，形成较纯的菌落。并且高剂量会引起细胞遗传物质发生 难以恢复的巨大损失，促使变异菌株稳定，不易产生回复突变。
3、诱变剂的选择
• ③ 菌种的保藏： 一切生产菌种 都要使它避免死亡和生产性能的下降， 这是菌种保藏工作的任务。
• ④ 退化菌种的复壮： 如果发现 菌种的生产性能下降，就要设法使它 恢复，这便是菌种复壮工作的任务。
一、工业微生物的菌种选育的原因
1 天然菌种生产能力低 2 生长繁殖过快
二、菌种选育的目的：改良菌种的特性，使其符合工
二、突变诱发的过程
前突变：诱变剂所造成的DNA分子的某一位置的 结构改变称为前突变。
（一）诱变剂接触DNA分子前
红霉素的发酵生产工艺PPT课件
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18
滤渣 脱水干燥
肥料
发酵液 超滤 连续立交除杂 纳滤浓缩 加碱或NaSCN
透析液
废液排放
三达公司红霉素提取 新工艺
晶体 丙酮溶解 加水再结晶
--
结晶过滤烘干
水溶液
EA
工
回收丙酮
序
19
废水处理
滞留 5 小时
栅格
生产车间污水
一级调节池
滞留 3 天 一级气浮池
滞留 3.5 小时 二级调节池
氧化沟曝气池
产酸塔：通过酸化菌分解成挥发性脂肪酸、醇类、 乳酸、 二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等。
厌氧塔：甲烷细菌利用乙酸或氢气和二氧化碳形成CH4。
曝气沉淀池：将空气中的氧强制溶解到混合液中的过程。
--
21
废水中有机物的回收处理工段:主要是丙 酮的回收，初馏和精馏两道工序。
废液贮罐→粗馏再沸器→粗馏塔→冷却 器→精馏塔→精馏再沸器→精贮藏罐→冷 凝器→冷却塔→冷凝器→贮罐→装桶
红霉素软膏
--
9
红霉素生产工艺
1 空气净化 2 原料配比→种子罐 → 发酵罐 →发酵
--
10
原料：
碳源：玉米淀粉、食用葡萄糖 氮源：硫酸铵、 氨水C/N＝1：2
• 豆饼粉 碳酸钙、磷酸二氢钾、硫酸镁 丙酮、 水（工业用水2.85元/吨） 干酵母、淀粉酶、 糖化酶
《发酵工程3上》课件
总结词
液体深层发酵工艺是一种在液体培养基中进行的发酵过程，主要用于抗生素、酶制剂等 生物制品的生产。
详细描述
液体深层发酵工艺通过微生物的作用，在液体培养基中大量繁殖，同时生产出相应的生 物制品，如抗生素、酶制剂等。该工艺具有产量高、产品质量稳定等优点，是生物制品
生产领域的重要技术之一。
05
发酵产物
ERA
发酵工程定义
发酵工程
利用微生物的代谢活动，通过现 代化工程技术手段，将工农业生 产中的原料转化为人类所需产品
的过程。
发酵工程的核心
对微生物生命活动的有效控制。
发酵工程的特点
高度洁净的生产环境，通过发酵 罐等设备实现大规模生产。
发酵工程发展历程
古代酿造技术
人类最早利用发酵技术，如酿酒、制 酱等。
是一种单细胞真菌，具有发酵糖类物质的能力，常用于面包、酒 类等食品的制作。
酵母的形态
酵母菌为圆形或椭圆形，通常以出芽方式繁殖。
酵母的应用
除了制作面包和酒类外，酵母还可用于生产饲料、肥料、生物柴 油等。
其他产物
丙酮酸
在发酵过程中，丙酮酸是重要的中间产物，可进一步转化为其他 物质，如乳酸、丁酸等。
酶
发酵过程中可以产生多种酶，如淀粉酶、蛋白酶等，这些酶可用于 生物工程和工业生产中。
03
细菌
如乳酸菌、醋酸菌等，是 发酵工程中常用的微生物 。
液体深层发酵工艺是一种在液体培养基中进行的发酵过程，主要用于抗生素、酶制剂等 生物制品的生产。
详细描述
液体深层发酵工艺通过微生物的作用，在液体培养基中大量繁殖，同时生产出相应的生 物制品，如抗生素、酶制剂等。该工艺具有产量高、产品质量稳定等优点，是生物制品
生产领域的重要技术之一。
05
发酵产物
ERA
发酵工程定义
发酵工程
利用微生物的代谢活动，通过现 代化工程技术手段，将工农业生 产中的原料转化为人类所需产品
的过程。
发酵工程的核心
对微生物生命活动的有效控制。
发酵工程的特点
高度洁净的生产环境，通过发酵 罐等设备实现大规模生产。
发酵工程发展历程
古代酿造技术
人类最早利用发酵技术，如酿酒、制 酱等。
是一种单细胞真菌，具有发酵糖类物质的能力，常用于面包、酒 类等食品的制作。
酵母的形态
酵母菌为圆形或椭圆形，通常以出芽方式繁殖。
酵母的应用
除了制作面包和酒类外，酵母还可用于生产饲料、肥料、生物柴 油等。
其他产物
丙酮酸
在发酵过程中，丙酮酸是重要的中间产物，可进一步转化为其他 物质，如乳酸、丁酸等。
酶
发酵过程中可以产生多种酶，如淀粉酶、蛋白酶等，这些酶可用于 生物工程和工业生产中。
03
细菌
如乳酸菌、醋酸菌等，是 发酵工程中常用的微生物 。
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（5）抗癌的抗生素：如阿霉素
3.3根据抗生素的化学结构分类（化学家） 较复杂，目前已确定结构的抗生素习惯如下分类： （1）β-内酰胺类抗生素：包括青霉素类，头孢菌素类等 （2）氨基糖苷类抗生素：包括链霉素、庆大霉素等 （3）大环内脂类抗生素：如红霉素、麦迪加霉素 （4）四环类抗生素：如四环素、土霉素 （5）多肽类抗生素：如多粘菌素、杆菌肽 （6）蒽环类抗生素：如阿霉素、柔红霉素 （7）喹诺酮类抗生素：如环丙沙星、诺氟沙星
3 抗生素的分类
可根据生物来源、作用对象、化学结构、作用机制、生物 合成途径等方面对抗生素进行分类。 3.1 根据抗生素的生物来源分类 (生物学家) （1）放线菌产生的抗生素：如链霉素、四环类（如四环 素）、大环内酯类（如红霉素）、多烯类（如制霉菌素） 、 放线菌素类（如放线菌素D）等。（其中链霉菌属最多，诺 卡氏菌属、小单孢菌次之） （2）真菌产生的抗生素：如青霉菌属和头孢菌属等分别产 生一些很重要的抗生素（青霉素、灰黄霉素、头孢菌素）。
3.4 根据作用机制分类
此种分类的优点：便于进行理论研究，有助于了解抗 生素影响病原体新陈代谢的哪些环节，从而找出治疗的规 律，使抗生素的使用更为合理。
（1）抑制细胞壁合成的抗生素：如青霉素。
（2）影响细胞膜功能的抗生素：多烯类抗生素。
（3）抑制病原菌蛋白质合成的抗生素：四环素。
（4）抑制核酸合成的抗生素：如影响DNA结构和功能的丝 裂霉素C。
定义：虽然抗生素已被广泛使用，但是由于抗 生素的多样性，关于抗生素的定义在专家中一 直存在着分歧。
目前，一个大多数专家所接受的定义是： 抗生素是由生物（包括某些微生物、植物和动 物在内）在其生命活动过程中产生的或（化学 合成获得的），能在低浓度下有选择地抑制他 种生物机能的低分子量的有机物质。
狭义的定义是：抗生素是低分子量的微生 物代谢产物，能在很低的浓度下抑制其他微生 物的生长。
来源：随着抗生素研究和生产的发展，新的抗生 素的来源正在扩大。可以是微生物、植物（如蒜素、 常山碱、黄连素、长春花碱、鱼腥草素等） 、动物 （如鱼素、红血球素等） 。但抗生素的工业化生产主 要是来自微生物的大量发酵法，微生物是抗生素舞台 上的主角。
作用对象：病毒、细菌、真菌、原生动物、寄生 虫、藻类、肿瘤细胞等。因此不能把抗生素仅仅作为 抗菌药物。
（5）抑制生物能作用的抗生素：如抑制电子转移的抗霉 素。
3.5 根据抗生素的合成途径分类
（1）氨基酸、肽类衍生物抗生素：如青霉素类、头孢 菌素等寡肽抗生素。
（2）糖类衍生物抗生素：如链霉素等糖苷类抗生素。
（3）以乙酸、丙酸为单位的衍生物抗生素：红霉素等 丙酸衍生物。
4 抗生素的生产工艺
生产方法： 1、生物合成法： ①传统方法 ② “工程菌”制造法 ③细胞融合技术法 2、化学合成法； 3、生物合成加化学合成法。
（3）细菌产生的抗生素：如多粘杆菌、枯草杆菌、芽孢杆菌等。 如多粘菌素。
（4）植物或动物产生的抗生素：从被子植物蒜中制得的蒜素；从 动物脏器中制得的鱼素等。
3.2根据抗生素的作用对象分类（医生、病理学家） （1）广谱抗生素：如氨卞青霉素既抑制G+，又抑制G（2）抗G+的抗生素：如青霉素， （3）抗G-的抗生素：如链霉素 （3）抗真菌的抗生素：如制霉菌素 （4）抗病毒的抗生素：如四环类抗生素对立克次氏体及较大病毒 有一定作用。
Βιβλιοθήκη Baidu
（2）抗生素的命名（一般分为三类）
按生物的来源：凡是在动、植物或微生物产生的，可按来源命 名。如青霉素、赤霉素、蒜素
按化学结构命名：化学结构性质清楚的，如四环素（含有四并苯 的基本母核），氯四环素（金霉素），氧四环素（土霉素）。
名称
R1
R2
微生物来源
四环素
H
H
金色链霉菌
金霉素
H
OH
金色链霉菌
土霉素
2.1治疗和发展
我国的发展：
1953年5月1日，建立了第一个生产青霉素的抗 生素工厂（上海第三制药厂）；
1958年6月3日，最大的抗生素联合企业建成投 产（华北制药厂,石家庄），也是青霉素发酵总容积 居世界首位。
目前，多为原料药基地。但在半合成及成品药 的剂型方面与国外相比差距很大。
抗生素滥用的重灾区
Cl
H
龟裂链霉菌
其它：纪念意义、产地、俗名如正定霉素、井冈霉 素、金霉素和土霉素等。
H
RN
H
O
S CH3
CH3
N
COO-
H
-lactam ring β-内酰胺 环
natural penicillin R =
CH2-CO-
β-内酰胺 环
氨 苄青霉素 苯氧甲基青霉素 羧苄青霉素 苯甲异噁唑青霉素
2 抗生素的发展简史
1 抗生素的定义和命名 （1）抗生素的定义
早期：一般认为来源于微生物，且主要作 用于细菌感染。故认为抗生素(antibiotics)是微 生物在代谢过程中产的，在低浓度下就能抑制 它种微生物生长和活动，甚至杀死他种微生物 的化学物质。由于抗生素的这种杀菌能力，我 们曾经把这类物质叫做抗菌素。
现在：
中国是抗生素使用大国，也是抗生素生产大国：年产抗 生素原料大约21万吨，出口3万吨，其余自用（包括医 疗与农业使用)，人均年消费量138克左右(美国仅13 克)。
2011年4月7日是世界卫生日，首届合理用药大会在这 一天召开，恰好契合了世界卫生日的主题——“抵御耐 药性：今天不采取行动，明天就无药可用”。
第三章抗生素发酵 生产工艺
知 识
1.制药微生物生产菌种如何选 育？发酵过程中主要检测的
回
参数有哪些？
顾 2.发酵工艺过程如何控制？
主要内容
抗生素的概述： （1）抗生素的定义 （2）抗生素的命名 （3）抗生素的分类
青霉素的发酵生产工艺：（重点） （1）青霉素的概述
（2）生产菌的生物学特性 （3）发酵工艺过程
“后抗生素时代”
如果不再控制抗生素的滥用状态，二十一世纪 人类有可能失去抗生素这个有利的治疗武器， 重新回到没有抗生素的时代，所谓“后抗生素 时代”。
后抗生素时代是倒退，我们可能回到没有药物 可使用的状态，大量的传染性疾病将危害人类 的身体健康和生命。虽然这是一种悲观的想法， 但悲观的很有道理，细菌产生耐药速度比新药 物开发的速度快得多，这是一个确实的现象。
3.3根据抗生素的化学结构分类（化学家） 较复杂，目前已确定结构的抗生素习惯如下分类： （1）β-内酰胺类抗生素：包括青霉素类，头孢菌素类等 （2）氨基糖苷类抗生素：包括链霉素、庆大霉素等 （3）大环内脂类抗生素：如红霉素、麦迪加霉素 （4）四环类抗生素：如四环素、土霉素 （5）多肽类抗生素：如多粘菌素、杆菌肽 （6）蒽环类抗生素：如阿霉素、柔红霉素 （7）喹诺酮类抗生素：如环丙沙星、诺氟沙星
3 抗生素的分类
可根据生物来源、作用对象、化学结构、作用机制、生物 合成途径等方面对抗生素进行分类。 3.1 根据抗生素的生物来源分类 (生物学家) （1）放线菌产生的抗生素：如链霉素、四环类（如四环 素）、大环内酯类（如红霉素）、多烯类（如制霉菌素） 、 放线菌素类（如放线菌素D）等。（其中链霉菌属最多，诺 卡氏菌属、小单孢菌次之） （2）真菌产生的抗生素：如青霉菌属和头孢菌属等分别产 生一些很重要的抗生素（青霉素、灰黄霉素、头孢菌素）。
3.4 根据作用机制分类
此种分类的优点：便于进行理论研究，有助于了解抗 生素影响病原体新陈代谢的哪些环节，从而找出治疗的规 律，使抗生素的使用更为合理。
（1）抑制细胞壁合成的抗生素：如青霉素。
（2）影响细胞膜功能的抗生素：多烯类抗生素。
（3）抑制病原菌蛋白质合成的抗生素：四环素。
（4）抑制核酸合成的抗生素：如影响DNA结构和功能的丝 裂霉素C。
定义：虽然抗生素已被广泛使用，但是由于抗 生素的多样性，关于抗生素的定义在专家中一 直存在着分歧。
目前，一个大多数专家所接受的定义是： 抗生素是由生物（包括某些微生物、植物和动 物在内）在其生命活动过程中产生的或（化学 合成获得的），能在低浓度下有选择地抑制他 种生物机能的低分子量的有机物质。
狭义的定义是：抗生素是低分子量的微生 物代谢产物，能在很低的浓度下抑制其他微生 物的生长。
来源：随着抗生素研究和生产的发展，新的抗生 素的来源正在扩大。可以是微生物、植物（如蒜素、 常山碱、黄连素、长春花碱、鱼腥草素等） 、动物 （如鱼素、红血球素等） 。但抗生素的工业化生产主 要是来自微生物的大量发酵法，微生物是抗生素舞台 上的主角。
作用对象：病毒、细菌、真菌、原生动物、寄生 虫、藻类、肿瘤细胞等。因此不能把抗生素仅仅作为 抗菌药物。
（5）抑制生物能作用的抗生素：如抑制电子转移的抗霉 素。
3.5 根据抗生素的合成途径分类
（1）氨基酸、肽类衍生物抗生素：如青霉素类、头孢 菌素等寡肽抗生素。
（2）糖类衍生物抗生素：如链霉素等糖苷类抗生素。
（3）以乙酸、丙酸为单位的衍生物抗生素：红霉素等 丙酸衍生物。
4 抗生素的生产工艺
生产方法： 1、生物合成法： ①传统方法 ② “工程菌”制造法 ③细胞融合技术法 2、化学合成法； 3、生物合成加化学合成法。
（3）细菌产生的抗生素：如多粘杆菌、枯草杆菌、芽孢杆菌等。 如多粘菌素。
（4）植物或动物产生的抗生素：从被子植物蒜中制得的蒜素；从 动物脏器中制得的鱼素等。
3.2根据抗生素的作用对象分类（医生、病理学家） （1）广谱抗生素：如氨卞青霉素既抑制G+，又抑制G（2）抗G+的抗生素：如青霉素， （3）抗G-的抗生素：如链霉素 （3）抗真菌的抗生素：如制霉菌素 （4）抗病毒的抗生素：如四环类抗生素对立克次氏体及较大病毒 有一定作用。
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（2）抗生素的命名（一般分为三类）
按生物的来源：凡是在动、植物或微生物产生的，可按来源命 名。如青霉素、赤霉素、蒜素
按化学结构命名：化学结构性质清楚的，如四环素（含有四并苯 的基本母核），氯四环素（金霉素），氧四环素（土霉素）。
名称
R1
R2
微生物来源
四环素
H
H
金色链霉菌
金霉素
H
OH
金色链霉菌
土霉素
2.1治疗和发展
我国的发展：
1953年5月1日，建立了第一个生产青霉素的抗 生素工厂（上海第三制药厂）；
1958年6月3日，最大的抗生素联合企业建成投 产（华北制药厂,石家庄），也是青霉素发酵总容积 居世界首位。
目前，多为原料药基地。但在半合成及成品药 的剂型方面与国外相比差距很大。
抗生素滥用的重灾区
Cl
H
龟裂链霉菌
其它：纪念意义、产地、俗名如正定霉素、井冈霉 素、金霉素和土霉素等。
H
RN
H
O
S CH3
CH3
N
COO-
H
-lactam ring β-内酰胺 环
natural penicillin R =
CH2-CO-
β-内酰胺 环
氨 苄青霉素 苯氧甲基青霉素 羧苄青霉素 苯甲异噁唑青霉素
2 抗生素的发展简史
1 抗生素的定义和命名 （1）抗生素的定义
早期：一般认为来源于微生物，且主要作 用于细菌感染。故认为抗生素(antibiotics)是微 生物在代谢过程中产的，在低浓度下就能抑制 它种微生物生长和活动，甚至杀死他种微生物 的化学物质。由于抗生素的这种杀菌能力，我 们曾经把这类物质叫做抗菌素。
现在：
中国是抗生素使用大国，也是抗生素生产大国：年产抗 生素原料大约21万吨，出口3万吨，其余自用（包括医 疗与农业使用)，人均年消费量138克左右(美国仅13 克)。
2011年4月7日是世界卫生日，首届合理用药大会在这 一天召开，恰好契合了世界卫生日的主题——“抵御耐 药性：今天不采取行动，明天就无药可用”。
第三章抗生素发酵 生产工艺
知 识
1.制药微生物生产菌种如何选 育？发酵过程中主要检测的
回
参数有哪些？
顾 2.发酵工艺过程如何控制？
主要内容
抗生素的概述： （1）抗生素的定义 （2）抗生素的命名 （3）抗生素的分类
青霉素的发酵生产工艺：（重点） （1）青霉素的概述
（2）生产菌的生物学特性 （3）发酵工艺过程
“后抗生素时代”
如果不再控制抗生素的滥用状态，二十一世纪 人类有可能失去抗生素这个有利的治疗武器， 重新回到没有抗生素的时代，所谓“后抗生素 时代”。
后抗生素时代是倒退，我们可能回到没有药物 可使用的状态，大量的传染性疾病将危害人类 的身体健康和生命。虽然这是一种悲观的想法， 但悲观的很有道理，细菌产生耐药速度比新药 物开发的速度快得多，这是一个确实的现象。