青霉素酰化酶的生产及应用ppt课件
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青霉素的生产工艺流程PPT课件
搅拌转速：250-280r/min；
pH：自然；
温度：25±1℃；
时间： 10-14h；
质量：菌丝浓度达40%，残糖1.0%以下，菌
丝粗壮，III期（脂肪粒，积累贮藏物），无
杂菌，效价在700u/ml左右。
第9页/共27页
生产罐培养工艺
三级罐：生产罐；
培养基：
花生饼粉，葡萄
糖，尿素，硝酸铵，
硫代硫酸钠，苯乙酰胺，
知识目标：
掌握发酵生产青霉素的条件控
制，及青霉素提取与精制的控制点。
重点:掌握发酵生产青霉素的工艺流
程
难点:青霉素提取与精制的控制点
第1页/共27页
什么是青霉素
青霉素 又被称为青霉素G、青霉
素钠、苄青霉素钠、青霉素钾、
苄青霉素钾等。青霉素是抗菌素
的一种，能破坏细菌的细胞壁
（革兰氏阳性菌）并在细菌细胞
预处理
青霉素的存在部位：发酵液
浓度较低：10－30Kg/M3
含有大量杂质：菌体细胞、核酸、杂蛋白
质、细胞壁多糖等、残留的培养基、色素、
盐离子、代谢产物等
目的：浓缩目的产物，去除大部分杂质，
改变发酵液的流变学特征，利于后续源自分离纯化过程。预处理:发酵液加少量絮凝剂沉淀蛋白
第18页/共27页
过滤
鼓式真空过滤机过滤：草酸或黄血盐
甲磺酸乙酯、乙烯亚胺、亚硝酸、
X射线等。
第4页/共27页
• 产黄青霉： Penicillium chrosogenum
• 深层培养
菌丝形态
•
黄孢子丝状菌
丝状菌 绿孢子丝状菌：发酵单位85000U/mL
绿孢子球状菌
球状菌 白孢子球状菌：发酵单位高，对原材
pH：自然；
温度：25±1℃；
时间： 10-14h；
质量：菌丝浓度达40%，残糖1.0%以下，菌
丝粗壮，III期（脂肪粒，积累贮藏物），无
杂菌，效价在700u/ml左右。
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生产罐培养工艺
三级罐：生产罐；
培养基：
花生饼粉，葡萄
糖，尿素，硝酸铵，
硫代硫酸钠，苯乙酰胺，
知识目标：
掌握发酵生产青霉素的条件控
制，及青霉素提取与精制的控制点。
重点:掌握发酵生产青霉素的工艺流
程
难点:青霉素提取与精制的控制点
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什么是青霉素
青霉素 又被称为青霉素G、青霉
素钠、苄青霉素钠、青霉素钾、
苄青霉素钾等。青霉素是抗菌素
的一种，能破坏细菌的细胞壁
（革兰氏阳性菌）并在细菌细胞
预处理
青霉素的存在部位：发酵液
浓度较低：10－30Kg/M3
含有大量杂质：菌体细胞、核酸、杂蛋白
质、细胞壁多糖等、残留的培养基、色素、
盐离子、代谢产物等
目的：浓缩目的产物，去除大部分杂质，
改变发酵液的流变学特征，利于后续源自分离纯化过程。预处理:发酵液加少量絮凝剂沉淀蛋白
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过滤
鼓式真空过滤机过滤：草酸或黄血盐
甲磺酸乙酯、乙烯亚胺、亚硝酸、
X射线等。
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• 产黄青霉： Penicillium chrosogenum
• 深层培养
菌丝形态
•
黄孢子丝状菌
丝状菌 绿孢子丝状菌：发酵单位85000U/mL
绿孢子球状菌
球状菌 白孢子球状菌：发酵单位高，对原材
青霉素生产工艺.ppt
青霉素的制备
2020/12/20
（A）、理化性质： 1、溶解性：受pH影响
游离酸：易溶于有机溶剂，难溶于水 盐：易溶于水，几乎不溶于有机溶剂，当有 机溶剂中含少量水时，溶解度增大。
2、酸碱性：有机弱酸
2020/12/20
3、稳定性：干燥纯净的盐固体稳定；纯有机溶剂溶液稳定；遇酸
碱易分解；в-内酰胺环易为亲核或亲电试剂作用而打开失活；青霉素 的水溶液不稳定。
2020/12/20
控制要点：
1）加糖控制：一般残糖降至0.6%左右、pH上升后可开始 加糖。
2）补料及添加前体：丝状菌发酵于接种后8～12小时，发
酵液中残余苯乙酰胺浓度为0.05～0.08%。球状菌在 发酵10h后加入尿素、氨水和苯乙酸的混合料， 每3h加入一次，加入量视生长状况。
3）pH控制：主要通过加葡萄糖控制pH，在PH大于6.5时 可以加入硫酸铵
2020/12/20
2、发酵工艺流程
1）丝状菌发酵工艺流程
[孢 子 培 养 ]
[孢 子 培 养 ]
[种 子 培 养 ]
砂 土 管 — → 斜 面 母 瓶 — — — — → 大 米 孢 子 — — — — → 种 子 罐 — — — — — — — — — — — — — → 繁 殖 罐
大米茄子瓶
28度，50-60h，1.5v/(v*min)
种子液
发酵罐培养
•
发酵罐
26度，PH6.7-7.0，6-7d，0.8-1.0v/(v*min)
发酵液
2020/12/20
3、发酵工艺要点
• 1）丝状菌：种子：砂土孢子接入斜面上，25℃培 养6～7天，制成悬液，接入大米茄子瓶内，经25℃ 培养6～7天，制成大米孢子，真空干燥。
2020/12/20
（A）、理化性质： 1、溶解性：受pH影响
游离酸：易溶于有机溶剂，难溶于水 盐：易溶于水，几乎不溶于有机溶剂，当有 机溶剂中含少量水时，溶解度增大。
2、酸碱性：有机弱酸
2020/12/20
3、稳定性：干燥纯净的盐固体稳定；纯有机溶剂溶液稳定；遇酸
碱易分解；в-内酰胺环易为亲核或亲电试剂作用而打开失活；青霉素 的水溶液不稳定。
2020/12/20
控制要点：
1）加糖控制：一般残糖降至0.6%左右、pH上升后可开始 加糖。
2）补料及添加前体：丝状菌发酵于接种后8～12小时，发
酵液中残余苯乙酰胺浓度为0.05～0.08%。球状菌在 发酵10h后加入尿素、氨水和苯乙酸的混合料， 每3h加入一次，加入量视生长状况。
3）pH控制：主要通过加葡萄糖控制pH，在PH大于6.5时 可以加入硫酸铵
2020/12/20
2、发酵工艺流程
1）丝状菌发酵工艺流程
[孢 子 培 养 ]
[孢 子 培 养 ]
[种 子 培 养 ]
砂 土 管 — → 斜 面 母 瓶 — — — — → 大 米 孢 子 — — — — → 种 子 罐 — — — — — — — — — — — — — → 繁 殖 罐
大米茄子瓶
28度，50-60h，1.5v/(v*min)
种子液
发酵罐培养
•
发酵罐
26度，PH6.7-7.0，6-7d，0.8-1.0v/(v*min)
发酵液
2020/12/20
3、发酵工艺要点
• 1）丝状菌：种子：砂土孢子接入斜面上，25℃培 养6～7天，制成悬液，接入大米茄子瓶内，经25℃ 培养6～7天，制成大米孢子，真空干燥。
青霉素酰化酶 生化10136号
例子：王祯祥等采用理化因子反复诱变的方法,
对巨大芽孢杆菌Bacillus megate2rium 进行处理,得 到了孢外青霉素酰化酶的高产菌株,酶活力大大提高。 黄艳红等将来自于巨大芽孢杆菌的青霉素G 酰化酶 基因克隆到大肠杆菌———枯草芽孢杆菌穿梭质粒 pMA5 中,然后转化到枯草杆菌BCL1050 中,在Hpa 启动作用下进行表达。表达产物通过苯丙氨酸Sep harose 4B柱、Sep hacrylS 100 和DEAE Sep hadexA 50 柱纯化,得到了纯度达90 %以上的青霉素 酰化酶。研究者还采用了随机诱变、基因克隆等方 法处理青霉素酰化酶的产酶菌株,从而提高产酶能力, 并改善酶的特性。
青霉素酰化酶具有广泛的市场应用前景, 青霉素酰化酶已有效地应用于半合成β 内酰 胺抗生素的生产、肽的合成和外消旋混合 物的拆分中。随着酶技术的不断发展,青霉 素酰化酶在固定化技术、非水相介质酶催 化技术及定点突变技术等方面取得了一定 的发展,而且研究者不断采用基因工程方法 筛选产青霉素酰化酶的高产优质菌株。青 霉素酰化酶在基因工程和酶工程方面的不 断发展,将使其在医药、食品、中间体合成 等领域的应用逐步扩大。
青霉素酰化酶:
又称为青霉素酰胺酶或青霉素氨基水解酶。 主要从大肠埃希菌胞内酶和巨大芽孢杆菌胞外酶 获得，该酶已大规模应用于工业生产β- 内酰胺类 抗生素的关键中间体和半合成β- 内酰胺类抗生素。 根据底物特异性的不同,青霉素酰化酶可分为3 种 类型:第一类由细菌产生,适合于水解青霉素G,大多 为体内酶;第二类由放线菌、真菌产生,适合于水解 青霉素V ,几乎均为体外酶;第三类由假单孢菌产生, 适合于水解氨苄青霉素。
在半合成β 内酰胺抗生素合成中的应用
青霉素酰化酶催化水解反应得到中间体 6APA 和7 ACA 后,下一步可以生产半合成青霉 素和头孢菌素。具体的是利用青霉素酰化酶催化 酰基侧链和β 内酰胺核的缩合反应。酶法合成β 内酰胺类抗生素可以通过动力学或热力学控制完 成。动力学控制的合成反应的产量取决于酶催化 的3 种不同反应的速率: (1)β 内酰胺类化合物的合成反应; (2) 活化的酰基供体的水解反应;
《食品添加剂》课件——11-酶制剂
脂肪酶：即三酰基甘油酰基水解酶，催化天然底 物油脂水解，生成脂肪酸、甘油和甘油单酯或二 酯
脂肪酶是一类具有多种催化能力的酶，可以催化 三酰甘油酯及其他一些水不溶性酯类的水解、醇 解及酯类的逆向合成反应，除此之外还表现出其 他一些酶的活性，如磷脂酶、溶血磷脂酶、胆固 醇酯酶、酰肽水解酶活性等
脂肪酶不同活性的发挥依赖于反应体系的特点， 如在油水界面促进酯水解，而在有机相中可以酶 促合成酯 （无水怎可水解）
1、种类 一种天冬氨酸蛋白酶,可专一地切割κ酪蛋白的Phe105-
Met106之间的肽键
2、原奶凝结过程 原奶中酪蛋白有三种：α-酪蛋白、β-酪蛋白和К-酪
蛋白，前两者易受Ca2+影响形成沉淀，而后者不仅稳定，而 且还具有抑制前者沉淀的作用。凝乳酶使原奶凝固分为两 个阶段：首先将К-酪蛋白分解为副К-酪蛋白；其次副К酪蛋白及αs-酪蛋白和β-酪蛋白在Ca2+作用下沉淀。 α和β酪蛋白有较多的丝氨酸被磷酸化，形成钙结合位点
为产物所需要的酶量为1个酶活国际单位（IU） 。
比活性（specificity of enzyme ）指的是每毫克酶蛋 白所具有的酶活性单位数。
比活性 = 活性单位数/酶蛋白重量（mg） 比活性反映了酶的纯度与质量。
➢酶的命名
（1）习惯命名——依据所催化的底物（substrate）、反应 的性质、酶的来源等命名。例如，胃蛋白（水解）酶、碱 性磷酸酶。
定义：具有催化能力的免疫球蛋白称为抗体酶或催 化抗体
抗体酶的研究历程：
1. 1946年，鲍林(Pauling)用过渡态理论阐明了酶催化的实质，即酶之所 以具有催化活力是因为它能特异性结合并稳定化学反应的过渡态(底物 激态)，从而降低反应能级
2. 1969年杰奈克斯(Jencks)在过渡态理论的基础上猜想：若抗体能结合反 应的过渡态，理论上它则能够获得催化性质
青霉素解读PPT演示课件
02
青霉素对放线菌、淋球菌、脑膜 炎球菌、流感杆菌等也有一定的 抗菌作用。
青霉素的敏感性和耐药性
敏感
指病原微生物对药物反应敏感， 用药后可取得良好的治疗效果。
耐药
指病原微生物对药物产生了抵抗 力，使药物不能有效地治疗疾病 。
03 青霉素的生产过程
青霉素的生产流程
青霉素的生产流程主要包括菌种选育、 发酵培养、提取精制等步骤。
04 青霉素的临床应用
青霉素在常见疾病中的应用
急性扁桃体炎
皮肤软组织感染
青霉素是治疗急性扁桃体炎的首选药 物，通过抑制细菌细胞壁的合成，达 到杀菌效果。
青霉素对革兰氏阳性球菌有很好的抗 菌作用，适用于皮肤软组织感染的治 疗。
肺炎
对于由肺炎链球菌引起的肺炎，青霉 素具有很好的疗效，能够快速控制病 情。
总结词
优化青霉素的生产工艺和降低成本对于提高药物可及性和推动其广泛应用具有重要意义。
详细描述
生产技术改进包括提高发酵效率、简化提取和纯化过程、降低能耗和资源消耗等。通过 技术创新和规模化生产，可以降低青霉素的生产成本，使其更广泛地应用于临床治疗， 尤其在发展中国家和地区。此外，技术转让和市场拓展也是实现青霉素普及的重要途径。
青霉素在特殊疾病中的应用
风湿热
风湿热患者使用青霉素可以预防 链球菌感染，降低风湿热的复发
率。
梅毒
青霉素是治疗梅毒的首选药物，能 够破坏梅毒螺旋体的细胞壁，使其 死亡。
淋病
淋病是由淋球菌引起的性传播疾病， 青霉素能够有效杀死淋球菌，治愈 淋病。
青霉素的联合用药
与氨基糖苷类抗生素联合使用
01
青霉素与氨基糖苷类抗生素联合使用可以增强抗菌效果，扩大
反应。
青霉素对放线菌、淋球菌、脑膜 炎球菌、流感杆菌等也有一定的 抗菌作用。
青霉素的敏感性和耐药性
敏感
指病原微生物对药物反应敏感， 用药后可取得良好的治疗效果。
耐药
指病原微生物对药物产生了抵抗 力，使药物不能有效地治疗疾病 。
03 青霉素的生产过程
青霉素的生产流程
青霉素的生产流程主要包括菌种选育、 发酵培养、提取精制等步骤。
04 青霉素的临床应用
青霉素在常见疾病中的应用
急性扁桃体炎
皮肤软组织感染
青霉素是治疗急性扁桃体炎的首选药 物，通过抑制细菌细胞壁的合成，达 到杀菌效果。
青霉素对革兰氏阳性球菌有很好的抗 菌作用，适用于皮肤软组织感染的治 疗。
肺炎
对于由肺炎链球菌引起的肺炎，青霉 素具有很好的疗效，能够快速控制病 情。
总结词
优化青霉素的生产工艺和降低成本对于提高药物可及性和推动其广泛应用具有重要意义。
详细描述
生产技术改进包括提高发酵效率、简化提取和纯化过程、降低能耗和资源消耗等。通过 技术创新和规模化生产，可以降低青霉素的生产成本，使其更广泛地应用于临床治疗， 尤其在发展中国家和地区。此外，技术转让和市场拓展也是实现青霉素普及的重要途径。
青霉素在特殊疾病中的应用
风湿热
风湿热患者使用青霉素可以预防 链球菌感染，降低风湿热的复发
率。
梅毒
青霉素是治疗梅毒的首选药物，能 够破坏梅毒螺旋体的细胞壁，使其 死亡。
淋病
淋病是由淋球菌引起的性传播疾病， 青霉素能够有效杀死淋球菌，治愈 淋病。
青霉素的联合用药
与氨基糖苷类抗生素联合使用
01
青霉素与氨基糖苷类抗生素联合使用可以增强抗菌效果，扩大
反应。
青霉素酰化酶的固定化与应用新进展
青霉素酰化酶的固定化与应用新进展在如今医疗体系发展的过程中，青霉素酰化酶已经被广泛的使用到了抗生素制备体系中，以及一些多肽合成体系中。
高效的青霉素酰化酶使用，能够最大限度的提升酶本身在PH值、溶剂极性、温度等各个方面适用效果大幅度提高，这实际上已经成为了青霉素酰化酶在如今工业体系中应用的关键。
本篇文章着重针对青霉素酰化酶的固定化以及应用进展进行了全面详细的探讨。
标签：青霉素酰化酶；载体；固定化；反应介质；固定化酶的应用青霉素酰化酶本身在实际使用的过程中，呈现出了良好的溶剂记性使用想以及反复使用的多方面稳定效果，由于这一特性的存在，使得青霉素酰化酶已经成为了工业体系的关键梭子啊。
下文主要是从载体选择固化以及应用的进展上来进行了全面详细的探讨。
1、载体形式1. 1有机高分子载体有机载体本身在实际使用的过程中，实际上具备了极为优秀的机械性强度，同时也完全可以通过产业化形式进行生产，天然性质的高分子载体在实际运行的过程过程中，表现出了极为优秀的传质性能、无毒性，被广泛使用到了壳聚糖、甲壳素之中。
由于其本身呈现出的有机分子有着较高的强度，但是在传质性能较差的情况下，例如聚丙烯酰胺、聚乙烯醇等一列的物质。
而从相关的研究结果来看，在针对高密度环氧结构体系下的载体固定，使用青霉素酰化酶执行了相应的处理之后又，催化活力所表现出的相关游离酶在这一过程中大幅度的提高，并且呈现出的重复使用稳定性也极强。
1.2无机分子载体在如今材料学持续发展的过程中，已经涌现出了孔分子筛形式的载体，其本身能够有效的对于高稳定的固化酶进行制备处理。
在使用了无机载体执行表面修饰以及酶固定的相关措施之后，其本身所表现出的相关性能实际上必然能够有较大幅度的提升。
某小组在进行课题研究的过程中，曾直接使用表面氨基形式的介孔二氧化硅材料，来针对青霉素酰化酶加以固定处理，其中呈现出的活力实际上直接达到了90%及以上，特别是在循环使用10次的催化处理之后，其中所表现出的活力实际上依然是维持在94%的水平上。
表面活性剂法破壁提取青霉素酰化酶
２ ． 表 面活 性 剂 法 优 于 其 他 提 取 方 法 ． 该法操作简单 ． 提取 收率高 ， 减 少 了水 、 电等 能 耗 ， 且 避 免 了高 压 均 质 机 等 高 压 设 备 的使 用 ， 是 一 种 利 于 推 广 的毕 赤 酵 母 的 破 壁 提 取 方 法 。 （ 作 者 单位 ： 华 北 制 药 股份 有 限公 司 ）
关 系
稀释 １ ． ５倍 。
２ ． 试剂 准备 ： １ Ｏ ％ 十六 烷 基 三 甲 基 溴 化 铵 （ Ｃ Ｔ Ａ Ｂ ） （ 表 面
活性剂 ） 。 ６ ０ ｏ Ｃ 热 水溶 解 ； １ ｍ ｏ ｌ ｌ ＬＮ ａ Ｏ Ｈ。
二、 方法 与计 算
酶 活 收率 ＝ 离 心 上 清 液 酶 活／ 混 液 酶 活
应 用 技 术
暑 ■ — ＿馕 富
表面活性剂法破壁提取青霉素酰化酶
李 涛
． 一 ｛ Leabharlann 霉 素 酰 化 酶 广 泛 应 用 于 半 合 成抗 生 素 及 中 间体 的制 备 、手 性 药 物 的拆 分 和 多 肽 合 成 等 方 面 。 由 巴斯 德 毕 赤 酵母 产 生 的 青 霉 素
加入 １ ０ ％表 面 活性 剂 溶 液 （ Ｃ Ｔ Ａ Ｂ ） ． 搅拌均匀后升温至 ４ １ ℃， 保 温 ２小 时 ， 期 间维持 ｐ Ｈ ６ ． ７ ￣ ０ ． １ ， 保 温 结 束 后 检 测 发 酵 液
混液酶活和上清液酶活， 计 算 酶 活 收率 。
为 低温 条件 下 酶 由细胞 内释 放 到细胞 外速 度 较慢 ． 而温 度 ４ ３℃ 时酶 活 损 失 明 显 ． 应该 是 温 度 过 高 对 活性 蛋 自的破 坏导 致 ． 由 此 确定青霉 素酰化酶 破壁温度保 持在 ４ １℃至 ４ ２℃可 使 酶
青霉素的发展ppt课件
下面听一听官方 的解释，有请我 们的宋老师发表 一下见解！
什漫 童 么画 鞋 问又 们 题反 ， 呢映 这 ？了 幅
青霉素的应用 青霉素类抗生素具有杀菌活性强、毒副作用小等特点, 在临床、动物饲养中应用非常广泛。 1.、溶血性链球菌感染，如咽炎、扁桃体炎、猩红热、丹 毒、蜂窝织炎和产褥热等。 2、肺炎链球菌感染如肺炎、中耳炎、脑膜炎和菌血症等。 3、不产青霉素酶葡萄球菌感染。 4、炭疽。 5、破伤风，气性球疽等梭状芽孢杆菌感 6、梅毒(包括先天性梅毒)。 7、钩端螺旋体病。 8、回归热。 9、白喉。 10、青霉素与氨基糖苷灯药物联合用于治疗草绿色链球菌 心内膜炎。
提取精制
发酵液
冷却、过滤
滤液
PH2~2.5 萃取
丁酯萃取液
丁酯萃取液
转入 活性炭
PH7.0~7.2的缓冲液 脱色
成盐剂 共沸蒸馏
转入
丁酯
青霉素G钾盐
提取精制：将青霉素发酵液冷却，过滤。滤液在pH2～2.5的条件下， 于萃取机内用醋酸丁酯进行多级逆流萃取，得到丁酯萃取液，转入 pH7.0～7.2的缓冲液中，然后再转入丁酯中，将此丁酯萃取液经活性 炭脱色，加入成盐剂，经共沸蒸馏即可得青霉素G钾盐。青霉素G钠盐 是将青霉素G钾盐通过离子交换树脂（钠型）而制得。
青霉素的生产
天然青霉素
半合成青霉素
菌种发酵
提取精制
菌种发酵
接种
种子培养 27℃ 7d 孢子培养 25℃ 1~10d
种子培养
一级种子罐
27℃ 24~28h
二级种子罐
菌种
菌种发酵：将产黄青霉菌接种到固体培养基上，在25℃下培养7～10天， 即可得青霉菌孢子培养物。用无菌水将孢子制成悬浮液接种到种子罐内已 灭菌的培养基中，通入无菌空气、搅拌，在27℃下培养24～28h，然后将 种子培养液接种到发酵罐已灭菌的含有苯乙酸前体的培养基中，通入无菌 空气，搅拌，在27℃下培养7天。在发酵过程中需补入苯乙酸前体及适量 的培养基。
青霉素酰化酶的分离纯化
双功能膜纯化和固定PGA
Chih-I Chen等通过实验，将吸附于固定 化Cu2+亲和膜的青霉素酰化酶与膜表面 物质共价结合，制备成固定化酶
工艺流程
PGA
18℃ 12h
EDTA
pH 10.0, 18℃,76h
青霉素酰化酶； Cu2+；
配位键；
共价键
原初膜与固定化酶后的膜表面电镜结构
结果
离子交换膜色谱
离子交换膜色谱：离子交换膜色谱主要是利用 膜介质表面的离子交换基团与目标蛋白之间的 离子交换作用进行分离的根据离子交换基团的 性质，可分为强阳离子型、弱阳离子型、强阴 离子型、弱阴离子型。
离子交换膜色谱的特点
操作条件较温和
使用寿命长 选择性差
离子交换膜色谱分离青霉素酰化酶
青霉素酰化酶的分离纯化
青霉素
青霉素是常见抗生素之一。来源于点青霉、产 黄青霉等真菌。对革兰氏阳性菌的生长有抑制 作用
青霉素
青ห้องสมุดไป่ตู้素的分类
青霉素的代谢途径
α-氨基己二酸 半胱氨酸 缬氨酸
ACVS α-氨基己二酰半胱氨酰缬氨酸 IPNS
异青霉素N
AT 青霉素
AT是一系列不同的酶。不同的AT催化不同的酰 基转移反应生成不同的青霉素 添加苯乙酸相应的AT催化它与异青霉素N反应 生成青霉素G 添加苯氧乙酸时，相应的AT催化它与异青霉素 N反应生成青霉素V
固定化
分离纯化
传统的分离纯化方法
硫酸铵沉降
葡聚糖凝胶色谱 离子交换色谱 电泳
据我们组阅读的文献，传统方法分离青霉素酰 化酶的回收率大部分在30%至50% 有必要开发新型提纯工艺
固定化青霉素酰化酶(PGA)生产7-ADCA技术
l 产品简介
7－ADCA 英文名称为 7－Amino－3－desacetoxyceph-alosporanic Acid, 产品为白色或微带黄色结晶性粉末。在水、乙醇或丙酮中不溶，在强酸或强碱溶 液中溶解。分子式 C8H10N2O3S。
2 用途
7－ADCA 是一种重要的头孢类抗菌素半合成中间体，在医药合成中主要用 于合成以下几种失孢菌素类药物：
我国的头孢菌素生产起步较晚，由于受中间体合成技术的限制，我国长期 以来一直依靠进口 7－ADCA 或者进口原料药未满足国内市场需求，我国从“六五” 开始立项研制该产品，但因技术原因未能彬成工业化生产，仍然依赖进口。
在多年科研的基础上，1990 年代中期哈尔滨制药总厂投资建设了一条生产 线，成为当时中国唯—一家具有 6－APA、7－ ACA、7-ADCA 三大抗生素母核生产 能力的制药企业，现在该公司 7－AnA 生产能力已达到 22 t／a。浙江永宁制药 厂也建设了一条 50 t／a 生产线。“七五”以来，为改变我国半合成抗生素依赖 进口的局面，华药积极致力于半合成抗菌素的研究和产品升发。经过 10 年多的 不懈努力，到 1999 年初开发出了加工半合成抗菌素的中间体 6－APA、7－ADCA 等，而且还研制开发出了半合成青霉类、半合成头孢菌素类多种半合成抗菌素原 料药及制剂，华北制药信达有限公司于 1999 年 1 月 18 日全面投产，使华药的半 合成抗生素总生产能力达到 1200t/a，成为我国目前最大、也是亚洲最大的半合 成抗生素生产基地，其生产规模及技术水平都达到世界先进水平，现在华北制药 集团的 7－ADCA 生产能力达到 225t/a。“九五”期间鲁抗集团投入技改、基建 资金达 12.5 亿元，贯通了青霉素—→6-APA——→半合青——→制剂；青霉素 ——→7－ADCA－一→半合成头孢——→制剂及头孢菌素 C——→7－ACA——→ 头孢唑啉酸——→头孢唑啉钠（头孢哌酮）——→制剂等三条完整的生产链，1999 年底鲁抗医药 140 t／a 7－ ADCA 工程建成投产，成为国内 7－AnA 生产能力较 大的厂家之一。
7－ADCA 英文名称为 7－Amino－3－desacetoxyceph-alosporanic Acid, 产品为白色或微带黄色结晶性粉末。在水、乙醇或丙酮中不溶，在强酸或强碱溶 液中溶解。分子式 C8H10N2O3S。
2 用途
7－ADCA 是一种重要的头孢类抗菌素半合成中间体，在医药合成中主要用 于合成以下几种失孢菌素类药物：
我国的头孢菌素生产起步较晚，由于受中间体合成技术的限制，我国长期 以来一直依靠进口 7－ADCA 或者进口原料药未满足国内市场需求，我国从“六五” 开始立项研制该产品，但因技术原因未能彬成工业化生产，仍然依赖进口。
在多年科研的基础上，1990 年代中期哈尔滨制药总厂投资建设了一条生产 线，成为当时中国唯—一家具有 6－APA、7－ ACA、7-ADCA 三大抗生素母核生产 能力的制药企业，现在该公司 7－AnA 生产能力已达到 22 t／a。浙江永宁制药 厂也建设了一条 50 t／a 生产线。“七五”以来，为改变我国半合成抗生素依赖 进口的局面，华药积极致力于半合成抗菌素的研究和产品升发。经过 10 年多的 不懈努力，到 1999 年初开发出了加工半合成抗菌素的中间体 6－APA、7－ADCA 等，而且还研制开发出了半合成青霉类、半合成头孢菌素类多种半合成抗菌素原 料药及制剂，华北制药信达有限公司于 1999 年 1 月 18 日全面投产，使华药的半 合成抗生素总生产能力达到 1200t/a，成为我国目前最大、也是亚洲最大的半合 成抗生素生产基地，其生产规模及技术水平都达到世界先进水平，现在华北制药 集团的 7－ADCA 生产能力达到 225t/a。“九五”期间鲁抗集团投入技改、基建 资金达 12.5 亿元，贯通了青霉素—→6-APA——→半合青——→制剂；青霉素 ——→7－ADCA－一→半合成头孢——→制剂及头孢菌素 C——→7－ACA——→ 头孢唑啉酸——→头孢唑啉钠（头孢哌酮）——→制剂等三条完整的生产链，1999 年底鲁抗医药 140 t／a 7－ ADCA 工程建成投产，成为国内 7－AnA 生产能力较 大的厂家之一。
第八章 第一节 青霉素ppt课件
HO
O
HH
N
S
羟基苯乙酸 H N O
H COOH
青霉素G
青霉素X
19
NH2 HO
O HH
N
S
O
氨基己二酸.
H O
N
H COOH
青霉素N
辛酸
O HH
N
S
HN
O
H COOH
O HH
O
N
S
HN
苯氧基乙酸 O
H COOH
青霉素K
青霉素V
20
青霉素钠 sodium benzylpenicillin 1.结构与命名
N
S
O
N
O
C O O Na
氨苄西林钠（Ampicillin Sodium） 又名：氨苄青霉素
48
3. 广谱青霉素
阿莫西林（Amoxicillin） 又名羟氨苄青霉素
H NH2 H H H
N
S
. 3H2O
O
N
HO
O
COOH
• 本品的侧链为对羟基苯甘氨酸，有一个手
性碳原子，临床用其右旋体，其构型为R构型。
• 羧基酯化，延长作用时间--醋甲西林
38
5.临床应用及特点
延长作用时间的方法 --与分子较大的胺制成难溶性盐
普鲁卡因青霉素
苄星青霉素
39
（二） 半合成青霉素 ★
• 青霉素对酸不稳定、耐药性、抗菌谱窄的 问题。
• 半合成青霉素分类： 1.耐酸青霉素 2.耐酶青霉素 3.广谱青霉素
40
1. 耐酸青霉素 设计思路：
包括利福平等细菌产生药泵将进入细胞的抗生素泵出细胞抗生素的耐药机制223344氨基苷类抗生素氨基苷类抗生素四环素类抗生素四环素类抗生素bb内酰胺类抗生素内酰胺类抗生素bb内酰胺类抗生素内酰胺类抗生素氯霉素类抗生素氯霉素类抗生素大环内酯类抗生素大环内酯类抗生素第一节第一节内酰胺抗生素内酰胺抗生素lactamantibioticslactamantibiotics由于青霉素在使用中发现有性质不稳定过敏反应耐药性抗菌谱窄以及等缺点因此对其进行结构修饰得到一系列耐酸耐酶广谱的半合成青霉素类药物
青霉素酰化酶的生产及应用ppt课件
二、青霉素酰化酶的生产
• 青霉素酰化酶既是胞内酶又是胞外酶,可以 通过产酶微生物的营养控制代谢及基因型 改变,进行大规模的生产。大规模生产青霉 素酰化酶的菌种有细菌、巨大芽孢杆菌、 大肠杆菌、游动放线菌属、酵母菌及淡紫 灰链霉菌等。报道最多的是关于埃希氏菌 属大肠杆菌发酵生产青霉素G 酰化酶。
三、青霉素酰化酶的固定化
五、前景展望
• 青霉素酰化酶具有广泛的市场应用前景,青霉素酰 化酶已有效地应用于半合成β 内酰胺抗生素的生 产、肽的合成和外消旋混合物的拆分中。随着酶 技术的不断发展,青霉素酰化酶在固定化技术、非 水相介质酶催化技术及定点突变技术等方面取得 了一定的发展,而且研究者不断采用基因工程方法 筛选产青霉素酰化酶的高产优质菌株。青霉素酰 化酶在基因工程和酶工程方面的不断发展,将使其 在医药、食品、中间体合成等领域的应用逐步扩 大。
3、在外消旋混合物的拆分中的应 用
• 手性化合物的外消旋混合物,包括氨基酸、β 氨基酸酯、胺及仲醇等。青霉素酰化酶对 苯乙酰胺基团有立体选择性。可用于胺和 醇的拆分。青霉素酰化酶催化拆分得到的 单一对映体可用作合成生物活性化合物的 中间体。
4、在肽合成中的应用
• 青霉素酰化酶作为一种生物催化剂可以催化多种 反应,如作为高效的生物催化剂催化直接的酶合成 反应和酰基转移反应,对氨基酸的氨基进行保护和 去保护。这一方法已经应用于肽及其衍生物的合 成过程中。来自于E. coli 的青霉素G 酰化酶可用 于催化合成天冬氨酰苯丙氨酸的甲基酯,该产品可 用作食品的甜味剂。这种酶也可用于制备D苯基 二肽, D 苯基二肽的酯可以通过闭环反应制备相应 的环缩二氨酸。环缩二氨酸的用途非常广泛,可用 作食品添加剂、壳多糖酶抑制剂等。
2、在半合成β 内酰胺抗生素合成中 的应用
DCS在青霉素发酵生产过程中的应用PPT课件
（2）控制站公用部分采用1:1冗余，即主控制器、电源模块及通信部分采用全冗余技术，大大提高了系统 的可靠性。
（3）现场控制站主控单元计算速度高。在控制周期非常短（50ms）时，主控制的负荷不高（低于30%）。 （4）远程控制站的使用，可以大大降低电缆费用，缩短安装时间。 （5）医药专用板卡。针对医药行业补料的特殊需要，对开关量输入/输出信号采用和利时公司医药专用板 卡。
12Mbps。 （2）系统网络采用100MB以太网（ＴＣＰ/ＩＰ协议）。 （3）控制回路控制周期一般为500ms。 （4）补料控制回路控制周期为50ms。 （5）趋势记录的采样周期和存储时间，根据用户需求而定。一般采样
周期设为１s－１min，存取时间为３个月或１年。
第16页/共26页
• 系统安全性的设计 系统可根据用户的实际需要设定5种级别不等的权限，对不同的权限
第14页/共26页
• 系统可靠性设计 系统可靠性设计是系统设计的主要因素，通过选择高可靠性的硬件系
统，配合高可靠性的系统设计和应用软件设计，提高整个控制系统的可靠 性。
控制站设计充分体现了功能分散、危险分散、容错的分布式控制系统 理念。不存在因某个硬件故障导致整个控制系统瘫痪的问题。公用部分采 用1：1冗余，即主控制器、电源模块及通信部分采用全冗余技术。
第1页/共26页
二、生产工艺特点
• 青霉素发酵是二级发酵，发酵大罐和种子罐发酵。发酵工艺的主要控制对 象是由种子罐、发酵罐和补料系统三大部分组成。种子培养基实消后接入 孢子，在一定的温度、压力及空气流量等条件下培养一定时间后转移至发 酵罐；发酵培养基经实消后接入种子，在一定的温度、压力及空气流量等 条件下进行发酵。
• 控制站设计 控制系统采用和利时公司的MACS系统。根据生产过程测控要求，配置一个现场控制站和2个远程控制站。
（3）现场控制站主控单元计算速度高。在控制周期非常短（50ms）时，主控制的负荷不高（低于30%）。 （4）远程控制站的使用，可以大大降低电缆费用，缩短安装时间。 （5）医药专用板卡。针对医药行业补料的特殊需要，对开关量输入/输出信号采用和利时公司医药专用板 卡。
12Mbps。 （2）系统网络采用100MB以太网（ＴＣＰ/ＩＰ协议）。 （3）控制回路控制周期一般为500ms。 （4）补料控制回路控制周期为50ms。 （5）趋势记录的采样周期和存储时间，根据用户需求而定。一般采样
周期设为１s－１min，存取时间为３个月或１年。
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• 系统安全性的设计 系统可根据用户的实际需要设定5种级别不等的权限，对不同的权限
第14页/共26页
• 系统可靠性设计 系统可靠性设计是系统设计的主要因素，通过选择高可靠性的硬件系
统，配合高可靠性的系统设计和应用软件设计，提高整个控制系统的可靠 性。
控制站设计充分体现了功能分散、危险分散、容错的分布式控制系统 理念。不存在因某个硬件故障导致整个控制系统瘫痪的问题。公用部分采 用1：1冗余，即主控制器、电源模块及通信部分采用全冗余技术。
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二、生产工艺特点
• 青霉素发酵是二级发酵，发酵大罐和种子罐发酵。发酵工艺的主要控制对 象是由种子罐、发酵罐和补料系统三大部分组成。种子培养基实消后接入 孢子，在一定的温度、压力及空气流量等条件下培养一定时间后转移至发 酵罐；发酵培养基经实消后接入种子，在一定的温度、压力及空气流量等 条件下进行发酵。
• 控制站设计 控制系统采用和利时公司的MACS系统。根据生产过程测控要求，配置一个现场控制站和2个远程控制站。
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青霉素酰化酶霉素酰化酶(青霉素酰基转移酶) 是一类催 化断裂青霉素酰基侧链产生6 氨基青霉烷酸 ( 6APA) 和相应的有机酸的酶。根据底物特 异性的不同,青霉素酰化酶可分为3 种类型: 第一类由细菌产生,适合于水解青霉素G,大 多为体内酶;第二类由放线菌、真菌产生,适 合于水解青霉素V ,几乎均为体外酶;第三类 由假单孢菌产生,适合于水解氨苄青霉素。
四、青霉素酰化酶的应用
• • • • 1、在半合成抗生素中间体制备中的应用 2、在半合成β 内酰胺抗生素合成中的应用 3、在外消旋混合物的拆分中的应用 4、在肽合成中的应用
1、在半合成抗生素中间体制备中的 应用
• 半合成抗生素是通过酶法或化学法修饰原 抗生素的结构,改进天然抗生素的性能,包括 克服耐药性、增强抗菌活性、降低药物的 毒副作用、扩展抗菌谱、提高稳定性等。 青霉素酰化酶可以催化水解反应制备半合 成抗生素中间体6 APA 和7 ACA。青霉素 酰化酶催化的水解法不但克服了早期的化 学转化法的缺点, 而且能够得到高产量的 6APA 和7 ACA。
2、在半合成β 内酰胺抗生素合成中 的应用
• 青霉素酰化酶催化水解反应得到中间体 6APA 和7 ACA 后,下一步可以生产半合成 青霉素和头孢菌素。具体的是利用青霉素 酰化酶催化酰基侧链和β 内酰胺核的缩合反 应，反应过程中青霉素酰化酶同样具有水 解活性,通过固定生物催化剂,选择适宜的溶 剂,调节反应条件,提供高浓度的活化侧链供 体及β 内酰胺核等一系列条件可以减少水解 反应。
五、前景展望
• 青霉素酰化酶具有广泛的市场应用前景,青霉素酰 化酶已有效地应用于半合成β 内酰胺抗生素的生 产、肽的合成和外消旋混合物的拆分中。随着酶 技术的不断发展,青霉素酰化酶在固定化技术、非 水相介质酶催化技术及定点突变技术等方面取得 了一定的发展,而且研究者不断采用基因工程方法 筛选产青霉素酰化酶的高产优质菌株。青霉素酰 化酶在基因工程和酶工程方面的不断发展,将使其 在医药、食品、中间体合成等领域的应用逐步扩 大。
3、在外消旋混合物的拆分中的应 用
• 手性化合物的外消旋混合物,包括氨基酸、β 氨基酸酯、胺及仲醇等。青霉素酰化酶对 苯乙酰胺基团有立体选择性。可用于胺和 醇的拆分。青霉素酰化酶催化拆分得到的 单一对映体可用作合成生物活性化合物的 中间体。
4、在肽合成中的应用
• 青霉素酰化酶作为一种生物催化剂可以催化多种 反应,如作为高效的生物催化剂催化直接的酶合成 反应和酰基转移反应,对氨基酸的氨基进行保护和 去保护。这一方法已经应用于肽及其衍生物的合 成过程中。来自于E. coli 的青霉素G 酰化酶可用 于催化合成天冬氨酰苯丙氨酸的甲基酯,该产品可 用作食品的甜味剂。这种酶也可用于制备D苯基 二肽, D 苯基二肽的酯可以通过闭环反应制备相应 的环缩二氨酸。环缩二氨酸的用途非常广泛,可用 作食品添加剂、壳多糖酶抑制剂等。
• 随着青霉素酰化酶的应用日益广泛,该酶的 固定化技术也取得了突破性进展。青霉素 酰化酶催化水解反应制备6 APA 可以采用 固定化细胞固定化酶2 种形式。固定化方法 包括吸附、包埋、微胶囊化、离子交换、 交联、共价连接等。例如,青霉素酰化酶可 与DEAE 葡聚糖凝胶结合形成固定化酶、 吸附在硅藻土铝盐载体上制成固定化酶。
二、青霉素酰化酶的生产
• 青霉素酰化酶既是胞内酶又是胞外酶,可以 通过产酶微生物的营养控制代谢及基因型 改变,进行大规模的生产。大规模生产青霉 素酰化酶的菌种有细菌、巨大芽孢杆菌、 大肠杆菌、游动放线菌属、酵母菌及淡紫 灰链霉菌等。报道最多的是关于埃希氏菌 属大肠杆菌发酵生产青霉素G 酰化酶。
三、青霉素酰化酶的固定化
四、青霉素酰化酶的应用
• • • • 1、在半合成抗生素中间体制备中的应用 2、在半合成β 内酰胺抗生素合成中的应用 3、在外消旋混合物的拆分中的应用 4、在肽合成中的应用
1、在半合成抗生素中间体制备中的 应用
• 半合成抗生素是通过酶法或化学法修饰原 抗生素的结构,改进天然抗生素的性能,包括 克服耐药性、增强抗菌活性、降低药物的 毒副作用、扩展抗菌谱、提高稳定性等。 青霉素酰化酶可以催化水解反应制备半合 成抗生素中间体6 APA 和7 ACA。青霉素 酰化酶催化的水解法不但克服了早期的化 学转化法的缺点, 而且能够得到高产量的 6APA 和7 ACA。
2、在半合成β 内酰胺抗生素合成中 的应用
• 青霉素酰化酶催化水解反应得到中间体 6APA 和7 ACA 后,下一步可以生产半合成 青霉素和头孢菌素。具体的是利用青霉素 酰化酶催化酰基侧链和β 内酰胺核的缩合反 应，反应过程中青霉素酰化酶同样具有水 解活性,通过固定生物催化剂,选择适宜的溶 剂,调节反应条件,提供高浓度的活化侧链供 体及β 内酰胺核等一系列条件可以减少水解 反应。
五、前景展望
• 青霉素酰化酶具有广泛的市场应用前景,青霉素酰 化酶已有效地应用于半合成β 内酰胺抗生素的生 产、肽的合成和外消旋混合物的拆分中。随着酶 技术的不断发展,青霉素酰化酶在固定化技术、非 水相介质酶催化技术及定点突变技术等方面取得 了一定的发展,而且研究者不断采用基因工程方法 筛选产青霉素酰化酶的高产优质菌株。青霉素酰 化酶在基因工程和酶工程方面的不断发展,将使其 在医药、食品、中间体合成等领域的应用逐步扩 大。
3、在外消旋混合物的拆分中的应 用
• 手性化合物的外消旋混合物,包括氨基酸、β 氨基酸酯、胺及仲醇等。青霉素酰化酶对 苯乙酰胺基团有立体选择性。可用于胺和 醇的拆分。青霉素酰化酶催化拆分得到的 单一对映体可用作合成生物活性化合物的 中间体。
4、在肽合成中的应用
• 青霉素酰化酶作为一种生物催化剂可以催化多种 反应,如作为高效的生物催化剂催化直接的酶合成 反应和酰基转移反应,对氨基酸的氨基进行保护和 去保护。这一方法已经应用于肽及其衍生物的合 成过程中。来自于E. coli 的青霉素G 酰化酶可用 于催化合成天冬氨酰苯丙氨酸的甲基酯,该产品可 用作食品的甜味剂。这种酶也可用于制备D苯基 二肽, D 苯基二肽的酯可以通过闭环反应制备相应 的环缩二氨酸。环缩二氨酸的用途非常广泛,可用 作食品添加剂、壳多糖酶抑制剂等。
• 随着青霉素酰化酶的应用日益广泛,该酶的 固定化技术也取得了突破性进展。青霉素 酰化酶催化水解反应制备6 APA 可以采用 固定化细胞固定化酶2 种形式。固定化方法 包括吸附、包埋、微胶囊化、离子交换、 交联、共价连接等。例如,青霉素酰化酶可 与DEAE 葡聚糖凝胶结合形成固定化酶、 吸附在硅藻土铝盐载体上制成固定化酶。
二、青霉素酰化酶的生产
• 青霉素酰化酶既是胞内酶又是胞外酶,可以 通过产酶微生物的营养控制代谢及基因型 改变,进行大规模的生产。大规模生产青霉 素酰化酶的菌种有细菌、巨大芽孢杆菌、 大肠杆菌、游动放线菌属、酵母菌及淡紫 灰链霉菌等。报道最多的是关于埃希氏菌 属大肠杆菌发酵生产青霉素G 酰化酶。
三、青霉素酰化酶的固定化