青霉素的生产工艺及设备

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菌种→孢子制备→种子→发酵→提取→ 精制→成品检验→包装→分装→(应用 →跟踪→质量分析) 1.菌种的选育技术: (1)杂交育种(2)原生质体融合 (3)基因工程(4)新抗生素产生菌获得
2.菌种保藏: (1)定期移植保存法 (2)液体石蜡封藏法 (3)真空冷冻干燥保藏法 (4)液氮超低温保藏法 (5)沙土管保藏法 (6)麦皮保藏法
青霉素的生产工艺及设备
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第一部分 青霉素的总体论述 讲解人:韩李梁 学号:5801308010
L/O/G/O
青霉素的结构式
什么是青霉素?
青霉素(Benzylpenicillin /Penicillin)又被称为青霉素G、 peillin G、 盘尼西林、配尼西林、青霉 素钠、苄青霉素钠、青霉素钾、苄青霉素 钾。青霉素是抗菌素的一种,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,是第一种能够 治疗人类疾病的抗生素。青霉素类抗生素 是β-内酰胺类中一大类抗生素的总称。
对革兰阳性球菌及革兰阳性杆菌、螺旋体、梭状芽孢杆菌、 放线菌以及部分拟杆菌有抗菌作用。
青霉素对溶血性链球菌等链球菌属,肺炎链球菌和不产青霉 素酶的葡萄球菌具有良好抗菌作用。对肠球菌有中等度抗菌作 用,淋病奈瑟菌、脑膜炎奈瑟菌、白喉棒状杆菌、炭疽芽孢杆 菌、牛型放线菌、念珠状链杆菌、李斯特菌、钩端螺旋体和梅 毒螺旋体对本品敏感。本品对流感嗜血杆菌和百日咳鲍特氏菌 亦具一定抗菌活性,其他革兰阴性需氧或兼性厌氧菌对本品敏 感性差.本品对梭状芽孢杆菌属、消化链球菌、厌氧菌以及产黑 色素拟杆菌等具良好抗菌作用,对脆弱拟杆菌的抗菌作用差。 青霉素通过抑制细菌细胞壁四肽侧链和五肽交连桥的结合而阻 碍细胞壁合成而发挥杀菌作用。对革兰阳性菌有效,由于革兰 阴性菌缺乏五肽交连桥而青霉素对其作用不大。
化学式
• 青霉素 化学本质:盐酸巴氨西林。其化 学名为1-乙氧甲酰乙氧6-〔D(-)-2-氨基-2乙酰氨基〕青霉烷酸盐酸盐。
• 分子式:C16H18N3O4S·HCl • 分子量:384.5 • 青霉素它不能耐受耐药菌株(如耐药金葡)
所产生的酶,易被其破坏,且其抗菌谱较 窄,主要对革兰氏阳性菌有效。青霉素G 有钾盐、钠盐之分,钾盐不仅不能直接静 注,静脉滴注时,也要仔细计算钾离子量 ,以免注入人体形成高血钾而抑制心脏功 能,造成死亡。
治疗
• 1、停用青霉素 若发生青霉素脑病,及时停用青霉素。 • 2、立即吸氧。对昏迷病人还应吸出痰液,保持呼吸通畅,及时供
氧并持续较长时期,促使脑水肿消退。必要时应进行气管切开和 人工呼。 • 3、抗惊厥,使用镇静、抗精神病药物 肌注鲁米那钠,安定等。 • 4、肾上腺皮质激素。如氢化可的松、强的松、地塞米松,均有快 速消炎与消水肿的作用,宜短期使用,一般不超过一周。 • 5、抗脑水肿药 20%甘露醇静脉推注。对反复颅压增高病例宜反复 应用,以防脑疝。同时还可加用快速利尿剂以增强脱水剂的作用 。 • 6、加强透析及配合血液灌流、血液净化等 • 7、对高热、脱水、及血生化学改变(如低血糖、低钠血症、酸血 症)以及呼吸衰竭等,进行适当处理。 • 8、加快药物清除,可减轻精神症状。 • 9、能量支持治疗。毒性在几小时和几十个小时可以代谢,但中毒 的神经仍出于麻痹休克状态,若得不到及早的治疗使麻痹休克的神 经兴奋激活和营养,受累神经就会因缺血时间过长迟发缺血病理改 变,医学称迟发性神经损害,就难以恢复。 • 10、本病绝大多数病人预后良好,症状经适当治疗后多在24小时 内消失,没有后遗症。如果昏迷时间持久,长达数天到数周,则 可能引起小儿智能不全、失明、耳聋、肢体强直不能弯曲或瘫痪
• 7.发酵液的预处理和液固分离:
(1)稳定性{1. 对pH的稳定性,如:青霉素酸 性不稳定;多粘菌素酸性稳定;红霉素酸性不稳 定,但碱性稳定。 2.对温度的稳定性,如:杆菌肽、灰黄霉素可在 90~100℃下加热过滤;而四环素、青霉素则需低 温处理(15~18℃)} (2)提取工艺对滤液质量的要求{1.离子交换法 2.溶酶萃取法 3.沉淀法 }
首选青霉素的疾病
• 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、气性坏疽等梭状芽孢杆菌感染 • 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.青霉素与氨基糖苷类药物联合用于治疗 草绿色链球菌心内膜炎
MgCO3等 5.加入絮凝剂,如酰胺类 6.吸附法
:加入黄血盐和硫酸锌生成亚铁氰化锌钾 7.酶解法
去除不溶性多糖:酶解不溶性多糖和蛋白质。}
B.高价金属离子的去除{1.离子交换法:土霉素、四
环素,用122#树脂除Fe3+和色素头孢菌素C滤液用
S×14,除去部分阳离子,同时释放出H+,除去破
头N
2.沉淀法:加草酸除Ca2+加黄血盐除铁
注意事项
• 1.口服或注射给药时忌与碱性药物配伍,以免分解失效 • 2.本品不宜与盐酸四环素、卡那霉素、多粘菌素E、磺
胺嘧啶钠、三磷酸腺苷、辅酶A等混合静滴,以免发生 沉淀或降效。 • 3.氯霉素与青霉素一般不要联用,因氯霉素为抑菌剂, 而青霉素为繁殖期杀菌剂,联用可影响青霉素的抗菌活 性而降效。但这一问题尚有争论,意见不一,因两者联 用对革兰阳性菌、阴性菌混合感染及颅内感染临床效果 好。解决的办法,如需联用,宜先用青霉素2~3小时后 再用氯霉素。 • 4.由于本品可抑制某些肝脏酶的活性,因此可干扰甲苯 磺丁脲、苯妥英钠和双香豆素在人体内的生物转化,可 增强甲苯磺西脲、苯妥英钠的作用,对双香豆素和华法 林的抗凝作用均可增强。 • 5.婴儿、肝、肾功能减退者慎用,妊娠末期产妇慎用, 哺乳期妇女忌用。
4Fe3++3K4Fe(CN)6→Fe4[Fe(CN)6] 3 ↓+12K+.}
C.发酵液的液固分离 设备:1.压滤设备:板框
2.吸滤设备:真空鼓式吸滤机(自动化)
3.离心过滤设备:框式离心机
(4)影响液固分离的因素
• 1.微生物的种类:细菌、放线菌、霉 菌、酵母
• 2.发酵液的特性(粘度) • 3.pH、温度等
药理学
内服易被胃酸和消化酶破坏。肌注或皮下注射后吸收较快 ,15~30min达血药峰浓度。青霉素在体内半衰期较短,主要以 原形从尿中排出。
青霉素药理作用是干扰细菌细胞壁的合成。青霉素的结构与 细胞壁的成分粘肽结构中的D-丙氨酰-D-丙氨酸近似,可与后者 竞争转肽酶,阻碍粘肽的形成,造成细胞壁的缺损,使细菌失 去细胞壁的渗透屏障,对细菌起到杀灭作用。
急救措施
• 1、立即停药,平卧,就地抢救,采用头低足高位。 • 2、皮下注射 0.1% 盐酸肾上腺素 0.5-1 毫升,儿童酌减
,每隔半小时可再皮下注射 0.5 毫升,直至脱离危险期 。 • 3、心脏停跳者,行心脏胸外按压术或心内注射 0.1% 盐 酸肾上腺素 1 毫升. • 4、吸氧,呼吸抑制时口对口人工呼吸,并肌肉注射尼可 刹米或山梗菜碱等呼吸中枢兴奋剂。喉头水肿影响呼吸时 行气管切开术。 • 5、用氢化考的松 200 毫克,,或地塞米松 5-10 毫克加 入 50%G ? S40 毫升中静脉注射,或加入 5-10%G ? S500 毫升中静滴。 • 6、根据病情需要可用血管活性药物如多巴胺,阿拉明等 。 • 7、纠正酸中毒及组织胺药物的应用。 • 8、注意保暖,防止感冒,要做好护理记录,不要搬动。 • 9、可针刺人中,内关,印堂,合谷,涌泉等急救穴位。 • 10、可用艾条灸内关,合谷,涌泉,关元,中脘等穴位。
不良反应
青霉素是各类抗生素中毒副作用最小的,因为其作用机理在 于破坏细胞壁形成过程和结构,而人体没有细胞壁。青霉素 对人体基本没有药理毒性,但大剂量青霉素也可能导致神经 系统中毒。青霉素的副作用主要原因在于青霉素的提纯不足 ,其中的杂质容易使人体过敏。 • 1 青霉素类的毒性很低,但较易发生变态反应,发生率约 5%~10%。多见的为皮疹、哮喘、药物热、严重的可致过敏性 休克而引起死亡。 • 2 大剂量应用青霉素抗感染时,可出现神经精神症状,如反 射亢进、知觉障碍、抽搐、昏睡等,停药或减少剂量可恢复 。 • 3 使用青霉素前必须作皮肤过敏试验。如果发生过敏性休克 ,应立即皮下或肌内注射0.1%肾上腺素0.5ml~1ml,同时给 氧并使用抗组胺药物及肾上腺皮质激素等。 (注:由于青 霉素过敏性反应实为杂质引起的,所以目前有部分进口高纯 度青霉素无需皮试,可直接使用) • 4 肌注钾盐时局部疼痛较明显,用苯甲醇溶液作为稀释剂溶 解,则可消除疼痛。(2005年,国家药监局发文禁止苯甲醇
。} (2)空罐灭菌:130℃,45~60min,直接蒸汽法
(3)连续灭菌:配料(预热)。冷却系统水应排 净(夹套Biblioteka Baidu盘管)→连消塔→维持罐→冷却管 →无菌培养基。
(4)空气过滤除菌
• 6.发酵过程控制:
(1)碳源浓度变化及其控制(2)氮源浓度变化及其控 制(3)补无机盐、前体 (4)溶氧浓度的变化和控 制 (5)温度控制 (6)pH控制 (7)泡沫控制 (8)发酵终点的判断 (9)发酵异常处理
衍生物
• 按其特点可分为 : • 青霉素G类:如青霉素G钾、青霉素G钠、长效西
林等 • 青霉素分子结构球棍模型 • 青霉素V类:(别名:苯氧甲基青霉素、6-苯氧乙酰
胺基青霉烷酸) 如青霉素V钾等(包括有多种剂型) 。 • 耐酶青霉素:如苯唑青霉素(新青Ⅱ号)、氯唑青霉 素等。 • 广谱青霉素:如氨苄青霉素、羟氨苄青霉素等。 • 抗绿脓杆菌的广谱青霉素:如羧苄青霉素、氧哌嗪 青霉素、呋苄青霉素等。 • 氮咪青霉素:如美西林及其酯匹美西林等,其特点 为较耐酶,对某些阴性杆菌(如大肠、克雷伯氏和 沙门氏菌)有效,但对绿脓杆菌效差。
可以用青霉素的疾病
• 1.流行性脑脊髓膜炎 • 2.放线菌病 • 3.淋病 • 4.奋森咽峡炎 • 5.莱姆病 • 6.多杀巴斯德菌感染 • 7.鼠咬热 • 8.李斯特菌感染 • 9.除脆弱拟杆菌以外的许多厌氧菌感染
用法和用量
• 片剂:每片0.25克。胶囊剂:每粒0.25克。 • 注射剂:每支2毫升,含药0.25克。 • 滴眼剂:8毫克:0.02克。口服,每天成人1
(3)发酵液预处理方法:
A.菌体和蛋白质处理{1.等电点沉淀 2.变性沉
淀(热变性沉淀)3.加各种沉淀剂沉淀:重金属离
子(Ag+、Cu2+、Zn2+、Fe3+、Pb2+等)和阴离子(
三氯乙酸、水杨酸、钨酸等) 4.加入凝聚剂:
Al2(SO4)3•18H2O、AlCl3•6H2O、FeCl3、ZnSO4、
第二部
青霉素的生产中涉及到的工艺
讲解人:桂赟 5801308009
抗生素工业生产是生物工程和 化学工程融合而成的新的学科 。 • 一、特点
• 二、生产工艺过程
• 三、青霉素提炼工艺流程图
• 四、文献出处
一、特点
纯种发酵、需氧发酵、次 级代谢产物(无法从投料计算 )、有效成份低,而且不稳定 。
二、生产工艺过程
• 3培养基种类:(1)固体培养基(2)液体培 养基
• 4影响培养液的因素:(1)原材料质量的影响 (2)水质的影响 (3)灭菌操作 (4)培养基粘度的
影响 • 5发酵设备灭菌: (1)实罐灭菌:{1.预热(80~90℃)2.直热(
蒸汽)(120℃、30min)(全进全出原则) 3.待空气压力高于罐内压力时,通入空气
~2克;儿童每日按千克体重服用50~100毫 克,分2~4次。 • 肌注,成人每次0.5~1克,每天2次;儿童 每日按千克体重服用25~50毫克,分2次。 青霉素钾盐不能静脉推注,可以静滴。 • 静脉滴注,剂量同肌注,因注射剂系以丙二 醇为溶剂,用时以等渗葡萄糖注射液或生理 盐水稀释至2.5毫克:毫升供用,即2毫克( 0.25克)以100毫升输液稀释,并应以干燥 空针抽取,以免析出结晶,稀释完后应仔细 检查无结晶析出,方可使用。
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