第17讲-抗生素发酵生产工艺学PPT课件

② “工程菌”制造法
第一次由“工程菌”制造的全新抗生素—麦迪紫 第一次由“工程菌”制造的全新抗生素— 红素A 是美国报道的。 红素A，是美国报道的。他们将产放线紫红素的部分 基因插入产麦迪霉素的放线菌中，构建的“工程菌” 基因插入产麦迪霉素的放线菌中，构建的“工程菌” 产生了全新的抗生素。 产生了全新的抗生素。 我国新构建的生产丁胺卡那霉素 我国新构建的生产丁胺卡那霉素的“工程菌”， 丁胺卡那霉素的 工程菌” 就是把酰化酶基因克隆到卡那霉素产生菌中获得的。 就是把酰化酶基因克隆到卡那霉素产生菌中获得的。 新的“工程菌” 生产的新抗生素毒副作用小，对耐卡 新的“工程菌” 生产的新抗生素毒副作用小， 那霉素、庆大霉素致病菌临床疗效显著。 那霉素、庆大霉素致病菌临床疗效显著。
抗生素发酵生产技术
（Antibiotics Fermentation Production）
抗生素概述
1、定义：抗生素是某些微生物的代谢产物或合成 的类似物，在小剂量的情况下能抑制微生物的生长 和存活，而对宿主不会产生严重的毒性。 2、特点：由生物体产生或人工合成 低浓度 有机物质 对他种生物体有抑制作用 3、名称演变：抗生素——抗菌素——抗生素 60-70年 80年后
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。

β-内酰胺环与粘肽五肽的最后二肽（D-丙氨酰-D丙氨酰）立体构型似，可选择性与转肽酶（肽 合成酶，PBPs）结合阻碍粘肽的交叉联结。
对生长中的细胞有效，静止细胞无效。
2、触发细菌自溶酶活性。
抗生素概述、分类和发酵 生产工艺
结构特性
CH CH
O CChemPasteNr
β-lactams
NH2 CH
3.1.2 抗生素的命名原则
（1）根据来源生物的属名定名抗生素，如青霉素。 （2）根据化学结构和性质定名抗生素，如四环素
类抗生素。 （3）一些习惯性俗名、发现的地名等命名，如正
定霉素、井冈霉素、金霉素、土霉素等。
抗生素概述、分类和发酵 生产工艺
3.1.3、抗生素的分类
一． 根据微生物来源分类 ； 二． 根据抗生素的作用机制分类； 三． 按医疗作用对象分类 ； 四． 按作用性质分类； 五． 按抗生素获得途径分类； 六． 按应用范围分类； 七． 根据生物合成途径分类； 八． 根据化学结构分类 。
S CH
OC N
CH2 CO NH
青核(penam)
S CH CH
ChemOPCastNer
苯乙酸 （侧链Ｒ）
6-氨基青霉烷酸(6-APA) (母核)
S
CH3 C
CH3 CH COOH
NH2 CH2
CH
CH2
CO
N
C CH3
ChemPasteCr
COOH
头核(cepham)
S
CH3 C
CH3 CH COOH来自3.2 β-内酰胺类抗生素
青霉素
抗生素概述、分类和发酵 生产工艺
3.2.1 发展概况
1929年，英国的Fleming——青霉素的发现。 1940年，Florey & Chain, 临床应用青霉素。 1945年，意大利的Brotzu发现一株顶头孢霉

抗生素的发展现状
抗生素的发展一直处于不断演进之中，研究人员不断寻求新的抗生素，以应对细菌对现有药物的抗药性。
抗生素生产的必要性
抗生素的生产对于满足人们对治疗感染性疾病的需求至关重要。了解抗生素的生产过程可以帮助我们更好地利 用这些药物。
抗生素生产的主要步骤
抗生素生产包括发酵、提取、纯化和后续加工等多个步骤。每个步骤都需要精确的操作和严格的质量控制。
抗生素的原材料来源
抗生素的原材料可以来自天然产物，也可以通过化学合成获得。不同的原材 料来源会影响抗生素的质量和产量。抗生素生产的微生物种类
抗生素生产中使用的微生物通常是产生抗生素的细菌或真菌。不同的微生物 具有不同的抗生素产生能力。
抗生素的生产
抗生素是一类重要的药物，它们对抗细菌性疾病起着关键作用。本课程将介 绍抗生素的生产过程、分类、作用以及其对细菌的作用机理的探索。
抗生素的定义及历史
抗生素指一类能够抑制或杀死细菌的化合物。它们起源于自然界，人类悠久 的历史中一直在不断开发利用。
抗生素的分类和作用
抗生素可按不同标准进行分类，包括来源、化学结构、抗菌谱等。它们在临 床上被广泛应用，可以治疗各种细菌感染疾病。

2
1. 概 述 Introduction
抗生素
是生物在其生产活动过 程中所产生，并能 在低微浓度下有选 择性地抑制或杀灭 其他微生物或肿瘤 细胞的有机物。
Antibiotics
Any organic substances produced by various organisms that have the power of arresting the growth of other microorganisms or of destroying them.
照射 亚硝基胍、亚硝酸、
秋水仙素、氮芥等 诱变剂处理
Conventional strain selection • Physical mutagen
eg. Ultraviolet Radiation • Chemical mutagen
eg. Nitrosoguanidine (NTG) • Improved strain can be
抗生素发酵生产技术 Antibiotics Fermentation Production
韩北忠
中国农业大学 食品学院
Han Bei-zhong, Prof. PhD
College of Food Science & Nutritional Engineering
China Agricultural University
现代分析仪器： • 核磁共振 • 毛细管电泳 • 气相色谱 • 高效液相色谱 • 质谱
Modern analytical instruments:
• Nuclear magnetic resonance (NMR)
• Capillary electrophoresis (CE)

抗生素发酵生产工艺
61、辍学如磨刀之石，不见其损，日 有所亏 。 62、奇文共欣赞，疑义相与析。
63、暧暧远人村，依依墟里烟，狗吠 深巷中 ，鸡鸣 桑树颠 。 64、一生复能几，倏如流电惊。 65、少无适俗韵，性本爱丘山。
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外

是以冠头孢菌培养得到的天然头孢 菌素C作为原料，经半合成改造其侧链而 得到的一类抗生素。常用的约30种，按 其发明年代的先后和抗菌性能的不同而 分为一、二、三、四代。
第1代头孢菌素：60年代初开始上市的， 包括头孢噻吩、头孢唑啉、头孢氨苄等
特点：对G+菌较强；β-内酰胺酶较差； 有肾毒性；
完整版课件ppt
目前，传染病专家们已经开始敦促医院进一 步健全卫生服务体系，并向议员们施压，出 台相关的法律，禁止在农业生产上使用抗生 素。研究人员也已经修改了万古霉素的部分 化学结构，生产出若干类万古霉素衍生物， 以期杀灭对万古霉素有抗性的细菌。
完整版课件ppt
5
分类： β-内酰胺类抗生素 氨基糖苷类抗生素 大环内酯类抗生素 氯霉素类抗生素 四环素类抗生素 其他类抗生素
12
笫四代头孢菌素：
第三代头孢菌素对革兰阳性菌的作 用弱，不能用于控制金黄色葡萄球菌感 染。近年来发现一些新品种如头孢匹罗 等，不仅具有第三代头孢菌素的抗菌性 能，还对葡萄球菌有抗菌作用，称为第 四代头孢菌素。
完整版课件ppt
13
青霉素G
完整版课件ppt
14
半合成青霉素—阿莫西林（羟氨苄青霉素）
11
第2代头孢菌素：头孢孟多、头怨呋辛、 头孢克洛等；
特点：对G+菌，G-菌均有效，对绿脓杆 菌无效；β-内酰胺酶较稳定； 肾毒性 低；
第3代头孢菌素：噻肟头孢、头孢哌酮、 头孢他定等；
特点：对G+菌，G-菌均有效，对绿脓杆 菌有效；β-内酰胺酶较高稳定性；基本 无肾毒性；
完整版课件ppt
第九章 抗生素的生物合成与调节机制
狭义抗生素:由微生物（包括细菌、放线菌、 真菌等）产生的在低浓度条件下，对特异微生 物（包括细菌、真菌、立克次体、支原体、衣 原体等）的生长有抑制作用的次级代谢产物或 化学半合成法制造的相同的和类似的化合物。

原理：根据微生物的生理、生化特性，人工创造条件（如干燥、低温、缺氧、缺乏营养等）使微生物代谢活动处于不活泼状态，使其存活且得以延续。在进行保藏时最好是选用菌种的休眠体，如芽孢、孢子。通过保藏可以减少微生物的新陈代谢，降低菌种变异的几率。
典型菌种的优良纯种的休眠体；
01
创造有利于种子休眠的环境（低温、干燥、缺氧、避光、缺少营养）；
放线菌之游动放线菌属 （Actinoplanes） 典型代表：
济南游动放线菌 (Actinoplanes tsinanesisn)
产创新霉素(creatmycin；1964)
壹
贰
真菌之曲霉属(Aspergillus) 生产枸橼酸、葡萄糖酸、有机酸类、抗生素，进行甾体转化。
真菌之青霉属(Penicillum) 产黄青霉(Penicillum chrysogenum) 生产青霉素，也可用来生产葡萄糖氧化酶、葡萄糖酸、柠檬酸和抗坏血酸
2
操作性：培养条件简单，发酵易控制，产品易分离
4
安全性：非病源菌，不产有害生物活性物质或毒素
3
稳定性：抗噬菌体能力强，菌种纯粹，遗传性状稳定、不易变异退化
一、发酵菌种的选育要求
诱变育种
基因工程
从自然界中获得新菌种
杂交育种
原生质体融合
发酵菌种的选育方法
土壤、空气、动植物等，严重污染的水域，极端环境等
培养基组成配比的影响
培养基原材料质量的影响
其他因素的影响
水质的影响
灭菌的影响
第四节 旺盛，PH值偏高，不利于代谢产物积累。
03
碳源过多：PH值偏低。
02
氮源不足：菌体繁殖量过少，影响产量。
04
碳源不足：易引起菌体衰老和自溶。