現代抗生素工業生產過程如下:
菌種→孢子制備→種子制備→發酵→發酵液預處理→提取及精制→成品包裝
幾個發酵工藝流程圖如下
絲狀菌
球狀菌
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抗生素的提取
為了符合藥典的要求還需要提取高純度的抗生素。
提取的方法有溶媒萃取法、離子交換法。
溶媒萃取法:這是利用抗生素在不同pH條件下以不同的化學狀態(游離酸、堿或成鹽)存在時,在水及與水互不相溶的溶媒中其溶解度不同的特性,使抗生素從一種液相(如發酵濾液)轉移到另一種液相(如有機溶媒)中去,以達到濃縮和提純的目的。
離子交換法:這是利用某些抗生素能解離為陽離子或陰離子的特性,使其與離子交換樹脂進行交換,將抗生素吸附在樹脂上,然后再以適當的條件將抗生素從樹脂上洗脫下來,以達到濃縮和提純的目的。
抗生素的精制
這是抗生素生產后工序。對產品進行精制、烘干和包裝的階段要符合“藥品生產管理規范(即GMP)的規定。
下面對抗生素精制中可選用的步驟分述如下:
A 脫色和去熱原質
脫色和去熱原質是精制注射用抗生素中不可缺少的一步。它關系到成品的色級及熱原試驗等質量指標。色素往往是在發酵過程中所產生的代謝產物,它與菌種和發酵條件有關。熱原質是在生產過程中由于被污染后由雜菌所產生的一種內毒素。各種雜菌所產生的熱原反應有所不同。革蘭氏陰性菌產生的熱原反應一般比革蘭氏陽性菌的為強。熱原注入體內引起惡寒高熱,嚴重的引起休克。它是多糖磷類脂質和蛋白質的結合體,為大分子有機物質,能溶于水。在280℃加熱4h它能被破壞90%; 180—200℃加熱半小時或150℃加熱2h能被徹底破壞。它亦能被強酸、強堿、氧化劑(如高錳酸酸鉀)等破壞。它能通過一般濾器,但能被活性炭、石棉濾材等所吸附。生產中常用活性炭脫色去除熱原,但須注意脫色時pH,溫度、炭用量及脫色時間等因素,還應考慮它對抗生素的吸附問題,否則能影此外,也可用脫色樹脂去除色素(如酚醛樹指,即122樹脂)。對某些產品可用超微過濾辦法去除熱源,此外還應加強在生產過程中的環境衛生以防止熱原。響收率。
B 結品和重結晶
抗生素精制常用此法來制得高純度成品。常用的幾種結晶方法如下:
(1)改變溫度結晶 利用抗生素在溶劑中的溶解度隨溫度變化而顯著變化的這一特性來進行結晶。例如制霉菌素的濃縮液在5℃條件下保持4—6h后即結晶完全。分離掉母液、洗滌、干燥、磨粉后即得到制霉菌素成品。
(2)利用等電點結晶 當將某一抗生素溶液的pH調到等電點時,它在水溶液中溶解度小,則沉淀析出。如6—氨基青霉烷酸(6—APA)水溶液當PH調至等電點(4.3)時,6-APA即從水溶液中沉淀析出。
(3)加成鹽劑結晶 在抗生素溶液中加成鹽劑(酸、堿或鹽類)使抗生素以鹽的形式從溶液中沉淀結品。例如在青霉素G或頭孢菌素C的濃縮濃中加入醋酸鉀、即生成鉀鹽析出。
(4)加入不同溶劑結晶 利用抗生素在不同溶劑中溶解度大小的不同,在抗生素某一溶劑的溶液中加入另一溶劑使抗生素析出。如巴龍霉素具有易溶于水而不溶于乙醇的性質。在其濃縮液中加入10—12倍體積的95%乙醇,并調PH至7.2—7.3使其結晶析出。
重結晶是進一步精制以獲高純度抗生素的有效方法.
C 其他精制方法
其他精制方法包括:
(1)共沸蒸餾法 如青霉素可用丁醇或醋酸丁酯以共沸蒸餾進行精制。
(2)柱層析法 如絲裂*素A、B、C三種組分可以通過氧化鋁層析來分離。
(3)鹽析法 如在頭孢噻吩水溶液中加入氯化鈉使其飽和,其粗晶即被析出后進一步精制。
(4)中間鹽轉移法 如四環素堿與尿素能形成復鹽沉淀后再將其分解,使四環素堿析出。用此獨以除去4-差向四環素等異物,以提高四環素質量和純度,又如紅霉素能與草酸或乳酸鹽或復鹽沉淀等。
(5)分子篩 如青霉素粗品中常含聚合物等高分子雜質,可用葡聚糖凝膠G—25(粒度20—80μm)將雜質分離掉。此法僅用于小試驗。