微生物與制藥工業(yè)第一頁，共五十六頁，2022年，8月28日第一節(jié)微生物在制藥工業(yè)中的應用第二頁，共五十六頁，2022年，8月28日一、微生物的發(fā)酵1.發(fā)酵的概念：（1）起源：源自拉丁文“fervere”，原意是“沸騰”，用于描述酵母作用于果汁或發(fā)芽谷物浸出物（如麥汁）時所呈現的外觀。（2）生化：厭氧的產能分解代謝，糖類經厭氧代謝而產生CO2。（3）發(fā)酵工業(yè)：泛指通過微生物的大量培養(yǎng)而形成產物的過程，可以是無氧或有氧代謝，產品可以是菌體本身，或是代謝產物。（4）現代生物工程：泛指培養(yǎng)生物細胞（含動物、植物和微生物細胞）來制得產物的所有過程。第三頁，共五十六頁，2022年，8月28日2.發(fā)酵的類型根據發(fā)酵過程中是否需要氧氣，發(fā)酵可以分為兩類：（1）厭氧發(fā)酵：如酒精發(fā)酵、啤酒發(fā)酵。（2）需氧發(fā)酵：大多數藥品的生產都是采用這種方式的，比如工業(yè)上生產抗生素、維生素、酶及酶制劑等都采用需氧發(fā)酵來生產的。根據培養(yǎng)基的物理性狀來分，發(fā)酵又可以分為兩類（1）固體發(fā)酵：培養(yǎng)基是固體培養(yǎng)基。（2）液體發(fā)酵:利用液體培養(yǎng)基進行發(fā)酵的方法，目前我們生產抗生素，氨基酸都是采用液體深層發(fā)酵制備的。第四頁，共五十六頁，2022年，8月28日3.微生物發(fā)酵的一般工藝菌種孢子制備種子制備發(fā)酵液預處理發(fā)酵提取精制成品檢驗成品包裝sdafa第五頁，共五十六頁，2022年，8月28日青霉素的發(fā)酵工藝過程第六頁，共五十六頁，2022年，8月28日第七頁，共五十六頁，2022年，8月28日4.影響微生物正常發(fā)酵的因素（1）培養(yǎng)基成分（2）pH值（3）溫度（4）通氣攪拌（5）消沫（6）雜菌和噬菌體的污染第八頁，共五十六頁，2022年，8月28日二、常見的發(fā)酵醫(yī)藥產品抗生素：青霉素、頭孢霉素、紅霉素，鏈霉素、利福霉素、四環(huán)素和制霉素等。2.維生素：如核黃素（VB2），VC和VA。3.氨基酸：構成蛋白質的大部分氨基酸均可以采用微生物發(fā)酵法生產。4.菌體制劑：靈芝，冬蟲夏草，烏靈菌等。5.酶制劑及酶抑制劑：如蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、溶菌酶、天冬酰胺酶、鏈激酶、抑肽素、泛涎菌素等。第九頁，共五十六頁，2022年，8月28日二、常見的發(fā)酵醫(yī)藥產品1.抗生素（1）抗生素的定義抗生素，也稱之為抗菌素，其原始含義是指由某些微生物在代謝過程中產生的，能抑制或殺滅其他微生物的物質。目前對抗生素比較確切的概念是指生物包括微生物、動植物在內在其生命活動過程中所產生的或由其它方法獲得的，能在低微濃度下有選擇性地抑制或影響其它生物機能的有機物質。第十頁，共五十六頁，2022年，8月28日（2）抗生素的發(fā)現第十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日（2）醫(yī)用抗生素的特點A.差異毒力較大B.抗菌活性強C.有不同的抗菌譜D.不良反應少和副作用小國家已經停止使用的部分抗生素：復方鏈霉素，鹽酸四環(huán)素，鹽酸春雷霉素，頭孢噻啶，硫酸卡那霉素B，慶大霉素，硫酸鏈霉素，頭孢噻啶。第十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日2.抗生素的分類(1)根據產生抗生素的生物來源分類微生物是產生抗生素的主要來源，其中以放線菌產生的為最多，真菌次之，細菌較少，而高等動植物則很少。①細菌產生的抗生素：為數不多，用于醫(yī)療的有多粘菌素（多粘桿菌產生）、桿菌肽（枯草桿菌）、短桿菌肽（短桿菌）等。②真菌產生的抗生素：較細菌產生的多，如青霉素，灰黃霉素（黃青霉）、頭孢菌素（頂頭孢霉菌）。第十三頁，共五十六頁，2022年，8月28日③放線菌產生的抗生素：大多數天然抗生素是放線菌產生的，如灰色鏈霉菌產生的鏈霉素，金色鏈霉菌產生的金霉素、龜裂鏈霉素產生的土霉素，紅色鏈霉菌產生的紅霉素等，還有卡那霉素、慶大霉素、核糖霉素、巴龍霉素、新霉素、春雷霉素、林可霉素、兩性霉素及利福霉素等等都是由放線菌產生的。④動植物產生的抗生素：如大蒜素、紅血球素、魚素等。

第十四頁，共五十六頁，2022年，8月28日（2）根據抗生素的化學結構分類①β-內酰胺類抗生素：這類抗生素的化學結構中都含有一個四元的內酰胺環(huán)。NO第十五頁，共五十六頁，2022年，8月28日第十六頁，共五十六頁，2022年，8月28日②四環(huán)類抗生素：這類抗生素的化學結構中都含有一個四并苯的母核。第十七頁，共五十六頁，2022年，8月28日第十八頁，共五十六頁，2022年，8月28日（3）氨基糖苷類抗生素：這類抗生素的化學結構中都含有氨基糖苷或氨基環(huán)醇。第十九頁，共五十六頁，2022年，8月28日第二十頁，共五十六頁，2022年，8月28日4）大環(huán)內酯類抗生素：這類抗生素的化學結構中都含有一個大環(huán)內酯作為配糖基，第二十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日第二十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日（5）多烯大環(huán)類抗生素：這類抗生素的化學結構中，不僅有大環(huán)內酯，而且在內酯環(huán)中還有許多共軛雙鍵。屬于這類抗生素的有制霉素、兩性霉素、菲律賓霉素、曲古霉素、克念菌素等。第二十三頁，共五十六頁，2022年，8月28日（6）多肽類抗生素：這類抗生素的結構中，含有多個氨基酸通過肽鍵連接成環(huán)狀、線狀或帶側鏈的環(huán)狀多肽的結構第二十四頁，共五十六頁，2022年，8月28日第二十五頁，共五十六頁，2022年，8月28日7）其它抗生素：凡未列入上述六類化合物抗生素，均可劃入這類抗生素，如創(chuàng)新霉素（又稱濟南霉素）、赤霉素、林可霉素、氯霉素、磷霉素等。

第二十六頁，共五十六頁，2022年，8月28日3、根據抗生素的作用對象（抗菌譜）分類（1）抗革蘭氏陽性菌的抗生素：這類抗生素有青霉素、萬古霉素、桿菌肽、林克霉素、新生霉素等。（2）抗革蘭氏陰性菌的抗生素這類抗生素主要有鏈霉素、多粘菌素、春雷霉素。第二十七頁，共五十六頁，2022年，8月28日（3）廣譜抗生素就是即抗革蘭氏陽性菌又抗革蘭氏陰性菌的抗生素，屬于這類抗生素的主要有四環(huán)類抗生素、大環(huán)內酯類抗生素、頭孢菌素類抗生素，大多數氨基糖苷類抗生素、氯霉素、磷霉素以及創(chuàng)新霉素。（4）抗真菌的抗生素屬于這類抗生素的主要有多烯大環(huán)類抗生素，如制霉素、兩性霉素B、曲古霉素、球紅霉素以及灰黃霉素等。第二十八頁，共五十六頁，2022年，8月28日（5）抗腫瘤的抗生素主要有自力霉素、更生霉素、更新霉素、平陽霉素（博來霉素）、柔紅霉素、阿霉素等。（6）抗病毒及抗原蟲的抗生素主要有魚素、抗病毒霉素、殺狂犬病毒素以及巴龍霉素等。第二十九頁，共五十六頁，2022年，8月28日4、根據抗生素的作用機制來分類（1）抑制細胞壁合成的抗生素：有青霉素類、頭孢菌素類以及萬古霉素、桿菌肽、環(huán)絲氨酸等。（2）影響細胞膜功能的抗生素：有多粘菌素類、制霉素、兩性霉素B等。（3）干擾細胞蛋白質合成的抗生素：有四環(huán)類、氨基糖苷類、大環(huán)內酯類及氯霉素等。第三十頁，共五十六頁，2022年，8月28日（4）抑制細胞核酸合成的抗生素：有利福霉素類、色霉素；自力霉素、平陽霉素、光輝霉素、正定霉素等。（5）抑制細胞生物能作用的抗生素：有竹桃霉素、抗霉素、短桿菌肽、寡霉素等。第三十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日3.抗生素的作用機制根據抗生素對細菌和動物細胞不同結構或不同成分的作用，可將抗生素的作用機制分為以下五種類型：（1）影響細胞壁的合成；（2）影響細胞膜的功能；（3）抑制核酸的生物合成；（4）抑制蛋白質的生物合成。（5）影響細胞的能量代謝。第三十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日4.抗生素耐藥性產生的機制（1）耐藥菌的來源：遺傳學實驗證明，自然界耐藥菌的產生是自發(fā)突變和選擇的結果，并不是藥物的誘變作用所導致的。在自然界中發(fā)生染色體性耐藥性的機率很低，微生物之間可以通過轉導方式而產生，染色體外性耐藥性是通過耐藥性質粒（R質粒）以接合的方式轉移到敏感菌種，可轉移多種耐藥信息。第三十三頁，共五十六頁，2022年，8月28日（2）耐藥性的生化機制（2）改變抗生素作用部位的結構（1）產生使抗生素失去活性的酶

（3）改變細胞膜對抗生素的通透性青霉素和頭孢菌素耐藥菌β－內酰胺酶利福霉素耐藥性細菌RNA聚合酶結構發(fā)生改變四環(huán)素耐藥菌轉運四環(huán)素的系統(tǒng)被抑制第三十四頁，共五十六頁，2022年，8月28日是誰在濫用抗生素？第三十五頁，共五十六頁，2022年，8月28日第三十六頁，共五十六頁，2022年，8月28日第三十七頁，共五十六頁，2022年，8月28日濫用抗菌藥物的四大危害：1、誘發(fā)細菌耐藥。2、損害人體器官。3、導致二重感染。4、造成社會危害。第三十八頁，共五十六頁，2022年，8月28日第二節(jié)制藥工程中的微生物污染第三十九頁，共五十六頁，2022年，8月28日一、藥物中微生物污染的來源1.空氣空氣中的微生物主要來自灰塵，或者人的皮膚、衣服，或者由我們談話、咳嗽、打噴嚏時飛沫中帶的微生物，所以說人越多的地方，相對微生物數量就多一些，不干凈的房間比清潔的房間的微生物數量要多一些，因為不凈的房間灰塵要多。第四十頁，共五十六頁，2022年，8月28日第四十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日第四十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日方法總括起來有三種方法：（1）過濾：比如用纖維素、棉花、玻璃棉或人造纖維過濾，一般都能除去大于0.1μm的微粒。（2）化學消毒劑：如用福爾馬林蒸汽在空氣中濃度1-2mg/L，相對濕度80-90%有效。（3）紫外線照射：紫外線波長280nm用于減少空氣中污染的微生物數量。減少空氣中的微生物數量第四十三頁，共五十六頁，2022年，8月28日潔凈度級別塵粒最大允許數/立方米（靜態(tài)）微生物最大允許數

（靜態(tài)）換氣次數≥0.5μm≥5μm浮游菌/立方米沉降菌/Ф90皿0.5h100級3500050.5附注210000級3500002000501.5≥20次/時100000級3500000200001503≥15次/時300000級10500000600002005≥10次/時空氣潔凈度級別第四十四頁，共五十六頁，2022年，8月28日2.水天然水中本身就有大量的微生物，比如假單胞菌、產堿桿菌、產色細菌等，它們都是對營養(yǎng)要求不是很高的細菌，所以能在水中很好地生長，另外如果這水被糞便污染的話，就會含有大腸桿菌、變形桿菌等腸道菌，所以這里的大腸桿菌通?？梢宰鳛樗词欠癖患S便污染的檢驗指標。垃圾和工業(yè)廢液污染的水源中有98%含有G-菌。第四十五頁，共五十六頁，2022年，8月28日水的消毒方法和空氣中的一樣可以采取過濾、化學消毒劑和紫外線照射三種方法。其中以化學消毒劑方法最佳。常用的有次氯酸鈉或氯氣，其次是膜過濾法（孔徑為0.22μm）水有天然水、自來水、軟化水、去離子水、蒸餾水等，在制藥過程中，我們會根據不同需要來選用，比如制備注射劑或口服制劑中的配方用水必須同采用蒸餾水或去離子水。第四十六頁，共五十六頁，2022年，8月28日3.人體人的體表、皮膚和粘膜上長期寄居一些微生物，這種正常的微生物群有一定的種類和數量，和宿主用體外環(huán)境三者保持動態(tài)平衡，有益于宿主健康，所以這類微生物我們稱為“正常菌群”，它們保持了人體這個微生態(tài)的平衡。第四十七頁，共五十六頁，2022年，8月28日對于我們制藥工業(yè)來說，在口服藥和局部藥制備過程中，要求操作人員清洗和消毒雙手，穿上專用工作衣帽進行操作，即可減少微生物污染。但在制備無菌要求高的注射劑和眼用、耳用溶液時要求操作人員操作前人，穿上全套的工作衣帽包括操作衣、褲、靴子、帽、面罩和手套。此外不要注意不允許帶菌者操作。第四十八頁，共五十六頁，2022年，8月28日4.原材料動物來源的原料如明膠、胰臟等都可能被動物性病原菌所污染；植物來源的原料如瓊脂、大黃、淀粉等可能被多種細菌、霉菌、酵母菌所污染；合成藥的原料，情況又好一點，通常不受微生物的侵蝕；傳統(tǒng)中藥中常會帶有土壤中的微生物。第四十九頁，共五十六頁，2022年，8月28日5.包裝物包裝物的作用，一方面是包裹藥物，另一方面也是為了防止外界微生物進入到藥物中。包裝藥品的包裝材料要求就更嚴格一點，比如包裝紙和運輸紙要求表面光滑、堅固、平整、沒有裂縫?？偟膩碚f，就是所有包裝容器、紙箱、紙盒、瓶子都要清潔或要消毒處理，并進行合理封裝。原則是盡量減少微生物數量。第五十頁，共五十六頁，2022年，8月28日6.廠房建筑與制藥設備生產部門所有的建筑包括廠房、車間、庫房、實驗室都必須清潔和整齊。房子不能漏水，所有設備最好能便于拆卸，結構簡單，這樣就容易清潔和消毒。第五十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日二、微生物引起藥物變質在無菌制劑中有活的微生物存在；在非規(guī)定的滅菌藥物中，污染的微生物的總數超過一定的限量；有致病菌存在；有微生物的代謝產物，如熱原質、毒素等存在；藥物發(fā)生了物理性質或化學性質的改變。1.藥物被微生物污染后的表現第五十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日膠囊劑有軟化、碎裂或表面發(fā)生粘連現象；丸劑有變形、變色、發(fā)霉或臭味；藥片有花斑、發(fā)黃、發(fā)霉、松散或出現結晶；糖衣片表面已褪色露底，出現花斑或黑色，或者崩裂、粘連或發(fā)霉；沖劑已受潮、結塊或溶化、變硬、發(fā)霉；藥粉已吸潮成發(fā)酵變臭；藥膏已出現油水分層或有異臭，均不能使用。