導讀：該論文從抗生素的發展歷程、抗生素的應用等角度對螺旋黴素的生產與研究進展情況進行了論述，並對螺旋黴素的研究進展進行了展望。 本論文由畢業論文中心整理提供。
淺談螺旋黴素的生產與研究進展
摘要：螺旋黴素是由生二素鏈黴菌所產生的多組分大環內酯類抗生素,綜述了螺旋黴素的理化性質和生產工藝,並對螺旋黴素的研究進展進行了展望。
關鍵詞 抗生素;螺旋黴素;生產工藝;研究進展
1928年秋,弗拉明發現在葡萄球菌的培養皿中落入了一個絲狀真菌,而在其周圍出現了一個透明的抑菌圈。他將其分離出來,命名為點青黴。而後弗羅里和查因等成功地從點青黴培養液中製得青黴素結晶,並證實了它的臨床效果,世界上有真正臨床價值的抗生素得以誕生。
1抗生素的發展歷程
抗生素是能在低微濃度下有選擇地抑制或影響其他生物功能的有機物質,具有高效的臨床價值。20世紀60—70年代是抗生素髮展的第2個高潮,這時期以生物合成和半化學合成的方法研製了一系列藥代動力學更佳、療效更高的抗生素衍生物,特別是具有高效、低毒、廣譜、抗耐藥菌等特點的半合成青黴素和半合成頭孢菌素。80年代以來,抗生素的研究按作用機制研究設計的理性篩選方法來取代過去隨機的篩選方法,以尋找各種適應症更專一、作用力更強的新抗生素,研究成功了各種酶抑制劑的模型、腫瘤細胞分化逆轉模型、耐藥模型、超敏感菌模型、噬菌體模型,及化學篩選法、生化代謝模型和促進劑、增強劑篩選方法等。90年代從上市新抗生素來看,仍以β-內醯胺類抗生素髮展為主[1]。
2抗生素的應用
目前,臨床上日常應用量最大的藥物是抗感染類藥物,其中最主要的就是抗生素[2]。它用於治療原微生物,如病毒、細菌、原蟲和較高級的寄生蟲所引起的疾病以及癌症治療等。此外,抗生素還大量應用於畜牧業和植物病害的防治;魚、蝦、肉等時鮮食物運輸中的防腐以及發電機、電動機等電器設備、布匹等工業品的防腐,所以抗生素在國民經濟上的作用是非常重要的。
3螺旋黴素
螺旋黴素(spiramycin)是由生二素鏈黴菌(S.ambofac-iens)所產生的多組分大環內酯類抗生素。由於其抗菌作用低於紅黴素,故一直未引起重視。近年來研究發現,其體內抗菌作用較強,組織內濃度較高,具較強抗生素後續作用(PAE),而不良反應低於紅黴素,可用以治療一些新發現的感染,於是重新引起了重視。國產螺旋黴素的產生菌是由中國醫學科學院醫藥生物技術研究所於1974年從甘肅水福縣土壤中分離得到的鏈黴菌L799,它產生的抗生素與國外報道的螺旋黴素相同。
4理化性質
螺旋黴素是多組分的抗生素,其主要成分包括螺旋黴素Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。其發酵液中組分Ⅰ含量最高,為60%;其次是組分Ⅱ含量,為24%;最後是組分Ⅲ含量,為13%。各組分活性相近。螺旋黴素是3種組分的復合物,復合物為奶油色、味苦的無定形鹼性抗生素[3]。可溶於氯仿、醇類、己烷、苯、酮、醋酸酯,微溶於水。其硫酸鹽溶於水和低級醇。熔點:組分Ⅰ為134~137 ℃;組分Ⅱ為130~133 ℃;組分Ⅲ為128~131 ℃。比旋度[α]D20(C=Ⅰ,甲醇):組分Ⅰ為-96°;組分Ⅱ為-86°;組分Ⅲ為-85°。在231~232 μm處有紫外吸收峰,本身帶有發色基團。遇濃硫酸或鹽酸呈紫色反應。麥芽酚反應、茚三酮反應、坂口反應、雙縮反應、斐林反應均為陰性。
5生產工藝
5.1菌種
螺旋黴素的產生菌是生二素鏈黴菌(S.azmbo-faeiensis),在合成培養基上氣生菌絲生長快,白轉灰色,基內菌絲為微黃色至微灰色,可溶色素淡黃褐色。孢子絲長,螺旋黴素形,鬆緊不一,孢子卵圓至球形。國產鏈黴菌新品種L799,其孢子長方形,孢子表面有疣狀凸起並帶有粗短小刺。在大多數培養基上產生菌絲淡紫灰,基內菌絲呈葡萄紫。其孢子形成慢且不易保藏,因此要選擇適宜的保藏方法和條件,以保證孢子的存活率。
5.2發酵
採用二級發酵。發酵培養基成分為澱粉、魚粉、玉米漿、碳酸鈣、硝酸銨、氯化鈉、硫酸鎂、磷酸二氫鉀等。發酵條件研究發現:不同碳源中以澱粉最好,糊精次之,最差是蔗糖和乳糖;不同氫源中以魚粉最好,輔加氫源中以硝酸鐵最好。根據螺旋黴素產生菌的代謝情況,在發酵96 h或120 h,以1∶0.5比例補加營養物質提高發酵單位。
5.3提煉
利用游離鹼或鹽在不同的pH值下能溶在不同溶劑中的特性,以醋酸丁酯和酸性水溶液進行萃取,最後轉入水相,調pH值至鹼性,析出螺旋黴素游離鹼,經洗滌乾燥後即得成品。在缺少高速離心機的生產單位可採用薄膜濃縮法進行提取,此法可減少有機溶媒的用量及損耗。在提煉過程中嚴格控制pH值是很關鍵的,pH值過高或過低均能形成螺旋黴素的降解產物,導致抗菌活性的下降。在結晶前必須將水溶液殘留去除盡,以免結晶時發生結膠的現象。結晶的後一階段保溫是必需的,因為螺旋黴素在水中的溶解度隨溫度的升高而降低,有利於提高結晶收率。
6研究進展
至目前為止,螺旋黴素的生產技術還不夠成熟,科學家們對螺旋黴素的研究一直沒有停止,從菌種到發酵工藝都有了改進[4]。比如通過對螺旋黴素突變菌株的篩選可以明顯提高誘變株的效價,前體物質以及NH4+捕捉劑FH12在螺旋黴素中有了很好的應用。在抗生素生產技術方面,國內進行了多方面的研究和改進,達到了一定的水平。如在菌種選育方面,利用各種強烈因素與自然選育相結合的方法,選出了青黴素、鏈酶素、土黴素、紅黴素等抗生素的優良菌株,由金黴素生產菌種的基因重組和灰黃黴素生產菌種的雜交育種等所得的新菌株產量比原來有一定提高,對發酵過程中各項參數的自動測定、自動記錄及自動控制所做的研究有些已用於工業生產。由於提煉工藝的不斷改進,大部分抗生素產品的質量在純度、效價、毒性等方面都有了很大改進。
7參考文獻
[1] 王欣榮.螺旋黴素發酵工藝的研究[J].中國抗生素雜誌,2002(12):145-148.
[2] 金志華.螺旋黴素高產菌種的推理選育[J].中國抗生素雜誌,1998(2):133.
[3] 汪國慶.應對螺旋黴素重新認識[J].中國藥學雜誌,1995(5):84-88.
[4] 陳長華.螺旋黴素發酵培養基的改進[J].生物工程學報,1991(11):295.
淺談螺旋黴素的生產與研究進展
摘要：螺旋黴素是由生二素鏈黴菌所產生的多組分大環內酯類抗生素,綜述了螺旋黴素的理化性質和生產工藝,並對螺旋黴素的研究進展進行了展望。
關鍵詞 抗生素;螺旋黴素;生產工藝;研究進展
1928年秋,弗拉明發現在葡萄球菌的培養皿中落入了一個絲狀真菌,而在其周圍出現了一個透明的抑菌圈。他將其分離出來,命名為點青黴。而後弗羅里和查因等成功地從點青黴培養液中製得青黴素結晶,並證實了它的臨床效果,世界上有真正臨床價值的抗生素得以誕生。
1抗生素的發展歷程
抗生素是能在低微濃度下有選擇地抑制或影響其他生物功能的有機物質,具有高效的臨床價值。20世紀60—70年代是抗生素髮展的第2個高潮,這時期以生物合成和半化學合成的方法研製了一系列藥代動力學更佳、療效更高的抗生素衍生物,特別是具有高效、低毒、廣譜、抗耐藥菌等特點的半合成青黴素和半合成頭孢菌素。80年代以來,抗生素的研究按作用機制研究設計的理性篩選方法來取代過去隨機的篩選方法,以尋找各種適應症更專一、作用力更強的新抗生素,研究成功了各種酶抑制劑的模型、腫瘤細胞分化逆轉模型、耐藥模型、超敏感菌模型、噬菌體模型,及化學篩選法、生化代謝模型和促進劑、增強劑篩選方法等。90年代從上市新抗生素來看,仍以β-內醯胺類抗生素髮展為主[1]。
2抗生素的應用
目前,臨床上日常應用量最大的藥物是抗感染類藥物,其中最主要的就是抗生素[2]。它用於治療原微生物,如病毒、細菌、原蟲和較高級的寄生蟲所引起的疾病以及癌症治療等。此外,抗生素還大量應用於畜牧業和植物病害的防治;魚、蝦、肉等時鮮食物運輸中的防腐以及發電機、電動機等電器設備、布匹等工業品的防腐,所以抗生素在國民經濟上的作用是非常重要的。
3螺旋黴素
螺旋黴素(spiramycin)是由生二素鏈黴菌(S.ambofac-iens)所產生的多組分大環內酯類抗生素。由於其抗菌作用低於紅黴素,故一直未引起重視。近年來研究發現,其體內抗菌作用較強,組織內濃度較高,具較強抗生素後續作用(PAE),而不良反應低於紅黴素,可用以治療一些新發現的感染,於是重新引起了重視。國產螺旋黴素的產生菌是由中國醫學科學院醫藥生物技術研究所於1974年從甘肅水福縣土壤中分離得到的鏈黴菌L799,它產生的抗生素與國外報道的螺旋黴素相同。
4理化性質
螺旋黴素是多組分的抗生素,其主要成分包括螺旋黴素Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。其發酵液中組分Ⅰ含量最高,為60%;其次是組分Ⅱ含量,為24%;最後是組分Ⅲ含量,為13%。各組分活性相近。螺旋黴素是3種組分的復合物,復合物為奶油色、味苦的無定形鹼性抗生素[3]。可溶於氯仿、醇類、己烷、苯、酮、醋酸酯,微溶於水。其硫酸鹽溶於水和低級醇。熔點:組分Ⅰ為134~137 ℃;組分Ⅱ為130~133 ℃;組分Ⅲ為128~131 ℃。比旋度[α]D20(C=Ⅰ,甲醇):組分Ⅰ為-96°;組分Ⅱ為-86°;組分Ⅲ為-85°。在231~232 μm處有紫外吸收峰,本身帶有發色基團。遇濃硫酸或鹽酸呈紫色反應。麥芽酚反應、茚三酮反應、坂口反應、雙縮反應、斐林反應均為陰性。
5生產工藝
5.1菌種
螺旋黴素的產生菌是生二素鏈黴菌(S.azmbo-faeiensis),在合成培養基上氣生菌絲生長快,白轉灰色,基內菌絲為微黃色至微灰色,可溶色素淡黃褐色。孢子絲長,螺旋黴素形,鬆緊不一,孢子卵圓至球形。國產鏈黴菌新品種L799,其孢子長方形,孢子表面有疣狀凸起並帶有粗短小刺。在大多數培養基上產生菌絲淡紫灰,基內菌絲呈葡萄紫。其孢子形成慢且不易保藏,因此要選擇適宜的保藏方法和條件,以保證孢子的存活率。
5.2發酵
採用二級發酵。發酵培養基成分為澱粉、魚粉、玉米漿、碳酸鈣、硝酸銨、氯化鈉、硫酸鎂、磷酸二氫鉀等。發酵條件研究發現:不同碳源中以澱粉最好,糊精次之,最差是蔗糖和乳糖;不同氫源中以魚粉最好,輔加氫源中以硝酸鐵最好。根據螺旋黴素產生菌的代謝情況,在發酵96 h或120 h,以1∶0.5比例補加營養物質提高發酵單位。
5.3提煉
利用游離鹼或鹽在不同的pH值下能溶在不同溶劑中的特性,以醋酸丁酯和酸性水溶液進行萃取,最後轉入水相,調pH值至鹼性,析出螺旋黴素游離鹼,經洗滌乾燥後即得成品。在缺少高速離心機的生產單位可採用薄膜濃縮法進行提取,此法可減少有機溶媒的用量及損耗。在提煉過程中嚴格控制pH值是很關鍵的,pH值過高或過低均能形成螺旋黴素的降解產物,導致抗菌活性的下降。在結晶前必須將水溶液殘留去除盡,以免結晶時發生結膠的現象。結晶的後一階段保溫是必需的,因為螺旋黴素在水中的溶解度隨溫度的升高而降低,有利於提高結晶收率。
6研究進展
至目前為止,螺旋黴素的生產技術還不夠成熟,科學家們對螺旋黴素的研究一直沒有停止,從菌種到發酵工藝都有了改進[4]。比如通過對螺旋黴素突變菌株的篩選可以明顯提高誘變株的效價,前體物質以及NH4+捕捉劑FH12在螺旋黴素中有了很好的應用。在抗生素生產技術方面,國內進行了多方面的研究和改進,達到了一定的水平。如在菌種選育方面,利用各種強烈因素與自然選育相結合的方法,選出了青黴素、鏈酶素、土黴素、紅黴素等抗生素的優良菌株,由金黴素生產菌種的基因重組和灰黃黴素生產菌種的雜交育種等所得的新菌株產量比原來有一定提高,對發酵過程中各項參數的自動測定、自動記錄及自動控制所做的研究有些已用於工業生產。由於提煉工藝的不斷改進,大部分抗生素產品的質量在純度、效價、毒性等方面都有了很大改進。
7參考文獻
[1] 王欣榮.螺旋黴素發酵工藝的研究[J].中國抗生素雜誌,2002(12):145-148.
[2] 金志華.螺旋黴素高產菌種的推理選育[J].中國抗生素雜誌,1998(2):133.
[3] 汪國慶.應對螺旋黴素重新認識[J].中國藥學雜誌,1995(5):84-88.
[4] 陳長華.螺旋黴素發酵培養基的改進[J].生物工程學報,1991(11):295.
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