制药工艺复习整理
第一章 绪论
GLP（Good Laboratory Practice） 药物非临床研究质量管理规范 GCP (Good Clinical Practice) 药物临床试验质量管理规范 GMP（Good Manufacturing Practice ）药物生产质量管理规范 1. 研究对象
药物生产过程共性规律及应用，包括制备原理+工艺路线+质量控制 2. 主要内容
a) 实验室(小试)工艺
工艺路线设计与选择，反应与产物合成的动力学及其影响因素，质控标准与方法学
b）中试放大工艺
工艺参数的影响因素，工业化工艺研究与优化 c）在车间生产若干批号后，制定生产工艺规程
制定或修订生产工艺规程，工艺验证，产品的安全有效生产
3. 药物生产过程分类
化学制药、生物制药、中药制药、制剂工艺学 4. 制药工艺要求
最安全、最经济、最便捷、绿色工艺（三废：废水、气、渣） 5. 生物制药工艺
以生物体和生物酶反应过程为基础，生产制造出商品化药物的工艺。
上游工艺/生物加工过程:以生物材料为核心，目的在于获得药物，包括菌株与细胞系的建立、微生物发酵/细胞培养工艺等
下游工艺/生物分离过程:以药物后处理为核心，包括提取、分离、精制工艺、产品质量检测及保证等。 6. 化学制药工艺学
全合成制药：磺胺嘧啶，阿司匹林，普鲁卡因 半合成制药：多烯紫杉醇，头孢类抗生素 手性制药：阿托伐他汀，阿奇霉素 7. 传统生物制药技术
a) 天然生物材料的提取 b) 微生物发酵制药
c) 动物细胞培养技术制药 8. 现代生物技术制药
a) 基因工程技术制药 b) 抗体工程技术制药 c) 合成生物技术制药
第十一章 抗生素发酵生产工艺
11.1概述
一、定义与命名
1. 定义
由微生物、植物和动物产生的（或化学合成获得的）能在低微浓度下选择性抑制或杀灭其他生物的有机物质。 2. 命名原则
根据来源生物的属名。青霉素 根据化学结构的性质。四环素
一些习惯性俗名、发现的地名等。井岗霉素
二、分类
三、抗生素生产工艺技术的研究
? 第一条途径：微生物发酵生产工艺。多数。成本低，周期长。 ? 第二条途径：全化学合成生产工艺。结构相对简单的抗生素。
? 第三条途径：半合成生产工艺，利用化学方法修饰改良生物合成的抗生素，扩大抗
菌谱、提高疗效和降低毒副作用等，获得新抗生素。
? 微生物合成抗生素包括上游发酵和下游提取两部分，对于剂型产品，还需经过相应
的制剂工艺
11.2 青霉素的生产工艺 一、概述
(1) 作用机理
? 细胞壁合成中 肽多糖合成的第三阶段，肽多糖的D-丙氨酰-D-丙氨酸二肽类似
物竞争性与转肽酶结合，使转肽酶不能催化多肽链之间的交联 ? 生长中的细胞有效，静止细胞无效 ? 高效、安全的抗细菌感染药 (2) 应用
? 临床抗感染治疗：多数革兰氏阳性菌和某些阴性菌及螺旋体等。毒性小，但需
要皮试。
? 各种半合成抗生素的原料：氨苄青霉素，黄苄青霉素，乙氧萘青霉素，头孢菌
素母核。
(3) 理化特性
? 易溶于醇、酸、醚、酯等 ? 水中溶解度小，很快失去活性 ? 能与无机碱或有机碱形成盐 ? Ph5-7较稳，ph6-6.5最稳
? 青霉素盐易溶于水，不溶于乙醚、氯仿等，易溶于低级醇 ? 产品：钠、钾、普鲁卡因、二苄基二乙二胺盐
二、生产菌的生物特性
(1) 产黄青霉
形态特征 孢子：绿、黄。 菌落:平坦/褶皱，圆形。青霉穗：分生孢子链状。深层培养菌丝：球状、丝状。 (2) 细胞学变化
第1期：分生孢子萌发，具有小泡
第2期：菌丝繁殖，嗜碱性，类脂肪小颗粒 第3期：脂肪包涵体，贮藏物，嗜碱性强 第4期：空泡，嗜碱性减弱，开始产生抗生素
第5期：大空泡，中性染色大颗粒，脂肪包涵体消失，青霉素产量最高 第6期：个别细胞自溶，胞内无颗粒，释放氨，ph上升 第7期：菌丝完全自溶，仅有空细胞壁 (3) 镜检控制
? 规定时间取样，显微镜观察7个时期的形态变化，控制发酵 ? 1-4期为菌丝生长期，3期的菌体适宜为种子
? 4-5期为生产期，生产能力最强，通过工程措施，延长此期，获得高产 ? 6期到来之前结束发酵 (4) 流程框图
三、发酵工艺过程
1. 孢子制备工艺
? 斜面种子：砂土孢子用甘油、葡萄糖、蛋白胨组成的固体培养基培养 ? 米孢子：移植到小米或大米固体培养基上，生长7天，25℃ ? 注意:每批孢子必须进行严格摇瓶试验，测定效价及杂菌情况。 2. 种子罐培养工艺
? 一级种子发酵：发芽罐，孢子萌发，形成菌丝
1) 培养基:葡萄糖，玉米浆，碳酸钙，玉米油，消沫剂等
2) 空气流量：体积比1：3， 300-350rpm,Ph自然，温度27+-1℃，40h ? 二级种子罐：繁殖罐，大量繁殖。接种量10%
a) 培养基：葡萄糖，玉米浆，玉米油，消沫剂等
b) 空气流量:1:1-1:1.5, 250-280rpm,ph自然，25+-1℃，10-14h 质量:菌丝致密，菌丝粗壮，Ⅲ期，倍增期6-8h
3. 生产罐培养工艺
? 三级罐：生产罐，接种量20%
a) 培养基:花生粉饼，葡萄糖，尿素，硝酸铵，硫代硫酸钠，苯乙酰胺，碳酸钙，玉
米油，硅油
b) 通气量：1：0.8-1.2； 150-200rpm。
c) 前60h：ph6.4-6.6，26℃， 60h后，ph6.7，24℃ 4. 发酵培养与过程控制
1) 发酵培养
①. 操作方式：反复分批发酵 ②. 发酵罐:100M3,装料80M3
③. 带放：6-19次，带放量10%，间隔24h ④. 发酵周期：180-220h
2) 过程控制——补料分批操作控制基质浓度 ? 概述
① 40h：培养基中的主要营养物
② 40h后，低速连续补加葡萄糖、氮源、苯乙酸等，维持一定的最适浓度 ③ 半饥饿状态：延长合成期，提高产量
④ 碳源占成本12%以上，采用糖化液流加，降低成本
⑤ 糖与6-氨基青霉烷酸结合形成糖基-6-氨基青霉烷酸，影响青霉素产量 ? 流加碳源控制
① 根据残糖、ph、尾气中CO2和O2含量
② 葡萄糖的波动范围窄，浓度低使抗生素合成速度减慢或停止，高导致呼
吸活性下降甚至引起自溶
③ 残糖0.3-0.6%左右，ph开始升高时流加糖 ④ 浓度：500kg/M3，流速1.0-2.5kg/M3·h ? 流加氮源控制
① 玉米浆：最好，含多种氨基酸及其前体苯乙酸和衍生物。玉米浆质量不
稳定，可用花生饼粉或棉籽饼粉取代 ② 补加无机氮源：硫酸铵，氨水，尿素 ③ 氨基氮浓度：0.01-0.05％ ? 盐离子控制
① 无机盐:硫磷镁钾等
② 铁对青霉素合成有毒，30-40ug/ml一下 ③ 罐壁涂环氧树脂保护层 3) 添加青霉素侧链前体
①. 时期：合成阶段
②. 种类:苯乙酸及其衍生物，苯乙酰胺、苯乙胺、本乙酰甘氨酸 ③. 毒性：抑制细胞生长和青霉素合成 ④. 策略:低浓度流加
⑤. 浓度：苯乙酸0.1%，苯乙酰胺0.05-0.08% ⑥. 控制：保持供应速率略大于生物合成需要 提高产量的其他物质流加
①. 表面活性剂：新洁尔灭、聚氧乙烯、山梨糖醇酐、单油酸酯、单月桂酸酯、
三油酸酯
②. 可溶性高分子化合物：聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、聚乙二胺、聚乙烯吡咯烷
醇
③. 其他：剪切保护剂、分散剂 4) 温度控制
①. 适宜菌丝生长温度30℃，分泌青霉素20℃（青霉破坏少，周期长） ②. 变温控制，不同阶段不同温度
? 生长阶段：温度较高，缩短生长时间 ? 生产阶段:适当降低，利于青霉素合成
前期控制26℃左右，后期降温控制24℃
5) Ph控制
①. 合成适宜ph6.4-6.6左右，避免超过7.0 ②. 直接加酸或碱：自动控制
③. 流加葡萄糖:恒速变速依赖于ph变化的快慢 ④. Ph下降补加碳酸钙、通氨、尿素或提高通气量 ⑤. Ph下降补加糖、生理酸性物质（硫酸铵、油脂） 6) 溶氧控制
①. <30%饱和度，产率急剧下降；<10%，造成不可逆损害 ②. 临界溶氧浓度：30% ③. 通气比：1：0.8-1.5
④. 适宜的搅拌速度：保证气液混合，提高溶氧 ⑤. 调整搅拌转速：各阶段的生长和耗氧量不同 7) 消沫
①. 天然油脂：玉米油 ②. 化学消沫剂:泡敌 ③. 策略：少量多次
④. 注意:前期不宜多加，影响呼吸代谢
四、提炼工艺
1. 性质
1) 2) 3) 4)
青霉素不稳定，遇酸碱热分解失活
水溶液中不稳定，非极性溶剂中稳定。易溶于有机溶剂，水中溶解度很小 青霉素盐很稳定，降解产物具有致敏性 防止降解，条件温和、快速
2. 工艺 1) 预处理
① 青霉素存在部位：发酵液 ② 浓度较低:10-30kg/M3
③ 含有大量杂质：菌体细胞、核酸、杂蛋白质、细胞壁多糖等、残留的培养基、色素、盐离子、代谢产物等
④ 目的：浓缩目的产物，去除大部分杂质，改变发酵液的流变学特征，利于后续的分离纯化过程
⑤ 预处理:发酵液加少量絮凝剂沉淀蛋白
2) 过滤