什么是青霉素?

[拼音]：qingmeisu

[外文]：penicillin

一种抗革兰氏阳性细菌的β-内酰胺类抗生素，是6-氨基青霉烷酸（简称6APA）的酰化衍生物。由青霉素产生菌培养所得的天然青霉素有多种成分，如青霉素G、青霉素X、青霉素F、青霉素K、青霉素O。深层发酵生产所得的青霉素主要为青霉素G。生产中，发酵时加入苯乙酸或苯乙酰胺作为前体，便可得到高纯度的青霉素G。如果发酵时，加入苯氧乙酸作为前体，则可得高纯度的口服青霉素V。以6APA和多种化学合成的有机酸为中间体，可以制得许多耐胃酸、抗耐药性和广谱的半合成青霉素。临床已使用的半合成青霉素有苯氧乙基青霉素、甲氧苯霉青素、乙氧萘青霉素、苯唑青霉素、氯苯唑青霉素、氨苄青霉素和羟氨苄青霉素等。

1928年，英国细菌学家A.弗莱明在实验室发现了青霉素及其抑菌作用，1938～1941年H.W.F.弗洛里和E.B.钱恩经分离制得青霉素，并发现它对许多严重的全身性细菌感染有良好治疗效果，是一个高效低毒抗生素。青霉素的出现，在医学上开创了抗生素药物治疗的历史，对治疗人畜炎症起到十分重要的作用。青霉素生产初期，在克氏培养瓶中进行表面培养，浓度仅能达到每毫升8～12单位。这样，几百个瓶子生产的量，只够一个病人使用。直到1943年，才试验成功在发酵罐里，采用通气搅拌的深层培养法生产青霉素。

目前，生产青霉素的发酵罐体积已扩大到百吨以上，发酵液浓度已达每毫升 60000单位左右。但随着青霉素的大量使用，细菌对青霉素产生的耐药现象日趋严重，尤其是金黄色葡萄球菌耐药菌株的蔓延已成临床上一个严重问题。其次，青霉素还存在抗菌谱不够广，易引起过敏反应等问题，因而其应用受到限制。1959年，美国J.C.希亨和K.R.亨利－朗根从青霉素发酵液中分离出青霉素母核6APA并成功地合成了第一个半合成青霉素──苯氧乙基青霉素。从此开始了对青霉素结构改造的研究，用微生物合成与化学合成相结合的方法，生产很多各具特点的新型半合成青霉素，使青霉素类得到更广泛的应用。

天然青霉素与半合成青霉素生产方法完全不同。

青霉素 G生产可分为菌种发酵和提取精制两个步骤。

（1）菌种发酵：将产黄青霉菌接种到固体培养基上，在25℃下培养 7～10天，即可得青霉菌孢子培养物。用无菌水将孢子制成悬浮液接种到种子罐内已灭菌的培养基中，通入无菌空气、搅拌，在27℃下培养24～28h，然后将种子培养液接种到发酵罐（见彩图）已灭菌的含有苯乙酸前体的培养基中，通入无菌空气，搅拌，在27℃下培养7天。在发酵过程中需补入苯乙酸前体及适量的培养基。

（2）提取精制：将青霉素发酵液冷却，过滤。滤液在pH2～2.5的条件下，于萃取机内用醋酸丁酯进行多级逆流萃取，得到丁酯萃取液（见彩图），转入pH7.0～7.2的缓冲液中，然后再转入丁酯中，将此丁酯萃取液经活性炭脱色，加入成盐剂，经共沸蒸馏即可得青霉素G钾盐。青霉素G钠盐是将青霉素 G钾盐通过离子交换树脂（钠型）而制得。

以6APA为中间体与多种化学合成有机酸进行酰化反应，可制得各种类型的半合成青霉素。

6APA是利用微生物产生的青霉素酰化酶裂解青霉素G或 V而得到。酶反应一般在40～50℃、pH8～10的条件下进行；近年来，酶固相化技术已应用于6APA生产，简化了裂解工艺过程。6APA也可从青霉素 G用化学法来裂解制得，但成本较高。侧链的引入系将相应的有机酸先用氯化剂制成酰氯，然后根据酰氯的稳定性在水或有机溶剂中，以无机或有机碱为缩合剂，与6APA进行酰化反应。缩合反应也可以在裂解液中直接进行而不需分离出6APA。

由于青霉素对溶血性链球菌、肺炎双球菌、葡萄球菌、淋球菌、脑膜炎双球菌、破伤风杆菌和白喉杆菌等均有作用，常用于由上述细菌感染的蜂窝组织炎、肺炎、脑膜炎和脓肿等疾病的治疗。最近，半合成青霉素的品种发展很快，扩大了抗菌谱，对革兰氏阴性杆菌如大肠杆菌、绿脓杆菌等也都有良好的抑制作用。

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