第一節概述第二節青霉素第三節頭孢菌素第四節其他重要的β—內酰胺類抗生素第十五章β—內酰胺類抗生素抗生素是青霉素、鏈霉素、紅霉素等一類化學物質的總稱。是生物在生命活動過程中產生的，在卑微濃度下有選擇性地抑制或殺滅其他種生物機能的有機物質。具有抗菌、抗腫瘤、殺蟲除草、抑制生物體中某些酶類的作用，有些還具有某些藥理活性，如強力霉素——鎮咳；新霉素——降膽固醇抗生素概述抗生素的生產方法生產主要采用微生物發酵法，屬于次級代謝產物，少數如氯霉素、磷霉素亦可用化學合成法生產。

抗生素概述半合成抗生素將生物合成法制得的抗生素用化學或生化方法引入特定的功能基團進行分子結構改造而制成各種衍生物增強抗菌力擴大抗菌譜對耐藥菌有效便于口服減低毒副作用改善藥理性質、提高生物有效性抗生素概述抗生素的生物來源放線菌：鏈霉菌、諾卡氏菌屬、小單孢菌屬真菌：青霉菌屬、頭孢菌屬、擔子菌細菌：多粘桿菌、枯草桿菌、芽孢桿菌植物或動物：蒜蒜素；動物臟器魚素抗生素概述抗生素化學結構的分類

-內酰胺類：青霉素類、頭孢菌素類，包含一個四元內酰胺環氨基糖苷類：鏈霉素、慶大霉素，既含有氨基糖苷，也含有氨基環醇大環內酯類：紅霉素、麥迪加霉素，含有一個大環內酯作配糖體，以苷鍵和1-3個分子的糖相連四環類：四環素、土霉素，以四并苯為母核多肽類：多粘菌素、桿菌肽，含有多種氨基酸，經肽鍵縮合成線狀、環狀或帶側鏈的環狀多肽抗生素概述抗生素的作用的分類廣譜抗生素：氨芐青霉素抗革蘭氏陽性菌抗生素：青霉素抗革蘭氏陰性菌抗生素：鏈霉素抗真菌抗生素：制霉菌素抗病毒抗生素：四環類抗生素抗癌抗生素：阿霉素抗生素概述抗生素的作用機制抑制細胞壁合成：青霉素、頭孢菌素影響細胞膜功能：多烯類抗生素抑制病原菌蛋白質合成：四環素抑制核酸合成：絲裂霉素C抗生素概述我國抗生素工業的開展我國1953年設計制造了4個5噸發酵罐，建立上海第三制藥廠，開始生產青霉素1957年建立華北制藥廠經40多年來開展，國外有的根本抗生素品種我國都有生產，并已研制出國外沒有的抗生素——創新霉素等截止1996年上半年，總計127個品種生產，總產量近幾年3萬噸，約占世界抗生素產量的1/4。農用抗生素研究生產也獲得了可喜的成績，滅瘟素、春日霉素和有效霉素等。抗生素概述我國抗生素產品種類齊全。在抗生素/抗菌素領域，我國具有一定的優勢的是青霉素、四環素、氯霉素、土霉素、鏈霉素、螺旋霉素以及磺胺類產品，其中青霉素規模最大，我國青霉素年產量超過2.2萬噸，約占全球市場的70%，2002年出口額達1.59億美元，我國青霉素生產根本上集中于華藥、哈藥、石藥和魯抗四家，四家產量占國內青霉素總產量的75%。抗生素概述一、概況第一節概述1929:Fleming在葡萄球菌培養皿中，污染的霉菌周圍出現透明的抑菌圈。殺菌物質，斷言太不穩定，無法別離并用作藥物。1939：牛津病理家HowardFlorey化學家ErnstChain,NormanHeatley。發酵瓶培養霉菌，培養里提取，測活性，青霉素結晶。1940:8只鼠注射鏈球菌，提取物對4只治療。未經治療鼠在24小時內死亡，治療鼠存活數天至數周。1941年2月開始治療第一批人類病人。1943：威斯康辛大學小組，取得突破生產菌外表培養：幾十個單位。深層培養產黃青霉：100U/ml。X、UV誘變育種：1000－1500U/ml。不產色素變種：66000－70000U/ml目前：85000U/ml。一、概況β—內酰胺類抗生素：含有β-內酰胺環的抗生素青霉素類，頭孢菌素類、硫霉素類、頭霉素類、單環β－內酰胺類目前品種最多、使用最廣泛的抗生素第一節概述分子結構及衍生物如6-氨基青霉烷酸〔6-APA〕：側鏈基團不同，形成不同的青霉素G：芐基青霉素，C6H5CH2-CO-，為主雙氫霉素F：戊青霉素X：對羥芐基青霉素F：2-戊烯基青霉素K：庚青霉素V：苯氧甲基青霉素產品：鈉、鉀、普魯卡因、二芐基乙二胺β-Lactams青霉素類頭孢菌素類頭霉素類碳青霉烯類單環β-內酰胺類氧頭孢烯類

結構中都含β-內酰胺環，為抗菌活性之關鍵。

通過改造6-APA或7-ACA獲得大量各具特點的抗生素。第一節概述一、概況β－Lactamring6-AminoPenicillanic

Acidβ－LactamasePenicillinase7-氨基頭孢烷酸7-AminoCephalosporanicAcid一、概況青霉素sosc青霉素及半合成青霉素類

青霉素類

2-烯

O代S青霉烯類氧青霉烷類C代S

碳青霉烯類二、作用機制1.與細菌胞膜上青霉素結合蛋白(PBPs)結合，阻礙細胞壁肽聚糖合成，使胞壁缺損，菌體膨脹裂解。2.激活細菌自溶酶。第一節概述三、臨床應用的主要β—內酰胺類抗生素青霉素類：①天然青霉素〔青霉素G、青霉素Ⅴ〕②側鏈改造〔氨芐青霉素、羥氨芐青霉素等〕頭孢菌素類：①天然頭孢菌素〔頭孢菌素C、頭霉素C〕②半合成衍生物〔頭孢克羅、頭孢西丁等〕碳青霉烯類：①天然〔噻納霉素等〕②衍生物〔亞胺青霉烯等〕單環β-內酰胺類：①天然〔單菌胺類〕②衍生物〔氨曲南等〕第一節概述一、天然青霉素〔主要有五種：G、V、X、N、K，臨床常用G和V〕青霉素G：不耐酸，不耐酶青霉素Ⅴ：耐酸，不耐酶，抗菌同G，活性較弱工業上，用固定化青霉素酰化酶水解G或V來制備6-氨基青霉烷酸6-APA，再用化學或酶法添加側鏈，獲得半合成青霉素。第二節青霉素二、菌種改進與保存〔一〕菌種改進：點青霉〔固〕→產黃青霉〔漂浮〕→70年代前誘變和隨機篩選→據合成途徑理性化篩選→原生質體誘變選育→基因工程技術育種。現世界工業發酵水平達85000u/mL〔二〕菌株保存①真空冷凍枯燥：分生孢子②甘油等懸浮-70℃或液氮：分生孢子或菌絲第二節青霉素青霉素生產菌株原生質體誘變選育與生產應用1992年，石家莊制藥集團河北中潤制藥〔原河北制藥廠〕生產菌株發酵效價和發酵指數低的問題。對青霉素生產菌——產黃青霉進行了原生質體連續誘變，選育出了高產菌株。按照方案，生產菌株JS94-18為初發株→原生質體誘變篩選JS94-18-58。1994年應用于生產，50噸發酵罐發酵203小時平均發酵單位49310u/ml，最高為53000u/ml，平均發酵指數為2.75Bu/h·m3。發酵單位和發酵指數分別比原生產菌株提高了10.40%、11.79%。第二節青霉素第二次以JS94-18-58為初發菌株→原生質體誘變等→H94-9-61菌株。菌落和菌絲形態發生了明顯變化，新菌株菌落凸起、呈偏口狀、菌褶增加，菌絲短粗、菌隔增多。1996年應用于生產，203小時平均發酵單位為52515u/ml，比JS94-18-58菌株提高了6.5%；發酵指數為3.05，比JS94-18-58菌株提高了10.91%。同時H94-9-61菌株對糖、氮的利用率高，對發酵液溶氧需求大大下降，增加了生產效率。1996年之后，生產上一直使用H94-9-61菌株。隨著菌種的進一步別離純化和生產工藝的優化，使生產發酵單位穩定在56000-58000u/ml，發酵指數3.1-3.2。新菌株H94-9-61的應用，大大提高了生產效率，為企業新增加經濟效益上億元。第二節青霉素二、菌種改進與保存利用基因工程技術對新生產菌種進行了改造，大幅度提高了菌種的生產性能，通過120噸發酵罐生產應用，發酵效價和發酵指數均提高到新水平。新菌種屬于絲狀菌，菌落直徑較小，凸起較高，菌褶增多。該菌種產抗生素能力強，效價增長較快，165～170小時效價可到達60000u/mL，192小時效價可到達70000u/mL以上〔最高生產實驗罐到達80000u/mL〕。新菌種平均發酵效價到達70000u/mL以上、發酵指數平均到達4.0Bu/h·m3以上〔最高生產實驗罐到達4.6億/小時·立方米〕，該菌種的生產本錢大幅度的下降，是目前青霉素發酵生產最為理想的菌種之一。第二節青霉素二、菌種改進與保存我國青霉素的質量標準、臨床效果可以說根本上已與世界頂尖企業接軌，青霉素的產量已在國際市場上占到60％的份額，再加上價格優勢，中國產品的競爭優勢自然不言而喻。同時，我們也應當注意到，我國青霉素工業菌種的發酵能力，發酵指數和生產本錢與國外企業相比還有很大差距，國外工業菌株發酵能力約是我國的1.8倍，其發酵本錢僅占售價的25%，而我國發酵產品的生產本錢占到售價的50%—60%。這使得我國發酵產品的利潤空間和發酵工業的贏利能力遠低于國外同類企業。我國更多是以規模生產在國際市場參與競爭。第二節青霉素二、菌種改進與保存〔三〕青霉素生產菌的生物學特性產黃青霉：Penicilliumchrosogenum孢子：綠色和黃色菌落：平坦或皺褶，圓形。青霉穗：分生孢子鏈狀深層培養菌絲：球狀和絲狀兩種。發酵培養下的生長過程及細胞學變化第1期：分生孢子萌發，具有小泡。第2期：菌絲繁殖，嗜堿性，類脂肪小顆粒。第3期：脂肪包涵體，貯藏物，嗜堿性很強。第4期：空泡，嗜堿性減弱，開始產生抗生素。第5期：大空泡，中性染色大顆粒，脂肪包涵體消失，青霉素產量最高。第6期：個別細胞自溶，胞內無顆粒，釋放氨，pH上升。第7期：菌絲完全自溶，僅有空細胞壁。鏡檢控制規定時間取樣，顯微鏡觀察7個時期的態變化，控制發酵。1－4期為菌絲生長期，3期的菌體適宜種子。4－5期為生產期，生產能力最強，通過工程措施，延長此期，獲得高產。第6期到來之前結束發酵。三、青霉素發酵生產〔一〕流程及工藝要點冷凍枯燥孢子→瓊脂斜面→米孢子→種子罐→發酵罐→過濾→青霉素回收

第二節青霉素消沫劑補料C、N及前體菌絲體豐富的孢子大量健壯的菌絲體生長階段：使菌絲快速生長生產階段：用糖控制最低比生長速率，有利于青霉素大量合成發酵工藝過程1、生產孢子制備工序斜面種子：砂土孢子用甘油、葡萄糖、蛋白胨組成的固體培養基進行培養米孢子：移植到小米或大米固體培養基上，生長7天，25℃注意：每批孢子必需進行嚴格搖瓶試驗，測定效價及雜菌情況。2、種子罐培養工藝一級種子發酵：發芽罐，孢子萌發，形成菌絲。培養基：葡萄糖，玉米漿，碳酸鈣，玉米油，消沫劑等。空氣流量1：3〔體積比〕；300-350r/min；pH自然，溫度27±1℃,40h二級種子罐：繁殖罐，大量繁殖。接種量10％培養基：葡萄糖、玉米漿，玉米油，消沫劑等。1:1-1.5；250-280r/min；pH自然，25±1℃。10-14h質量：菌絲致密，菌絲粗壯，III期，倍增期6-8h發酵工藝過程3、生產罐培養工藝三級罐：生產罐；接種量20％培養基：花生餅粉，葡萄糖，尿素，硝酸銨，硫代硫酸鈉，苯乙酰胺，CaCO3,玉米油,硅油。參數條件：通氣量1:0.8-1.2；150-200r/min；前60小時：pH6.4-6.6，26℃；60小時后：pH6.7，24℃。發酵工藝過程4、發酵培養與過程控制操作方式：反復分批式發酵發酵罐：100M3，裝料80M3.帶放:6-10次，帶放量10％，間隔24h。發酵周期：180-220h發酵工藝過程〔1〕過程控制——補料分批操作控制基質濃度前40小時：培養基中的主要營養物40小時后：低速連續補加葡萄糖、氮源和苯乙酸等，維持一定的最適濃度。半饑餓狀態：延長合成期，提高產量。碳源占本錢12％以上，采用糖化液流加，降低本錢。糖與6APA結合形成糖基-6APA，影響青霉素產量。流加碳源控制根據殘糖、pH、尾氣中CO2和O2含量。葡萄糖的波動范圍較窄，濃度過低使抗生素合成速度減慢或停止，過高那么導致呼吸活性下降，甚至引起自溶。殘糖0.3-0.6％左右，pH開始升高時流加糖。濃度：500kg/M3，流速:1.0-2.5kg/M3.h過程控制流加氮源控制玉米漿:最好，含有多種氨基酸及其前體苯乙酸和衍生物。補加無機氮源：硫酸銨、氨水、尿素氨基氮濃度：0.01-0.05%。鹽離子控制無機鹽：硫、磷、鎂、鉀等。鐵對青霉素合成有毒，30-40μg/mL以下。罐壁涂環氧樹脂保護層。〔2〕添加青霉素側鏈前體時期：合成階段種類：苯乙酸及其衍生物，苯乙酰胺、苯乙胺、苯乙酰甘氨酸毒性：抑制細胞生長和青霉素合成。策略：低濃度流加濃度：苯乙酸0.1%，苯乙酰胺0.05-0.08%控制：保持供給速率略大于生物合成需要。〔3〕溫度控制適宜菌絲生長溫度30℃，分泌青霉素20℃。20℃青霉素破壞少，周期很長。變溫控制，不同階段不同溫度。生長階段:較高溫度，縮短生長時間；生產階段適當降低溫度，以利于青霉素合成。前期控制26℃左右，后期降溫控制24℃〔4〕pH控制合成適宜pH6.4－6.6左右，防止超過7.0直接加酸或堿：自動控制pH下降：補加CaCO3、通氨、尿素或提高通氣量pH上升：補加糖、生理酸性物質〔硫酸銨、油脂〕〔5〕溶氧控制假設＜30％飽和度，產率急劇下降；假設＜10％，造成不可逆的損害。臨界溶氧濃度：30％。通氣比：1：0.8－1.5。適宜的攪拌速度:保證氣液混合，提高溶氧調整攪拌轉速:各階段的生長和耗氧量不同。〔6〕消沫天然油脂：玉米油；化學消沫劑：泡敵。策略：少量屢次。注意：前期不宜多參加，影響呼吸代謝。〔二〕影響青霉素發酵產率的因素環境變量：①基質濃度②溫度③pH④溶氧生理變量：⑤菌絲濃度⑥菌絲生長速度⑦菌絲形態①基質濃度：由于〔葡萄糖、銨、苯乙酸〕產生阻遏或抑制，故采用流加補料分批發酵。②溫度：生長最適30℃，生產25℃。③pH：最適6.5，盡量≯7.0④溶氧：一般溶氧濃度≮30%，但過高說明菌絲生長不良或加糖率過低等。可作為補料的參考指標。第二節青霉素〔二〕影響青霉素發酵產率的因素⑤菌絲濃度：傳氧速率〔OTR〕與攝氧速率〔OUR〕相平衡時的菌體濃度—臨界菌體濃度。使≯此值，但臨界菌體濃度可提高。⑥菌絲生長速度：臨界比生長率青霉素：μc=0.015/h，依此，46h菌濃應翻番，但與實際有別⑦菌絲形態：絲狀：與基質、氧充分接觸，生產率高，應保持適當長度，防結球結球：粘度小，氣/液間傳氧率高，臨界菌體濃度高，生產率甚至高于前者第二節青霉素比生長速率μ，1/h相對比生產速率0.010.02μc1.0青霉素發酵菌種(strain)：產黃青霉菌(Penicilliumchrysogenum)孢子培養(sporecultivation)：25oC,6-7d種子培養(seedcultivation)：25oC，2-3d發酵培養(fermentation)：22-26oC,6-7d加糖控制(sugarfeeding)：殘糖降至0.6％補氮(nitrogenfeeding)：氨控制在0.01-0.05％前體(precursor)：剩余苯乙酰胺0.05-0.08％溫度控制(temperature)：前期25-26oC后期23oC通氣與攪拌(aeration&stir)：1:0.8VVM泡沫(foam)：天然油脂,如豆油四、青霉素的生物合成與理論生產得率〔該局部自學〕第二節青霉素頭孢菌素C是繼青霉素之后在自然界發現的又一類重要的β－內酰胺抗生素。迄今，通過化學改造，已制備出數以千計的半合成頭孢菌素化合物，其中已有數十種在市場供給，是目前世界上銷售額最大的抗生素之一。第三節頭孢菌素C頭孢菌素C

頭孢菌素C〔天然頭孢菌素中活性最強的〕結構特點

ABα-氨基己二酸（單酰—-胺）7-氨基頭孢烷酸（7-ACA）α-氨基己二酸—β內酰胺—氫化噻嗪—乙酰氧甲基一、生物合成與代謝調控(一)生物合成概述頭C也是由α-氨基己二酸、半胱氨酸和纈氨酸經三肽途徑生物合成的，而且，在異青霉素N以前的階段和青霉素的生物合成完全一樣。此后，經頂頭孢霉產生的異構酶作用，將異青霉素N轉化為青霉素N，再由擴環酶催化擴環生成脫乙酰氧頭孢菌素C，最后通過羥化和轉乙酰基反響得到頭孢菌素C。第三節頭孢菌素C(二)頂頭孢霉的硫代謝硫可以通過兩種途徑由頂頭孢霉攝入頭孢菌素C分子：一種是和青霉素發酵一樣的硫酸鹽復原途徑，另一種是蛋氨酸的逆轉硫途徑。野生頂頭孢霉菌株不能利用硫酸鹽，故只能以蛋氨酸為基質。主要通過逆轉硫途徑提供硫。通過突變篩選獲得的能有效利用硫酸鹽的工業生產菌株，可在不加蛋氨酸的情況下高效地合成頭孢菌素C。第三節頭孢菌素C(二)頂頭孢霉的硫代謝

第三節頭孢菌素CSO42-(三)生物合成中的調控反響葡萄糖等快速利用的碳源阻遏頭孢菌素C的生物合成。較高葡萄糖濃度→青霉素N積累增加而頭孢菌素C產率↓，說明葡萄糖主要阻遏擴環酶的生成。葡萄糖接近耗盡時，頭孢菌素C才大量合成。碳源限制流加補料發酵可顯著提高頭孢菌素C的產率。在分批和補料分批發酵中，用代謝慢的植物油做碳源也可以防止碳源阻遏。第三節頭孢菌素C(三)生物合成中的調控反響頂頭孢霉發酵液中存在乙酰酯酶，能將頭孢菌素C水解生成脫乙酰頭孢菌素C〔抗菌活性很弱〕。且影響頭C的別離和提純。對于某些菌株，碳源的存在可抑制乙酰酯酶的活性，故在發酵液中保持一定的碳源濃度對于防止頭C的水解是一個決定性因素。另外，防止發酵過程中溫度和pH的異常升高，對減少脫乙酰頭孢菌素C的生成有一定作用。第三節頭孢菌素C二、菌種選育與保存頂頭孢霉M8650—工業生產的原始親株，幾乎所有高產菌株都是由它反復誘變、篩選得到。①誘變→蛋氨酸營養缺陷株→轉入用含硫化合物(如硫酸鹽)代替蛋氨酸的根本培養基→篩選不需要蛋氨酸的高產突變株，降低發酵本錢。②原生質體融合也是高產菌株選育的一種有效方法。③用現代基因工程技術構建含克隆的擴環／羥化酶基因的質粒，將其轉人工業生產菌株中，獲得顯著提高頭孢菌素C生產能力的基因工程菌。第三節頭孢菌素C遺傳改進后的頂頭孢霉，平板上的菌落直徑縮小(10～15mm→3～5mm)、顏色變淺；生孢子能力有退化的趨勢，不利于保存。用原生質體融合育種，可改善菌株的孢子生成狀況。菌株的保存：采用冷凍枯燥法或液氮法保存營養菌絲。經長期保存后，生命力的恢復較差，故應對其進行復壯，恢復菌株生命力和生產能力。三、發酵過程優化(一)培養基沒有一種普遍適用的一成不變配方，在每個新菌株用于生產之前，都必須對培養基進行再優化試驗。氮源：玉米漿〔優良氮源，含豐富的氨基酸、肽、蛋白質和微量元素，起始用量一般為2～6g(N)／L〕。其他氮源有花生餅粉、硫酸銨、氨、尿素等。當根底培養基中的氮源消耗到一定程度時，要不斷補入硫酸銨或氨，以維持發酵液中銨氮含量在0.5～0.7g／L之間。補氨還能起到控制pH的作用(一般在6～7之間)。第三節頭孢菌素C(一)培養基碳源：葡萄糖、糊精、淀粉或植物油。植物油通常作為流加碳源，而其他參加根底培養基中。玉米漿中所含的有機酸可以作為前期菌絲生長的優良碳源。假設流加豆油，放置使卵磷脂沉淀后再使用為好。其他：通常還要添加無機鹽以滿足菌絲生長對Mg2+、PO43-等的需要。蛋氨酸。頭孢菌素C發酵過程的典型物質消耗如下：

物質名稱消耗量，kg／m3發酵液物質名稱消耗量，kg／m3發酵液氧80~160豆油70~130

糖30~120

玉米漿50~75

無機鹽17~23氨10~20表15—5頭孢菌素c發酵過程的物質消耗三、發酵過程優化(二)通氣與攪拌在頭孢菌素C發酵中要求較高的氧傳遞速率，溶氧濃度≮25％飽和度。原因：三肽的環化、青霉素N的擴環和脫乙酰氧頭孢菌素C的羥化都是氧化反響。攪拌輸入功率為4kW／m3(發酵液)以上。嚴格控制油的流加〔碳源；增加氧傳遞阻力〕，使溶氧始終保持在25％飽和度以上。三、發酵過程優化(三)菌絲生長速率用葡萄糖作為生長限制基質進行的恒化器實驗說明，菌絲比生長率與抗生素比生產率成反比。但用豆油作為生長限制基質時，比生長率那么與比生產率成正比；比生長率由0.01／h提高到0.04／h，比生產率增加到2倍。因此，在前一種情況下，與其說是生長率的影響，不如說是葡萄糖的碳源調控在起作用。三、發酵過程優化

(四)菌絲形態

在頭孢菌素C發酵過程中，產生菌頂頭孢霉呈現明顯的形態分化。形態分化是頭孢菌素C生物合成啟動的關鍵要素。在快速生長期，菌體以細長的絲狀為主；隨著營養的消耗和比生長率的下降，菌絲開始膨脹、斷裂，最后形成單細胞的節孢子。節孢子可發育成新的菌絲，產生新的生長循環。第三節頭孢菌素C三、發酵過程優化

(四)菌絲形態

節孢子arthrospore菌絲生長到一定階段，長出許多橫隔，然后從橫隔處斷裂，產生許多單個孢子，即節孢子，又稱粉孢子。具有進行繁殖和擺脫不適宜的環境的作用。常見于放線菌類和擔子菌類的氣生菌絲。第三節頭孢菌素C三、發酵過程優化

(四)菌絲形態

圖15—14說明，在菌株選育過程中，隨著菌株生產能力的提高，形成節孢子的能力呈增加的趨勢。頭孢菌素C效價,μg／mL圖15—14C．acremonium菌株形成節孢子能力與頭孢菌素C生產能力的關系節孢子，％三、發酵過程優化(五)發酵終點應根據產率、產物組成、本錢、效益、過濾速度等各方面的情況，綜合考慮，把握發酵終點，以達最大生產效益。①頭孢菌素C是不穩定的化合物，存在非酶降解，且頭孢菌素C濃度↑，絕對降解量逐漸↑；②乙酰酯酶轉化頭孢菌素C為脫乙酰頭孢菌素C。③發酵時間的延長，菌絲自溶，發酵液難以過濾。四、7-氨基頭孢烷酸7-ACA的酶法制備與直接發酵生產頭孢菌素C通過兩個酶，即D-氨基酸氧化酶及戊二酰7-ACA酰化酶的作用，可以生成7-ACA。1990年?中國科學報?報導了中國科學院植物生理研究所，以頭孢菌素C為原料，二步酶法制備7-ACA獲得成功。第三節頭孢菌素C四、7-ACA的酶法制備與直接發酵生產(一)7-ACA的酶法制備

D-氨基酸氧化酶乙醛酸,Cu2+和吡啶脫氨反應頭孢烯酸(GL-7-ACA)假單胞菌(Pseudo-monasGK-16)GL-7-ACA酰化酶7-ACA第一步反應可直接用頭孢菌素C發酵液進行，反應生成的GL-7-ACA需提取和部分精制，才用于第二步反應。頭孢菌素C

三角酵母(Trigonopsisvariabilis)(一)7-ACA的酶法制備

第二步:GL-7-ACA酰化酶用陰離子樹脂為載體，戊二醛為交聯劑，制成固定化酶，在溫度15～25℃、pH7.5～8.5下進行酰化反響7-ACA可以用等電點結晶法精制。

(二)7-ACA的直接發酵生產假單胞菌SE83(PseudomonasSE83)和缺陷假單胞菌(PseudomonasdiminutaV22)能產生直接水解頭孢菌素C生成7-ACA的酰化酶。將這一酰化酶基因克隆到頭孢菌素C產生菌中，使該菌在產生頭孢菌素C的同時，將局部頭孢菌素C脫酰基生成7-ACA，從而開創了直接發酵生產7-ACA的一種可能途徑。1986年日本有了一步酶法制備7-ACA的專利申請。第四節其他重要的β-內酰胺抗生素一、頭霉素C頭霉素與頭孢菌素具有相同的母核，故有時也歸入頭孢菌素類。它們的主要區別在于頭霉素在7α位上有一個甲氧基，從而增加了β-內酰胺環的穩定性，使其能夠耐受β-內酰胺酶。

第四節其他重要的β-內酰胺抗生素一、頭霉素C(一)產生菌

頭霉素C主要由內酰胺諾卡氏菌(Nocardialactamdurans)和克拉維鏈霉菌(Strepto—mycesclavuligerus)生產。第四節其他重要的β-內酰胺抗生素一、頭霉素C(二)生物合成與代謝調控和青霉素及頭孢菌素一樣，頭霉素C也是由α-氨基己二酸、半胱氨酸和纈氨酸經三肽途徑生物合成的。圖15-17說明了頭霉素C分子各局部的代謝來源。擴環反響是頭霉素C生物合成的限速階段。甘油阻遏擴環酶的生成但不抑制其活性，而糖酵解途徑磷酸化中間產物葡萄糖-6-磷酸和果糖-1，6-二磷酸強烈抑制該酶的活性。因此，葡萄糖、麥芽糖和甘油的過量參加都將降低頭霉素C的發酵產量。第四節其他重要的β-內酰胺抗生素一、頭霉素C(二)生物合成與代謝調控

過量磷酸鹽阻遏三肽合成酶和擴環酶的生成，并抑制環化酶和擴環酶的活性。10～25mol／m3的磷酸鹽支持一定量的產生菌生長，且適合于抗生素合成；低于10mol／m3，產生菌的生長和抗生素合成都將受到限制；大于25mol／m3時，生長進一步增加，而抗生素產量呈下降趨勢。過量的NH4+阻遏三肽合成酶、環化酶和擴環酶的生成，而對這些酶的活性沒有明顯影響。賴氨酸及Fe2+對頭霉素C的生物合成有刺激作用。第四節其他重要的β-內酰胺抗生素一、頭霉素C(三)發酵生產

發酵