土霉素概况

土霉素概况

1.1土霉素简介

土霉素( Oxytetracycline ,OTC) 别名：地霉素，地灵霉素，氧四环素。 分子式：C22H24N2O9。

结构式：

土霉素是1949年由美国开发的抗生素。它是我国生产及使用最多的抗生素。土霉素为灰白或金黄色的结晶粉末。通常以土霉素钠或钙盐生产使用，这样减少土霉素在肠胃道的吸收量，也提高土霉素的稳定性。它对革兰氏阳性菌、阴性菌、钩端螺旋体，立克氏体和大型病毒均有广泛的抗菌力，是对鸡、猪及小牛的呼吸道疾病及痢疾的有效药品，并促进生长，提高饲料转化率[11]。其主要缺点是很易被胃肠道吸收，在畜禽产品中残留较多，并能产生抗药性，故目前用量越来越少。土霉素的抗菌活性的最重要特征是药物分子中包括一个线性融合的四环素核。结构最简单的具有抗菌活性的四环素分子是62脱氧262去甲基四环素,此结构被认为是最小的药效基团。土霉素通过阻止氨酰tRAN 与细菌核糖体结合来抑制细菌蛋白质合成。但目前许多国家已限量生产或趋于淘汰,主要原因是近年来发现土霉素耐药菌株普遍增多。上世纪80 年代中期,中国曾将四环素类列为128 种淘汰药品之一,但是四环素、土霉素仍在使用。从1987 年国内统计情况看,四环素类(包括土霉素) 产量为9 726. 4t ,占抗生素总产量66. 5 %。

土霉素为淡黄色的结晶性或无定形粉末;无臭:在日光下颜色变暗,在碱性溶液中易破坏失效。在乙醇中微溶,在水中极微溶解;在氢氧化钠试液和稀盐酸中溶解。效价测定每1000.

土霉素IU 相当于lmg 土霉素。其盐酸盐为黄色结晶性粉末,在水中易溶,10 %水溶液的pH值应为2. 3～2. 9。内服易吸收,但不完全。注射给药有长效的作用。

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1.2药理

药效学：本品具广谱抑菌作用,敏感菌包括肺炎球菌、链球菌、部分葡萄球菌、炭疽杆菌、破伤风杆菌、棒状杆菌等革兰氏阳性菌以及大肠杆菌、巴斯德氏菌、沙门氏菌、布鲁氏

菌、嗜血杆菌、克雷伯氏菌和鼻疽杆菌等革兰氏阴性菌。对支原体(如猪肺炎支原体) 、衣原体、立克次体、螺旋体等也有一定程度的抑制作用[10]。

药动学：内服吸收均不规则、不完全,主要在小肠的上段被吸收。反刍兽不宜内服给药,马属动物绝对禁止内服。吸收后在体内分布广泛,易渗入胸、腹腔和乳汁;亦能通过胎盘屏障进入胎儿循环;体内储存于胆、脾,尤其易沉积于骨骼和牙齿。主要由肾脏排泄,在胆汁和尿中浓度高,有利于胆道及泌尿道感染的治疗

[3]

。一次内服后,一般2～4h 达血药峰浓度,因部分药物进入瘤胃后延缓吸收,需

4～8h 才达峰浓度。

1.3土霉素的药物残留以及休药期

药物残留(MRL)：欧盟规定,对几乎所有的兽药包括应用于水产已数十年的知名化学药物,都要进行MRI. 评价,此项工作已于1999 年12月结束。MRL 评估的结果是将兽药分4 个附录,分别为:有确定MRI 的兽药、无需提交MRI 的兽药(宠物用药) 、暂定MRI 的兽药及未确定MRI 的兽药,最后一类己被禁止使用。欧盟批准使用恶喹酸、土霉素等19 种。就用药的鱼类而言,鲑鳟鱼的MRI 标准亦可应用于其它无相应标准的鱼类。美国的FDA 兽药中心(CVM) 负责动物药品的制造、经营和使用,CVM负责批准用于食品动物的药物种类,并确定药物残留允许量(tolerence) 及休药期。美国目前实际批准使用的化药类渔药的种类少于欧盟。据1998 年的统计, 美国批准使用土霉素、MS2222 等5 种。

土霉素不属禁用药,但有休药期规定,如不执行休药期的规定造成残留,可使人体产生耐药性,影响抗生素对人体的治疗作用,另外它易产生人体过敏反应。

土霉素的休药期 鱼用士霉素:用于治疗肠炎病、弧菌病;拌料投喂:50～80mgPkg 体重,连用4～6 d。休药期,鳗鲡鱼大于30d :鲶鱼大于21d 内服,牛、羊28d ,产奶期禁用;猪,5d。注射,牛,22d。产奶期禁用;猪,20d。

1.4土霉素生产工艺流程：（三级培养，深层发酵）

同其他抗生素一样都是经过以下几个步骤： 孢子培养?一级种子培养?二级种子培养?发酵?酸化?板框过滤?脱色?结晶?离心分离?干燥?成品。土霉素的生产工艺是早已经成熟的工艺，土霉素的发酵生产是能耗大，污染大的工业。流程图如下：

孢子培养36.5?0.5C，3天；30?0.5C，1天砂土孢子???????????????????斜面孢子?33种子培养30?0.5C，28?32h；空气搅拌2m/m?min????????????????????????一级种子罐培养?33种子扩大培养30?0.5C，28?32h；通气1.3?1.6m/m?min液???????????????????????????二级种子

??培发

发酵30?32C，1?1h；机械搅拌1r/m；通气70.79?0.9m/m?m4?????????????????????????????????养

33液

i00酵

酸化，草酸调PH1.75?1.85；硫酸锌15%；黄血盐0.25%酸?????????????????????????3#板框过滤BMY120m122?2树脂脱色滤液?????????脱色???????????连续结晶，15%氨水（含2%亚硫酸钠）调PH4.5?4.6，28?30h???????????????????????????结晶SS?80离0心机分离，去洗离涤子，水甩滤后用再水甩淋干洗????????????????????????????湿晶??气流干燥，进风140?170C；出风40?80C????????????????????土霉素碱产品

1．5 提取过程与废水处理

液化 液液体

目前国内土霉素提取工艺为用草酸(或磷酸)做酸化剂调节pH值，利用黄血盐-硫酸锌作净化剂协同去除蛋白质等高分子杂质，然后用122树脂脱色进一步净化土霉素滤液，最后调pH至4.8左右结晶得到土霉素碱产品[6]，此工艺在生产中一直沿用至今，产品的收率偏低，纯度仅为96%-97%。

注射用土霉素碱对纯度和热原有一定的要求。粗土霉素碱重结晶可提高其纯度，但幅度不大，加入净化剂K2Fe(CN)6-ZnSO4形成K2Zn3[Fe(CN)6]2胶状沉淀，可吸附土霉素溶液中的蛋白质等杂质。超滤是公认的去除热原比较理想的方法，同时还可去除在滤液中呈分散状态的“溶解性”大分子杂质，进一步纯化滤液。因此，将粗土霉素碱酸溶，加净化剂净化，经超滤去除热原及杂质，然后重结晶的高纯度注射用土霉素生产工艺，结果令人满意。

我国土霉素年生产能力为1.4万吨，每生产1吨土霉素约产生120m3的结晶母液，每年排放约170万m3的废水。废水pH值为4.6-5.0，COD为16000mg/L左右，土霉素约为1000mg/L，属于高浓度有机废水，废水中残存的土霉素大大影响后续的生化处理。另一方面，如土霉素按每吨6万元的市场价格计算，每年从母液中流失的土霉素价值达到1亿元人民币。所以，回收母液中残存的土霉素，

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既可减轻污染，又有巨大的经济效益。

为了回收母液中残存的土霉素，做了大量研究工作。特别是近两年来环境法规的日益完善，膜技术和超滤等新技术的日益成熟。抗生素废水，单独的生物法或物理法、化学法处理都不能全部解决废水处理问题，而把几种废水处理方法优化地结合起来，则可通过最经济的投入，使治理后的废水符合排放标准。如膜分离法与生物法的结合，将使废水处理技术日臻完善，膜过滤的目的不仅是使水质澄清，提高废水处理的可靠性，而且在于废水中有用成分的回收，降低废水处理的投资和运行费用[4.]。在萃取的基础上，采用液膜分离法萃取发酵母液中的效率高、流程简单,而且成本费用低[9]。超滤是取代树脂脱色的有效手段，可以充分纯化土霉素结晶液并改善结晶，脱色过程收率由树脂法的95.3%提高到98.6%。如果超滤与净化剂预处理相结合，可以提高土霉素质量，并使土霉素结晶收率由90.58%提高到93.3%[8]。先进的废水处理理论与技术，优良的水质，巨大的经济效益将推动我国的环境保护事业进入一个崭新的阶段。

综上所述，虽然土霉素是一个老产品，生产工艺还延续二三十年代的老工艺，但是随着一些新技术新工艺的研究和应用，土霉素依然会有很好的前景。

1.6土霉素市场及前景：

在上世纪60 —70 年代,土霉素曾经在我国抗菌药市场上占据着重要位置,但自80 年代中后期起,土霉素的市场就开始逐渐下滑,大批企业先后放弃了生产。21 世纪初,全国土霉素产量已从20 世纪80 年代的2 万t 下降到1. 2 万t ,目前的产量已不到1 万t ,生产企业从几十个减少到只有几个。目前主要生产企业为石家庄华曙制药、内蒙古赤峰制药、山西星火制药等。其中石家庄华曙制药的规模和产量最大,达6000t 左右,约占世界总产量的l/ 4。随着土霉素产量的不断下降,出口量也逐年减少,出口价格一路走低。1995 年,我国土霉素出口价格为11. 5 美元Pkg ,1998 年为10 美元Pkg ,2000 年己降到7 美元Pkg。近年来,出口量和出口价格还在下滑。在国内市场上,土霉素除了作为生产强力霉素等的原料外,主要用于畜禽药物以及饲料添加剂,临床用药微乎其微。在发达国家,土霉素已基本不再使用,发达国家畜牧业中用的也是纯度高的无菌土霉素[10]。

参考文献：

1 余文和.新编抗生素工艺学[M].北京:中国建材工业出版社,1996，1988

[9]

2 中国抗生素杂志 . 2000 Vol.25 No.5 P.344-345,394. 3 马文漪,杨柳燕主编.环境微生物工程[M].南京:南京大学出版社,1998:152,196.

4 邬行彦,熊综贵,胡章助.抗生素生产工艺学.北京:化学工业出版社,1982:43.

5 郗云飞. 土霉素提取新技术研究［D］. 天津大学毕业论文，1998. 6 Plumridge R J. Cost comparison of intravenous antibiotic administration [J].Med J Australia， 1990;153(5):516

7 高纯度土霉素碱生产工艺研究(Ⅰ). 李十中，吴丽莉，王淀佐.中国抗生素杂志2000年10月第25卷第5期344

8 膜分离法回收土霉素结晶母液中的土霉素. 李十中，王淀佐，胡永平，李晓岩. 中国抗生素杂志2002年1月第27卷第1期26

9 中国抗生素信息网.

10 惠永超.土霉素新用.医药博览

11 余文和，扬纪根. 抗生素工艺学［M］. 沈阳：辽宁科学技术出版社，1988：247,252

1.1 抗生素的发展及现状

近年来，世界抗生素市场的平均年增长率为8%左右，全球抗生素的市场份额约为250～260亿美元，各大制药企业纷纷投入巨资进行抗生素药物的研发，使抗生素新品不断出现。在中国医药市场中，，抗感染药物已经连续多年位居销售额第一位，年销售额为200多亿元人民币，占全国药品销售额的30%，全国6700国家药品生产企业中，有1000多家生产各类抗生素，竞争异常强烈。

抗生素是微生物的代谢产物，是由真菌、细菌或其他生物在繁殖过程中所产生的一类具有杀灭或抑制微生物生长的物质，也可用人工合成的方法制造，用很小的剂量就能抑制或杀灭病原微生物。自1940年青霉素应用于临床以来，抗生素的种类已达几千种，在临床上常用的亦有几百种，主要是从微生物的培养液中提取的或者用合成、半合成方法制造，有以下几种分类：

（一）β-内酰胺类

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