(1沈药药科大学；辽宁沈阳110000；2华北制药股份公司；河北石家庄050000)
摘要:本文综述了青霉素V钾从原粉到成品的质量控制方法、发酵工艺、提炼工艺及青霉素V钾制片中水分和有关物质的研究进展,介绍了青霉素V钾在半合成抗生素生产中的发展优势,并对青霉素V钾今后的技术发展方向提出几点建议。
关键词:青霉素V钾;质量控制;发酵;提炼;水分;有关物质;应用
StudyonnewtechnologyofPhenoxymethylpenicillinPotassium
WangDong-kai1,ZongHui2
(1Shenpharmaceuticaluniversity,shenyang110000,liaoningprovince;2Huabeipharmaceuticalco.LTD.,hebeishijiazhuang,050000)
Abstract:ThispapersummarizesthePhenoxymethylpenicillinPotassiumfromthepowdertothefinishedproductqualitycontrolmethod,thefermentationprocess,refiningprocessandpenicillinVpotassiumproducerinthewaterandtheresearchprogressofrelevantmaterial,thispaperintroducesthepenicillinVpotassiumdevelopmentadvantageintheproductionofsemisyntheticantibiotics,andthetechnologydevelopmentdirectioninthefuturetopenicillinVpotassiumSuggestionsareputforward.
Keywords:PhenoxymethylpenicillinPotassium；Qualitycontrol；Fermentation；Refining；Water；Relativesubstance；Application
青霉素V钾是一种重要的原料药和医药前体,国内外广泛应用于口服制剂加工、半合成青霉素和头孢菌素的生产,是裂解生产6-APA和7-ADCA等半合成抗生素中间体的重要原料。它的分子式是C16H17KN2O5S，分子量为388.49
图青霉素V钾的结构式
青霉素V钾属B-内酰胺酶类抗生素,抗菌谱与青霉素G相似,能够破坏细菌细胞壁,具有杀菌作用,是治疗革兰阳性菌及部分阴性菌感染的首选药物。青霉素V钾与青霉素G钾/钠相比,其对酸稳定,不易被胃酸破坏,口服吸收好,其口服制剂尤其适合儿童使用。另外,被酶的破坏比青霉素G钾/钠慢,故对耐药性金葡菌引起的感染比青霉素G钾/钠更有效,而且作注射针剂使用时,可不做皮试,安全性高。
目前,美国、英国、德国等国家均有规模生产,并在美国、日本、西班牙、荷兰和西欧等一些国家的临床上广泛使用。1955年中国首次从美国进口青霉素V钾盐片剂,经患者试用观察和临床验证,该品疗效确切,不良反应小,安全可靠,是值得推广应用的抗感染药物,并在5中华人民共和国药典6(2000年版)增补了青霉素V钾原料药及制剂。目前青霉素V钾在发酵、提取以及下游产品生产过程中某些环节与青霉素G钾/钠存在一定的差距,如生产成本比青霉素G钾/钠高约10%~15%,与青霉素G相比,青霉素V固定化酰化酶技术还不太成熟等。但是,由于青霉素V酰化酶系统生产6-APA比青霉素G工业盐有一定的优势,青霉素V钾原料除部分直接加工成口服制剂外,约70%~80%用于生产6-APA和7-ADCA等中间体以及半合成品和头孢菌素类抗生素,另外近年来青霉素G工业盐市场低靡,因此对青霉素V钾的需求和消耗迅速增加。
目前华北制药厂和江西东风药业股份有限公司是国内能自行生产青霉素V钾原料药的供应商，近年来经过不懈的研发和技术改进，青霉素V生产工艺水平大大提高，成本也逐渐下降，产品各项指标达到国际水平，并且已逐步占领了国内市场。2016年6月化学原料药产量年度累计165.90万吨，同比增长率10.74%，当月30.80万吨。国外青霉素V原料有一部分直接加工成口服制剂用于临床，大部分加工成6—APA和7—ADCA等中间体，用于生产半合成和头孢菌素。
华北制药股份有限公司是国内惟一拥有青霉素V钾从发酵到制剂成套生产技术的企业.其产品率先在国内通过万例免皮试试验,与针剂青霉素相比,口服青霉素V钾片更安全,更经济。华北制药公司是国内最大抗生素类医药产品生产基地，抗生素原料药总产量占全国总产量15％左右，粉针制剂的年生产能力达22亿支，居全国第一位。华北制药股份有限公司的青霉素V钾片于1996年获得批准生产,产品在含量、溶出度、稳定性等方面,都具有比其他生产厂家更好的质量优势,特别是高分子杂质含量始终控制在0.10%以下。优质的产品质量源于高起点的质量管理和严格的生产过程控制。
近年来,围绕着青霉素V钾的发酵工艺控制、分离提炼技术、结晶工艺、片剂中水分和有关物质等方面进行了许多的研究和改进,一些高效、节能的新工艺已经成功地应用到了青霉素V钾的生产中。
1青霉素V钾的发酵工艺
目前的研究资料表明,主要通过以下几条途径改进青霉素V钾的发酵生产水平。
1.1利用紫外线诱变菌种技术,获得高产菌株
利用紫外线诱变技术，将孢子原液用紫外线照射后，研磨传斜面，摇瓶测效价，挑选高产菌种埋沙土，然后再复试，继续挑选菌种。这样挑选出来的菌种能够高效表达,导致终产物产量的增加。
1.2发酵过程参数的相关控制
发酵过程需要用到碳源、氮源和微量元素。采用各个消沫剂，玉米浆和微量元素等做各个厂家的对比实验，以及各个增量减量的对比实验。在SOP的范围内，采用最适合的小范围来提高发酵单位，增加每个步骤的收率，最终导致终产物的收率。
2青霉素V钾的提炼技术
近年来报道的青霉素钾的分离提炼技术改进主要围绕着青霉素V钾发酵液的过滤设备、新型萃取体系的应用以及结晶工艺的改进等几个方面进行。
2.1膜分离技术的应用
传统的过滤青霉素发酵液的方法有板框过滤和真空转鼓过滤,而近年来对膜分离技术的应用研究较多。超滤可以较有效的去除大分子的蛋白质、热原等。
张月萍等[19]使用截留分子量为1万的平板超滤膜对青霉素发酵滤液进行处理,可以截留滤液中的蛋白质等大分子杂质,从根本上消除乳化现象,极大地降低萃取过程的难度,使萃取过程有望在普通萃取设备(混合澄清池、萃取塔等)中进行,且不需要添加破乳剂,同时使用过的醋酸丁酯中杂质含量相应减少,使醋酸丁酯的回收变得容易。李素荣等[20]利用纳滤膜对超滤膜终端低单位青霉素G滤液进行浓缩,并确定最佳浓缩倍数,使超滤膜末端效价提高35%,滤液体积减少25%,提炼处理滤液速度提高9%,降低提炼的成本,并使过滤收率提高1%,减少菌丝水COD排放量的96%。Ruiz等[21]分别采用截留相对分子质量为20000和2000的聚砜或聚醚砜超滤膜,对青霉素发酵液进行2级超滤,最终透过液中的青霉素浓度约20g•L-1,能够充分满足随后的酶裂解生成6-APA的工艺要求。高建军等[22]在6-APA的直通工艺中采用Hyflux截留分子量为1×103的中空纤维超滤膜除去青霉素滤液中大部分蛋白类杂质,省去原工艺中破乳剂和丁醇的使用,产品的总收率较对照提高4.6%。
3.2青霉素V钾的萃取体系
徐兵[23]提供了一种青霉素V的提纯工艺,该方法采用青霉素V发酵滤液加入有机酸或无机酸调节pH值在3.5以下,得到青霉素V一次酸化沉淀;然后加入碱性物质调节pH值为4.5～8.0,将青霉素V沉淀溶解得到青霉素V碱化液;经活性炭脱色、过滤,滤液进入喷雾干燥设备干燥,得到较纯的青霉素V盐固体物。为了得到质量较好的青霉素V盐,通常将青霉素V碱化液进行二次酸化沉淀处理。此方法得到的低成本的青霉素V或盐可作为制备6-APA的原料。申淑峰等[24]最近研究了一种液-液-液三相萃取青霉素V的新技术。该新技术以聚乙二醇-硫酸铵-乙酸丁酯构筑的三相萃取体系代替传统工艺中的两相萃取体系。研究结果表明,采用三相体系萃取苯氧甲基青霉素发酵滤液不需加入破乳剂,下相中乙酸丁酯的含量明显降低,而且色素在中间相富集,可以达到纯化有机相,简化工艺流程的效果。
3.3青霉素V钾的结晶
程艳[25]优化了青霉素V钾的结晶工艺,通过加快出晶前蒸馏速度,缩短共沸时间;增加馏出液的冷却面积;对结晶过程中的搅拌速度进行分段控制;改进丁醇补加方式;在共沸液中加入0.3%(V/V)的10%乙二胺四乙酸二钠(EDTA-Na2)这5项措施使青霉素结晶收率提高了2.12%,并缩短了共沸结晶时间,提高了产品质量。天津大学国家医药结晶工程中心在工艺和设备的研究上有了巨大突破,其研制新型结晶器设备和工艺已经应用于青霉素生产厂家,并取得了显著的经济效益。
3青霉素V钾片的水分和有关物质研究
《中国药典》２０１０年版青霉素Ｖ原料规定含水分不得过１．５％（卡氏水分），青霉素Ｖ钾胶囊规定减失重量不得过２.０％（干燥失重），而对青霉素Ｖ钾片却没有进行水分或干燥失重的控制，对药品安全性没有起到很好的监督控制作用。目前，市场上青霉素Ｖ原料供应商主要有２家，即华北制药和SandozGmH。通过对青霉素Ｖ钾片的抽验分析，发现各厂家质量差异较大。
3.1有关物质
取青霉素Ｖ钾片细粉、青霉素Ｖ钾胶囊内容物适量，分别加ｐＨ6.5的磷酸盐缓冲液溶解并稀释制成每１ｍＬ约含3.6ｍｇ青霉素Ｖ的溶液，滤过，取续滤液为供试品溶液；取供试品溶液１ｍＬ，加ｐＨ6.5的磷酸盐缓冲液稀释至100ｍＬ，摇匀，即得；参照《中国药典》2010年版青霉素Ｖ钾片有关物质测定方法进行测定。
3.2水分测定
取青霉素Ｖ钾片细粉、青霉素Ｖ钾原料适量，分别参照《中国药典》2010年版二部附录ⅦＭ水分测定法进行测定。
3.3结论
青霉素Ｖ钾原料含水量均≤0.3％，片剂中水分大部分为辅料和生产工艺中带入；平均片重越大，辅料所占比例越大，即带入水分越多；湿法制粒时，干燥温度和时间采用不当，成品的水分和有关物质量便会很大；从以上数据可以发现，平均片重约为0.3ｇ时，水分和总杂质含量数据均较好。为了减少总杂质含量，有必要对片剂的水分进行控制，限度可拟定为不得过2.0％。
4生产中其他创新
4.1辅料
青霉素V钾片的辅料是经过反复筛选和试验才确定的,并制定了采购标准。辅料的供应厂商均经过公司严格的质量审核,其辅料经我公司质检处检测,高分子杂质合格后方可订货,到货后还需按严格的采购标准再对所有来料进行检验,合格后方可投入使用。
4.2确定科学严谨的全过程质量管理
便于进行全过程质量管理利用质量信息管理系统可以及时掌握质量数据的变化,及时向下游用户反馈质量信息,并提出相应的解决措施,便于进行全过程的质量管理。对于生产出的产品质量进行实时跟踪，将每批产品进行检测，对有质量问题的产品返厂，按照规定处理。针对异常质量指标,及时与装置和下游用户联系,提出解决措施,协助下游用户及时调整工艺,稳定产品质量，并且在客户投诉时及时查明原因,提高产品售后服务效率。
4.3便于随时进行质量分析
目前单位生产中，有的岗位还是需要纸质版的数据汇总,并且是人工输入,得到的数据滞后。有时由于人员稳定性等问题，可能会延后一段时间，对产品的性能会造成影响。而现在利用质量信息管理系统可以进行某一分析项目任意时间段内数据汇总、趋势分析,时效性强,便于进行质量分析,采取相应措施。如2017年统计数据,根据加料的趋势图,发现温度和湿度对产品的影响。由于数据在控制范围内,若查看报告单,很难发现问题。实时按照温度和湿度适当的调整,通过检查配制过程以及生产工艺，发现在大的范围中调整的小范围，增加了产品的收率。
4.4提高质量信息决策的时效性和准确性
方案实施前,质量考核由车间人工统计、质量管理部门校核后完成。应用质量信息管理系统后,领导可以直接采集质量考核数据,花费时间短,不需要人工,错误率低;并能及时掌握第一手质量数据和质量动态,提高了运用质量信息决策的时效性和准确性。而且综合考虑岗位，合并了一些，让他们能够及时取得信息，能够防止中间的虚假错误信息所造成的损失，产品的使用性能不断得到用户认可,提高了产品企业市场竞争力。
从大生产的分析数据与实验的结果基本相符,可以确定青霉素V钾工艺综合质量有明显提高,使国内的青霉素V钾可以参与国际竞争,同时也必将带动国内青霉素V钾产业的发展。
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