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[1].

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。

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：

砂土孢子?????????????????→?±±天，天；，孢子培养15.03035.05.36C C

斜面孢子??????????????????????→??-±m i n /232285.03033m m h C ；空气搅拌，种子培养 一级种子罐培养液?????????????????????????→??--±min /6.13.132285.03033m m h C ；通气，种子扩大培养 二级种子培

养液??????????????????????????????→??---m /9.07.0m i /14190170323033m m r h C ；通气；机械搅拌，发酵 发 酵液???????????????????????→?-%25.0%1585.175.1；黄血盐；硫酸锌酸化，草酸调PH 酸化 ?????????→

?3BMY120m 板框过滤滤液???????→?-树脂脱色#2122脱色液?????????????????????????→?--h PH 30286.45.4%2%15，亚硫酸钠）调氨水（含连续结晶，结晶液??????????????????????????→?-再甩干洗涤，甩滤后用水淋洗离心机分离，去离子水800SS 湿晶体??????????????????→?--C C 8040170140；出风气流干燥，进风土霉素碱产品

1．5 提取过程与废水处理 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K 2Fe(CN)6-ZnSO 4形成K 2Zn 3[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。[7]

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120m 3的结晶母液，每年排放约170万m 3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，

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[9]。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

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.

6Plumridge 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

（二）氨基糖甙类

（三）四环素类

（四）氯霉素类

（五）大环内脂类

（六）作用于G+细菌的其它抗生素

（七）作用于G菌的其它抗生素

（八）抗真菌抗生素

（九）抗肿瘤抗生素

（十）具有免疫抑制作用的抗生素

1.2 土霉素的发展及现状

在上世纪60～70年代，土霉素曾经在我国抗菌药市场上占有重要位置，大自80年代中后期起，土霉素的市场就逐渐开始下滑，大批企业开始放弃了生产。21世纪初，全国土霉素的产量已从80年代的2万吨下降到12000吨，目前产量不到1万吨，生产企业从几十个减少到目前的几个。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6000吨左右，约占世界总产量的1/4。

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/公斤，1998年为10美元/公斤，2000年已降到7美元/公斤。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。我国生产的土霉素大部分为低档产品，未来几年出口形势将十分严峻。

以土霉素为原料生产半合成抗生素的市场前景较好。如多西霉素（强力霉素），就是以土霉素为原料经过多步反应制得的半合成抗生素，其市场价格是土霉素的5～7倍，产品大量出口。目前我国有多西霉素原料药生产批文的企业10多家，但大部分企业因技术工艺等原因未能生产。现在主要生产厂家为江苏扬州威斯曼公司和河南开封制药厂。20世纪末，我国多西霉素年产量为700吨，目前达1000吨左右。其中2/3左右供应出口，主要出口欧洲、东南亚等地，属外

向型品种。预计今年市场仍然看好，是土霉素深加工的一个方向。

另外，以土霉素为原料可以生产的美他环素，其临床效果强于土霉素，且对土霉素的耐药菌株仍较为有效。也有企业将土霉素、增效药甲氧苄啶、维生素B1、维生素B6等组成复方土霉素，能使土霉素疗效增加，还能降低消化道副反应。

土霉素原料药在市场竞争中的最大优势是价格低廉，因此，多年来它大量用于畜禽药及饲料添加剂。近年来我国养殖业快速发展，饲料工业已成为我国发展最快的产业之一，20世纪90年代初，全国饲料产量为3500万吨，现在已超过1亿吨。由于我国目前仍为发展中国家，市场对产品的价格十分敏感，低价产品的市场销路较好。因此，在众多抗生素品种中，价格最低的土霉素今后将会在我国大量用于畜禽用药及饲料添加剂中，预计这方面的需求会不断增长，成为土霉素的主要市场。

1.3 土霉素性质及应用

土霉素（氧四环素）又称5-羟基四环素，属广谱抗生素，两性化合物。

土霉素分子式

本产品为黄色结晶粉末，无臭，在紫外线辐射下可产生黄色荧光。分子式为C22H21N2O9-2H2O，平均分子量为496.47，理论效价为1000u/mg,具有旋光性，熔点为184.5~185.5℃。土霉素具有吸湿性，在空气中吸收水分而潮湿同时颜色变深。在PH4.5-7.5之间难溶于水，不溶于有机溶剂。在灯电点PI=5.4。主要用于G+,G-引起的感染，对立克次氏体及过滤性病毒有一定作用，能抗阿米巴肠炎及肠道感染。可用于治疗上呼吸道感染，泌尿系统感染且效果显著。耐药性严重，毒副作用低，具有成盐，沉淀，讲解，成色等一系列化学反应。

产品质量规格：CWS1-CE-0001-89

外观：淡黄色粉末酸碱度：PH 5.0-7.5

效价：>910u/mg 水分：4.0-7.5%

异物：<5个/mg 吸收峰：430-490nm

比旋度：-199゜有效期：4年

[药动学]

①吸收

内服吸收均不规则、不完全，主要在小肠的上段被吸收。胃肠道内的镁、钙、铝、铁、锌、锰等多价金属离子，能与本品形成难溶的赘合物，而使药物吸收减少，因此不宜与含多价金属离子的药品或饲料、乳制品共服。内服后，约2～4h 血药浓度达峰值。反刍兽不宜内服给药，原因是吸收差，血液难于达到治疗浓度，并且能抑制胃内微生物的活性。马使用量过大或过长会出现腹泻。

②分布

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；在脑脊液的浓度低。体内储存于胆、脾，尤其易沉积于骨骼和牙齿（四环素牙）;

③排泄

可在肝内浓缩，经胆汁分泌，胆汁的药物浓度约为血中的10～20倍。有相当一部分可由胆汁排入肠道，并再被吸收利用，形成”肝肠循环”，从而延长药物在体内的持续时间。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。但当肾功能障碍时，则减慢排泄，延长半衰期，增强对肝脏的毒性。

[药理作用]

①抗菌谱

为广谱抗生素，起抑菌作用。除对革兰氏阳性菌和阴性菌有作用外，对立克次氏体、衣原体、支原体、螺旋体、放线菌和某些原虫亦有抑制作用。在革兰氏阳性菌中，对葡萄球菌、溶血性链球菌、炭疽杆菌、破伤风梭菌和梭状芽胞杆菌等的作用较强，但其作用不如青霉素类和头孢菌素类;在革兰氏阴性菌中，对大肠杆菌、沙门氏菌、布鲁氏菌和巴氏杆菌等较敏感，而其作用不如氨基糖苷类和氯霉素类。

②作用机理

是干扰细菌蛋白质的合成。它对蛋白质合成的抑制与链霉素相似，但作用较弱。

③耐药性

细菌能产生耐药性，但产生较慢。四环素类之间存在交叉耐药性，对一种药物耐药的细菌通常也对其他的四环素类耐药。

[应用]

（1）大肠杆菌或沙门氏菌引起的下痢，例如犊牛白痢、羔羊痢疾、仔猪黄痢和白痢、雏鸡白痢等;

（2）多杀性巴氏杆菌引起的牛出败、猪肺疫、禽霍乱等;

（3）支原体引起的牛肺炎、猪气喘病、鸡慢性呼吸道病等;

（4）局部用于坏死杆菌所致的坏死、子宫脓肿、子宫内膜炎等;

（5）血孢子虫感染的泰勒焦虫病、放线菌病、钩端螺旋体病等。

参考文献：

1 俞俊棠，唐孝宣，邬行彦，李友荣，金青萍.新编生物工艺学下册.化学工业出版社，2003

2 辛占昌，孟彦.龟裂链霉菌的复合诱变育种.兰州医学院学报，1999，25（3）：17

3 已有7家通过盐酸土霉素原料药GMP认证.医药化工.2004，11：42

4 余文和.新编抗生素工艺学[M] 北京：中国建材工业出版社，1996：123

5 中华人们共和国卫生部药典委员会.中华人民共和国药典[Z].北京：化学工业出版社，2000

6 李艳.发酵工业概论[M] .北京：中国轻工业出版社，1991（1）：50-53

7 王道若.微生物学.人民卫生出版社.1992

8 肖永红.临床抗生素学.重庆出版社，2004，10；91

9 邬行彦，熊宗贵，胡章助.抗生素生产工艺学.化学工业出版社，1994

10 俞观文.医药原料产供销大全.化学工业出版社， 1997，3；54

产品生产的意义

土霉素，英文名：Oxytetracycline，其化学名称为：6-甲基-4-（二甲氨基）-3,5,6,10,12,12a-六羟基-1,11-二氧代-1,4,4a,5,5a,6，11,12α-八氢-2-并四苯甲酰胺。其分子式：C22H24N2O9，分子量：460.44。土霉素具有广谱抗菌性，能抑制多种细菌，较大的病毒及一部分原虫。土霉素能抑制细菌的生长，在浓度高的时候也具有杀菌的作用。它的作用机制是干扰蛋白质的合成。由于它的毒副作用小，所以其在医疗上用途广泛，主要是应用于呼吸道和肠道感染。

土霉素的前景：土霉素作为抗生素饲料添加剂能有效提高饲料的转化率、ADG,且防治腹泻。大量的研究和分析结果表明,土霉素的作用理论主要表第二页,现在以下几个方面:①能抑制动物肠道内有害微生物,激活大肠中有利于营养物质合成的微生物;②改变病原微生物结构和干扰其代谢过程,阻碍细胞壁的合成,影响黏膜的通透性,阻碍蛋白质的合成,改变核酸代谢;③可使采食动物肠壁变薄,更有利于营养物质的吸收和利用,从而提高肠道内的吸收率,提高FG,促进动物生长,防治动物腹泻。此外，土霉素也是生物制药厂常用的加工原料药。

尽管土霉素具有独特的性质和不可替代的作用，但国际上土霉素市场还是风云变幻。二三年前，欧洲议会联盟曾通过一项决议,在随后5年内欧洲各国将逐步禁止使用抗生素作为家禽、牲畜的饲料添加剂。这对我国一些饲料级抗生素生产企业来说，今后出口的前景将更加迷茫。另据国外报道，欧洲与美国的药品市场销售额合计占国际医药市场的70%，因为亚洲已成为世界主要原料药生产基地,并拥有强大的抗生素生产能力，欧洲及美国的一些制剂生产商为了大大降低成本，拟将其所需的一些抗生素原料药生产转移至中国、印度甚至东南亚等人力成本较低的国家，按欧美标准生产的抗生素原料药最终仍返销欧美。从某个角度看，这对我国一些开工率不足的抗生素原料药生产企业来说无疑是一大利好消息。因此，及时了解原材料和产品的市场行情，分析国内外有关经济信息，预测今后的变化趋势，将变的十分重要。

虽然国际市场扑朔迷离，但从长远来看，如果能对土霉素进行深加工，前景还是非常广阔的。这是由于全合成抗生素疗效确切、抑菌力强以及很少产生耐药菌等优点，今后几年新型全合成抗生素有望成为临床用药中的主力，而大多数传统老品种抗生素用量将逐渐下降。21世纪初，全国土霉素产量已从2O世纪8O年代的2万吨下降到12000吨，目前的到只有几个。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6000吨左右，约占世界总产量的1／4。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。1 995年，我国土霉素出口价格为l1．5美元／公斤，1 998年为10美元／公斤，2000年已降到7美元／公斤。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。我国生产的土霉素大部分为低档产品，未来几年出口形势将十分严峻。以土霉素为原料生产半合成抗生素的市场前景较好。如多西霉素(强力霉素)，就是以土霉素为原料经过多步反应制得的半合成抗生素．其市场价格是土霉素的5～7倍，产品大量出口。目前我国有多西霉素原料药生产批文的企业10多家，但大部分企业因技术工艺等原因未能生产。现在主要生产厂家为江苏扬州威斯曼公司和河南开封制药厂。20世纪末，我国多西霉素年产量为700吨，目前达1000吨左右。其中2／3左右供应出口，主要出口欧洲、东南亚等地，属外向型品种。预计今年市场仍然看好，是土霉素深加工的一个方向。另外，以土霉素为原料可以生产的美他环素，其临床效果强于土霉素，且对土霉素的耐药菌株仍较为有效。也有企业将土霉素、增效药甲氧苄啶、维生素B1、维生素B6等组成26复方土霉素，能使土霉素疗效增加，还能降低消化道副反应。土霉素原料药在市场竞争中的最大优势是价格低廉，因此，多年来它大量用于畜禽药及饲料添加剂。近年来我国养殖业快速发展，饲料工业已成为我国发展最快的产业之一，20世纪9O年代初，全国饲料产量为3500万吨．现在已超过1亿吨。由于我国目前仍为发展中国家，市场对产品的价格十分敏感，低价产品的市场销路较好。因此，在众多抗生素品种中，价格最低的土霉素今后将会在我国大量用于畜禽用药及饲料添加剂中，预计这方面的需求会不断增长，成为土霉素的主要市场。