红霉素的发酵及提取工艺

红霉素药理学作用:红霉素是由链球菌Streptomyces erythreus所产生的一种碱性抗生素，属大环内酯类。本 药系抑菌剂，但在高浓度时对高度敏感的细菌也具杀菌 作用。其作用机制是可透过细菌细胞膜，在接近供位 (“P”位)与细菌核糖体的50S亚基成可逆性结合，阻断转 移核糖核酸(tRNA)结合至“P”位上，同时也阻断多肽链 自受位(“A”位)至“P”位的位移，使细菌蛋白质合成受到 抑制，从而起抗菌作用。红霉素仅对分裂活跃的细菌有 效。红霉素抗菌谱广，对大多数革兰阳性菌、部分革兰 阴性菌及一些非典型致病菌有效。本药对葡萄球菌属 (包括产酶菌株)、各组链球菌、肺炎双球菌、炭疽杆菌、 破伤风梭杆菌、白喉杆菌、淋球菌、脑膜炎球菌、流感 杆菌、百日咳杆菌、空肠弯曲菌属、军团菌属、李斯特 菌、伊斯雷尔放线菌具有较强的抗菌活性；对梅毒螺旋 体、肺炎支原体、钩端螺旋体、立克次体；衣原体等也 有较好的抑制作用。
磷酸盐对发酵的影响及其控制 磷是微生物菌体生长繁殖所必需的成分，也是合成 代谢产物所必需的，磷酸盐浓度的控制，对于初级代谢 来说，要求不如次级代谢那么严格。对抗生素发酵来说， 常常是采用生长亚适量(对菌体生长不是最适合但又不 影响生长的量)的磷酸盐浓度，其最适浓度取决于菌种 特性、培养条件、培养基组成和来源等因素。 工艺控制 比如溶氧控制结合，发酵时，在数1之前我们控制 比较小的通气量（目前我们的发酵控制点在发酵6小时 为延迟期），一来节约成本，二来适应地衣芽孢杆菌的 发酵需要；而到了数1-3的时期我们采取高通气量来配 合地衣的生产，数3以后又要降低通风量。 在发酵 地衣芽孢杆菌时，形成芽孢期对整个的发酵生产至关重 要，很大程度上决定了产量和收率，经过多次 实验和 总结我们找出了依pH为指标的关键控制点。应该说这 个小小的细节对我们整个产品的提高起到了很好的保障 作用
氮源对发酵的影响及其控制 氮源有无机氮源和有机 氮源两类。 如谷氨酸发酵，当NH4+供应不足时， 就促使形成α-酮戊二酸；过量的NH4+，反而促使谷氨 酸转变成谷氨酰胺。 发酵培养基一般是选用含有快 速利用和慢速利用的混合氮源。 如氨基酸发酵用铵 盐(硫酸铵或醋酸铵)和麸皮水解液、玉米浆。 补加有机氮源 根据产生菌的代谢情况，可在发酵过 程中添加某些具有调节生长代谢作用的有机氮源，如酵 母粉、玉米浆、尿素等。 补加无机氮源 补加氨水或硫酸铵是工业上的常用方 法。氨水既可作为无机氮源，又可调节pH值。在抗生 素发酵工业中，通氨是提高发酵产量的有效措施。当 pH值偏高而又需补氮时，就可补加生理酸性物质的硫 酸铵，以达到提高氮含量和调节pH值的双重目的。
红霉素的发酵工艺
3）培养条件： （1） 温度：红霉素发酵采用31℃恒温培养。温度过 高时，会产生红霉素C，红霉素C与红霉素A结构相似， 但毒性却是红霉素A的两倍， （2）pH：整个发酵过程中pH维持在6.6～7.2，菌丝生 长良好，发酵水平稳定。红色糖多孢菌最适生长pH为 6.7～7.0，而红霉素合成的最适 pH为6.7 ～6.9。 （3）通气和搅拌：红霉素发酵为好氧发酵。一般地， 发酵最初12h，通气量保持在0.4vvm（每分钟通气量与 罐体实际料液体积的比值），12h后到放罐可控制在 0.8～1.0vvm。搅拌速度不宜太快，容易损伤菌丝，不 利于发酵
红霉素的发酵工艺
（4）补料：发酵过程中还原糖浓度控制在1.0％～1.4 ％范围内，每隔6补加葡萄糖一次，直到放罐前1218 停止补糖。40后补加有机氮源，每日34次，若发酵罐 的黏度上升则增加补料量，反之则减少，放罐前24停 止补氮。发酵后期添加氨水可以提高发酵单位，减少 脱水红霉素的形成，改善产品质量，补加硫酸镁可以 改善菌丝生长状况，提高发酵单位。前提一般在24后 补加 （5）发酵黏度的控制：发酵液的黏度一定程度上反 映了菌丝生长浓度，并对红霉素A.B.C组分的比例有 直接的影响
红霉素的提取工艺
预处理过滤 提取离心分离
发酵液
滤洗液
甩滤、洗涤、干燥
BA萃取液 干晶体
红霉素乳酸盐湿晶体
溶解 碱化转化
红霉素溶液
分离、洗涤、干燥、
红霉素碱湿晶体
红霉素碱成品
红霉素的提炼与精制 利用红霉素不同酸碱度下溶解于不同溶剂特性，发酵 液转移到有机溶剂中，再在适当酸性条件下使红霉素 从溶剂中转移到酸性缓冲液中，后在适当碱性条件下， 使红霉素再一次转移到溶剂中。溶剂反复萃取，达浓 缩去杂之目的。 发酵液处理：加0.1-0.2%甲醛溶液、4-6%的ZnSO4， 用15-20%的碱液调pH至8.2-8.8，过滤。 滤液处理：算好醋酸丁酯加入量，碱液调pH至1010.5，边加边搅拌。加适量消乳剂。 保温30-32℃ 醋酸丁酯提取液处理：加适量磷酸盐缓冲液，10%醋 酸调pH至5-5.5，分层，去废醋酸丁酯，10%NaOH 调pH到7-8，同时加适量醋酸丁酯。 酸化缓冲液的处理：经中和的酸性缓冲提取液保温 35-45℃，加醋酸丁酸酯萃取，用10%NaOH碱化， 调pH至10-10.3，二次分级萃取，静置分层，得醋酸 丁酯萃取液。经冷冻干燥，分装。
红霉素的分类名称 ： 一级分类：皮肤科用药 二级分类：抗生素类药物 三级分类：大 环内酯类抗生素 药品英文名 ： Erythromycin 药品别名： 艾狄密新、福爱力、红丝霉素、红霉素碱、阿达霉素、Eritromicina、 Ermycin、Eryc、Erythromycin Base、Erythromycinum、 Paedlathrocin 药物剂型 1.肠溶片:0.125g，0.25g；2.眼膏:0.5%；3.软膏:1%；4.栓剂:0.1g，
红霉素的提取工艺
在碱性条件下，红霉素一游离碱的形式存在，可容 于有机溶剂中。在碱性的条件下，可与一些酸形成盐。 目前，国内外主要采用有机溶剂萃取或大孔树脂吸附 进行提取。 1）发酵液的预处理：向发酵液中加入碱式氯化铝 沉淀蛋白质，促进菌丝结团加快过滤。 2）有机溶剂萃取： （1）防止和去乳化：用酸性的十二烷基磺酸钠， 在碱性条件下留在水相中，使产品色泽有所改进。 （2）pH：发酵液碱化时控制pH在10±0.4的范围 内。 （3）温度：控制提取过程的温度有利于提高萃取 收率。
红霉素的发酵工艺
孢子培养 孢子培养
沙土孢子
37℃ 7 ～ 10 h 种子罐培养
母瓶斜面培养
37℃ 7 ～ 10 h
子瓶斜面培
34 ～ 35℃ 60 ～ 70h 种子罐培养 发酵
一级种子液
发酵液
二级种子液ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
31℃ 150～160h
32 ～35 ℃ 30～32h
红霉素的发酵工艺
1〉种子培养：
〈1〉生产孢子的制备：红色糖多胞菌斜面孢子培养 基由淀粉、玉米浆、硫酸铵等组成，孢子培养的温度为 37℃，湿度50﹪左右。母瓶斜面培养9d，子瓶斜面培 养7d。成熟的孢子呈深米黄色，色泽鲜艳、均匀、无黑 点，孢子瓶背面有红色色素。 〈2〉生产种子的制备：种子罐及繁殖罐的培养基由 淀粉、葡萄糖、花生饼粉、蛋白胨、硫酸铵和碳酸钙等 组成，灭菌后将子瓶斜面孢子制成孢子悬液，用微控注 射的方式接 入种子罐。种子培养温度为35℃，培养时 间为65h，繁殖罐培养温度为33℃，培养时间为30～ 32h左右。种子培养成熟并经检验合格后以10﹪的接种 量移入发酵罐。
乳糖酸红霉素为红霉素的乳糖醛酸盐(lactobionate)。乳 糖酸红霉素吸收后，水解释放出活性成分红霉素。红霉 素可透过细菌细胞膜，在接近供位(“P”位)与细菌核糖体 成可逆性结合，阻断转移核糖核酸(tRNA)结合至“P”位 上，同时也阻断多肽链自受位(“A”位)至“P”位的位移， 使细菌细胞蛋白合成受到抑制，从而起抗菌作用。乳糖 酸红霉素对大多数革兰阳性菌、部分革兰阴性菌及一些 非典型致病菌有效。本药对葡萄球菌属(包括产酶菌株)、 各组链球菌、肺炎双球菌、炭疽杆菌、破伤风梭杆菌、 白喉杆菌、淋球菌、脑膜炎球菌、流感杆菌、百日咳杆 菌、空肠弯曲菌属、军团菌属、李斯特菌、伊斯雷尔放 线菌具有较强的抗菌活性；对梅毒螺旋体、肺炎支原体、 钩端螺旋体、立克次体、衣原体等也有较好的抑制作用。
接种 发酵菌种接种菌龄必须掌握恰当时机，接种过早或过晚都将不 利于发酵的进行。发酵接入菌种太年轻，前期生长缓慢，产物开 始形成时间推迟，整个发酵周期延长；如果太老，菌量虽多，却 导致生产能力下降，菌体过早自溶。 菌体浓度对发酵的影响及控制 发酵接种量较大且保持在合适的浓度，则缩短细菌生长期，使 产物合成时间提前；但是如果接种量过大，超出适宜值，则生长 过快，物料黏度增加，导致溶氧不足，最终影响产物合成 碳源对发酵的影响及其控制 按菌体利用快慢而言，分为迅速利用 的碳源和缓慢利用的碳源。前者(如葡萄糖)能较迅速地参与代谢、 合成菌体和产生能量，并产生分解代谢产物，因此有利于菌体生 长，但有的分解代谢产物对产物的合成可能产生阻遏作用；后者 (如乳糖)为菌体缓慢利用，有利于延长代谢产物的合成，特别有 利于延长抗生素的生产期，也为许多微生物药物的发酵所采用。
丙酸是红霉内脂〈合成红霉素的三中产物之一〉合成的前 体物质，但丙酸对菌丝生长有抑制作用，所以发酵时以 丙醇为发酵前体物质，丙醇在发酵时对菌丝的毒性作用 相对较小，对pH的影响也较小，代谢稳定，发酵单位 和产品质量都较高。此外，正丙醇除了起前体作用外， 还对红色糖多孢菌中乙酰CoA合成的诱导物。 在无机元素中，铁离子抑制红霉素的合成。
红霉素 【别名】威霉素;福爱力；新红康； 【外文名】Erythromycin, EM, EMU-V, Eryc, Ethryn, E-Mycin, Gluceptate, Ilotycin
红霉素适应症:红霉素在临床上可作为下列感染的选用 药物:1.溶血性链球菌、肺炎链球菌等所致的急性扁桃体 炎、急性咽炎、鼻窦炎。2.溶血性链球菌所致猩红热、 蜂窝织炎。3.肺炎支原体肺炎、肺炎衣原体肺炎。4.气 性坏疽、炭疽、破伤风。5.白喉(辅助治疗)及白喉带菌 者。6.沙眼衣原体结膜炎。7.衣原体属、支原体属所致 泌尿生殖系感染。8.李斯特菌病。9.军团菌病。10.淋球 菌感染。11.空肠弯曲菌肠炎。12.厌氧菌所致口腔感染。 13.百日咳。14.放线菌病。15.皮肤科主要用于非淋菌性 尿道炎(宫颈炎)、淋病、梅毒、软下疳、衣原体淋巴肉 芽肿(性病性淋巴肉芽肿)、痤疮以及金黄色葡萄球菌性 皮肤感染、猩红热等
红霉素的发酵工艺及提取工艺
报告人
赵训平
小组成员：
陈云、杜婧文，李安、陈哲
红霉素的产生菌及育种
1950年，Lily研究室首次从菲律宾的一个土 样中筛选到了一株产红霉素的红色链霉素 ～ 〈现称为红色糖多胞菌〉。该菌在合成培养 基上生长时，气生菌丝为白色，孢子丝呈不 紧密的螺旋状，3～5圈，孢子呈球状 我国20世纪60年代以红色糖多胞菌P32– 103为菌种开始红霉素的工业生产，该菌发 酵效价低，且易染噬菌体。随后，国内学者 不断以该菌为原始菌进行了传统的诱变育种， 获得许多生产性能良好的菌株。
0.2g。5.注射剂(粉)：0.25g，药物0.3g。
药理作用 红霉素是由链球菌Streptomyces erythreus所产生的一 种碱性抗生素，属大环内酯类。本药系抑菌剂，但在高 浓度时对高度敏感的细菌也具杀菌作用。其作用机制是 可透过细菌细胞膜，在接近供位(“P”位)与细菌核糖体的 50S亚基成可逆性结合，阻断转移核糖核酸(tRNA)结合 至“P”位上，同时也阻断多肽链自受位(“A”位)至“P”位 的位移，使细菌蛋白质合成受到抑制，从而起抗菌作用。 红霉素仅对分裂活跃的细菌有效。红霉素抗菌谱广，对 大多数革兰阳性菌、部分革兰阴性菌及一些非典型致病 菌有效。本药对葡萄球菌属(包括产酶菌株)、各组链球 菌、肺炎双球菌、炭疽杆菌、破伤风梭杆菌、白喉杆菌、 淋球菌、脑膜炎球菌、流感杆菌、百日咳杆菌、空肠弯 曲菌属、军团菌属、李斯特菌、伊斯雷尔放线菌具有较 强的抗菌活性；对梅毒螺旋体、肺炎支原体、钩端螺旋 体、立克次体；衣原体等也有较好的抑制作用。乳糖酸 红霉素为红霉素的乳糖醛酸盐(lactobionate)。
红霉素的发酵工艺
2>培养基 发酵培养基最适合的碳源为蔗糖、其次为葡萄糖、 淀粉、糊精。生产上常用葡萄糖和淀粉为混合碳源，效 果与使用葡萄糖相似。 氮源的代谢对红霉素合成影响很大，当适于菌体生 长的氮源耗尽时，菌体才停止生长并迅速合成红霉素。 红霉素生产中一般都用有机氮源，其中以黄豆饼粉、玉 米浆为最佳。由于黄豆饼粉菌时泡沫较多，故一、二级 种子罐及后期补料用部分花生饼粉代替，但全用花生饼 粉则最终产品会出现带会现象。在发酵培养基中加少量 硫酸铵，可促进菌丝生长。