红霉素生产工艺

毕业论文题目：浅谈红霉素发酵工艺系部：生物工程系专业：生物技术及应用班级：姓名：学号：指导教师：2012年 4 月10日目录摘要 (5)1 前言 (6)1.1简述 (6)1.2物化性状 (6)1.3作用机理 (6)1.4 红霉素发酵的研究意义 (6)1.5红霉素研究现状 (7)1.6现阶段的研究方向 (7)2红霉素发酵工艺流程及操作要点 (7)2.1发酵工艺流程 (7)2.1.1一级发酵工艺 (7)2.1.2二级发酵工艺 (8)2.1.3三级发酵工艺 (8)2.2红霉素发酵操作要点 (9)2.2.1红霉素发酵营养组分 (9)2.2.1.1碳源营养 (9)2.2.1.2氮源营养 (10)2.2.2红霉素发酵操作注意事项 (11)2.2.2.1红霉素发酵PH控制 (11)2.2.2.2红霉素发酵豆油的控制 (11)2.2.2.3红霉素发酵温度的控制 (12)2.2.2.4红霉素发酵溶氧的控制 (12)2.2.2.5红霉素发酵空气的控制 (12)2.2.2.6发酵液质量控制 (13)2.2.3有效成分测定标准 (13)3结论 (13)参考文献 (14)谢辞 (15)摘要红霉素是20世纪50 年代开始生产的大环内酯类抗生素，他的抗菌谱与青霉素G 相似，只要用于抗革兰氏阳性菌所致的感染，对青霉素耐药菌和某些病原体如军团菌、螺杆菌、支原体、衣原体、放线菌、非结核分枝杆菌、立克次体及某些厌氧菌感染有效。

红霉素还具有改善机体免疫系统的作用，对不断增加的许多致病微生物也有良好的抗菌活性。

随着对红霉素的研究开发深入开展，一些高效、长效、生物利用度好、各具特色的新红霉素半合成衍生物具有很大的市场潜力。

本次研究对红霉素的发酵条件进行了简要的探讨，其中红霉素的发酵单位达XXX，相当于目前国内红霉素的生产有了一定的突破和进展，对红霉素的工艺研究具有一定了理论指导意义及重大的经济价值。

关键字：红霉素；发酵工艺参数；探讨1前言1.1简述红霉素是由红霉素链霉菌（Streptomyces erythreus）所产生的大环内酯（macrolide）系的代表性的抗菌素。

可以抑制细菌蛋白质的合成，系抑菌剂，其中主要对革兰氏阳性菌、立克次氏体等具有抗菌活性，是治疗耐药性金黄色葡萄球菌感染和溶血性链球菌感染所引起疾病的首选药物。

随着红霉素衍生物药物的不断涌现，对红霉素的认识提升到了新的层面，如何提高红霉素发酵单位成为近来研究开发的热点。

现阶段，我国红霉素年产量与国际水平相差较大美国亚培公司年产量达2000t，我国仅200t（马培齐.医药经济信息》,203:15.），国外的发酵单位也高达8000-12000u/ml(马培齐.《医药经济信息》,203:15.)。

1.2物化性状红霉素分子式C37H67NO13，分子量733.93，熔点138-140℃，为白色或类白色的结晶或粉末；无臭，味苦；微有引湿性，易溶于乙醇和丙酮，微溶于水，是-种碱性抗生素。

是发酵过程中产生的次级代谢产物，主要活性成分是红霉素A，杂质组分主要有红霉素B、红霉素C、红霉素D、红霉素E以及红霉素F等。

其中主要杂质为红霉素C。

1.3作用机理主要对革兰氏阳性菌具有抗菌性。

LD50为200―400毫克/公斤，与细菌的聚核糖体结合而抑制肽链的延伸，从而抑制细菌蛋白质的合成。

1.4 红霉素发酵的研究意义红霉素属大环内酯类抗生素，具有广谱抗菌作用，其抗菌谱与青霉素相似，对革兰氏阳性菌尤其敏感。

临床主要用于扁桃体炎、猩红热、白喉、淋病肠道阿米巴病、皮肤软组织感染等的治疗。

上、下呼吸道感染也可选用红霉素。

需要特别指出的是，红霉素对于不能耐受青霉素的患者也适用。

红霉素除被收入《中国药典》外，还被收入美国、英国、日本等许多国家的药典中。

近年来，在竞争激烈的抗生素市场上，红霉素及其衍生物产量逐年增长，销售额不断上升，预计今后的市场仍有广阔的发展空间。

1.5红霉素研究现状现阶段，我国红霉素年产量与国际水平相差较大美国亚培公司年产量达2000t，我国仅200t（马培齐.医药经济信息》,203:15.），国外的发酵单位也高达8000-12000u/ml(马培齐.《医药经济信息》,203:15.)。

1.6现阶段的研究方向通过控制优化培养基及发酵过程中溶氧、PH、空气量、搅拌转速、罐压、补料等来提高红霉素A的含量，从而提高红霉素的产量。

2红霉素发酵工艺流程及操作要点2.1发酵工艺流程2.1.1一级发酵工艺一级培养基配方：打入软化水200L、豆饼粉8.75kg、玉米淀粉10.76kg、糊精9.30kg、玉米浆4.65kg、盐2.43kg、硫酸铵1.23kg、豆油4.25kg、消泡剂0.16kg，用液碱调PH 至6.2（±0.1），加入CaCO3 3.45kg，再打软化水至400L。

初始条件：温度34.0℃灌压0.05Mpa 转速 80rpm 通气量0.8vvm 溶氧100％当溶氧低于40％时，采用转速和空气流量交替上升的方式来提高溶氧，转速每次提高10转。

移种标准：当PH先上升（第一个高峰），再下降，再上升后当第三个高峰出现后（第四个高峰），向后推4～6小时开始移种，需要推迟移种时间时，温度可以降至32℃降速为0.5℃／h。

2.1.2二级发酵工艺初始条件：温度33.0℃灌压0.05Mpa 转速 70rpm 通气量 1.0vvm 溶氧100％当溶氧低于40％时，采用转速和空气流量交替上升的方式来提高溶氧，转速每次提高5转。

移种条件：移种发酵罐时，条件是当PH先上升（第一个高峰），在下降，在上升后当高峰出现后（第二个高峰），向后推4～6小时开始移种，或第一个高峰向后推14个小时。

需要推迟移种时间时，温度可以降至33℃降速为0.5℃／h。

2.1.3三级发酵工艺初始条件：温度32.5℃灌压0.05Mpa 转速 50rpm 通气量 0.55vvm 溶氧100％ PH 7.0左右。

发酵过程中溶氧的控制：接种后，溶氧从100％开始下降，随着菌体的生长，溶氧低于45％时，采用转速和空气流量交替上升的方式来提高溶氧，转速每次提高5转，具体参照下表，表中条件从左至右，从上至下逐条使用，当表中条件用完后，溶氧仍低于45％时，（溶氧低于15％时）开始补水，补速1200L／h。

中后期，溶氧逐步回升，当期高于50％，按照如下方法，将溶氧控制在45％，具体参照下表，表中条件从左至右逐条使用，转速每次降低5转，温度每次降低0.3℃。

罐压 0.05 温度 32.5通气量 1.0转速逐渐降低，每次降低5转。

三、发酵中PH控制接种后PH先下降后上升，然后再次下降，当PH降至6.90以下时，开始用糖调节PH，PH自控维持在6.90。

一、发酵中补糖控制当PH上升至7.25～7.45长时间没有下降时（2～2.5h），开始补糖，起始速度为200L／h，使PH缓慢降到6.8～7.0，当PH＜6.90时，停止补糖，当PH回升到＞6.90时，开始进行自控，将PH控制在6.90液糖浓度（30%）左右。

五、发酵中正丙醇的控制发酵20h左右开始补正丙醇，开始正丙醇的残留量控制在0.5～1.5g／L,40-130h控制在1.5～2.5g／L正丙醇浓度（30%）左右。

正丙醇35周期后具体加量根据残留量来定。

二、发酵中豆油的控制发酵25h左右开始补豆油，在45～120h，豆油的补速按照表中的高限来补，其余时间当豆油的残留量为0时，补速提高10％具体参照下表。

豆油在55周期后具体加量根据残留量来定。

六、放罐条件：生物量在35%左右，粘度到（180cp）左右，镜检菌丝有自溶现象发生，周期在189h左右，效价9000ú/ml,溶氧一直上升而没有下降趋势。

2.2红霉素发酵操作要点2.2.1红霉素发酵营养组分2.2.1.1碳源营养碳在细胞中的干物质中约占50%，所以微生物对碳的需求最大。

凡是作为微生物细胞结构或代谢产物中碳架来源的营养物质，都称为碳源。

其作用一方面是作为微生物细胞结构或代谢产物中碳架来源，另一方面是提供菌体生长，产物分泌所需要的能量。

作为微生物营养的碳源物质种类很多，从简单的无机物（CO2、碳酸盐）到复杂的有机含碳化合物（糖、糖的衍生物、脂类、醇类、有机酸、芳香化合物及各种含碳化合物等）都可作为碳源。

根据碳素的来源不同，可将碳源物质分为无机碳源物质和有机碳源物质两类。

发酵中使用的碳源物质通常是各种有机碳源物质。

葡萄糖（液糖）：红霉素采用流加液糖方式，其作用在于调节发酵液的pH，另一方面作为碳源之一。

多糖工业发酵用的多糖：有糊精、淀粉及其水解液。

玉米淀粉及其水解液是抗生素、氨基酸、核苷酸、酶制剂等发酵中常用的碳源。

玉米淀粉：糊精英文名称：dextrin;amylin 定义：淀粉经酶法或化学方法水解得到的降解产物，为数个至数十个葡萄糖单位的寡糖和聚糖的混合物。

包括有麦芽糖糊精、极限糊精等。

糊精通常分为三类：白糊精、黄糊精和英国胶或称“不列颠胶”。

它们之间的差异在于对淀粉的预处理方法及热处理条件不同。

脂类（豆油）：霉菌和放线菌可利用油脂做碳源。

在发酵过程中，加入油脂有消泡和补充碳源的双重作用。

在红霉素的生产当中，豆油是原料之一，其作用一方面是消泡，另一方面可以被链霉菌利用作为碳源，提供合成红霉素的前体。

有机酸、醇：正丙醇：正丙醇是原料之一，作为合成红霉素的前体，其也可被链霉菌菌利用作为碳源。

2.2.1.2氮源营养氮元素是微生物细胞蛋白和核酸的主要成分，对微生物的生长发育有特别重要的意义。

因此我们可以将氮源分为无机氮源和有机氮源两种，两者在发酵中都有应用。

（1）无机氮源常见的无机氮源主要包括氨水、铵盐等。

无机氮源的利用速度一般比有机氮源快，因此无机氮源又被称作速效氮源。

某些无机氮源由于微生物分解和选择性吸收的原因，其利用会逐渐造成环境pH的改变。

例如：在红霉素生产中，在基础料中加入硫酸铵的方式补充无机氮源，在部分文献中也采用间接流加硫酸铵的方式来补充无机氮源。

无机氮源虽然价格便宜、利用迅速，但是并非所有的微生物都能利用这类简单的氮源。

（2）有机氮源有机氮源是另一大类发酵氮源，主要是各种成分复杂的工农业下脚料，种类非常多，如玉米浆、各种豆粉、玉米粉、实验室常用的牛肉膏、蛋白胨等等。

总的来说，微生物在有机氮源培养基上生长要比无机氮源培养基上旺盛，这主要是由于有机氮源的成分一般比较复杂，营养也较无机氮源丰富。

有机氮源中除含有一定比例的蛋白质、多肽及游离氨基酸以外，还含有少量的糖类、脂类以及各种无机盐、维生素、碱基等。

由于微生物可以直接从培养基中获得这些营养成分,所以微生物在有机氮源上的生长一般较好，更有一些微生物必须依赖有机氮源提供的营养才能生长。

黄豆饼粉是发酵工业最常用的有机氮源。

根据油脂含量可将其分为三种，全脂黄豆粉（含油脂18%以上），低脂黄豆粉（含油脂9%以下），脱脂黄豆粉含油脂2%以下）蛋白胨、酵母粉等使工业上常用的有机氮源。