红霉素链霉菌发酵液中提取红霉素

• （5）通氨
• 红霉素适宜后期通氨对提高发酵单位和成品质量均有好处，氨 水加入方式以滴加最好。
（6）发酵液浓度的控制
• 在一定的强度范围内，红霉素c含量与发酵液浓度呈负相关的关系。因此， 适当提高发酵液浓度能减少红霉素c组分的比例，从而保证成品质量。 • 发酵液熟度与搅拌功效、氮源补人量及培养温度有关。通过减慢搅拌转 速、改变搅拌叶型式、降低罐温、增加有机氮源补量，滴加氨水等能提 高发酵液的教度。但熟度过高会影响溶解氧的浓度，单位明显下降，所 以必须因地制宜进行发酵工艺控制。
3、培养条件的控制
（1）通气搅拌 （2）温度 （3）pH （4）中间补料 （5）通氨 （6）发酵液浓度的控制 （7）消泡
（1）通气搅拌
• 发酵最初12小时内通气量保持在0.4vvm，12小时后控制在0.8～1.0vvm，所 用搅拌输入功率为1.5～2kW/1000L。增大空气流量和加快搅拌转速会提高 发酵单位，但必须加强补料的工艺控制，防止菌丝早衰自溶。
2、红霉素的作用及应用范围：
• 红霉素是广谱抗生素，对格兰阳性菌作用强，临床上主要用于呼吸道感 染、皮肤与软组织感染 、泌尿生殖系统感染及胃肠道感染等。用于治 疗腹泻、菌痢、胆结石、胆囊炎、绿脓杆菌继发感染、支气管炎、哮喘 和脓毒性心内膜炎皆有效。红霉素还起到预防心脏病的作用，用于辅助 治疗肺癌和节段性回肠炎。亦可用于预防风湿季节性发作。红霉素得多 副作用小。主要副作用为恶心和呕吐等胃肠道反应，适用于青霉素过敏 者。 • 其作用机理是：核糖体是细胞中蛋白合成场所，无论原核或真核细胞内 核糖体的含量都与细胞蛋白合成活性直接相关。一旦核糖体功能受到破 坏，细胞会由于不能合成蛋白而死亡。红霉素在细胞中的作用对象就是 核糖体，其作用方式有两种：一是抑制50S核糖体大亚基的形成，另一 个是抑制核糖体的翻译作用。 • 目前市场上的主要红霉素商品有：红霉素软膏、罗红霉素、红霉素眼 膏、红霉素肠溶胶囊、红霉素肠溶片、红霉素片、罗红霉素片、红霉素 分散片等等。
适量BA洗涤，55℃干燥
干晶体
［溶解］
在搅拌下将红霉素乳酸 盐加入10%丙酮水溶液 中溶解，pH6.0
红霉素溶液
［碱化转化］
加氨水碱化，pH10 水解温度55℃
［分离、洗涤、干燥］
湿晶体
甩滤，水洗至 pH7~8,55℃干燥
成品
传统工艺存在的问题：
(1）滤饼中含有大量Zn2+，滤饼无法实现在利用， 污染土壤 ； (2）滤液萃取后的废水中存在大量SO42+，废水处理时产生有毒气体 H2S，污染大气；
1.2、红霉素的生物合成
原料来源： 红霉素的生源主要来自葡萄糖和氨基酸 合成主要步骤： ①丙酸盐经过多步反应形成中间体6-脱氧红霉内酯B； ②在C-6上进行羟基化反应形成红霉内酯B； ③L-红霉糖转至内酯环的C-3位羟基上形成3-α -L-碳霉糖基红霉内酯B； ④D-红霉氨基糖结构部分转移至C-5羟基后得到红霉素D； ⑤红霉素D在C-12羟基化可得红霉素C，红霉素C再甲基化则得红霉素A； ⑥红霉素D的红霉糖部分甲基化可形成红霉素B 。
发酵液
0.05％甲醛,3%~5%ZnSO4,NaOH 调
用BA做二级顺流萃取，一级 pH10~10.2，二级Ph10.4~10.6
一次萃取液
［乳酸盐沉淀］
缓慢加入用BA稀释至20%~30% 的乳酸pH6.0加完后继续搅拌0.5h
乳酸盐湿晶体
［提取、离心分离］
（4）中间补料
• 发酵过程中还原糖控制在1．2％一1．6％范围内，每隔6h加入 葡萄糖，直至故罐前12—18h停止加糖。有机氮源一般每B4r 3— 4次。根据发酵液浓度的大小决定补入量的多少，若浓度低可增 加补料量；反之，则减少补料量，甚至适量补水，故罐前24h停 止补料。前体一般在24h，当发酵液变浓，pH高于6．5时开始补 入，每隔24hAR一次，全程共加4至5次，总量为o．7％一o．8％。
子斜面孢子
种子培养
5℃.60～70h
一级培养液
种子培养
二级培养液
33～35℃,35～40h
发酵
发酵液
31 ℃,150~160h
提取与精制
2.2、发酵工艺要点
1、种子 2、培养基 3、培养条件的控制
1、种子
红霉素斜面袍子培养基是由玉米浆、淀粉、氯化钠、硫酸铵 等组成 袍子培养基消毒后必须快速冷却为妥，过长对袍子生长不利。 温度37℃，湿度要求50％左右，母瓶斜面培养9d，子瓶斜面 培养7d。要求成熟的孢子菌落呈深米黄色，色泽新鲜、均匀、 无黑点，并要求每瓶的孢子数不低于1亿个。 将子瓶斜面孢子菌落制成袍子悬浮液，用微孔接种的方式接 人种子罐
红霉素分子结构中有一个二甲基氨基官能团，是一个弱碱， pKa=8.6，在酸性条件下与某些酸会形成盐，如红霉素乳酸盐。 在一次或二次有机溶剂萃取液中或者在一次或二次反萃液中 使红霉素转成盐的形式沉沉下来，包括草酸盐、乳酸盐和硫氰酸 盐，以硫氰酸盐和乳酸盐最为广泛。
红霉素乳酸盐沉淀的工艺流程：
［预处理、过滤］
2、培养基
发酵培养基成分由黄豆饼粉、玉米浆、淀粉、 制钩糖、碳酸钙、硫酸铵、磷酸一氢钾等组 成。 • （1）氮源 • （2）碳源 • （3）前体
（1）氮源
以黄豆饼粉为主，其次是玉米浆和硫酸铵 中间补料有花生饼粉、蛋白陈、酵母粉及氨水。 分析：1、黄豆饼粉因消毒时泡沫较多，故一、二级种子罐及 后期补料用部分花生饼粉代替，玉米桨质量对红霉素生物合 成也有影响。 2、有的工厂以玉米胚芽粉代替，因玉米胚芽粉的合磷 量低于玉米浆，因此配方中无机磷用量相应增加。 3、采用丰富培养基往往能提高发酵单位，但培养基丰 富了，固形物增加使溶解氧随之下降，限制了抗生家产量的 近—步提高。采用基础原料液体化，即用蛋白酶水解各种饼 粉，取滤液(酶解液)代替固体饼粉进行发酵，加上酶解液进 行中间补料就使摇瓶发酥单位大幅度提高。
• (7）消泡
• 因发酵培养基有黄豆饼粉，故在培养基消毒及通争气时泡沫较多。一般 以植物油(豆油或菜油)做消沫剂，不宜一次多量加入。
目录
3
三、提取红霉素的方法选择
发酵液成分 仅有约4%~8%的红霉素，其余为
菌体、蛋白质、色素、油脂等
3 分离提纯
三、提取红霉素的方法选择 性质不稳定，pH过高、过低均 产品性质
红霉素结构
红霉素是大环内酯类抗生素，是一种碱性抗生素 红霉素可分为四类：红霉素A、B、C、D（根据R1、R2基团不 同）
• 红霉素A是白色或类白色的结晶性粉末，微有吸湿性， 味苦，易溶于醇类、丙酮、氯仿、酯类（如乙酯、丁酯、 戊酯等），微溶于乙醚。在水中的溶解度为2mg/ml （25℃左右），它随着温度的升高而减少。在室温和 pH 6～8的条件下，其溶液相当稳定，温度升高稳定性 下降。红霉素熔点为135～140℃（游离碱水合物）， 190～193℃（无水游离碱）。且具有旋光性和紫外吸收 峰。红霉素碱能和有机酸或无机酸类结合成盐，其盐类 易溶于水。在临床上具有广泛用途的是红霉素A，它的 抑菌活性最高。
工艺流程
发酵液
［预处理、过滤］
0.05％甲醛，3%~5%ZnSO4,NaOH 调pH7.8~8.2
滤洗液
［提取、离心分离］
用BA做二级顺流萃取，一级 pH10~10.2，二级Ph10.4~10.6
一级萃取液
［提取、离心分离］
醋酸缓冲液做二级逆流萃取，一级 pH5.0~5.2，二级Ph4.6~4.8
1.3、红霉素的生产一般原理及步骤简介
产生菌培养
生物合成 发酵
精制
红霉素的提取
发酵液预处理和过滤
目录
2
二、红霉素的生产流程
2.1、一般流程 2.2、发酵工艺要点 2 二、红霉素的生产流程 2.3、发酵液的成分和提取难度分析
2.1红霉素生产的一般流程
孢子培养 孢子培养
沙土孢子
母斜面孢子
37℃,7～10天
各种分离方法的优缺点和经济性、高效性，选出最优的分 离方法。 红霉素提取方法的选择、工艺流程的选择、制作PPT
目录
1
2
一、设计背景
二、红霉素的生产流程
三、提取红霉素的方法选择 四、工艺流程设计
3 4
目录
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一、设计背景
1.1、红霉素简介
1、抗生素分类
（1）、β -内酰胺类如青霉素类、头孢类等 1 一、设计背景 （2）、氨基糖苷类如链霉素、庆大霉素等 （3）、大环内酯类如红霉素、麦迪加霉素等 （4）、四环素类如四环素、土霉素类等
7、其他
(1）萃取时pH一般在>10，反萃取时pH一般在<5，容易引起红霉素 的降解，尤其易发生酸性降解； (2）发酵液碱化过程中，局部的过酸过碱降解红霉素； (3）板框过滤各板框间差异性大，过滤工艺稳定性差，导致产品质 量和收率波动较大。
醋酸缓冲液
［提取、离心分离］
用BA做三级顺流萃取，pH分别为 9.8~10、9.9~10.2、10~10.2，38~40％
二级萃取液
［结晶］
加10%的丙酮，-5%以 下，静置24~36h
结晶液
［分离、洗涤］
离心甩滤，蒸馏 水洗涤
［制粒、干燥］
湿晶体
70~80℃， 2666Pa干燥20h
成品
2、中间盐沉淀法：
（2）碳源
• 以葡萄糖为主(占80％一85％)，其次是淀粉(占15％一25％)。为了 降低成本与节粮，生产上常用母液糖代替固体葡萄糖。
• （3）前体
根据红霉家生物合成途径，红霉素c转为红霉素A需要甲基供体， 发酵过程加入丙酸或丙醇作为前体以提高红霉家A的产量。 注意: 丙酸或者丙醇作为前体时其加入量、加入速度及加入浓度控 制不当易使菌丝自溶，甚至全罐损失。最好加入水稀释降低丙酸 浓度，减慢加入速度或用丙酸钠代替。丙醇作前体时，代谢较稳 定，对pH影响小，发酵单位及成品的量都比较高，但要注意防火 安全。 菌种选育时用豆油作碳源可使产生菌利用脂肪酸的能力提高，培 养基用豆油作碳源，可不加前体，不但能提高单位，还可延长周 期
（2）温度
• 采用全程31℃培养，红色链霉菌对温度较敏感，若前期33℃培养，则菌丝 生长繁殖速度加快，40h新度即达最高峰，但衰老自溶亦快，发酵液容易 下降。31℃培养菌丝生长虽比33℃馒，48h新度方达最高峰，但衰老较馒， 使新度下降速度减缓，转稀时间推迟。
• （3）pH
• 整个发酵过程维持在6.6—7.2，菌丝生长良好，不自治，发酵单位稳定。如 在接种后24h内pH过低或偏高，则菌丝生长较馒，生物合成水平的差别也 很显著，特别在发酵前期，当pH为5.7—6.3时发酵终厂的单位仅为对照的 一半。当PH为5.3时已经生成的红霉素全部失效，菌丝自溶。当PH为6.3时 红霉素部分失效，pH在6.7—6.9有利于红霉素的生物合成。
1、ZnSO4作为絮凝剂
2、板框过滤
(1）过滤质量差，导致了乳化现象，降低了萃取收率，增加了溶媒用 量，影响了产品的品质； (2）过滤过程加入助滤剂影响产品的纯度和收率； (3）需要人为添加滤布、清洗滤布，无法自动化，生产效率低； (4）产生废水量大，增加废水处理成本；
3、DRY500碟片式离心机（国内对红霉素分离时多采用）。自动化程 度低，需要人为拆卸、清洗，费时费力，影响生产进度；人为监测pH 值，不能及时监控生产实况。 4、乳化现象。降低了萃取收率。 5、破乳剂。用量大，价格昂贵，对人体有害，污染环境。 6、萃取剂。消耗大，成本高，回收耗能大，废液处理处理困难。
红霉素链霉菌发酵液中提取红霉素
小组成员：
丁武斌、关祖元、何秀炎、纪昌卫、刘蕴杰
任务分配
队员
丁武斌 关祖元 何秀炎
任务
撰写报告，画流程图、制作PPT，查找文献
设计背景（红霉素的性质、红霉素的生产原理简介）
链霉菌发酵合成红霉素的过程，料液特性，发酵液的成分， 分离红霉素时面临的困难及如何解决
刘蕴杰 纪昌卫
会破坏红霉素的结构
用途
直接作为医药用品
提纯的特点：
1、目标产物低； 2、杂质多，黏度大； 3、红霉素是多组分抗生素； 4、性质不稳定；
5、（药品）符合特殊的质量和安全要求；
传统的提取工艺：
1、溶媒萃取法。碱性条件下，红霉素可以由水相转移到有 机相——萃取；酸性条件下，红霉素由有机相转移到水相——反 萃取；反复的相转移中实现浓缩和除杂。 当pH＞10.0时红霉素基本以游离碱的形式存在，能溶于乙酸 丁酯中，当pH＜6.0时，红霉素以盐的形式存在，其在水中的溶解 度随pH降低而迅速增大。 提取采用在乙酸丁酯及在醋酸缓冲液中反复萃取。