紅霉素的發(fā)酵及提取工藝課件

紅霉素的發(fā)酵工藝及提取工藝

報(bào)告人趙訓(xùn)平小組成員：陳云、杜婧文，李安、陳哲紅霉素的產(chǎn)生菌及育種

1950年，Lily研究室首次從菲律賓的一個(gè)土樣中篩選到了一株產(chǎn)紅霉素的紅色鏈霉素〈現(xiàn)稱(chēng)為紅色糖多胞菌〉。該菌在合成培養(yǎng)基上生長(zhǎng)時(shí)，氣生菌絲為白色，孢子絲呈不緊密的螺旋狀，3～5圈，孢子呈球狀我國(guó)20世紀(jì)60年代以紅色糖多胞菌P32–103為菌種開(kāi)始紅霉素的工業(yè)生產(chǎn)，該菌發(fā)酵效價(jià)低，且易染噬菌體。隨后，國(guó)內(nèi)學(xué)者不斷以該菌為原始菌進(jìn)行了傳統(tǒng)的誘變育種，獲得許多生產(chǎn)性能良好的菌株?！t霉素的發(fā)酵工藝

孢子培養(yǎng)孢子培養(yǎng)沙土孢子母瓶斜面培養(yǎng)

37℃7～10h37℃7～10h

種子罐培養(yǎng)

子瓶斜面培

34～35℃60～70h

種子罐培養(yǎng)發(fā)酵一級(jí)種子液二級(jí)種子液

32～35℃30～32h31℃150～160h

發(fā)酵液

紅霉素的發(fā)酵工藝2>培養(yǎng)基發(fā)酵培養(yǎng)基最適合的碳源為蔗糖、其次為葡萄糖、淀粉、糊精。生產(chǎn)上常用葡萄糖和淀粉為混合碳源，效果與使用葡萄糖相似。氮源的代謝對(duì)紅霉素合成影響很大，當(dāng)適于菌體生長(zhǎng)的氮源耗盡時(shí)，菌體才停止生長(zhǎng)并迅速合成紅霉素。紅霉素生產(chǎn)中一般都用有機(jī)氮源，其中以黃豆餅粉、玉米漿為最佳。由于黃豆餅粉菌時(shí)泡沫較多，故一、二級(jí)種子罐及后期補(bǔ)料用部分花生餅粉代替，但全用花生餅粉則最終產(chǎn)品會(huì)出現(xiàn)帶會(huì)現(xiàn)象。在發(fā)酵培養(yǎng)基中加少量硫酸銨，可促進(jìn)菌絲生長(zhǎng)。

丙酸是紅霉內(nèi)脂〈合成紅霉素的三中產(chǎn)物之一〉合成的前體物質(zhì)，但丙酸對(duì)菌絲生長(zhǎng)有抑制作用，所以發(fā)酵時(shí)以丙醇為發(fā)酵前體物質(zhì)，丙醇在發(fā)酵時(shí)對(duì)菌絲的毒性作用相對(duì)較小，對(duì)pH的影響也較小，代謝穩(wěn)定，發(fā)酵單位和產(chǎn)品質(zhì)量都較高。此外，正丙醇除了起前體作用外，還對(duì)紅色糖多孢菌中乙酰CoA合成的誘導(dǎo)物。在無(wú)機(jī)元素中，鐵離子抑制紅霉素的合成。紅霉素的發(fā)酵工藝

3）培養(yǎng)條件：（1）溫度：紅霉素發(fā)酵采用31℃恒溫培養(yǎng)。溫度過(guò)高時(shí)，會(huì)產(chǎn)生紅霉素C，紅霉素C與紅霉素A結(jié)構(gòu)相似，但毒性卻是紅霉素A的兩倍，（2）pH：整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中pH維持在6.6～7.2，菌絲生長(zhǎng)良好，發(fā)酵水平穩(wěn)定。紅色糖多孢菌最適生長(zhǎng)pH為6.7～7.0，而紅霉素合成的最適pH為6.7～6.9。（3）通氣和攪拌：紅霉素發(fā)酵為好氧發(fā)酵。一般地，發(fā)酵最初12h，通氣量保持在0.4vvm（每分鐘通氣量與罐體實(shí)際料液體積的比值），12h后到放罐可控制在0.8～1.0vvm。攪拌速度不宜太快，容易損傷菌絲，不利于發(fā)酵紅霉素的發(fā)酵工藝（4）補(bǔ)料：發(fā)酵過(guò)程中還原糖濃度控制在1.0％～1.4％范圍內(nèi)，每隔6補(bǔ)加葡萄糖一次，直到放罐前1218停止補(bǔ)糖。40后補(bǔ)加有機(jī)氮源，每日34次，若發(fā)酵罐的黏度上升則增加補(bǔ)料量，反之則減少，放罐前24停止補(bǔ)氮。發(fā)酵后期添加氨水可以提高發(fā)酵單位，減少脫水紅霉素的形成，改善產(chǎn)品質(zhì)量，補(bǔ)加硫酸鎂可以改善菌絲生長(zhǎng)狀況，提高發(fā)酵單位。前提一般在24后補(bǔ)加（5）發(fā)酵黏度的控制：發(fā)酵液的黏度一定程度上反映了菌絲生長(zhǎng)濃度，并對(duì)紅霉素A.B.C組分的比例有直接的影響氮源對(duì)發(fā)酵的影響及其控制氮源有無(wú)機(jī)氮源和有機(jī)氮源兩類(lèi)。如谷氨酸發(fā)酵，當(dāng)NH4+供應(yīng)不足時(shí)，就促使形成α-酮戊二酸；過(guò)量的NH4+，反而促使谷氨酸轉(zhuǎn)變成谷氨酰胺。發(fā)酵培養(yǎng)基一般是選用含有快速利用和慢速利用的混合氮源。如氨基酸發(fā)酵用銨鹽(硫酸銨或醋酸銨)和麩皮水解液、玉米漿。補(bǔ)加有機(jī)氮源根據(jù)產(chǎn)生菌的代謝情況，可在發(fā)酵過(guò)程中添加某些具有調(diào)節(jié)生長(zhǎng)代謝作用的有機(jī)氮源，如酵母粉、玉米漿、尿素等。補(bǔ)加無(wú)機(jī)氮源補(bǔ)加氨水或硫酸銨是工業(yè)上的常用方法。氨水既可作為無(wú)機(jī)氮源，又可調(diào)節(jié)pH值。在抗生素發(fā)酵工業(yè)中，通氨是提高發(fā)酵產(chǎn)量的有效措施。當(dāng)pH值偏高而又需補(bǔ)氮時(shí)，就可補(bǔ)加生理酸性物質(zhì)的硫酸銨，以達(dá)到提高氮含量和調(diào)節(jié)pH值的雙重目的。紅霉素的提取工藝

在堿性條件下，紅霉素一游離堿的形式存在，可容于有機(jī)溶劑中。在堿性的條件下，可與一些酸形成鹽。目前，國(guó)內(nèi)外主要采用有機(jī)溶劑萃取或大孔樹(shù)脂吸附進(jìn)行提取。1）發(fā)酵液的預(yù)處理：向發(fā)酵液中加入堿式氯化鋁沉淀蛋白質(zhì)，促進(jìn)菌絲結(jié)團(tuán)加快過(guò)濾。2）有機(jī)溶劑萃取：（1）防止和去乳化：用酸性的十二烷基磺酸鈉，在堿性條件下留在水相中，使產(chǎn)品色澤有所改進(jìn)。（2）pH：發(fā)酵液堿化時(shí)控制pH在10±0.4的范圍內(nèi)。（3）溫度：控制提取過(guò)程的溫度有利于提高萃取收率。紅霉素的提煉與精制利用紅霉素不同酸堿度下溶解于不同溶劑特性，發(fā)酵液轉(zhuǎn)移到有機(jī)溶劑中，再在適當(dāng)酸性條件下使紅霉素從溶劑中轉(zhuǎn)移到酸性緩沖液中，后在適當(dāng)堿性條件下，使紅霉素再一次轉(zhuǎn)移到溶劑中。溶劑反復(fù)萃取，達(dá)濃縮去雜之目的。發(fā)酵液處理：加0.1-0.2%甲醛溶液、4-6%的ZnSO4，用15-20%的堿液調(diào)pH至8.2-8.8，過(guò)濾。濾液處理：算好醋酸丁酯加入量，堿液調(diào)pH至10-10.5，邊加邊攪拌。加適量消乳劑。保溫30-32℃醋酸丁酯提取液處理：加適量磷酸鹽緩沖液，10%醋酸調(diào)pH至5-5.5，分層，去廢醋酸丁酯，10%NaOH調(diào)pH到7-8，同時(shí)加適量醋酸丁酯。酸化緩沖液的處理：經(jīng)中和的酸性緩沖提取液保溫35-45℃，加醋酸丁酸酯萃取，用10%NaOH堿化，調(diào)pH至10-10.3，二次分級(jí)萃取，靜置分層，得醋酸丁酯萃取液。經(jīng)冷凍干燥，分裝。紅霉素

【別名】威霉素;福愛(ài)力；新紅康；

【外文名】Erythromycin,EM,EMU-V,Eryc,Ethryn,E-Mycin,Gluceptate,Ilotycin紅霉素適應(yīng)癥:紅霉素在臨床上可作為下列感染的選用藥物:1.溶血性鏈球菌、肺炎鏈球菌等所致的急性扁桃體炎、急性咽炎、鼻竇炎。2.溶血性鏈球菌所致猩紅熱、蜂窩織炎。3.肺炎支原體肺炎、肺炎衣原體肺炎。4.氣性壞疽、炭疽、破傷風(fēng)。5.白喉(輔助治療)及白喉帶菌者。6.沙眼衣原體結(jié)膜炎。7.衣原體屬、支原體屬所致泌尿生殖系感染。8.李斯特菌病。9.軍團(tuán)菌病。10.淋球菌感染。11.空腸彎曲菌腸炎。12.厭氧菌所致口腔感染。13.百日咳。14.放線(xiàn)菌病。15.皮膚科主要用于非淋菌性尿道炎(宮頸炎)、淋病、梅毒、軟下疳、衣原體淋巴肉芽腫(性病性淋巴肉芽腫)、痤瘡以及金黃色葡萄球菌性皮膚感染、猩紅熱等紅霉素藥理學(xué)作用:紅霉素是由鏈球菌Streptomyceserythreus所產(chǎn)生的一種堿性抗生素，屬大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)。本藥系抑菌劑，但在高濃度時(shí)對(duì)高度敏感的細(xì)菌也具殺菌作用。其作用機(jī)制是可透過(guò)細(xì)菌細(xì)胞膜，在接近供位(“P”位)與細(xì)菌核糖體的50S亞基成可逆性結(jié)合，阻斷轉(zhuǎn)移核糖核酸(tRNA)結(jié)合至“P”位上，同時(shí)也阻斷多肽鏈自受位(“A”位)至“P”位的位移，使細(xì)菌蛋白質(zhì)合成受到抑制，從而起抗菌作用。紅霉素僅對(duì)分裂活躍的細(xì)菌有效。紅霉素抗菌譜廣，對(duì)大多數(shù)革蘭陽(yáng)性菌、部分革蘭陰性菌及一些非典型致病菌有效。本藥對(duì)葡萄球菌屬(包括產(chǎn)酶菌株)、各組鏈球菌、肺炎雙球菌、炭疽桿菌、破傷風(fēng)梭桿菌、白喉?xiàng)U菌、淋球菌、腦膜炎球菌、流感桿菌、百日咳桿菌、空腸彎曲菌屬、軍團(tuán)菌屬、李斯特菌、伊斯雷爾放線(xiàn)菌具有較強(qiáng)的抗菌活性；對(duì)梅毒螺旋體、肺炎支原體、鉤端螺旋體、立克次體；衣原體等也有較好的抑制作用。乳糖酸紅霉素為紅霉素的乳糖醛酸鹽(lactobionate)。乳糖酸紅霉素吸收后，水解釋放出活性成分紅霉素。紅霉素可透過(guò)細(xì)菌細(xì)胞膜，在接近供位(“P”位)與細(xì)菌核糖體成可逆性結(jié)合，阻斷轉(zhuǎn)移核糖核酸(tRNA)結(jié)合至“P”位上，同時(shí)也阻斷多肽鏈自受位(“A”位)至“P”位的位移，使細(xì)菌細(xì)胞蛋白合成受到抑制，從而起抗菌作用。乳糖酸紅霉素對(duì)大多數(shù)革蘭陽(yáng)性菌、部分革蘭陰性菌及一些非典型致病菌有效。本藥對(duì)葡萄球菌屬(包括產(chǎn)酶菌株)、各組鏈球菌、肺炎雙球菌、炭疽桿菌、破傷風(fēng)梭桿菌、白喉?xiàng)U菌、淋球菌、腦膜炎球菌、流感桿菌、百日咳桿菌、空腸彎曲菌屬、軍團(tuán)菌屬、李斯特菌、伊斯雷爾放線(xiàn)菌具有較強(qiáng)的抗菌活性；對(duì)梅毒螺旋體、肺炎支原體、鉤端螺旋體、立克次體、衣原體等也有較好的抑制作用。紅霉素的分類(lèi)名稱(chēng)：一級(jí)分類(lèi)：皮膚科用藥二級(jí)分類(lèi)：抗生素類(lèi)藥物三級(jí)分類(lèi)：大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)抗生素藥品英文名：Erythromycin藥品別名：艾狄密新、福愛(ài)力、紅絲霉素、紅霉素堿、阿達(dá)霉素、Eritromicina、Ermycin、Eryc、ErythromycinBase、Erythromycinum、Paedlathrocin藥物劑型1.腸溶片:0.125g，0.25g；2.眼膏:0.5%；3.軟膏:1%；4.栓劑:0.1g，0.2g。5.注射劑(粉)：0.25g，藥物0.3g。

乳糖酸紅霉素吸收后，水解釋放出活性成分紅霉素。紅霉素可透過(guò)細(xì)菌細(xì)胞膜，在接近供位(“P”位)與細(xì)菌核糖體成可逆性結(jié)合，阻斷轉(zhuǎn)移核糖核酸(tRNA)結(jié)合至“P”位上，同時(shí)也阻斷多肽鏈自受位(“A”位)至“P”位的位移，使細(xì)菌細(xì)胞蛋白合成受到抑制，從而起抗菌作用。乳糖酸紅霉素對(duì)大多數(shù)革蘭陽(yáng)性菌、部分革蘭陰性菌及一些非典型致病菌有效。本藥對(duì)葡萄球菌屬(包括產(chǎn)酶菌株)、各組鏈球菌、肺炎雙球菌、炭疽桿菌、破傷風(fēng)梭桿菌、白喉?xiàng)U菌、淋球菌、腦膜炎球菌、流感桿菌、百日咳桿菌、空腸彎曲菌屬、軍團(tuán)菌屬、李斯特菌、伊斯雷爾放線(xiàn)菌具有較強(qiáng)的抗菌活性；對(duì)梅毒螺旋體、肺炎支原體、鉤端螺旋體、立克次體、衣原體等也有較好的抑制作用適應(yīng)證

紅霉素在臨床上可作為下列感染的選用藥物:1.溶血性鏈球菌、肺炎鏈球菌等所致的急性扁桃體炎、急性咽炎、鼻竇炎。2.溶血性鏈球菌所致猩紅熱、蜂窩織炎。3.肺炎支原體肺炎、肺炎衣原體肺炎。4.氣性壞疽、炭疽、破傷風(fēng)。5.白喉(輔助治療)及白喉帶菌者。6.沙眼衣原體結(jié)膜炎。7.衣原體屬、支原體屬所致泌尿生殖系感染。8.李斯特菌病。9.軍團(tuán)菌病。10.淋球菌感染。11.空腸彎曲菌腸炎。12.厭氧菌所致口腔感染。13.百日咳。14.放線(xiàn)菌病。15.皮膚科主要用于非淋菌性尿道炎(宮頸炎)、淋病、梅毒、軟下疳、衣原體淋巴肉芽腫(性病性淋巴肉芽腫)、痤瘡以及金黃色葡萄球菌性皮膚感染、猩紅熱等。

不良反應(yīng)

1.用藥后可出現(xiàn)腹瀉、惡心、嘔吐、中上腹痛、食欲減退等胃腸道癥狀，其發(fā)生率與劑量大小有關(guān)。2.用藥后偶可出現(xiàn)乏力、黃疸及肝功能異常等肝毒性。3.大劑量(每天≥4g)給藥或肝、腎疾病患者、老年患者用藥后可能引起耳毒性。主要表現(xiàn)為聽(tīng)力減退。醫(yī)學(xué)全/在線(xiàn)可能與血藥濃度過(guò)高(＞12mg/L)有關(guān)，停藥后大多可以恢復(fù)正常。4.用藥后偶可出現(xiàn)藥物熱、皮疹、嗜酸粒細(xì)胞增多等過(guò)敏反應(yīng)，發(fā)生率約為0.5%～1%。5.少數(shù)患者用藥后偶有心律不齊，口腔或陰道念珠菌感染等。6.部分患者靜脈給藥后偶可出現(xiàn)靜脈刺激或靜脈炎。

藥物相應(yīng)作用

1.紅霉素與卡馬西平、丙戊酸等抗癲癇藥同用，可抑制卡馬西平和丙戊酸的代謝，導(dǎo)致后者的血藥濃度升高而發(fā)生毒性反應(yīng)。并且卡馬西平又能通過(guò)肝臟微粒體氧化酶降低本藥藥效。2.紅霉素與環(huán)孢素合用可促進(jìn)環(huán)孢素的吸收并干擾其代謝，臨床表現(xiàn)為腹痛、高血壓及肝功能障礙。3.紅霉素與黃嘌呤類(lèi)(二羥丙茶堿除外)同用可使氨茶堿的肝清除減少，導(dǎo)致血清氨茶堿濃度升高和(或)毒性反應(yīng)增加。這一現(xiàn)象在同用6天后較易發(fā)生，氨茶堿清除的減少幅度與紅霉素血清峰值成正比。4.紅霉素與地高辛合用，可清除腸道中能滅活地高辛的菌群，因而導(dǎo)致地高辛腸肝循環(huán)，使地高辛血藥濃度升高而發(fā)生毒性反應(yīng)