红霉素生产工艺的现状与展望_李雷
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红霉素的发酵工艺及提取工艺
注射用红霉素
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谢谢！
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• （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
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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。
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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。
红霉素的发酵工艺及提取工艺
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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。
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。
2024年硫氰酸红霉素市场发展现状
2024年硫氰酸红霉素市场发展现状概述硫氰酸红霉素是一种重要的抗生素，具有广谱抗菌活性，对许多细菌和病毒感染具有抑制作用。
近年来，硫氰酸红霉素在医药领域得到了广泛应用，并在市场上取得了良好的发展。
本文将对硫氰酸红霉素市场的发展现状进行分析，并展望其未来的前景。
市场规模硫氰酸红霉素市场在过去几年呈现稳步增长的态势。
据统计数据显示，2017年至2019年期间，硫氰酸红霉素市场规模从XX亿美元增长到XX亿美元，年复合增长率约为XX%。
这一增长趋势主要得益于硫氰酸红霉素作为抗菌药物的广泛应用以及全球医疗需求的增加。
市场驱动因素硫氰酸红霉素市场的增长归因于以下几个主要因素：1. 抗菌药物需求增加随着全球人口的增长以及老龄化趋势的加剧，感染性疾病的发病率不断上升，从而推动了抗菌药物市场的增长。
硫氰酸红霉素作为一种常用的抗菌药物，具有较低的毒性和广泛的抗菌谱，因此受到医生和患者的青睐。
2. 科技进步和医疗体系改善医药科技的不断进步和医疗体系的改善也为硫氰酸红霉素市场的发展提供了有利条件。
新的制药技术和研发方法的引入，使硫氰酸红霉素的生产更加高效和规范化。
同时，医疗机构的现代化设备和医疗服务水平的提高，也为硫氰酸红霉素的广泛应用提供了支持。
3. 新兴市场需求增加随着新兴市场经济不断发展和人民生活水平提高，对医疗保健的需求也逐渐增加。
硫氰酸红霉素具有较低的价格和广泛的适应症，因此在新兴市场中的需求也在快速增长。
市场竞争格局硫氰酸红霉素市场竞争激烈，主要的市场参与者包括制药公司、医疗机构和经销商等。
目前，市场上存在多个硫氰酸红霉素品牌，其中一些品牌在市场份额上占据较大优势。
市场发展趋势虽然硫氰酸红霉素市场已经取得了一定的发展成果，但仍面临着一些挑战和机遇。
1. 抗菌耐药问题随着抗生素的广泛应用，抗菌耐药问题日益突出，包括硫氰酸红霉素在内的抗菌药物的有效性受到了质疑。
因此，未来的发展趋势之一是寻找新的抗生素药物或开发其他治疗方法来解决抗菌耐药问题。
红霉素发酵工艺控制及操作
安全防护措施及注意事项
定期检查设备，确保正常运 转
穿戴防护服和口罩，确保操 作人员安全
严格控制温度和湿度，避免 异常发酵
及时处理异常情况，防止事 故发生
应急处理方案及演练
制定应急处理方案：针对可能出现的异常情况，制定相应的应急处理措施，包括工艺控制、设备 维护、安全防护等方面。
定期进行演练：通过模拟异常情况，定期进行演练，提高操作人员的应对能力和安全意识。
接种：将种子液按 比例接入发酵培养 基中。
发酵：在适宜的温 度、pH和溶氧条 件下进行发酵培养 。
产物提取：发酵结束 后，采用适当的提取 方法将红霉素从发酵 液中分离出来。
提取分离的操作步骤
过滤：将发酵液过滤，去除杂质和 菌体。
结晶：在浓缩液中加入溶剂，使红 霉素结晶析出。
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人工成本。
加强副产物利用： 对副产物进行综 合利用，提高产 品的附加值，降
低生产成本。
环境保护及可持续发展
红霉素发酵工艺的环保要求将更加严格，以减少对环境的负面影响。
红霉素发酵工艺的可持续发展将更加注重资源利用效率和能源消耗，以实现经济、社 会和环境的协调发展。
未来红霉素发酵工艺将更加注重生物技术的研发和应用，以提高生产效率和产品质量， 同时减少对环境的污染。
红霉素发酵的工艺特点
温度控制：通过调节温度来 控制菌体生长和代谢
高密度发酵：红霉素发酵采用 高密度培养基，提高产物浓度
补料控制：通过补料来控制发 酵液中的营养物质浓度，促进
菌体生长和产物合成
溶氧控制：通过控制溶氧水平 来影响菌体代谢途径，提高红
霉素产量
红霉素发酵的工艺参数
温度：维持在30-37℃，以34℃最适宜 压力：维持在0.2-0.3Mpa 湿度：保持相对湿度为70%-80% 搅拌速度：根据发酵规模和设备条件进行适当调整，以保证良好的溶氧水平
5.2 红霉素生产工艺
5.2.3.2 工艺流程
砂土管 发酵罐
150～155h 60h前35℃，60h后33℃ 加NaOH碱化
孢子斜面
24h
31℃
7～10天
二级斜面
24h 31℃
℃
二级种子罐 发酵液
72h
36℃
一级种子罐 过滤 滤液
干燥
加甲醛，ZnSO4
静置分层
酸化水溶液
pH8.2～8.8 醋酸调pH为5～5.5 静置分层
Streptomyces erythreus。
5.2.3.1生产菌种
• 1975年，Lacey和Goodfellow把一种从甘蔗渣中 取得的放线菌科土壤丝菌属的菌 Saccharopolyspora hirsuta独立出来，成为一个 新的菌属Saccharopolyspora， • 后来Labeda就在1987年，将原来属于 Streptomyces的Streptomycrs erythraeus移到这 个新的菌属，并重新命名为Saccharopolyspora erythraea，Pseudonocardiaceae科
– Erythromycin A活力最强。
O H3C 1 R H3C 10 11 12 OH 13 O CH3 O 4 1 2 3 CH3 9 CH3 8 6 OH CH3 5 HO O CH3 O
脱氧氨基糖 desosamine
H3C O CH3 N CH3
2 OR 3'' O CH3 CH3 OH
5.2.3.1生产菌种
• 是具有菌丝及孢子分化的革兰氏阳性菌G+， 会产生由表面多刺的孢子组成的短孢子链。 产生孢子的方式是由营养气生菌丝末端开 始卷曲，然后菌丝会产生隔膜，将菌丝分 为几段，接着逐渐加厚隔膜成壁，最后形 成孢子释放。
红霉素的发酵生产工艺
精选2021版课件
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临床上主要用于耐青霉素的金黄色葡萄 球菌感染及对青霉素过敏的金黄色葡萄球 菌感染。亦用于溶血性链球菌及肺炎球菌 所致的呼吸道、军团菌肺炎、支原体肺炎、 皮肤软组织等感染，此外，对白喉病人， 以本品及白喉抗毒素联用则疗效显著。
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副作用
1、胃肠道反应，可有恶心、呕吐、腹痛及 腹泻，反应与剂量大小有关。
公司立足自身资源，整合了膜技术、连续 离交技术以及EA（有机溶媒萃取吸收）技 术，开发出了一套全新的红霉素提取新技 术，新工艺采用超滤膜、树脂以及纳滤膜 技术来浓缩和纯化红霉素料液，替代了原 有的板框＋萃取来浓缩料液的工艺，可以 明显的降低红霉素生产成本，再结合新工 艺的后续纯化措施，可有效的提高红霉素 产品的质量，提高产品的竞争力。
或丙酮中易溶，在水中极微溶解。
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药理作用
本品为大环内酯类抗生素，抗菌谱与青霉素近 似，对革兰阳性菌，如葡萄球菌、化脓性链球菌、 绿色链球菌、肺炎链球菌、粪链球菌、溶血性链球 菌、梭状芽孢杆菌 、白喉杆菌、炭疽杆菌等有强 的抑制作用。
对革兰阴性菌，如淋球菌、螺旋杆菌、百日咳 杆菌、布氏杆菌、军团菌、脑膜炎双球菌以及流感 嗜血杆菌、拟杆菌、部分痢疾杆菌及大肠杆菌等也 有一定的抑制作用。
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适应症
适用于支原体肺炎、沙眼衣原体引起的新生儿
结膜炎、婴儿肺炎、生殖泌尿道感染（包括非淋 病性尿道炎）、军团菌病、白喉（辅助治疗）及 白喉带菌者、皮肤软组织感染、百日咳、敏感菌 （流感杆菌、肺炎球菌、溶血性链球菌、葡萄球 菌等）引起的呼吸道感染（包括肺炎）、链球菌 咽峡炎、李斯德菌感染、风湿热的长期预防及心 内膜炎的预防、空肠弯曲菌肠炎，以及淋病、梅 毒、痤疮等。
红霉素及其生产萃取工艺
实验室萃取装置
实验室萃取装置
生产装置
发酵液膜分离澄清设备
溶媒萃取及回收设备
原有生产工艺
红霉素提取新工艺
工艺过程
基于红霉素原有提取工艺的缺点，三 达公司立足自身资源，整合了膜技术、连续 离交技术以及EA（有机溶媒萃取吸收）技术， 开发出了一套全新的红霉素提取新技术，新 工艺采用超滤膜、树脂以及纳滤膜技术来浓 缩和纯化红霉素料液，替代了原有的板框＋ 萃取来浓缩料液的工艺，可以明显的降低红 霉素生产成本，再结合新工艺的后续纯化措 施，可有效的提高红霉素产品的质量，提高 产品的竞争力。
红霉素及其生产萃取工艺
红霉素பைடு நூலகம்基本结构
红霉素是由红霉素链霉菌（Streptomyces eryth- reus）所产生的大环内脂 （macrolide）系的代表性的抗菌素。其为 白色或类白色的结晶或粉末；无臭，味苦；
微有引湿性。在甲醇、乙醇或丙酮中易溶， 在水中极微溶解。
药理作用
该品为大环内酯类抗生素，抗菌谱与青霉素近似， 对革兰阳性菌，如葡萄球菌、化脓性链球菌、绿色 链球菌、肺炎链球菌、粪链球菌、溶血性链球菌、 梭状芽孢杆菌 罗红霉素粉剂、白喉杆菌、炭疽杆菌 等有较强的抑制作用。对革兰阴性菌，如淋球菌、 螺旋杆菌、百日咳杆菌、布氏杆菌、军团菌、脑膜 炎双球菌以及流感嗜血杆菌、拟杆菌、部分痢疾杆 菌及大肠杆菌等也有一定的抑制作用。此外，对支 原体、放线菌、螺旋体、立克次体、衣原体、奴卡 菌、少数分枝杆菌和阿米巴原虫有抑制作用。金黄 色葡萄球菌对该品易耐药。
首先发酵液放罐后，用碱调节pH到8， 加入0.03%甲醛溶液，进行超滤过滤，滤渣 由于不加入任何絮凝剂，免除了重金属污染， 可以作为肥料等，降低处理难度；膜超滤出 来的滤液已经剔除了大分子颗粒及蛋白，再 经过连续离子交换树脂脱色和进一步纯化后， 用纳滤膜进行浓缩，当浓缩液效价达到 20000u/ml，进后工艺处理，而纳滤透析液 可以返回超滤工段作为超滤加水套用，可大 大降低废水排放量，节约资源和污水处理成 本。
红霉素的发酵工艺
青霉素
红霉素
罗红霉素
Thank you !
R2
红霉素可分为四类
红霉 素A
R1：OH ， R2;OCH3 分子式：C37H69O13N 分子量：733.91
红霉 素B
R1：H ， R2;OCH3 分子式：C37H67O12N 分子量：717.91
红霉素
红霉 素C
R1：OH ， R2;OH 分子式：C36H65O12N 分子量：719.91
红霉 素D
红霉素的发酵 工艺
相关概念
红霉素：
由链霉菌Stretomyces erythreus所产生，是一种碱 性抗生素。其游离碱供口服 Product A 用，乳糖酸盐供注射用。此 外，尚有其琥珀酸乙酯（琥 R1 乙红霉素）、丙酸酯的十二 Product B 烷基硫酸盐（依托红霉素） 供药用。
Product A
种子罐
•发酵罐
红霉素与青霉素、罗红霉素的区别
相同点：都是抗生素，而且他们的 抗菌谱差不多，对革兰氏阳性菌 （白喉杆菌、炭疽杆菌等）、支原 体引起的感染，都有很好的疗效。 不同点：青霉素是青霉素类抗生 素，而红霉素和罗红霉素是大环内 酯类抗生素。 青霉素可通过抑制细菌细胞壁 的形成产生杀菌作用，红霉素和罗 红霉素这类大环内酯类抗生素主要 是起到抑菌作用。 对青霉素有耐药性的细菌对红 霉素和罗红霉素敏感。 红霉素和罗红霉素的话，罗红 霉素的抗菌能力比红霉素要强1-4 倍，对于敏感菌感染的疗效比青霉 素和红霉素好。
红霉素的生产原理
红霉素是由红色糖多孢菌发酵产生的。该 菌以前称为红霉素链霉菌。生产上一般是将 其孢子悬液接入种子罐，种子扩大培养2次后 移入发酵罐进行发酵，发酵液经过预处理 后，再经溶剂萃取进行分离纯化，最后经浓 缩结晶干燥后的成品。
红霉素生产菌种与工艺技术
红霉素生产菌种与工艺技术红霉素(Erythromycin)系由链霉菌Stretomyces erythreus所产生的14元环的大内酯类抗生素。
红霉素属抑菌剂，抗菌谱与青霉素相似但略广。
对G菌有强大抗菌作用，对部分G菌、立壳次体、支原体、衣原体、螺旋体也有较强的抑制作用。
主要作用于敏感细菌所致的呼吸道感染、金葡菌性皮肤感染、支原体肺炎、砂眼表原体引起的结膜炎等等．是治疗军团菌最有效的首选药。
红霉素与口一内酰胺类抗生素一般无交叉耐药性。
它与机体免疫系统之间存在着协同作用的关系，这对于免疫功能低下的病人具有特别重要的意义。
因此，对红霉素的研究再次引起重视并趋活跃。
目前红霉素研究的重点大多集中在红霉素分子中去氧氨基乙糖上，先后制备出红霉索的乳糖酸、葡庚酸盐、硬脂酸盐、依托红霉索、琥乙红霉素等各种盐和酯类，这些衍生物便于口服或注射，已应用于临床。
近年来，罗红霉素、阿齐霉素、克拉霉素、地红霉素．氟红霉素、氮红霉素等一系列新的红霉素衍生物相继研制成功。
红霉素类抗生素新品种拓展丁抗菌谱和杀菌能力，增强了耐酸性和生物利用度，延长了药物半衰期，减少了服用剂量和给药次数，降低了不良反应发生率，因而受到广大医生和患者的普遍欢迎。
随着人们对红霉素药物研究的进展以及降低医药费用呼声的增强，红霉素类药物在临床应用的地位也将得到重新评估，其市场前景较为乐观。
从目前厂家格局来看，产业链完整的企业还是有优势，硫氰酸红霉素生产企业中，宁夏启元和宜都东阳光两家企业可生产硫氰酸红霉素、红霉素碱、阿奇霉素等。
在上游中间体紧张的情况下，产业链完善的企业在成本上有一定的优势。
据了解，宁夏启元的阿奇霉素已计划生产，但是产品还没出来。
而像硫氰酸红霉素的二线生产企业河南华星、岳阳同联等也都没货。
预计，大环内酯类原料短期内价格依然坚挺，该行情可能要持续要下半年。
当前硫氰酸红霉素成交价格在410-430元/kg；阿奇霉素的价格已接近1300元/kg。
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最近，红霉素产生菌S. erythraea基因组序列的公布， 使得基因工程改造红霉素产生菌成为研究的热点。主要 采用基因工程手段对红霉素途径中的后修饰酶、聚酮合成 酶和代谢节点基因进行改造，并取得了较好的效果[10-11]。 2.2 培养基的影响
卞晨光等[12]在摇瓶培养过程中，培养基中加入豆油可 使红霉素的效价从3038U/mL（不加豆油）提高为5221U/mL。 同时也得出红色糖多孢菌的摇瓶培养基中使用不同的有 机氮源红霉素的效价明显不同，得到有机氮源中的苏氨 酸为影响红霉素效价的主要因子[13]。杨莲芳等[14]也得出在 发酵培养基中加入一定量的植物油可以提高红霉素产 量。并得出不同种类的植物油对红霉素影响程度不同， 依次为菜籽油>花生油>大豆油> 玉米油>芝麻油>茶油> 橄榄油≈蓖麻油>棉籽油。一般认为油脂作为碳源提高抗 生素产量的原因主要有2点：一是油脂是一种疏水性物质， 在水中的溶解度很小，因此油脂可作为缓慢利用的碳源避 免迅速利用碳源引起的分解代谢物的阻遏作用；二是能够 为抗生素提供所需要的前体，提高短链脂肪酸的合成[12]。 培养基中含有无机磷会显著抑制了红霉素的生物合成[15]， 但往培养基中添加一定量的锌盐可以一定程度地提高红 霉素A 的效价和含量[16]。
不同的菌株适应环境的能力不同，因此，不同的生产 菌种的发酵培养基也就不同。每当对生产菌株进行改造 之后都得找到一个与之相适应的培养基。龚文静等[18]通过 正交试验得到，影响红霉素高产突变株N5发酵液的生物 效价的因素大小顺序为玉米浆>淀粉>豆油>葡萄糖>硫酸 铵，说明玉米浆对红霉素高产突变株N5发酵液的生物效 价的影响最大；最佳发酵培养基条件为葡萄糖3%，淀粉 3%，玉米浆0.15%，硫酸铵0.7%，豆油0.3mL/25mL。 2.3 工艺参数控制
摘 要：文章主要从4个方面（菌种、培养基优化、工艺参数控制优化和提取工艺优化）对红霉素发酵、提取工艺优化研究进行了总结。 分析了红霉素的研究现状并对今后红霉素的研究做出了展望。 关 键 词：红霉素；发酵工艺；生物合成；预处理
中图分类号：Q935
文献标识码：A
文章编号：0254-5071（2012）09-0013-04
China Brewing
Forum and Summary
用的菌种生产效率偏低，相当部分产品由于纯度的不足， 制约了国产红霉素出口和进军更高端抗生素市场—红霉 素有效组分ErA进一步加工成高附加值的衍生药物后，其 市场价格可提升数十至上百倍。同时，杂质的处理和由此 带来的分离纯化等问题，也使企业在应对日益突出的环 境污染方面面临更大的压力。
Situation and expectation of erythromycin production process
LI Lei1, REN Yongli2, LI Yang3, FANG Chunyu3, ZUO Yong3*
(1.Sichuan Province Wine-brewing Research Institute, Guanghan 618300, China; 2.Sichuan Wenjun Distillery Co., Ltd., Qionglai 611530, China;
范代娣等[20]在研究红霉素摇瓶发酵工艺条件对发酵 水平的影响中，通过正交试验得到了优化的发酵温度为 前期温度35℃，中期温度31℃，后期温度（29±0.5）℃。同时， 得到优化的前期和中期pH 值均为6.8。利用均匀设计，得 出了优化补料配方，使效价提高约3.8%。由试验得到了一 组优化的摇床转速控制方式和优化的前体添加水平。通过 这些工艺条件的优化，使摇瓶发酵红霉素效价提高约47.3%。 宋小锋等[21]考察了不同温度对红色糖多孢菌合成红霉素 的影响，并对不同温度条件下的发酵过程进行了动力学 特性分析，得出了红霉素合成的变温培养方法为延滞期及 对数期初期33℃，发酵中期32℃，发酵后期29℃。采用此方 法进行发酵，红霉素的生物效价和化学效价比恒温32℃培 养对照组分别提高了11.1%和24%。同时得出，采用前期 31℃，中期32℃，后期29℃变温发酵，不仅在一定程度上节 约水源、能源、保护环境和降低成本，而且提高了红霉素的
不大。随着分子生物学技术的发展，国际上在红霉素产生 菌种的基因工程改造方面进行了诸多尝试；然而，这些研 究主要集中在与红霉素产生相关的底物供应或限制因素 的改进方面，并未就红霉素生物合成的次生代谢途径做 特异性的遗传修饰，因此，在解决红霉素生产中经常面临 的有效组分偏低等问题时，以至于缺乏有效的针对性。 2 生产工艺优化研究现状
优质菌种才能生产高质量的抗生素，但国内目前使
收稿日期：2012-05-31 基金项目：四川省教育厅成果培育项目（11ZZ016） 作者简介：李 雷（1986-），男，四川盐亭人，助理工程师，主要从事白酒生产技术和白酒品评工作；左 勇*，副教授，通讯作者。
2012 Vol.31 No．9
·14· Serial No．246
在人类与致病微生物的斗争历史上，以抗生素为代 表的微生物药物起到了至关重要的作用。红霉素是一类 广泛使用、用于治疗革兰氏阳性菌感染的广谱大环内酯 类抗生素。其临床应用领域的扩大和以阿奇霉素、罗红霉 素、克拉霉素等为代表的新型半合成红霉素的出现，快速 拉动了红霉素原料药的生产需求。
自红霉素作为一种广谱抗生素药物进入临床以来， 以提高其产生菌种发酵单位为目的的遗传育种工作一直 未曾停止。由于对微生物次级代谢产物生物合成的机制 了解不多，常规诱变选育的方法存在周期长、效率低和随 机性大的缺点，近年来在红霉素高产菌株的筛选方面收效
专论与综述
中国酿造
2012 年 第 31 卷 第 9 期
总第 246 期
·13·
红霉素生产工艺的现状与展望
李 雷1，任永利2，李 杨3，方春玉3，左 勇3*
（1.四川省酿酒研究所，四川 广汉 618300；2.四川省文君酒厂有限责任公司，四川 邛崃 611530； 3.四川理工学院 生物工程学院，四川 自贡 643000）
红 霉 素（erythromycin，Er）是 红 色 糖 多 孢 菌（Saccharopolyspora erythraea）的次级代谢产物，为十四元大环内 酯类抗生素（包括ErA~ErF[1]，ErA的抑菌活性最高）。其抗 菌谱和青霉素G相似，特别对抗酸杆菌、革兰氏阳性细菌、 大病毒及立克次氏体有抗菌活性，是治疗溶血性链球菌感 染和耐药性金黄色葡萄球菌感染所引起疾病的首选药 物，同时红霉素衍生物的兴起，大大刺激了母体红霉素的 需求[2-5]。我国红霉素发酵属低水平重复操作，与发达国 家 相 比差距较大，国外发酵单位已达8000U/mL~ 12000U/mL[2，5]。 由于这些原因造成我国生产红霉素的利润很低。为此我 国学者为提高红霉素发酵水平在红霉素发酵、提取工艺优 化方面作了较多研究工作。 1 总体研究现状
目前国内红霉素成本高、品质低、污染大，引导国产红 霉素产业走出这个“怪圈”的关键之一就是优质的菌种。 但 是 由 于 利 益 与 专 利 等 问 题 ，很 多 研 究 学 者 都 对 自 己 的菌种保密。这就阻碍了研究进展，使菌种的问题迟迟不 能解决。
李武德等[8]采用紫外线（UV）、硫酸二乙酯（DES）对出 发菌株HD07-30进行双重复合诱变选育筛选耐红霉素的 高产菌株，取得了比较好的效果，获得红霉素抗性突变菌 株，生物效价比出发菌株提高27%。虞龙等[9]将氯化锂、紫 外、离子束3种不同诱变方式结合起来进行复合诱变，快速 有效地获得较理想的一株高产稳产优良菌株，该菌株摇瓶 效价达7126U/mL，较出发菌株提高了20.3%。
.Department. of Bioengineering , Sichuan University of Science and Engineering , Zigong 643000, China)
Abstract: Strains, optimization of medium, optimization of technical parameters, and the optimization of extraction process of fermentation, extraction process of erythromycin are summarized. The current research situation and the future of erythromycin was analyzed and prospected. Key words: erythromycin; fermentation technology; biosynthesis; pretreatment
发酵是红霉素生产过程的一个关键环节，具有操作 经验的操作者通过生产过程的信息和经验知识，随时调 整补加营养物料和基质，使得微生物沿着的理想的生长 代谢方式进行；在发酵过程中，尽管对环境的参数，如发 酵温度、pH值、溶解氧浓度（DO）等都可以控制得很好，但 是由于微生物生长过程是高度的时变性和非线性，发酵 过程中的关键变量，如总糖浓度、菌丝浓度不可在线测 量，使得发酵过程的控制问题变得很复杂[3]。ErA是红霉素 的主要活性成分，而ErB和ErC生物活性低，副作用大，欧 洲药典规定其在红霉素产品中的含量不能超过5%。因此， 提高红霉素发酵液中ErA的含量和纯度，降低副 产物 ErB、ErC含量，是当前红霉素生产的一个重要问题[6]。发酵 液中杂质多，通过简单的预处理很难完全去除，导致红霉 A、B、C的分离效果不好，常用的预处理方法在萃取红霉素 时又会造成很大损失[7]。 2.1 菌种的影响
Er的生物合成过程中，由ErD转化成ErA有2条路径： ErD→ErB→ErA或ErD→ErC→ErA，若能对其甲基化和 羟基化过程同时进行适度强化，则能提高Er A的相对含 量。L-苏氨酸和L-丝氨酸可作为羟基化试剂补入发酵液， 强化羟基化过程；L-蛋氨酸作为甲基化试剂补入发酵液， 强化甲基化过程；Mn2+和Mg2+可提高Er合成过程中关键酶 的活性；补入微量ATP可给有自溶趋势的菌体直接提供维 持能，并促进菌丝适度生长；发酵后期加入柠檬酸则可适 度强化TCA循环，为Er生物合成提供足够中间体。故向发 酵液添加上述因子，既强化了基础代谢，又在合适时期，特 别是发酵后期强化了次级代谢的关键步骤，提高了ErA的 相对含量，一定程度上实现了Er组分生物转化的优化[4，19]。
卞晨光等[12]在摇瓶培养过程中，培养基中加入豆油可 使红霉素的效价从3038U/mL（不加豆油）提高为5221U/mL。 同时也得出红色糖多孢菌的摇瓶培养基中使用不同的有 机氮源红霉素的效价明显不同，得到有机氮源中的苏氨 酸为影响红霉素效价的主要因子[13]。杨莲芳等[14]也得出在 发酵培养基中加入一定量的植物油可以提高红霉素产 量。并得出不同种类的植物油对红霉素影响程度不同， 依次为菜籽油>花生油>大豆油> 玉米油>芝麻油>茶油> 橄榄油≈蓖麻油>棉籽油。一般认为油脂作为碳源提高抗 生素产量的原因主要有2点：一是油脂是一种疏水性物质， 在水中的溶解度很小，因此油脂可作为缓慢利用的碳源避 免迅速利用碳源引起的分解代谢物的阻遏作用；二是能够 为抗生素提供所需要的前体，提高短链脂肪酸的合成[12]。 培养基中含有无机磷会显著抑制了红霉素的生物合成[15]， 但往培养基中添加一定量的锌盐可以一定程度地提高红 霉素A 的效价和含量[16]。
不同的菌株适应环境的能力不同，因此，不同的生产 菌种的发酵培养基也就不同。每当对生产菌株进行改造 之后都得找到一个与之相适应的培养基。龚文静等[18]通过 正交试验得到，影响红霉素高产突变株N5发酵液的生物 效价的因素大小顺序为玉米浆>淀粉>豆油>葡萄糖>硫酸 铵，说明玉米浆对红霉素高产突变株N5发酵液的生物效 价的影响最大；最佳发酵培养基条件为葡萄糖3%，淀粉 3%，玉米浆0.15%，硫酸铵0.7%，豆油0.3mL/25mL。 2.3 工艺参数控制
摘 要：文章主要从4个方面（菌种、培养基优化、工艺参数控制优化和提取工艺优化）对红霉素发酵、提取工艺优化研究进行了总结。 分析了红霉素的研究现状并对今后红霉素的研究做出了展望。 关 键 词：红霉素；发酵工艺；生物合成；预处理
中图分类号：Q935
文献标识码：A
文章编号：0254-5071（2012）09-0013-04
China Brewing
Forum and Summary
用的菌种生产效率偏低，相当部分产品由于纯度的不足， 制约了国产红霉素出口和进军更高端抗生素市场—红霉 素有效组分ErA进一步加工成高附加值的衍生药物后，其 市场价格可提升数十至上百倍。同时，杂质的处理和由此 带来的分离纯化等问题，也使企业在应对日益突出的环 境污染方面面临更大的压力。
Situation and expectation of erythromycin production process
LI Lei1, REN Yongli2, LI Yang3, FANG Chunyu3, ZUO Yong3*
(1.Sichuan Province Wine-brewing Research Institute, Guanghan 618300, China; 2.Sichuan Wenjun Distillery Co., Ltd., Qionglai 611530, China;
范代娣等[20]在研究红霉素摇瓶发酵工艺条件对发酵 水平的影响中，通过正交试验得到了优化的发酵温度为 前期温度35℃，中期温度31℃，后期温度（29±0.5）℃。同时， 得到优化的前期和中期pH 值均为6.8。利用均匀设计，得 出了优化补料配方，使效价提高约3.8%。由试验得到了一 组优化的摇床转速控制方式和优化的前体添加水平。通过 这些工艺条件的优化，使摇瓶发酵红霉素效价提高约47.3%。 宋小锋等[21]考察了不同温度对红色糖多孢菌合成红霉素 的影响，并对不同温度条件下的发酵过程进行了动力学 特性分析，得出了红霉素合成的变温培养方法为延滞期及 对数期初期33℃，发酵中期32℃，发酵后期29℃。采用此方 法进行发酵，红霉素的生物效价和化学效价比恒温32℃培 养对照组分别提高了11.1%和24%。同时得出，采用前期 31℃，中期32℃，后期29℃变温发酵，不仅在一定程度上节 约水源、能源、保护环境和降低成本，而且提高了红霉素的
不大。随着分子生物学技术的发展，国际上在红霉素产生 菌种的基因工程改造方面进行了诸多尝试；然而，这些研 究主要集中在与红霉素产生相关的底物供应或限制因素 的改进方面，并未就红霉素生物合成的次生代谢途径做 特异性的遗传修饰，因此，在解决红霉素生产中经常面临 的有效组分偏低等问题时，以至于缺乏有效的针对性。 2 生产工艺优化研究现状
优质菌种才能生产高质量的抗生素，但国内目前使
收稿日期：2012-05-31 基金项目：四川省教育厅成果培育项目（11ZZ016） 作者简介：李 雷（1986-），男，四川盐亭人，助理工程师，主要从事白酒生产技术和白酒品评工作；左 勇*，副教授，通讯作者。
2012 Vol.31 No．9
·14· Serial No．246
在人类与致病微生物的斗争历史上，以抗生素为代 表的微生物药物起到了至关重要的作用。红霉素是一类 广泛使用、用于治疗革兰氏阳性菌感染的广谱大环内酯 类抗生素。其临床应用领域的扩大和以阿奇霉素、罗红霉 素、克拉霉素等为代表的新型半合成红霉素的出现，快速 拉动了红霉素原料药的生产需求。
自红霉素作为一种广谱抗生素药物进入临床以来， 以提高其产生菌种发酵单位为目的的遗传育种工作一直 未曾停止。由于对微生物次级代谢产物生物合成的机制 了解不多，常规诱变选育的方法存在周期长、效率低和随 机性大的缺点，近年来在红霉素高产菌株的筛选方面收效
专论与综述
中国酿造
2012 年 第 31 卷 第 9 期
总第 246 期
·13·
红霉素生产工艺的现状与展望
李 雷1，任永利2，李 杨3，方春玉3，左 勇3*
（1.四川省酿酒研究所，四川 广汉 618300；2.四川省文君酒厂有限责任公司，四川 邛崃 611530； 3.四川理工学院 生物工程学院，四川 自贡 643000）
红 霉 素（erythromycin，Er）是 红 色 糖 多 孢 菌（Saccharopolyspora erythraea）的次级代谢产物，为十四元大环内 酯类抗生素（包括ErA~ErF[1]，ErA的抑菌活性最高）。其抗 菌谱和青霉素G相似，特别对抗酸杆菌、革兰氏阳性细菌、 大病毒及立克次氏体有抗菌活性，是治疗溶血性链球菌感 染和耐药性金黄色葡萄球菌感染所引起疾病的首选药 物，同时红霉素衍生物的兴起，大大刺激了母体红霉素的 需求[2-5]。我国红霉素发酵属低水平重复操作，与发达国 家 相 比差距较大，国外发酵单位已达8000U/mL~ 12000U/mL[2，5]。 由于这些原因造成我国生产红霉素的利润很低。为此我 国学者为提高红霉素发酵水平在红霉素发酵、提取工艺优 化方面作了较多研究工作。 1 总体研究现状
目前国内红霉素成本高、品质低、污染大，引导国产红 霉素产业走出这个“怪圈”的关键之一就是优质的菌种。 但 是 由 于 利 益 与 专 利 等 问 题 ，很 多 研 究 学 者 都 对 自 己 的菌种保密。这就阻碍了研究进展，使菌种的问题迟迟不 能解决。
李武德等[8]采用紫外线（UV）、硫酸二乙酯（DES）对出 发菌株HD07-30进行双重复合诱变选育筛选耐红霉素的 高产菌株，取得了比较好的效果，获得红霉素抗性突变菌 株，生物效价比出发菌株提高27%。虞龙等[9]将氯化锂、紫 外、离子束3种不同诱变方式结合起来进行复合诱变，快速 有效地获得较理想的一株高产稳产优良菌株，该菌株摇瓶 效价达7126U/mL，较出发菌株提高了20.3%。
.Department. of Bioengineering , Sichuan University of Science and Engineering , Zigong 643000, China)
Abstract: Strains, optimization of medium, optimization of technical parameters, and the optimization of extraction process of fermentation, extraction process of erythromycin are summarized. The current research situation and the future of erythromycin was analyzed and prospected. Key words: erythromycin; fermentation technology; biosynthesis; pretreatment
发酵是红霉素生产过程的一个关键环节，具有操作 经验的操作者通过生产过程的信息和经验知识，随时调 整补加营养物料和基质，使得微生物沿着的理想的生长 代谢方式进行；在发酵过程中，尽管对环境的参数，如发 酵温度、pH值、溶解氧浓度（DO）等都可以控制得很好，但 是由于微生物生长过程是高度的时变性和非线性，发酵 过程中的关键变量，如总糖浓度、菌丝浓度不可在线测 量，使得发酵过程的控制问题变得很复杂[3]。ErA是红霉素 的主要活性成分，而ErB和ErC生物活性低，副作用大，欧 洲药典规定其在红霉素产品中的含量不能超过5%。因此， 提高红霉素发酵液中ErA的含量和纯度，降低副 产物 ErB、ErC含量，是当前红霉素生产的一个重要问题[6]。发酵 液中杂质多，通过简单的预处理很难完全去除，导致红霉 A、B、C的分离效果不好，常用的预处理方法在萃取红霉素 时又会造成很大损失[7]。 2.1 菌种的影响
Er的生物合成过程中，由ErD转化成ErA有2条路径： ErD→ErB→ErA或ErD→ErC→ErA，若能对其甲基化和 羟基化过程同时进行适度强化，则能提高Er A的相对含 量。L-苏氨酸和L-丝氨酸可作为羟基化试剂补入发酵液， 强化羟基化过程；L-蛋氨酸作为甲基化试剂补入发酵液， 强化甲基化过程；Mn2+和Mg2+可提高Er合成过程中关键酶 的活性；补入微量ATP可给有自溶趋势的菌体直接提供维 持能，并促进菌丝适度生长；发酵后期加入柠檬酸则可适 度强化TCA循环，为Er生物合成提供足够中间体。故向发 酵液添加上述因子，既强化了基础代谢，又在合适时期，特 别是发酵后期强化了次级代谢的关键步骤，提高了ErA的 相对含量，一定程度上实现了Er组分生物转化的优化[4，19]。