生化制藥四班紅霉素的制備工藝

1、生化制藥1004班第五組,紅霉素的制備工藝,2012-05-26,目錄,一、抗生素總概述二、紅霉素基本概況三、紅霉素的生產(chǎn)原理四、紅霉素的生產(chǎn)步驟五、現(xiàn)代紅霉素生產(chǎn)過程六、其他工藝技術(shù)及技術(shù)改造方向七、三廢處理,一、抗生素總概述,定義：抗生素是微生物在其生命活動過程中產(chǎn)生的，對某些其他病原微生物具有抑制或殺滅作用的一類生理活性物質(zhì)。習(xí)慣分類： 1、β-內(nèi)酰胺類：青霉素類、頭孢類等。 2、氨基糖苷類：鏈霉

2、素、慶大霉素等。 3、大環(huán)內(nèi)酯類：紅霉素、麥迪加霉素等。 4、四環(huán)素類：四環(huán)素、土霉素類等。,,二、紅霉素的基本概況,紅霉素分子是有紅霉內(nèi)酯B、脫氧氨基已糖和紅霉糖三部分組成。紅霉素又分為紅霉素A、紅霉素B、紅霉素C和紅霉素D四類。,,R1,,R2,目前市場上紅霉素商品有三類：,紅霉素的作用及應(yīng)用范圍：,紅霉素是廣譜抗生素，對格蘭陽性菌作用強(qiáng)，臨床上主要用于呼吸道感染、皮膚與軟組織感染 、泌尿生殖系統(tǒng)感染及胃腸道感染

3、等。用于治療腹瀉、菌痢、膽結(jié)石、膽囊炎、綠膿桿菌繼發(fā)感染、支氣管炎、哮喘和膿毒性心內(nèi)膜炎皆有效。紅霉素還起到預(yù)防心臟病的作用，用于輔助治療肺癌和節(jié)段性回腸炎。亦可用于預(yù)防風(fēng)濕季節(jié)性發(fā)作。紅霉素得多副作用小。主要副作用為惡心和嘔吐等胃腸道反應(yīng)，適用于青霉素過敏者。,,三、紅霉素的生產(chǎn)原理,紅霉素是由紅色糖多孢菌發(fā)酵產(chǎn)生的。該菌以前稱為紅霉素鏈霉菌。生產(chǎn)上一般是將其孢子懸液接入種子罐，種子擴(kuò)大培養(yǎng)2次后移入發(fā)酵罐進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵液經(jīng)過預(yù)處理后

4、，再經(jīng)溶劑萃取進(jìn)行分離純化，最后經(jīng)濃縮結(jié)晶干燥后的成品。,,四、紅霉素的生產(chǎn)步驟,紅霉素產(chǎn)生菌的培養(yǎng)： 現(xiàn)在生產(chǎn)上使用的菌種是通過育種，選育的具有抗噬菌體、生產(chǎn)能力高的菌種。選育以誘變育種為主要方法。紅色糖多孢菌一般經(jīng)斜面孢子、搖瓶培養(yǎng)、種子罐培養(yǎng)后移入發(fā)酵罐進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)。紅霉素的生物合成： 紅霉素是由紅色糖多孢菌在特定的培養(yǎng)條件下所產(chǎn)生的一種弱堿性代謝產(chǎn)物，它是多組分的抗生素。紅霉素A為有效成分，紅霉素

5、C為主要雜質(zhì)，不產(chǎn)生紅霉素B。,發(fā)酵 紅霉素發(fā)酵屬于好氧發(fā)酵過程。在發(fā)酵過程中需要不斷通入無菌空氣并攪拌，以維持一定的罐壓和溶氧。發(fā)酵過程中應(yīng)嚴(yán)格控制發(fā)酵溫度、發(fā)酵液還原糖量、pH、溶氧量及發(fā)酵液粘度，還要加入消泡劑控制泡沫。發(fā)酵液的預(yù)處理和過濾 發(fā)酵液中除含有約8%的紅霉素外，絕大部分是菌絲體、蛋白質(zhì)、色素、油等雜質(zhì)，給精制和提取帶來困難。需要多發(fā)酵液進(jìn)行預(yù)處理和過濾。,紅霉素的提取 紅霉素分子

6、結(jié)構(gòu)中有一個二甲基氨基官能團(tuán)，是一個弱堿，pKa=8.6，在酸性條件下與某些酸會形成鹽。通常采用在乙酸丁酯及在水溶液（乙酸緩沖液）中反復(fù)萃取，可達(dá)到濃縮和提純的目的。紅霉素的精制 在乙酸丁酯結(jié)晶液中加入丙酮，低溫下放置使紅霉素結(jié)晶析出。一般加液操作溫度要低。因為紅霉素在丙酮溶液中隨溫度升高溶解度降低，如果加液溫度高潔結(jié)晶灰形成塊狀物，難于過濾。（國內(nèi)較多生產(chǎn)廠采用乳酸鹽沉淀法進(jìn)行精制。）,,五、現(xiàn)代紅霉素生產(chǎn)過程,（一）

7、、紅霉素的發(fā)酵工藝過程：,子斜面孢子,一級培養(yǎng)液,二級培養(yǎng)液,發(fā)酵液,提取與精制,,,,,,,沙土孢子,母斜面孢子,孢子培養(yǎng),37℃,7~10天,孢子培養(yǎng),37℃,7~10天,種子培養(yǎng),35 ℃.1:1vvm60~70,種子培養(yǎng),33~35 ℃,1:1.5vvm35~40h,發(fā)酵,31 ℃,1:1vvm 150~160h,工藝控制：(1)、種子罐 1).一級種子培養(yǎng) 2).二級種子培養(yǎng) (2)、發(fā)酵培養(yǎng)基

8、 1).碳源 主要是蔗糖其次是葡萄糖和淀粉 2).氮源 主要是黃豆餅粉 3).前體 加入丙酮或丙酸及丙酸鈉(3) 、通氣和攪拌 發(fā)酵最初12小時內(nèi)通氣量保持在0.4vvm，12小時后控制在0.8～1.0vvm，所用攪拌輸入功率為1.5～2kW/1000L,(4) 、溫度 發(fā)酵全過程溫度控制在31℃(5) 、pH 整個發(fā)酵過程必須保持pH6.6～7.2(6) 、中間補(bǔ)

9、料 發(fā)酵過程中還原糖應(yīng)控制在1.0％～1.4％范圍內(nèi)(7) 、發(fā)酵液粘度的控制(8) 、泡沫與消沫(9) 、污染雜菌的控制(10) 、染菌處理(11) 、發(fā)酵時間 整個發(fā)酵時間150～160h,發(fā)酵液,,［預(yù)處理、過濾］,（二）、紅霉素的提取和精制工藝過程,（1）溶劑法提取和精制的工藝流程,0.05％甲醛3%~5%ZnSO4,NaOH調(diào)pH7.8~8.2,濾洗液,,［提取、離心分離］,用BA做二級順流

10、萃取，一級pH10~10.2，二級Ph10.4~10.6,一次BA萃取液,［提取、離心分離］,,醋酸緩沖液做二級逆流萃取，一級pH5.0~5.2，二級Ph4.6~4.8,醋酸緩沖液,,［提取、離心分離］,用BA做三級順流萃取，pH分別為9.8~10、9.9~10.2、10~10.2，38~40％,二級BA萃取液,,［結(jié)晶］,加10%的丙酮，-5%以下，靜置24~36h,結(jié)晶液,,［分離、洗滌］,離心甩濾，蒸餾水洗滌,濕晶體,,70~80

11、℃，2666Pa干燥20h,成品,［制粒、干燥］,發(fā)酵液,,［預(yù)處理、過濾］,（2）、溶劑萃取結(jié)合紅霉素乳酸鹽沉淀的工藝流程,0.05％甲醛3%~5%ZnSO4,NaOH調(diào)pH7.8~8.2,濾洗液,,［提取、離心分離］,用BA做二級順流萃取，一級pH10~10.2，二級Ph10.4~10.6,一次BA萃取液,［乳酸鹽沉淀］,,緩慢加入用BA稀釋至20%~30%的乳酸pH6.0加完后繼續(xù)攪拌0.5h,紅霉素乳酸鹽濕晶體,,［提取、離心分

12、離］,適量BA洗滌，55℃干燥,二級BA萃取液,,［溶解］,在攪拌下將紅霉素乳酸鹽加入10%丙酮水溶液中溶解，pH6.0,紅霉素溶液,,［堿化轉(zhuǎn)化］,加氨水堿化，pH10水解溫度55℃,濕晶體,,［分離、洗滌、干燥］,甩濾，水洗至pH7~8,55℃干燥,成品,,六、其他工藝技術(shù)及技術(shù)改造方向,（1）、大孔吸附樹脂提取工藝（2）、離子交換樹脂的提取工藝（3）、開發(fā)新產(chǎn)品,,七、三廢處理,廢水：主要是菌渣的分離、純化、精制及原材料和

13、設(shè)備的清洗生產(chǎn)車間地面的沖洗所產(chǎn)生的廢水。廢渣：主要是培養(yǎng)基中的營養(yǎng)廢渣和發(fā)酵后產(chǎn)生的菌渣。廢氣：主要指在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的有異味、有害的氣體。,廢水處理,在早期主要采用“混合稀釋，再生化處理”的處理方法，現(xiàn)多采用“預(yù)處理—厭氧—好氧”的處理方法，如下圖：,廢渣處理,廢渣處理一般流程：,用微波干燥法干燥濕料廢渣，至干廢渣的含水量為８％～１２％,用復(fù)合蛋白酶酶（木瓜蛋白酶和中性蛋白酶）解得到的干廢渣,在７０℃～７５℃溫度下進(jìn)行滅酶