项目十一典型发酵产品红霉素（硫氰酸盐）生产工艺课件

项目十一红霉素（硫氰酸盐）生产工艺红霉素（erythromycin，Er）是红色糖多孢菌的次级代谢产物，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。红霉素为十四元大环内酯类抗生素，其分子是由红霉素内酯、红霉素糖和脱氧氨基己糖三部分组成。一、概述硫氰酸红霉素不仅是兽用抗生素，还是大环内酯类原料药的母核，是合成国际医药市场上十分畅销的三大半合成红霉素（阿奇霉素、罗红霉素和克拉霉素）的关键中间体原料，从而，奠定了硫氰酸红霉素在国际医药原料药市场上的强势地位。我国早在上世纪60年代已开始生产红霉素，80年代末至90年代初才开始试生产硫氰酸红霉素。进入21世纪，国际市场包括我国对硫氰酸红霉素需求的不断上升。二、红霉素生产工艺红霉素发酵是以红色链霉菌（streptomyces

Erythreus）为生产菌种发酵生产中的培养基主要采用淀粉和葡萄糖作为碳源，豆饼粉、玉米浆和硫酸铵等作为氮源。在发酵过程中，定量流加前体丙醇，根据pH变化流加液化糖，同时依据补糖量流加黄豆油。菌丝在代谢过程中不断分泌红霉素。经过8d左右发酵，菌丝产生一定数量红霉素后，开始衰老断裂，即可放罐提取。红霉素是一种碱性抗生素，在碱性情况下易溶于醋酸丁酯等有机溶

剂，而在酸性时溶于水中，可与某些无机酸和有机酸形成盐，因此，主要采用溶媒萃取法提取。（一）菌种工艺1、斜面孢子制备菌种为红色糖多孢菌（EM61）。斜面培养基成分为：淀粉0.5%，葡萄糖0.5%，鱼胨0.5%，玉米浆0.1%（湿重），氯化钠1.0%，磷酸二氢钾0.015%，甜菜碱盐酸盐

0.05%，氯化钙0.008%，微量元素溶液0.2mL/100mL，琼脂2.0%～2.2%。消前pH7.0（20%KOH调整）。斜面孢子特征：高产菌落边缘圆、灰色，中间凸起正中有凹陷、中间白色，个别有梅花型，扎根较深。斜面培养时间及其变化情况2、摇瓶菌丝制备培养基配比为：蔗糖3%，玉米浆1.6%，硫酸铵0.2%，碳酸钙0.7%，黄豆油0.5mL/300mL三角瓶，20%NaOH调pH5.5左右。培养条件：在34℃、220～240rpm摇瓶机振荡培养24h左右。1、种子罐和发酵罐培养基配比（二）发酵工艺2、培养基灭菌中、小罐及糖、油罐均采用实罐消毒方式进行灭菌，正丙醇采用闷消方式灭菌。发酵罐采用连消方式灭菌。消毒时，小罐、中罐、油罐及糖罐均预热到70～80℃再进汽。大罐配料时预热到65～70℃时打料。正丙醇管道的消毒压力必须保持在

0.2MPa，消毒45min。丙醇计量罐，一般每周消毒一次。油管道消毒压力0.2MPa，时间为45min左右。糖罐道消毒压力0.3MPa，时间为

60min左右。3、一级种子培养培养基灭菌后，罐温降至37℃时，采用微孔压差法将摇动瓶种子或孢子接入罐中培养。罐温全程控制在34±0.5℃，通入无菌空气，空气流量0.8～1.0vvm，罐压0.05MPa，全程开搅拌，转速140rpm。培养过程中每过段时间需取样作无菌试验，测pH、PMV（指菌体沉淀物体积）值，10h后取样观察菌丝形态，30h开始测黏度。培养33h左右菌丝形态呈网状，菌丝体粗壮，分枝少，染色深且均匀，PMV在12%以上，pH回升至6.6左右，无杂菌，即可移入二级种子罐。4、二级种子罐培养培养基灭菌后，罐温降至34℃时，用压差法将符合质量要求的一级种子接入二级罐中。全程控制罐温34±0.5℃，空气流量保持0.8～1.0vvm，罐压控制0.05～0.06MPa，全程搅拌，转速130rpm。培养过程中，每过段时间需取样作无菌试验，测pH、PMV、粘度，观察菌丝形态。培养13h左右，镜检菌丝呈网状，菌丝体细、长、直、分枝少，染色均匀，PMV在20%以上，无杂菌，即可移入大罐。5、发酵罐培养培养基灭菌后，罐温降到36℃时，将搅拌转速调到80rpm，空气流量调至3000m3/h，罐压维持在0.025MPa，调溶氧显示100%，然后停搅拌接种，接种后，罐温控制34±0.5℃，搅拌转速80rpm，空气流量3000m3/ｈ。培养过程中控制溶氧、pH,并流加补入糖、醇、油，其原则是：6、发酵过程菌丝形态生长变化1、预处理将发酵液放入预处理罐，待放到一半时，开启搅拌和空气搅拌（如有空气搅拌），边放罐边加ZnSO4和15%～20%的NaOH维持pH7.0～8.0，待发酵液放完时，加够ZnSO4，调节pH8.0～8.4。ZnSO4加入量控制在3%～5%（w/v），并控制滤速在8mL/5min以上，ZnSO4尽量少加，然后进板框压滤机压滤。发酵液预处理工艺控制点:发酵液的碱化pH控制在8.0～8.4，滤液pH控制在7.5～8.0，温度20～30℃，滤液单位2500～4000U/mL，NaOH配制浓度20%。（三）提取工艺2、萃取（采用二级逆流静态提取）在提取罐中加入上批二级提取的丁酯（如是第一次，则加入新鲜丁酯），将已经用15%～20%NaOH溶液调好

pH10.1±0.1的碱化液（调碱后的滤液）打入提取罐中。边打边滴入2%的破乳剂。打完后，开动空气搅拌8～10min。静置1h后分层，转出下层水相进入另一罐进行二级萃取（新鲜丁酯已经打入备提取用）。上层丁酯相经碟片式高速离心机分离，分离出清亮透明丁酯相即为红霉素抽提轻液。醋酸丁酯萃取工艺控制要点：pH以pH计测定为准，一级萃取pH

10.1±0.1，二级萃取pH10.5±0.1；醋酸丁酯加入量一级按1/12～1/13（v/v）加入，二级按1/15～1/16（v/v）加入；抽提温度32℃左右；丁酯萃取液要求清亮，无明显乳化层。3、成盐结晶将分离轻液打入结晶罐中，升温至43℃，加入1/10（v/v）的饱和食盐水搅拌洗涤15min，然后静置45min分层，分尽下层乳化层和水。连续洗涤三次。洗涤后，开动搅拌，缓缓加入已经配制好的硫氰酸钠溶液，先慢后快，控制加入时间不得少于45min。滴加入50%的冰醋酸溶液，调节pH4.6～4.8。先慢后快，控制加入至调好pH的时间不得少于

45min。继续搅拌30min后，停止搅拌，冷却降温，静置30min后，温度降到28℃以下，即可开始分离。工艺控制要点为：轻液洗涤温度40～43℃，用饱和食盐水洗涤；硫氰酸钠加量以滤液总亿为准，按0.2kg/十亿加入；成盐pH控制4.6～4.8，温度43℃左右；硫氰酸钠浓度配制成20%，冰醋酸浓度配制成50%。4、分离洗涤将成盐结晶液放入抽滤缸真空抽滤。抽滤缸中的湿盐用适量新鲜丁酯浸泡挖洗，约10min后再真空抽干。将湿盐转入混洗缸中，加入1～1.5倍的热蒸馏水充分混洗，离心，再用热蒸馏水淋洗2～3次，直至洗出的蒸馏水表面无明显溶媒即可。工艺控制要点：过滤后用新鲜丁酯泡洗一次；蒸