紅霉素的分離純化研究進(jìn)展

張紀(jì)蘋 王飛 郭訓(xùn)志

摘要：本文主要從理化性質(zhì)、提取工藝、展望等方面對(duì)紅霉素進(jìn)行論述。并主要對(duì)其分離純化工藝進(jìn)行概述，主要從國(guó)內(nèi)外報(bào)道的提取分離純化工藝進(jìn)行對(duì)比，有液液萃取的傳統(tǒng)方法，又有膜分離等新技術(shù)。對(duì)紅霉素的提取分離純化工藝，進(jìn)行總結(jié)，對(duì)于工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)提供一定的理論。

關(guān)鍵詞：紅霉素分離；純化液；液萃取技術(shù)；膜分離技術(shù)

1、紅霉素概論

紅霉素（Erythromycin，Er）是由紅色糖多孢菌（Saccharopolyspora Erythraea）經(jīng)過次級(jí)代謝合成的十四元大環(huán)內(nèi)酯類抗生素，主要應(yīng)用于治療革蘭氏陽性細(xì)菌感染，對(duì)革蘭氏陰性菌也有抗菌作用。作用機(jī)理為它通過與細(xì)菌核蛋白體的50S亞基核糖體結(jié)合，從而抑制轉(zhuǎn)肽作用和信使核糖核酸（mRNA）移位，使本應(yīng)該在核蛋白體上延伸的肽鏈解離，無法形成具有正常生物活性的蛋白質(zhì)，從而到達(dá)抑制蛋白質(zhì)的生物合成[1]。

1.1 紅霉素的理化性質(zhì)

紅霉素為白色或類白色的結(jié)晶或粉末；無臭，味苦；微有引濕性。在甲醇、乙醇或丙酮中易溶，在水中極微溶解。

1.2 紅霉素的藥理作用

該品為大環(huán)內(nèi)酯類抗生素，抗菌譜和青霉素相似，主要是對(duì)革蘭陽性菌如金葡菌、溶血性鏈球菌、肺炎球菌、白喉?xiàng)U菌、炭疽桿菌及梭形芽胞桿菌等，均有強(qiáng)大抗菌作用。對(duì)革蘭陰性菌如腦膜炎雙球菌、淋球菌、百日咳桿菌、流感桿菌、布氏桿菌、部分痢疾桿菌及大腸桿菌等有一定作用。

1.3 我國(guó)紅霉素生產(chǎn)現(xiàn)狀

硫氰酸紅霉索既可作為中間體進(jìn)行深加工而合成阿奇毒系，又可以直接作為一種飼料的添加劑使用。而隨著當(dāng)前紅霉素半合成品的大量使用，硫氰酸紅霉素的需求不斷擴(kuò)大[2]，而國(guó)內(nèi)進(jìn)行硫氰酸紅霉素生產(chǎn)的企業(yè)也快速增多，到2007年止，我國(guó)硫氰酸紅霉素的產(chǎn)能已超過9000噸[3]。

2、紅霉素的提取技術(shù)

在紅霉素的提取過程中，提取過程至關(guān)重要，會(huì)直接影響終產(chǎn)品的質(zhì)量和收率。傳統(tǒng)的提取紅霉素的工藝有溶媒萃取法，大孔樹脂吸附法，離子交換法，相變萃取法等。其中，在紅霉素提取中普遍使用的是溶媒萃取法。溶劑萃取法是將其制成紅霉素硫氰酸鹽或其乳酸鹽等中間體復(fù)鹽，然后再進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成紅霉素堿、紅霉素肟或其他紅霉素類產(chǎn)品。

2.1 紅霉素的液液萃取技術(shù)

紅霉素萃取主要是用有機(jī)溶劑把紅霉素從水相發(fā)酵液中提取出來，利用的是pH對(duì)紅霉素溶解度的影響。工業(yè)上最先使用的萃取劑是乙酸丁酯，也有利用乙酸戊酯進(jìn)行萃取。其優(yōu)點(diǎn)在于酯類溶劑對(duì)紅霉素的溶解度很大，而對(duì)發(fā)酵液的色素等其他雜質(zhì)溶解度很小，缺點(diǎn)在于酯類溶劑在發(fā)酵液中的溶解度較大，溶劑損耗較大。因此，研究者嘗試采用其他有機(jī)溶劑萃取紅霉素，包括取代芳香烴[4]、甲基異丁基酮、異辛醇等，而工業(yè)上多用混合溶劑，如按一定比例混合的辛醇、航空煤油和乙酸丁酯，這可提高萃取性能，減輕乳化。

2.1.1 反膠束萃取法

1997年，Nitin W等以AOT-異辛烷反膠束系統(tǒng)從水溶液中提取紅霉素，在溫和的實(shí)驗(yàn)條件下可取得較高的收率。2003年，李夏蘭等也采用AOT一異辛烷反膠束系統(tǒng)提取了乳糖酸紅霉素。在室溫、pH值、鹽濃度都相同的條件下，僅以異辛烷作萃取劑，萃取效率只有5.12%；而加入AOT 0.05 mol/L后，萃取效率顯著增加到94.4%。將反膠束萃取劑循環(huán)使用3次，萃取效率都在87%以上，能循環(huán)使用。

2.1.2 預(yù)分散萃取法

1997年，胡熙恩在文章中報(bào)道：1994～1996年Lye和Stuckey將預(yù)分散萃取技術(shù)應(yīng)用于紅霉索萃取。以癸醇為內(nèi)相，制備膠狀液膜（CLA），考察了紅霉素的預(yù)分散溶劑萃取工藝，討論了不同的操作條件如：相比、離子強(qiáng)度、pH值、攪拌等對(duì)萃取與反萃取的影響。與傳統(tǒng)的萃取技術(shù)相比，預(yù)分散溶劑萃取技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，如：傳質(zhì)界面大；傳質(zhì)速度快，萃取時(shí)10-2s就可達(dá)到平衡；由于預(yù)先已將溶劑分散和乳化，可以防止或降低溶劑在萃取設(shè)備中乳化，操作相比更簡(jiǎn)單，溶劑相對(duì)水相料液體積比可高達(dá)1：100～1：500；萃取效率高，紅霉素單級(jí)萃取率超過90%，使普通的萃取設(shè)備相當(dāng)于無窮級(jí)萃取。

2.1.3 固定床溶劑萃取法

2001年，曹正芳等采用固定床溶劑萃取法從發(fā)酵液中提取紅霉素，研究了溶液的pH值、操作溫度、發(fā)酵液流速以及洗脫液流速對(duì)分離過程的影響。用此種方法可以有效的克服乳化，減少紅霉素和溶劑的損失。在相比（o/w）為1/25時(shí)，萃取率可達(dá)95 %左右，用純乙酸丁酯洗脫，洗脫率達(dá)到95%；而傳統(tǒng)的溶劑萃取法，只有相比為1/1時(shí)才能達(dá)到同效。

2.2 紅霉素的膜分離技術(shù)

膜分離技術(shù)是以選擇透過性膜為分離介質(zhì)的一種新興分離技術(shù)，具有分離、濃縮、純化和精制的功能，又有高效、節(jié)能、環(huán)保、分子級(jí)過濾及過濾過程簡(jiǎn)單、易于控制等特征，在生物活性物質(zhì)的分離、提純和濃縮中具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。用于紅霉素提煉中的膜分離技術(shù)主要涉及超濾和反滲透等。

2.2.1 超濾

超濾是近幾十年發(fā)展起來的新型分離技術(shù)，能較好地去除蛋白和多糖等大分子物質(zhì)。

馮建立等采用自制的超濾膜對(duì)紅霉素發(fā)酵液去乳化進(jìn)行研究，解決了絮凝法去除蛋白和多糖效果較差的問題，同時(shí)提高了萃取的質(zhì)量和收率。

2.2.2 反滲透

1994年，劉昌盛等[13]將反滲透技術(shù)應(yīng)用于紅霉素提取。選用丹麥DDS公司的Module 20 UF/RO系統(tǒng)，板框型裝置，總過濾面積0.72m2，在壓力為4.0MPa時(shí)，發(fā)酵液可濃縮5倍，料液濃度2000u/mL左右，達(dá)到后續(xù)操作要求，且紅霉素基本上無損失。

3、展望

隨著商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的加劇和生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大，紅霉素產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)最終歸結(jié)于低成本和高純度，因此成本和質(zhì)量的控制成為紅霉素分離提取過程發(fā)展的動(dòng)力和方向。我認(rèn)為，在進(jìn)行紅霉素提取新工藝開發(fā)研究時(shí)，可以從以下兩個(gè)方面進(jìn)行考慮：

（1）開發(fā)清潔、高效的新型分離技術(shù)；

（2）多項(xiàng)分離技術(shù)的集成化。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫艷，周仁清，吳瓊.紅霉素生物合成的生物化學(xué)和基因?qū)W[J].微生物學(xué)雜質(zhì)，2005， 25 （2）：45.

[2]張倫.紅霉素市場(chǎng)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].中國(guó)藥房，200414 （12）：713-715.

作者簡(jiǎn)介：張紀(jì)蘋，1997.5，女，漢族，山東省聊城市，本科在讀學(xué)生。