紅霉素的分離純化研究進展

張紀蘋 王飛 郭訓志

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

關鍵詞：紅霉素分離；純化液；液萃取技術；膜分離技術

1、紅霉素概論

紅霉素（Erythromycin，Er）是由紅色糖多孢菌（Saccharopolyspora Erythraea）經(jīng)過次級代謝合成的十四元大環(huán)內(nèi)酯類抗生素，主要應用于治療革蘭氏陽性細菌感染，對革蘭氏陰性菌也有抗菌作用。作用機理為它通過與細菌核蛋白體的50S亞基核糖體結合，從而抑制轉肽作用和信使核糖核酸（mRNA）移位，使本應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，從而到達抑制蛋白質的生物合成[1]。

1.1 紅霉素的理化性質

紅霉素為白色或類白色的結晶或粉末；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，主要是對革蘭陽性菌如金葡菌、溶血性鏈球菌、肺炎球菌、白喉桿菌、炭疽桿菌及梭形芽胞桿菌等，均有強大抗菌作用。對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 我國紅霉素生產(chǎn)現(xiàn)狀

硫氰酸紅霉索既可作為中間體進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大[2]，而國內(nèi)進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

在紅霉素的提取過程中，提取過程至關重要，會直接影響終產(chǎn)品的質量和收率。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鹽，然后再進一步轉化成紅霉素堿、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

紅霉素萃取主要是用有機溶劑把紅霉素從水相發(fā)酵液中提取出來，利用的是pH對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行萃取。其優(yōu)點在于酯類溶劑對紅霉素的溶解度很大，而對發(fā)酵液的色素等其他雜質溶解度很小，缺點在于酯類溶劑在發(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，在溫和的實驗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 預分散萃取法

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

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，萃取率可達95 %左右，用純乙酸丁酯洗脫，洗脫率達到95%；而傳統(tǒng)的溶劑萃取法，只有相比為1/1時才能達到同效。

2.2 紅霉素的膜分離技術

膜分離技術是以選擇透過性膜為分離介質的一種新興分離技術，具有分離、濃縮、純化和精制的功能，又有高效、節(jié)能、環(huán)保、分子級過濾及過濾過程簡單、易于控制等特征，在生物活性物質的分離、提純和濃縮中具有獨特的優(yōu)勢。用于紅霉素提煉中的膜分離技術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，能較好地去除蛋白和多糖等大分子物質。

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

2.2.2 反滲透

1994年，劉昌盛等[13]將反滲透技術應用于紅霉素提取。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，發(fā)酵液可濃縮5倍，料液濃度2000u/mL左右，達到后續(xù)操作要求，且紅霉素基本上無損失。

3、展望

隨著商業(yè)競爭的加劇和生產(chǎn)規(guī)模擴大，紅霉素產(chǎn)品的競爭優(yōu)勢最終歸結于低成本和高純度，因此成本和質量的控制成為紅霉素分離提取過程發(fā)展的動力和方向。我認為，在進行紅霉素提取新工藝開發(fā)研究時，可以從以下兩個方面進行考慮：

（1）開發(fā)清潔、高效的新型分離技術；

（2）多項分離技術的集成化。

參考文獻：

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

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

作者簡介：張紀蘋，1997.5，女，漢族，山東省聊城市，本科在讀學生。