红霉素的分离纯化研究进展

张纪苹 王飞 郭训志

摘要：本文主要从理化性质、提取工艺、展望等方面对红霉素进行论述。并主要对其分离纯化工艺进行概述，主要从国内外报道的提取分离纯化工艺进行对比，有液液萃取的传统方法，又有膜分离等新技术。对红霉素的提取分离纯化工艺，进行总结，对于工业大规模生产提供一定的理论。

关键词：红霉素分离；纯化液；液萃取技术；膜分离技术

1、红霉素概论

红霉素（Erythromycin，Er）是由红色糖多孢菌（Saccharopolyspora Erythraea）经过次级代谢合成的十四元大环内酯类抗生素，主要应用于治疗革兰氏阳性细菌感染，对革兰氏阴性菌也有抗菌作用。作用机理为它通过与细菌核蛋白体的50S亚基核糖体结合，从而抑制转肽作用和信使核糖核酸（mRNA）移位，使本应该在核蛋白体上延伸的肽链解离，无法形成具有正常生物活性的蛋白质，从而到达抑制蛋白质的生物合成[1]。

1.1 红霉素的理化性质

红霉素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。

1.2 红霉素的药理作用

该品为大环内酯类抗生素，抗菌谱和青霉素相似，主要是对革兰阳性菌如金葡菌、溶血性链球菌、肺炎球菌、白喉杆菌、炭疽杆菌及梭形芽胞杆菌等，均有强大抗菌作用。对革兰阴性菌如脑膜炎双球菌、淋球菌、百日咳杆菌、流感杆菌、布氏杆菌、部分痢疾杆菌及大肠杆菌等有一定作用。

1.3 我国红霉素生产现状

硫氰酸红霉索既可作为中间体进行深加工而合成阿奇毒系，又可以直接作为一种饲料的添加剂使用。而随着当前红霉素半合成品的大量使用，硫氰酸红霉素的需求不断扩大[2]，而国内进行硫氰酸红霉素生产的企业也快速增多，到2007年止，我国硫氰酸红霉素的产能已超过9000吨[3]。

2、红霉素的提取技术

在红霉素的提取过程中，提取过程至关重要，会直接影响终产品的质量和收率。传统的提取红霉素的工艺有溶媒萃取法，大孔树脂吸附法，离子交换法，相变萃取法等。其中，在红霉素提取中普遍使用的是溶媒萃取法。溶剂萃取法是将其制成红霉素硫氰酸盐或其乳酸盐等中间体复盐，然后再进一步转化成红霉素碱、红霉素肟或其他红霉素类产品。

2.1 红霉素的液液萃取技术

红霉素萃取主要是用有机溶剂把红霉素从水相发酵液中提取出来，利用的是pH对红霉素溶解度的影响。工业上最先使用的萃取剂是乙酸丁酯，也有利用乙酸戊酯进行萃取。其优点在于酯类溶剂对红霉素的溶解度很大，而对发酵液的色素等其他杂质溶解度很小，缺点在于酯类溶剂在发酵液中的溶解度较大，溶剂损耗较大。因此，研究者尝试采用其他有机溶剂萃取红霉素，包括取代芳香烃[4]、甲基异丁基酮、异辛醇等，而工业上多用混合溶剂，如按一定比例混合的辛醇、航空煤油和乙酸丁酯，这可提高萃取性能，减轻乳化。

2.1.1 反胶束萃取法

1997年，Nitin W等以AOT-异辛烷反胶束系统从水溶液中提取红霉素，在温和的实验条件下可取得较高的收率。2003年，李夏兰等也采用AOT一异辛烷反胶束系统提取了乳糖酸红霉素。在室温、pH值、盐浓度都相同的条件下，仅以异辛烷作萃取剂，萃取效率只有5.12%；而加入AOT 0.05 mol/L后，萃取效率显著增加到94.4%。将反胶束萃取剂循环使用3次，萃取效率都在87%以上，能循环使用。

2.1.2 预分散萃取法

1997年，胡熙恩在文章中报道：1994～1996年Lye和Stuckey将预分散萃取技术应用于红霉索萃取。以癸醇为内相，制备胶状液膜（CLA），考察了红霉素的预分散溶剂萃取工艺，讨论了不同的操作条件如：相比、离子强度、pH值、搅拌等对萃取与反萃取的影响。与传统的萃取技术相比，预分散溶剂萃取技术优势明显，如：传质界面大；传质速度快，萃取时10-2s就可达到平衡；由于预先已将溶剂分散和乳化，可以防止或降低溶剂在萃取设备中乳化，操作相比更简单，溶剂相对水相料液体积比可高达1：100～1：500；萃取效率高，红霉素单级萃取率超过90%，使普通的萃取设备相当于无穷级萃取。

2.1.3 固定床溶剂萃取法

2001年，曹正芳等采用固定床溶剂萃取法从发酵液中提取红霉素，研究了溶液的pH值、操作温度、发酵液流速以及洗脱液流速对分离过程的影响。用此种方法可以有效的克服乳化，减少红霉素和溶剂的损失。在相比（o/w）为1/25时，萃取率可达95 %左右，用纯乙酸丁酯洗脱，洗脱率达到95%；而传统的溶剂萃取法，只有相比为1/1时才能达到同效。

2.2 红霉素的膜分离技术

膜分离技术是以选择透过性膜为分离介质的一种新兴分離技术，具有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特征，在生物活性物质的分离、提纯和浓缩中具有独特的优势。用于红霉素提炼中的膜分离技术主要涉及超滤和反渗透等。

2.2.1 超滤

超滤是近几十年发展起来的新型分离技术，能较好地去除蛋白和多糖等大分子物质。

冯建立等采用自制的超滤膜对红霉素发酵液去乳化进行研究，解决了絮凝法去除蛋白和多糖效果较差的问题，同时提高了萃取的质量和收率。

2.2.2 反渗透

1994年，刘昌盛等[13]将反渗透技术应用于红霉素提取。选用丹麦DDS公司的Module 20 UF/RO系统，板框型装置，总过滤面积0.72m2，在压力为4.0MPa时，发酵液可浓缩5倍，料液浓度2000u/mL左右，达到后续操作要求，且红霉素基本上无损失。

3、展望

随着商业竞争的加剧和生产规模扩大，红霉素产品的竞争优势最终归结于低成本和高纯度，因此成本和质量的控制成为红霉素分离提取过程发展的动力和方向。我认为，在进行红霉素提取新工艺开发研究时，可以从以下两个方面进行考虑：

（1）开发清洁、高效的新型分离技术；

（2）多项分离技术的集成化。

参考文献：

[1]孙艳，周仁清，吴琼.红霉素生物合成的生物化学和基因学[J].微生物学杂质，2005， 25 （2）：45.

[2]张伦.红霉素市场现状与发展趋势[J].中国药房，200414 （12）：713-715.

作者简介：张纪苹，1997.5，女，汉族，山东省聊城市，本科在读学生。