稀土元素在红霉素发酵中的用途的制作方法

专利名称：：稀土元素在红霉素发酵中的用途的制作方法
技术领域：
：本发明涉及抗生素发酵领域。更具体地涉及稀土元素在红霉素发酵中的应用。
背景技术：
：红霉素Erythromycin是大环内酯类抗生素，抗菌谱和青霉素相似，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。由红霉素为原料合成的衍生物(半合成红霉素)疗效确切，抗菌谱广，抗菌活性强，既可口服，又可注射，不良反应小，对一些细菌感染的疾病有独特的疗效，如对军团菌肺炎和支原体肺炎、泌尿生殖系统感染(包括性病)等。红霉素及半合成红霉素长期以来一直占大环内酯类抗生素市场份额的80%左右，而且随着抗菌谱扩大，红霉素类新品种受到了广大医生和患者的普遍欢迎，销量不断上升，由此带来了红霉素原料市场需求的增加。但是目前红霉素的发酵水平不高，主要是红霉素中A的含量比较低，B和C含量比较高。红霉素C抗菌活性比A低很多，其毒性却是它的2倍，为主要杂质。由于红霉素B、C和A的结构极为相似，使得他们在提炼过程难以分离。发酵液中有效组分的含量直接影响产品的质量，所以就要设法在发酵过程中尽量减少红霉素B和C的含量，增加A的含量。我国稀土资源丰富，占世界贮量的80%左右，目前稀土元素的应用越来越广泛，不仅应用于各工业部门，其在农业、医药、微生物等生物学领域的应用研究也越来越活跃。稀土元素(RareEarthElements)包括原子序数从51到71的镧系元素(Lanthanlid，Ln)以及与镧系元素同族的钪和忆，总共17个元素。根据它们的性质，常分成两组，一组为轻稀土元素，包括Sc、La(镧)、Ce(鈽)、Pr、Nd(钕)、Pm、Sm、Eu，另一组为重稀土元素，包括Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Y、Tm、Yb、Lu。近年来有关稀土元素增加微生物发酵产物的研究已见报道。如稀土元素镧La3+(镧)、铈Ce4+(鈽)和钕Nd3+(钕)对红酵母生产类胡萝卜素的合成有促进作用(王怡平，肖亚中，丁毅等.稀土元素对红酵母的生长及类胡萝素合成的影响.微生物学通报，1999，26(2):117-119);适宜浓度的硝酸镧和硝酸铈稀土溶液能够縮短酵母菌分裂周期，其繁殖速度加快(张传慧，谢惠安，孙家美.硝酸稀土对酵母菌生长的影响.稀土.1990，(2):57-58);La3+、Ce4+、Nd3+能提高谷氨酸发酵产酸水平(鄢贵龙，段作营，毛忠贵.稀土元素对谷氨酸发酵的影响.工业微生物.2005，35(2):34-36);最近Keiichi等研究了稀土钪对几种链酶菌发酵的影响(KeiichiK,GuojunW，Susumu0.Therareearth,scandium,causesantibioticoverproductioninStreptomycesspp.FEMSMicrobiolLett,2007，274(2):311-315)，有关稀土元素对红霉素发酵的影响的研究尚未见报道。
发明内容本发明旨在提供稀土元素，尤其是轻稀土元素在红霉素发酵中的应用。本发明的第二个目的是提供稀土元素在红霉素发酵中的使用方法。在本发明的第一方面，提供了一种轻稀土元素在红霉素发酵中的用途，所述的轻稀土元素可用于提高发酵效价和改善红霉素组分。在另一优选例中，所述的轻稀土元素选自镧La3+、钕Ncf+、或鈽Ce"。在另一优选例中，所述的改善红霉素组分包括提高红霉素组分A和/或降低红霉素组分B。在本发明的第二方面，提供了一种轻稀土元素的使用方法，所述的方法包括步骤将轻稀土元素和红霉素产生菌发酵培养基混合，得到一混合物，所述混合物中轻稀土元素的浓度以混合物为基准是50—600mg/L。在另一优选例中，以刚开始发酵的时间作为起点，在0—120小时将轻稀土元素和红霉素产生菌发酵培养基混合。在另一优选例中，在0—72小时将轻稀土元素和红霉素产生菌发酵培养基混合。在另一优选例中，在0—24小时将轻稀土元素和红霉素产生菌发酵培养基混合；更佳地在0—12小时将轻稀土元素和红霉素产生菌发酵培养基混合；最佳地在刚开始进行发酵时(即O小时)将轻稀土元素和红霉素产生菌发酵培养基混合。在另一优选例中，所述混合物中的轻稀土元素选自镧La3+、钕Nd3+、或鈽Ce4+，其中镧La"或钕NcP的浓度为25_600mg/L，鈽Ce"的浓度为50—1000mg/L。在另一优选例中，所述混合物中的轻稀土元素选自镧La3+、钕Nd3+、或鈽Ce"，其中镧La3+或钕NcT的浓度为30—500mg/L，鈽Ce"的浓度为70—800mg/L。在另一优选例中，所述混合物中的轻稀土元素选自镧La3+、钕Nd3+、或鈽Ce4+，其中镧La3+或钕NcT的浓度为40—400mg/L，鈽Ce"的浓度为80—600mg/L。据此，本发明提供了稀土元素在红霉素发酵中的应用。图1显示了0小时(即发酵刚开始时)添加三种不同浓度的硝酸稀土对红霉素效价的影响；其中—■—表示La(N03)3，一攀一表示Ce(N03)3，一▲—表示Nd(N03):!。具体实施例方式发明人经过广泛而深入的研究，意外地发现轻稀土元素，尤其是其中的镧La3+、钕NcT、或鈽Ce4+可以对红霉素发酵产生积极的作用，如可以提高其发酵效价，可以改善红霉素组分，还可以产生抑泡的作用。具体地，当稀土元素镧La3+、钕NcT、或鈽Ce"在发酵开始时加入发酵培养基中，在一定浓度范围内，可以显著提高发酵效价，并使红霉素组分A增加，使红霉素组分B减少。在本发明中，红霉素发酵是利用红霉素产生菌(例如但不限于糖多孢红霉菌(Sacc/ara/Jo/y印oraeo^raea)通过代谢产生次级代谢产物的过程。在本发明中，红霉素组分是本领域熟知的在红霉素发酵中所产生的一些结构类似的物质，包括红霉素组分A-F。如本文所用，"发酵效价"、"红霉素效价"和"产素"可以互换使用，都是指红霉素产生菌通过次级代谢产生红霉素的能力。在本发明中，所述的轻稀土元素选自轻稀土元素原子或由其离子组成的盐；所述的由轻稀土元素离子组成的盐选自其硝酸盐、盐酸盐、碳酸盐、硫酸盐及维生素C稀土、柠檬酸稀土、氨基酸稀土螯合物等，优选硝酸盐。本发明提到的上述特征，或实施例提到的特征可以任意组合。本案说明书所揭示的所有特征可与任何组合物形式并用，说明书中所揭示的各个特征，可以任何可提供相同、均等或相似目的的替代性特征取代。因此除有特别说明，所揭示的特征仅为均等或相似特征的一般性例子。本发明的主要优点在于1、将稀土元素镧La3+、钕Nd"、或鈽Ce4+用于红霉素发酵，提高其发酵效价。2、将稀土元素镧La3+、钕NcT、或鈽Ce"用于红霉素发酵，提高红霉素组分A，降低红霉素组分B。3、首次发现在红霉素发酵开始时加入一定浓度的稀土元素镧La3+、钕Nd3+、或鈽Ce4+，可以提高红霉素发酵效价、改善红霉素组分、并能产生抑泡的作用。下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则所有的百分比和份数按重量计。除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。材料与方法l稀土储备液的制备称取纯度为99%的硝酸镧、硝酸铈和硝酸钕(中国医药集团上海化学试剂公司)，配制成浓度为100g/L的溶液。2实验菌种糖多孢红霉菌(5^cc/aro/7o7y57arae/yz^raea)Fl，由上海同联制药有限公司研究所提供。3培养基按文献配制，如庄英萍，储炬，张嗣良，等.红霉素发酵过程前期参数相关分析及调控[J].华东理工大学学报，2004，30(6):636_639.;或吕伟，庄英萍，储炬，等.氨基酸对利用红色糖多孢菌发酵生产红霉素的产量及组分影响研究[J].中国抗生素杂志，2006，31(10):595—599，634.4培养方法摇瓶培养采用二级培养，挖取新鲜斜面(lcmXlcni)接到装有80ml种子培养基的500ml摇瓶中，温度34°C,转速220转/分钟，培养48小时后，按5%接种量接种于发酵瓶中，温度34。C，转速240转/分钟，培养144小时。5试剂和仪器实验室所用试剂均是国产或进口的化学纯或分析纯试剂。色谱仪为HP1100Agilent(检测器G1314A紫外可见波长检测器；进样器G1328A)。6测定方法6.l生物效价的测定采用管碟法，参见国家药典委员会.中华人民共和国药典(二部)[S].北京化学工业出版社，2005.6.2红霉素组分的测定采用HPLC法测定发酵液中红霉素的组分。用0.1M/L的NaOH将pH调到8.9,使用正庚垸与氯仿抽提处理后(参TsujiK，GoetzJF.HPLCasarapidmeansofmonitoringerythromycinandtetracyclinefermentationprocesses[J]./颠肠,，1978，31(4):302—306.)，进行液相分析。色谱条件Agilent1100Series,BDSHypersilC18(250mmX4.6mm)色谱柱，流动相组成为0.05MKH2P04:乙腈=68:32，流速为lml/分钟，进样量为20iU，室温下检测，检测波长为210nm。实施例1添加稀土元素镧La3+、钕N(T、或鈽Ce"的时间对红霉素效价的影响按上述的材料和方法项下的内容进行试验。以发酵培养基为基础，在0小时、24小时、48小时、72小时、96小时和120小时分别添加适量的三种硝酸稀土母液，以不添加硝酸稀土的摇瓶为对照，进行红霉素的发酵实验，发酵156小时后放瓶，取样分析。结果见表17<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>以不添加硝酸稀土的摇瓶为对照结果表明，三种稀土元素都对红霉素组分A有明显的提高，对组分C影响不大，却显著的降低了组分B的比例。0小时添加lOOmg/L的硝酸镧和硝酸钕，添加300mg/L的硝酸铈，红霉素A组分相对百分含量分别提高18.9%,32.7%，34.4%，红霉素B组分分别减少24.2%，58.7%，37.9%。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的实质技术内容范围，本发明的实质技术内容是广义地定义于申请的权利要求范围中，任何他人完成的技术实体或方法，若是与申请的权利要求范围所定义的完全相同，也或是一种等效的变更，均将被视为涵盖于该权利要求范围之中。权利要求1.一种轻稀土元素在红霉素发酵中的用途，其特征在于，所述的轻稀土元素可用于提高发酵效价和改善红霉素组分。2.如权利要求1所述的用途，其特征在于，所述的轻稀土元素选自镧La3+、钕Nd3+、或鈽Ce"。3.如权利要求1所述的用途，其特征在于，所述的改善红霉素组分包括提高红霉素组分A和/或降低红霉素组分B。4.一种轻稀土元素的使用方法，其特征在于，所述的方法包括步骤将轻稀土元素和红霉素产生菌发酵培养基混合，得到一混合物，所述混合物中轻稀土元素的浓度以混合物为基准是50—600mg/L。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，以刚开始发酵的时间作为起点，在0—120小时将轻稀土元素和红霉素产生菌发酵培养基混合。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在0—72小时将轻稀土元素和红霉素产生菌发酵培养基混合。7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在0—24小时将轻稀土元素和红霉素产生菌发酵培养基混合；优选在0—12小时将轻稀土元素和红霉素产生菌发酵培养基混合；更优选O小时。8.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述混合物中的轻稀土元素选自镧La"、钕NcT、或鈽Ce"，其中镧La"或钕NcT的浓度为25—600mg/L，鈽Ce"的浓度为50—1000mg/L。9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述混合物中的轻稀土元素选自镧La"、钕NcT、或鈽Ce"，其中镧La"或钕Nd"的浓度为30—500mg/L，鈽Ce"的浓度为70—800mg/L。10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，镧La"或钕Nd"的浓度为40一400mg/L，鈽Ce"的浓度为80—600mg/L。全文摘要本发明公开了轻稀土元素，尤其是镧La³⁺、钕Nd³⁺、或鈰Ce⁴⁺在红霉素发酵中的应用。本发明还公开了它们在红霉素发酵中的使用方法。文档编号C01F17/00GK101560539SQ20081003622公开日2009年10月21日申请日期2008年4月18日优先权日2008年4月18日发明者炬储,建周,庄英萍,张嗣良,王军峰,王永红,郝玉有,郭美锦申请人:华东理工大学;上海同联制药有限公司