“十五”国家科技攻关计划生物工程技术项目系列报道 （2）
微生物法生产井冈霉醇胺
浙江工业大学生物工程研究所 郑裕国 沈寅初
井冈霉醇胺(Valiolamine)是氨基环醇类化合物，是假氨基糖类糖水解酶抑制剂的核心结构。许多假氨基糖酶
抑制剂类药物，如降糖药阿卡波糖、伏格列波糖的结构中，都含有井冈霉烯胺（Valienamine）和井冈霉醇胺的结
构。同时，井冈霉烯胺也是生物农药井冈霉素(Validamycins )的组成结构。用微生物酶解的方法，裂解井冈霉素
的C-N 键，生产井冈霉烯胺，不仅可以促进井冈霉素产业的发展，而且可以生产高附加值的医药或农药中间体。
本项目从井冈霉素出发，用微生物酶催化技术，裂解井冈霉素的C-N键，得到井冈霉素的分解产物井冈霉烯胺，
再进行生物和化学组合衍生制备井冈霉醇胺，为酶抑制剂类的生物医药或农药提供中间体和原料。
一、攻关任务、完成指标及水平
本项目在10m3发酵罐上进行了井冈霉素酶解试验，构建相应的分离、提取、纯化中试生产线，得到井冈霉醇
胺产品。
攻关完成的主要内容包括：①选育得到了井冈霉素微生物酶解菌株，考察了菌种的稳定性；②对微生物菌种进
行诱变处理，考察了诱变处理对微生物菌种遗传特性的影响；③优化井冈霉素微生物酶解的工艺条件，得到较佳的
微生物酶解工艺路线；④进行井冈霉烯胺和井冈霉醇胺的提取、分离和纯化的工艺路线研究，以及井冈霉烯胺化学
法衍生提取、纯化的研究，获得纯度符合市场要求的井冈霉醇胺产品，得到较佳的提取分离工艺路线；⑤建立和完
善井冈霉烯胺和井冈霉醇胺的分析、检测方法，对微生物酶解过程和提取分离进行有效监控；⑥构建井冈霉素微生
物酶解的中试生产线，考察底物、产物对酶解过程的影响。
本项目关键技术取得重大突破：筛选得到了能有效裂解井冈霉素的微生物高产新菌种，经过诱变，井冈霉素的
转化率大幅度提高，在工程放大试验中得到较高的发酵收率。在分离提取技术中，解决了井冈霉烯胺和醇胺的分离
难题，得到较高的提取收率。构建了10m3发酵罐生产井冈霉醇胺的中试生产线。
二、国内外研究进展
井冈霉素是氨基糖苷类农用抗生素，主要成分由A、B、C、D、E、F等组分组成，其中A组分对水稻纹枯病的
活性最强，C和D组分几乎无效。从井冈霉素A的结构中可以发现，井冈霉素A是由含有井冈霉烯胺、井冈霉胺和
β-D-葡萄糖等结构组成。通过微生物酶的作用，断裂井冈霉素C-N键可以制得环醇类化合物井冈霉烯胺和井冈霉
胺。国外有报道称，已经发现一些微生物能够代谢产生断裂井冈霉素C-N键的裂解酶，如假单孢菌(Pesudomonas
denitrificans)和 短杆菌(Flavobacterium saccharophilum)等，但国内无相关报道。
以井冈霉素为原料，微生物法生产井冈霉烯胺，经组合衍生，生产伏格列波糖中间体——井冈霉醇胺，具有底
物价格低、产物附加值高等优点。本课题组筛选了微生物酶解井冈霉素生产环醇类物质井冈霉烯胺和井冈霉醇胺的
微生物菌株，对裂解结构做了分析和鉴定。在国内还未见有关微生物酶解制备井冈霉素制备环醇类物质的研究报道。
糖苷酶抑制剂降糖药是一种使用较为广泛的医药产品，如阿卡波糖，国内有400万糖尿病患者在服用此药。本项目
提出用生物技术法制备环醇类物质来合成糖苷酶抑制剂降糖药，是一条低成本、低污染的新工艺。
三、工艺流程及效益分析
工艺路线如下：
斜面→摇瓶→过滤→提取分离→化学法衍生→浓缩→结晶→干燥→产品
本项目建成了150kg/a井冈霉醇胺的中试生产线，在中试生产线上已经生产了的井冈霉醇胺，为许多厂商提供
了样品，用于糖尿病药物的开发研究，取得了一定的经济效益。
从井冈霉醇胺作为糖尿病药物的应用上分析，其需求量将会更大。在治疗糖尿病的三大类药物（磺脲类、双胍
类、酶抑制剂类）中，糖苷酶抑制剂药物由生物方法合成，其降血糖性能好，副作用小，深受患者欢迎。
井冈霉素是我国产量最大的农用抗生素。我国井冈霉素每年的销售额达到6亿元，已经成为重要的生物技术产
业。在糖苷酶抑制剂伏格列波糖的生产中，以井冈霉醇胺为原料，用微生物酶解技术生产糖苷酶抑制剂药物或生物
农药，可以降低生产成本，提高井冈霉素的附加值，具有很好的社会、经济效益。
虽然井冈霉醇胺可通过化学合成法来完成，但是化学合成法存在以下缺点：首先是步骤多，收率低。利用化学
法合成井冈霉醇胺，一般以葡萄糖或其他化学结构与井冈霉烯胺相似的化学品为底物，经过10步以上的化学合成
反应得到井冈霉醇胺，收率一般在15%以下。其次是需要高温、高压，反应条件苛刻，反应的副产物和废水多，易
引起环境污染。最后是产物的构型为外消旋混合物。利用微生物酶法降解井冈霉素来制备井冈霉醇胺可以减少水污
染，提高收率和节省能源，具有很好的环境效益。
四、成果推广应用前景
（1）本项目关键共性技术是生物催化和生物转化技术，可推广到制药、化工、环境、食品、材料等领域。
（2）对于假氨基糖类降糖药的研制开发有推广价值。假氨基糖类降糖药可以为糖尿病患者提供有效的治疗药，
是开发降糖药的重要方向。
（3）对于酶抑制剂的研究开发有推广应用价值。酶决定了生物体中的生命活动，酶的活性被抑制，将会改变
生物体内的新陈代谢途径。酶抑制剂可以广泛地应用于医药、食品、农药等领域。
（4）以生物农药的重要品种井冈霉素为原料，利用生物催化技术，生产生物医药伏格列波糖，有效地构造了
从农药到医药的产业链，既有利于优势产业的进一步提升，又有利于高新技术产业的发展。项目技术可推广到我国
另一个优势生物农药品种---阿维菌素的发展，实现阿维菌素从农药到医药的产业转变。