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提高产量和优化组分一直是红霉素生产面临的两个主要问题。本课题组利用代谢工程方法,对红霉素工业菌中红霉素生物合成后修饰途径的羟化酶(EryK)和甲基化酶(EryG)进行强化,获得了多株组分优势明显的重组菌。本文以实现重组工业菌的产业化为主线,首先在50L罐对重组菌生理特性和产品组分进行了考察,进而通过对培养条件的系统优化,提高发酵单位并优化组分,然后经25m3罐中试水平验证后,直接放大至132m3工业生产规模,结合细胞生理代谢和发酵罐流场特性,通过对二级种子质量控制和工艺参数调整,进一步优化重组菌发酵过程,最终实现132m3工业规模的放大。50L罐试验表明,重组菌生理特性与出发菌无明显差异,而成品硫氰酸红霉素组分明显改善,红霉素A(ErA)由59.93%提高至68.50%,红霉素B(ErB)由3.28%下降至0.25%,红霉素C(ErC)由9.08%下降至1.66%,验证了强化羟化酶和甲基化酶表达对组分改善的有效性。而以前未曾关注的红霉素E、F比例分别上升了42.0%、38.6%,可能与羟化酶活性增强有关。通过对重组菌培养条件的优化,发现基础配方中添加少量糊精和增加速效氮源(玉米浆和硫酸铵)浓度有助于增强前期生长水平,同时黄豆饼粉的蛋白含量和细度对红霉素效价有显著影响。而添加促甲基化因子(0.036g/LCuCl2·2H2O、0.1%甜菜碱)和过程补加硫酸铵有助于降低ErC含量。Oh添加0.04g/LCoCl2·6H2O后,重组菌发酵水平大幅提高,而红霉素E、F含量有所降低,186h红霉素效价达11851 U／ml,相比对照提高12.4%,结合发酵过程有机酸含量变化,认为Co2+能明显加强重组菌糖代谢能力,增强红霉素合成方向代谢流。25m3罐中试试验表明,重组菌发酵过程代谢稳定,组分优势得以保持,191h ErA含量达7883 U／ml,接近50L罐平均水平。进一步放大至132m3工业水平,针对发酵液粘度异常和补糖量过大的现象,结合细胞生理代谢和发酵液流变特性,通过二级种子质量控制和工艺参数的调整,进一步优化发酵过程,发酵液粘度明显降低,166h ErA含量达6856 U／ml,接近50L罐同期试验水平,成功实现重组菌的工业放大。