單元三抗生素類藥物的發(fā)酵生產(chǎn)項目二青霉素的發(fā)酵生產(chǎn)任務(wù)三青

單元三抗生素類藥物的發(fā)酵生產(chǎn)項目二青霉素的發(fā)酵生產(chǎn)

任務(wù)三青霉素的提取和精制青霉素不穩(wěn)定，遇酸、堿、熱分解失活水溶液中不穩(wěn)定，非極性溶劑中穩(wěn)定易溶于有機溶劑，水中溶解度很小青霉素鹽很穩(wěn)定；降解產(chǎn)物具有致敏性在發(fā)酵液預(yù)處理、提取和精制過程條件溫和、快速，防止降解。分離純化前了解青霉素的性質(zhì)青霉素分離純化工藝過程預(yù)處理過濾萃取脫色結(jié)晶青霉素的存在部位：發(fā)酵液濃度較低：僅含百分之幾含有大量雜質(zhì)：菌絲、未用完的培養(yǎng)基、易污染雜菌、產(chǎn)生菌的代謝產(chǎn)物、色素、金屬離子等目的：濃縮青霉素，去除大部分雜質(zhì)，改變發(fā)酵液的流變學(xué)特征，便于后續(xù)的分離純化過程1.發(fā)酵液的過濾和預(yù)處理最好控制在菌絲自溶前放罐。放罐后要及時冷卻，減少青霉素的分解。青霉素發(fā)酵液菌絲較粗大，一般用鼓式過濾機過濾1.發(fā)酵液的過濾和預(yù)處理過濾鼓式真空過濾機過濾一次濾液：pH6.2-7.2蛋白質(zhì)含量0.5～2.0mg/ml板框式過濾機過濾10%硫酸調(diào)節(jié)pH4.5-5.0，加入0.07%溴代十五烷吡啶（PPB），0.07%硅藻土為助慮劑二次濾液：澄清透明，用于提?。ㄊ章?0％）發(fā)酵液和濾液應(yīng)冷至10℃以下，貯罐、管道和濾布等應(yīng)定期用蒸汽消毒。2.萃取青霉素與堿金屬所生成的鹽類在水中溶解度很大，而青霉素游離酸易溶解于有機溶劑。溶劑萃取法：將青霉素在酸性溶液中轉(zhuǎn)入有機溶劑中，除去水溶性雜質(zhì)。然后再轉(zhuǎn)入中性水相中，除去脂溶性雜質(zhì)。經(jīng)過這樣反復(fù)幾次萃取，達到提純和濃縮的目的。（1）萃取溶劑的選擇除分配系數(shù)外，選擇溶劑時尚需考慮下列條件：在水中溶解度較小不和青霉素起作用在5～30℃間的蒸氣壓較低回收溫度不超過120～140℃價格低廉，來源方便等目前工業(yè)生產(chǎn)所采用的溶劑多為醋酸丁酯和醋酸戊酯

分配系數(shù)：在一定溫度、一定壓力下，某一溶質(zhì)在互不相溶的兩種溶劑間分配時，達到平衡后，在兩相中的濃度之比為一常數(shù)，這個常數(shù)稱為分配系數(shù)。溶劑pH=2.5（溶劑/水）pH=7.0（溶劑/水）溶劑pH=2.5（溶劑/水）pH=7.0（溶劑/水）醋酸戊酯45/11/235氯仿39/11/220醋酸丁酯47/11/186三氯乙烯21/11/260醋酸乙酯39/11/260乙醚12/11/190青霉素的分配系數(shù)（2）萃取方法先用10%的硫酸將二次濾液pH值調(diào)低至2.0～2.2，用醋酸丁酯進行逆流萃取，得一次醋酸丁酯萃取液（BA萃取液）此時青霉素和大部分酸性較弱的有機酸萃取到酯中，而酸性較強的有機鹽、無機雜質(zhì)、堿性化合物等雜質(zhì)就留在發(fā)酵液中。

（2）萃取方法以1.3%～1.5%NaHCO3在pH6.8～7.1條件下將青霉素從BA萃取液反萃取到水相，大部分有機酸則留在醋酸丁酯相中，只有和青霉素酸性很近的有機酸才和青霉素一起轉(zhuǎn)移。

在第一次丁酯萃取時，由于濾液中有大量蛋白質(zhì)等表面活性物質(zhì)存在，易發(fā)生乳化，故需加入去乳化劑。通常用PPB，加入量為0.05%～0.1%。（3）影響青霉素提取的因素①pH值：pH值會影響青霉素分配系數(shù)和選擇性。青霉素在pH5.0時最穩(wěn)定。pH2.0左右時，青霉素在醋酸丁酯和醋酸戊酯中的溶解度比在水中的溶解度大40倍以上，而pH7.0時，青霉素在水中的溶解度則大186～235倍。故在萃取時，從濾液萃取到醋酸丁酯時，pH需調(diào)至2.0～2.5；從醋酸丁酯反萃取到水中時，將pH值調(diào)至6.8～7.1。反萃取時pH值的調(diào)控極為重要，只有在中性時，青霉素以鹽的形式存在，轉(zhuǎn)移才較為完全，如果堿性稍強，不但許多有機酸類雜質(zhì)轉(zhuǎn)移到水中影響青霉素的質(zhì)量，而且青霉素極易被分解。為避免pH值波動，反萃取時常用緩沖液。可用磷酸鹽緩沖液、碳酸氫鈉或碳酸鈉溶液等。反萃液中青霉烯酸含量與萃取和反萃取時pH值有關(guān)，反萃液中青霉烯酸含量隨萃取時pH值升高而降低，隨反萃取時pH值升高而升高。

序號反萃取pH值萃取pH值2.0±0.23.0±0.24.0±0.2Gu①（相對單位）16.01.301.000.1427.01.631.2.0.3538.02.501.750.43不同pH值下萃取和反萃取時，反萃取液中青霉烯酸含量②濃縮倍數(shù)濃縮倍數(shù)對選擇性也有很大影響。乙酸丁酯用量越多，萃取越完全，提取率也越高。但某些雜質(zhì)如色素含量也越高，而且溶劑消耗量提高會大幅度提高生產(chǎn)成本，特別是給濃縮增加工作量。在生產(chǎn)中，從濾液萃取到醋酸丁酯時，濃縮比一般為1.5～2.5倍。從乙酸丁酯反萃取到水相時，濃縮比一般為3～5倍。反復(fù)幾次萃取，當(dāng)濃縮比達到10倍時，濃度可達到結(jié)晶要求。③溫度青霉素及其鹽類在高溫下，穩(wěn)定性大大降低。24℃和0℃時穩(wěn)定性相差10倍以上，整個萃取過程應(yīng)在低溫下進行（在10℃以下），在保證萃取效率的前提下，盡量縮短操作時間，減少青霉素的破壞。④萃取方式萃取方式一般采用多級逆流萃?。ǔ槎墸?。混合可用機械攪拌混合罐、管道混合器或噴射混合器等。分離采用離心機。一次丁酯萃取時采用碟片式離心機，緩沖液萃取和二次丁酯萃取時如處理量較小，則可采用管式離心機。管式離心機分離效果優(yōu)于碟片式離心機，但處理量較小。近來也有將混合和分離同時在一個設(shè)備內(nèi)完成的，稱為離心萃取機。

多級逆流萃取混合器分離器F

R3R2特點：在第一級中加入料液，萃余液順序作為后一級的料液，而在最后一級加入萃取劑，萃取液順序作為前一級的萃取劑，料液的流動方向與萃取劑的流動方向相反。溶劑耗量小，萃取液濃度高。R1

L3L1L2

S分離器第一混和器第二混和器第三混和器分離器分離器3.脫色在二次醋酸丁酯萃取液中加活性炭150～300g/10億單位，進行脫色、過濾。結(jié)晶是提純物質(zhì)的有效方法。例如在二次丁酯萃取液中，青霉素的純度只有50%～70%，但結(jié)晶后純度可提高至90%以上。4.結(jié)晶（1）青霉素鉀鹽結(jié)晶青霉素鉀鹽最好再經(jīng)過重結(jié)晶，或轉(zhuǎn)成青霉素普魯卡因鹽，以減少過敏原等雜質(zhì)，進一步提高純度。青霉素鉀鹽在醋酸丁酯中溶解度很小，利用此性質(zhì)，在二次丁酯萃取液中加入醋酸鉀乙醇溶液，青霉素鉀鹽就結(jié)晶析出。（2）青霉素普魯卡因鹽結(jié)晶普魯卡因青霉素在水中溶解度很小，因此在青霉素鉀鹽的水溶液中（pH值中性的磷酸鹽緩沖液）加鹽酸普魯卡因溶液，普魯卡因青霉素就結(jié)晶析出。從二次丁酯萃取液直接結(jié)晶從鉀鹽轉(zhuǎn)鈉鹽：在青霉素二次丁酯萃取液中先結(jié)晶出鉀鹽，而后將鉀鹽溶于水，提取至醋酸丁酯中，加醋酸鈉-乙醇溶液結(jié)晶得鈉鹽。從普魯卡因鹽轉(zhuǎn)鈉鹽：一次丁酯萃取液加普魯卡因醋酸丁酯溶液，結(jié)晶得青霉素普魯卡因鹽。將普魯卡因鹽懸浮在水中，加醋酸丁酯，再以硫酸調(diào)pH=2.0，則普魯卡因鹽分解成青霉素游離酸而轉(zhuǎn)入醋酸丁酯中。然后再加醋酸鈉-乙醇溶液結(jié)晶出鈉鹽。共沸蒸餾結(jié)晶法（3）青霉素鈉鹽結(jié)晶共沸蒸餾結(jié)晶法：二次丁酯萃取液以0.5mol/LNaOH溶液萃取，在pH=6.4～6.8下得到鈉鹽水濃縮液，濃度為（15～25）×l04U/ml，加2.5倍體積的丁醇，在l6～26℃、5～l0mmHg（1mmHg=133.3Pa）下蒸餾，水分與丁醇成共沸物而蒸出，當(dāng)濃縮到