青霉素提取工艺

青霉素得提取工艺 青霉素（B enz y Ipenicillin / Pe n ic i I 1 i n ）又被称为青霉素 G p e ill in G、盘 尼西林、配尼西林、青霉素钠、革青霉素钠、青霉素钾、苯青霉素钾。青霉素就是抗菌素得 一种，就是指从青霉菌培养液中提制得分子中含有青霉烷、能破坏细菌得细胞壁并在细菌细 胞得繁殖期起杀菌作用得一类抗生素.青霉素类抗生素就是B -内酰胺类中一大类抗生素得 总称。 化学特性 青霉素又称盐酸巴氨西林。其化学名为1 一乙氧甲酰乙氧6 -〔D（） -2氨基一2-乙酰 氨基）青霉烷酸盐酸盐。就是一种有机酸，性质稳定，难溶于水。可与金属离子或有机碱结 合成盐，临床常用得有钠盐、钾盐. 青霉素盐如青霉素钾或钠盐为白色结晶性粉末，无臭或微有特异性臭，有引湿性。干燥 品性质稳定，可在室温保存数年而不失效，且耐热。遇酸、碱、重金属离子及氧化剂等即迅 速失效。极易溶于水,微溶于乙醇，不溶于脂肪油或液状石蜡。其水溶液极不稳定，在室温中 效价很快降低10，水溶液pH为5、5〜7、5 . 青霉素价格较为便宜，因而也证明了生产并提取青霉素就是有着较为成熟得工业方法 得。 序号 基本药物 目录序号 药品名称 剂型 规格 单位 零售指 导价格 类别 1 1 青霉素 注射副 8。万单位 瓶（支） 0.92 元 化学药品和生物制品部分 2 1 青霉素 注射制 160万单位 福（支） 1.6元 化学药品和生物制品部分 3 1 青霉素 注射剂 400万单位 福（支） 3.2元 化学药品和生物制品部分 4 1 青霉素 注射剂 800万单位 瓶（支） 5.4元 化学药品和生物制品部分 （图2青霉素得售价） 青霉素得提纯 青霉素提纯工艺流程简图 （图3） 因为青霉素水溶液不稳定，故发酵液预处理、提取与精制过程要条件温与、快速，防 止降解。在提炼过程中要遵循下面三个原则 错误时间短错误温度低错误 P H适中 1、预处理 发酵结束后，目标产物存在于发酵液中，浓度较低，只有10-3 0kg/m3,并且含有大量杂 质，如高价无机离子（Ca, Mg, Fe离子），菌丝，未用完得培养基，易污染杂菌，产生菌得 代谢产物，蛋白质等。因此必须对其进行得预处理，其目得在于浓缩目得产物，去除大部分杂 质，利于后续得分离纯化过程,就是进行分离纯化得第一个工序. 2、过滤 发酵液在萃取之前需预处理，可在发酵液加少量絮凝剂沉淀蛋白（比如明矶），或者调解 发酵液PH至蛋白质得等电点以沉淀蛋白,然后经真空转鼓过滤（以负压作过滤推动力）或板 框过滤（浮液用泵送入滤机得每个密闭得滤室,在工作压力得作用下，滤液透过滤膜或其它滤 材，经出液口排出,滤渣则留在框内形成滤饼，从而达到固液分离目得）,除掉菌丝体及部分蛋 白。青霉素在常温下易降解，因而发酵液及滤液应冷至10 C以下,过滤收率一般9 0左右。 （1）菌丝体粗长lOkim,采用鼓式真空过滤机过滤，滤渣形成紧密饼状，容易从滤布上刮 下.滤液PH6、277、2,蛋白质含量0、0 50、2。需要进一步除去蛋白质。 （2）改善过滤与除去蛋白质得措施硫酸调节pH4、55、0,加入0、07漠代十五烷 毗嚏PPB,O、7 硅藻土为助滤剂。再通过板框式过滤机。滤液澄清透明，进行萃取。 3、萃取 青霉素得提取采用溶媒萃取法。这就是利用抗生素在不同得pH值条件下以不同得化 学状态（游离态酸或盐）存在时，在水及水互不相溶得溶媒中溶解度不同得特性，使抗生素从 一种液相（如发酵滤液）转移到另一种液相（如有机溶媒）中去，以达到浓缩与提纯得目得。 青霉素分子结构中有一个酸性基团（猿基），青霉素得pKa 2. 75,所以将青霉素G得水溶液 酸化至pH2. 0左右,青霉素即成游离酸。这种青霉素酸在水中溶解度很小,但易溶于醇类、酮 类、醍类与酯类，利用这一特性,工业上可用溶媒莘取法从发酵液中分离并提纯青霉素. 在酸性条件下青霉素转入有机溶媒中，调节pH至2、0左右，再转入中性水相，反复几次莘 取，即可提纯浓缩。选择对青霉素分配系数高得有机溶剂.工业上通常用醋酸丁酯与戊酯。萃 取2-3次.从发酵液萃取到乙酸丁酯时,pH选择1、82、0,从乙酸丁酯反萃到水相时,pH 选择6、8-7、4。发酵滤液与乙酸丁酯得体积比为1、52、1,即一次浓缩倍数为1、5 2、 lo为了避免PH波动,采用硫酸盐、碳酸盐缓冲液进行反萃。发酵液与溶剂比例为34。几 次莘取后，浓缩10倍，浓度几乎达到结晶要求。莘取总收率在8 5左右. 所得滤液多采用二次萃取，用10硫酸调pH2、0〜3、0,加入醋酸丁酯，用量为滤液 体积得三分之一，反萃取时常用碳酸氢钠溶液调pH 7、0〜8、0。在一次丁酯莘取时，由于 滤液含有大量蛋白，通常加入破乳剂防止乳化。第一次莘取，存在蛋白质，加0、050、1 乳化剂PPBo 萃取条件为减少青霉素降解，整个萃取过程应在低温下进行（1 0笆以下）。萃取罐冷冻盐 水冷却. 在萃取过程中，青霉素得降解受温度、酸度影响很大，这就是决定操作工艺条件得主 要因素，许多学者对其进行了研究，已详细考察了不同PH条件下水溶液得温度对青霉 素降解半衰期得影响， 如图4所示。她们认为青霉素得稳定区间就是pH5〜8,在p H6、0最为稳定，在酸性或碱性条件下降解都很快。将该数据进行曲线拟合可以得到不同 温度下青霉素降解半衰期与水溶液pH得关系曲线。 （图4、水中青霉素降解与P H得关系（25 C） （图5、青霉素降解半衰期与pH 得关系） a pH4、 0 , b pH5、 0, c pH6、 0, d pH 6、 25, epH6、5, f pH7、0, g pH8、0, h pH9、0） 可以瞧出，在pH值一定得条件下，温度越低青霉素越稳定。因此工厂都采用低温操作， 莘取在pH2、 0、温度5。C下进行。但就是这既增加了能耗， 也增加了乳化得可能性。 另一方面，青霉素在醋酸丁酯中却很稳定。据报道，室温下，其半衰期达75 h以上。 从图5可以瞧出，在半衰期不变得情况下，PH值越高，允许得操作温度也越高。 也就就是说，只要能提高操作pH值，就可以在较高温度下进行萃取操作。工厂采用得操 作条件下半衰期只有2 h,如果其操作pH值提高，就可以在常温下操作。这取决于 pH对萃取率得影响。 为研究温度、酸度对萃取率得影响，用模拟料液在不同温度与平衡pH值下进行了 实验研究，用分光光度法进行分析.结果表明青霉素得萃取率受P H影响很大；提高萃 取得平衡pH值，萃取率将明显下降.另一方面，在相同pH下随操作温度升高萃取率也 稍有升高（图6）. （图6、温度、pH对青霉素莘取率得影响） 4、脱色 萃取液中添加活性炭，除去色素、热源，过滤，除去活性炭. 5、结晶 萃取液一般通过结晶提纯。青霉素钾盐在醋酸丁酯中溶解度很小，在二次丁酯萃取液中 加入醋酸钾-乙醇溶液，青霉素钾盐就结晶析出。然后采