抗生素新型分離技術(shù)

1、抗生素新型分離技術(shù)第1頁(yè)，共16頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)40分，星期三傳統(tǒng)分離技術(shù)存在問題新型分離技術(shù)前景展望第2頁(yè)，共16頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)40分，星期三1.傳統(tǒng)分離技術(shù)目前, 國(guó)內(nèi)抗生素生產(chǎn)使用的化工分離技術(shù)主要包括溶媒萃取法、離子交換法、吸附法與沉淀法。 其中，應(yīng)用最多的為溶媒萃取法, 其次為離子交換法。第3頁(yè)，共16頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)40分，星期三2.存在問題溶媒萃取法( 1 )工藝過程復(fù)雜, 往往需要多次萃取, 反萃以及pH 值調(diào)節(jié)才能得到終產(chǎn)品。( 2)常用的一些萃取溶劑(如醋酸丁酯)水溶性大, 廢液回收困難, 生產(chǎn)消耗量高。此外, 許多有

2、毒的有機(jī)溶劑也在使用, 如苯及其衍生物, 環(huán)境污染嚴(yán)重。( 3)萃取過程的乳化問題一直未能很好地解決, 破乳劑的使用既影響萃取收率和產(chǎn)品質(zhì)量, 又增加了相分離過程的成本。物耗、能耗高環(huán)保問題收率第4頁(yè)，共16頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)40分，星期三2.存在問題離子交換法優(yōu)點(diǎn)：成本低, 設(shè)備簡(jiǎn)單, 有機(jī)溶劑使用量少或完全不用有機(jī)溶劑。缺點(diǎn)：生產(chǎn)周期長(zhǎng), 成品質(zhì)量有時(shí)較差。在生產(chǎn)過程中, pH值變化較大, 故不適用于穩(wěn)定性差的抗生素, 另外不一定能找到合適的樹脂 。第5頁(yè)，共16頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)40分，星期三隨著現(xiàn)代社會(huì)的進(jìn)步, 人們對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)能耗以及環(huán)境保護(hù)越來越

3、重視。我國(guó)的抗生素原料生產(chǎn)企業(yè), 為了應(yīng)對(duì)利潤(rùn)空間的不斷下降，以及WTO 對(duì)企業(yè)環(huán)境管理的要求, 迫切需要開發(fā)簡(jiǎn)單、高效、安全、無毒的新型綠色分離技術(shù)。第6頁(yè)，共16頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)40分，星期三3.新型分離技術(shù)現(xiàn)代抗生素的分離提取技術(shù)主要包括雙水相萃取、反膠團(tuán)萃取、膜分離提取?，F(xiàn)有研究表明, 這些新型分離技術(shù)提取抗生素效果顯著, 對(duì)于改進(jìn)傳統(tǒng)抗生素生產(chǎn)工業(yè)具有廣闊的前景。第7頁(yè)，共16頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)40分，星期三3.新型分離技術(shù)雙水相萃取a.基本原理雙水相體系是一種或幾種物質(zhì)在水中以一定濃度混合, 在一定條件下形成互不相溶的兩相水溶液體系。依據(jù)：物質(zhì)在兩

4、相間的選擇性分配。當(dāng)物質(zhì)進(jìn)入雙水相體系后, 由于界面張力、疏水作用等力的存在,使目標(biāo)產(chǎn)物在兩相中不平衡分配。通過調(diào)節(jié)各影響因素,來提高目標(biāo)產(chǎn)物的選擇性, 達(dá)到單相富集的目的。第8頁(yè)，共16頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)40分，星期三3.新型分離技術(shù)b.常用的雙水相體系包括聚合物-聚合物-水體系以及聚合物-無機(jī)鹽-水體系。聚合物-聚合物-水雙水相體系的形成主要是由于高聚物之間的不相溶性。由于空間阻礙作用,相互無法滲透,不能形成均相,從而具有分離傾向。聚合物-無機(jī)鹽-水雙水相體系的形成普遍認(rèn)為是鹽析作用的結(jié)果。由于去水化作用,當(dāng)聚合物溶液中加入中性鹽時(shí),破壞了聚合物表面的水化層直至其減弱或消失

5、。第9頁(yè)，共16頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)40分，星期三3.新型分離技術(shù)c.技術(shù)優(yōu)勢(shì)( 1) 雙水相萃取能夠運(yùn)用反應(yīng)-萃取耦合技術(shù),將抗生素制備與產(chǎn)物提取在雙水相體系中同時(shí)進(jìn)行，簡(jiǎn)化了工藝。( 2)體系所需設(shè)備簡(jiǎn)單, 可利用原有有機(jī)溶劑萃取生產(chǎn)中使用的混合、離心與分離設(shè)備。( 3) 安全、無毒,不存在有機(jī)溶劑殘留的問題。( 4)操作條件溫和,整個(gè)操作在常溫常壓下進(jìn)行,能夠保持抗生素分子的活性。第10頁(yè)，共16頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)40分，星期三3.新型分離技術(shù)反膠團(tuán)萃取a.基本原理反膠團(tuán)是表面活性劑分子在非極性溶劑中自發(fā)形成的分子聚集體。從圖上看, 表面活性劑的親水基向內(nèi),

6、 親油基朝外, 形成球狀聚集體, 內(nèi)部溶解了一定量的水, 稱為微水池或微水相。反膠團(tuán)的微水池能溶解可溶性極性物。b.反膠團(tuán)萃取抗生素過程：首先, 在兩相界面上的表面活性劑與鄰近的抗生素分子發(fā)生作用, 在界面上形成包含有抗生素分子的反膠團(tuán), 此反膠團(tuán)擴(kuò)散進(jìn)入有機(jī)相, 從而實(shí)現(xiàn)了抗生素的提取。 通過改變水相條件可實(shí)現(xiàn)反萃。第11頁(yè)，共16頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)40分，星期三3.新型分離技術(shù)c.技術(shù)優(yōu)勢(shì)( 1) 膠團(tuán)的表面活性劑層能夠阻隔生物活性分子與有機(jī)溶劑接觸, 成為保持生物分子活性的屏障( 2)親和配體的加入可以提高目標(biāo)產(chǎn)物的提取率和選擇性( 3) 可從發(fā)酵液直接提取抗生素, 操作

7、簡(jiǎn)單, 實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)( 4) 反膠團(tuán)可以重復(fù)使用, 降低生產(chǎn)消耗。第12頁(yè)，共16頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)40分，星期三3.新型分離技術(shù).膜分離a.基本原理用天然或人工合成的高分子膜, 以外界能量或化學(xué)位差為推動(dòng)力, 對(duì)混合物進(jìn)行分離、分級(jí)、提純和濃縮的方法, 統(tǒng)稱為膜分離法目前，應(yīng)用于抗生素提取的膜分離技術(shù)主要包括超濾, 反滲透, 納濾,微濾 和液膜萃取。第13頁(yè)，共16頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)40分，星期三3.新型分離技術(shù)b.技術(shù)優(yōu)勢(shì)各種膜分離技術(shù)具有不同的分離機(jī)理, 也有各自的優(yōu)勢(shì)。如：超濾法可在不使用破乳劑的情況下, 有效去除青霉素發(fā)酵液中的蛋白質(zhì)及其他大分子物質(zhì)

8、, 消除乳化現(xiàn)象。適用于抗生素提取的預(yù)處理過程。反滲透法在室溫條件下即能分離、濃縮熱敏性的抗生素。共同特點(diǎn): 膜分離過程在常溫常壓下進(jìn)行, 分離過程無相變, 能耗小。 特別適用于于熱敏性物質(zhì)的分離、提純, 工藝流程大大簡(jiǎn)化, 操作方便, 一般只需簡(jiǎn)單的加壓輸送。第14頁(yè)，共16頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)40分，星期三4.前景展望雙水相、反膠團(tuán)以及膜分離技術(shù)在抗生素提取中都是頗具應(yīng)用前景的現(xiàn)代分離技術(shù)。但是要將這些技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)化, 仍有許多問題需進(jìn)一步研究和探討。例如：開發(fā)廉價(jià)雙水相體系。開發(fā)安全、無毒的反膠團(tuán)體系用表面活性劑。膜分離技術(shù)，應(yīng)提高膜的穩(wěn)定性、抗污染性, 延長(zhǎng)使用壽命。新型分離技術(shù)要取代抗生素傳統(tǒng)提取技術(shù), 在提高