青霉素提取精制工藝過程演示文稿

青霉素提取精制工藝過程演示文稿第一頁，共二十七頁。第三節(jié)青霉素生產(chǎn)工藝過程

二、青霉素的提取和精制工藝過程

1.工藝流程簡圖

微生物制藥工藝及反應(yīng)器（第十章）CompanyLogo第二頁，共二十七頁。2.工藝控制

青霉素不穩(wěn)定，發(fā)酵液預(yù)處理、提取和精制過程要條件溫和、快速，防止降解。

⑴預(yù)處理及過濾

⑵提取

⑶脫色

⑷結(jié)晶微生物制藥工藝及反應(yīng)器（第十章）CompanyLogo第三頁，共二十七頁。⑴預(yù)處理及過濾

①發(fā)酵濾液冷卻至10℃→

②鼓式真空過濾機(jī)過濾→

③一次濾液，蛋白質(zhì)0.05%-0.2%→

④沉淀蛋白質(zhì)加10%硫酸調(diào)，0.05%PPB，0.7%硅藻土助濾劑→

⑤板框過濾機(jī)過濾→

⑥二次濾液（澄清透明）→萃取。微生物制藥工藝及反應(yīng)器（第十章）CompanyLogo第四頁，共二十七頁。

⑵提取

10℃以下pH值加1/3體積BA

1．二次濾液———————————————

臥式離心機(jī)（POD）分離

————→一次醋酸丁酯（BA）萃取液（青霉素）

微生物制藥工藝及反應(yīng)器（第十章）CompanyLogo第五頁，共二十七頁。10℃以下pH值6.8～7.4

2．一次（BA）萃取液————————————

臥式離心機(jī)（POD）分離

————→NaHCO3緩沖溶液（青霉素）

微生物制藥工藝及反應(yīng)器（第十章）CompanyLogo第六頁，共二十七頁。10℃以下10%H2SO4

調(diào)pH2.0

3．NaHCO3緩沖溶液————————————

再加1/3體積BA

————→二次（BA）萃取液（青霉素）

微生物制藥工藝及反應(yīng)器（第十章）CompanyLogo第七頁，共二十七頁。⑶脫色

萃取液中添加活性炭，除去色素、熱源，過濾除去活性炭。

活性炭150-300g/10億單位

二次BA萃取液——————————————

石棉過濾板

———→脫色——————→過濾——→結(jié)晶

萃取條件：為減少青霉素降解，整個(gè)萃取過程應(yīng)在低溫10℃以下進(jìn)行。萃取罐冷凍鹽水冷卻。微生物制藥工藝及反應(yīng)器（第十章）CompanyLogo第八頁，共二十七頁。⑷結(jié)晶

萃取液一般通過結(jié)晶提純。青霉素鉀鹽在醋酸丁酯中溶解度很小，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。然后采用重結(jié)晶方法，進(jìn)一步提高純度，將鉀鹽溶于KOH溶液，調(diào)pH至中性，加無水丁醇，在真空條件下，共沸蒸餾結(jié)晶得純品。微生物制藥工藝及反應(yīng)器（第十章）CompanyLogo第九頁，共二十七頁。直接結(jié)晶：在二次乙酸丁酯萃取液中加醋酸鈉－乙醇溶液反應(yīng)，得到結(jié)晶鈉鹽。加醋酸鉀－乙醇溶液，得到青霉素鉀鹽。

共沸蒸餾結(jié)晶：萃取液，再用0.5mol/mlNaOH萃取，下得到鈉鹽水濃縮液。加2.5倍體積丁醇，16－26℃，下共沸蒸餾。水和丁醇形成共沸物而蒸出。鈉鹽結(jié)晶析出。結(jié)晶經(jīng)過洗滌、干燥后，得到青霉素產(chǎn)品。微生物制藥工藝及反應(yīng)器（第十章）CompanyLogo第十頁，共二十七頁。下面以青霉素鹽溶液結(jié)晶普魯卡因青霉素為例來說明其工藝要求。在結(jié)晶過程中應(yīng)注意控制晶體大小、純度和形態(tài)等要求。

⑴晶種晶體形態(tài)的控制關(guān)鍵在于品種的采用。在結(jié)晶開始時(shí)加入一定量的晶種，以便在大量結(jié)晶前預(yù)先增加很多晶核，在結(jié)晶過程中這些晶核相互地成長為晶體，這樣成長速度快，而每顆晶核上成長的量并不多。從而得到微細(xì)的品粒，同時(shí)形態(tài)也得到了保證。微生物制藥工藝及反應(yīng)器（第十章）CompanyLogo第十一頁，共二十七頁。晶種的質(zhì)量(即大小、均勻度)好壞，對晶體形態(tài)控制有著關(guān)鍵的作用。工藝上要求晶種的形態(tài)應(yīng)橢圓形，直徑在2微米左右。如果加入的晶種直徑過大，則結(jié)晶后生成的晶體相應(yīng)也大。因此控制晶種的質(zhì)量，對晶體的形態(tài)有著直接影響。微生物制藥工藝及反應(yīng)器（第十章）CompanyLogo第十二頁，共二十七頁。⑵溫度溫度高能加強(qiáng)分子運(yùn)動(dòng)，反應(yīng)速度快，晶體生長快，形成的晶體顆粒較大；溫度低，晶體生長較慢，晶體顆粒較細(xì)小。

但普魯卡因青霉素結(jié)晶是放熱反應(yīng)，因此在整個(gè)反應(yīng)過程中溫度控制在5—20℃較適宜。溫度過高要造成對青霉素的破壞；溫度過低會增加反應(yīng)液的粘度，造成晶體過細(xì)，給洗滌過濾工作帶來困難，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量。微生物制藥工藝及反應(yīng)器（第十章）CompanyLogo第十三頁，共二十七頁。⑶鹽酸普魯卡因水溶液的加入速度在普魯卡因青霉素結(jié)晶的過程中，是采用先行加入晶種的方法，故反應(yīng)劑鹽酸普魯卡因水溶液的加入速度是“先饅后快”。先慢是為了讓先行加入的晶種迅速生長為晶體。如果反應(yīng)一開始反應(yīng)劑加入速度很快。則造成反應(yīng)液過飽和度增加很快，此時(shí)晶核形成速度大于晶體生長速度，在反應(yīng)液中會增加許多不規(guī)則的小晶核，先行加入的晶種失去控制晶體形態(tài)的作用，造成晶體形態(tài)混亂。微生物制藥工藝及反應(yīng)器（第十章）CompanyLogo第十四頁，共二十七頁。當(dāng)反應(yīng)液中已生長了許多晶體后，由于過飽和度較結(jié)晶開始階段要小，所以要加快反應(yīng)劑的速度，才能維持結(jié)晶所需要之過飽和度，促使晶核能順利地生長為有規(guī)則的晶體，從而使晶體的形態(tài)也得到了保證。微生物制藥工藝及反應(yīng)器（第十章）CompanyLogo第十五頁，共二十七頁。⑷結(jié)晶液的質(zhì)量控制結(jié)晶液質(zhì)量的好壞直接影響到成品的質(zhì)量。因此要控制好青霉素鈉鹽結(jié)晶水溶液質(zhì)量還必須掌握好以下幾點(diǎn)：微生物制藥工藝及反應(yīng)器（第十章）CompanyLogo第十六頁，共二十七頁。①結(jié)晶液的pH：應(yīng)控制在6．5—7．0之間較適宜，因?yàn)榍嗝顾剽c鹽水溶液的穩(wěn)定性與pH值很大關(guān)系，當(dāng)pH值在5．8—7．0之間較穩(wěn)定，破壞程度小。為了使結(jié)晶液有較穩(wěn)定的pH值，必須加入由磷酸氫二鈉和磷酸二氫鈉組成的緩沖液，其pH值應(yīng)為6．8—7．0。緩沖液同時(shí)還能絡(luò)合重金屬離子使青霉素鈉鹽結(jié)晶液在放置時(shí)盡量減少破壞損失。微生物制藥工藝及反應(yīng)器（第十章）CompanyLogo第十七頁，共二十七頁。②濃度：結(jié)晶液濃度過高時(shí)，雜質(zhì)含量也相應(yīng)升高，對成品質(zhì)量有影響；如果濃度過低，則設(shè)備利用率低，母液體積增加，相應(yīng)地殘留在母液中的發(fā)酵單位也增加，同時(shí)增加原材料(如氯化鈉)的消耗，從而提高成本。因此工藝上要求青霉素鈉鹽結(jié)晶液的濃度應(yīng)控制在10—20萬u／m1左右較適宜。微生物制藥工藝及反應(yīng)器（第十章）CompanyLogo第十八頁，共二十七頁。③色澤：要求結(jié)晶液的顏色應(yīng)為淡黃色透明液體。因?yàn)榻Y(jié)晶液的顏色也能表示其質(zhì)量情況，結(jié)晶液色澤不好，就直接影響到成品的色級。

④溫度：二次青霉素鈉鹽水溶液在低溫條件下較穩(wěn)定，因此在5℃左右存放。微生物制藥工藝及反應(yīng)器（第十章）CompanyLogo第十九頁，共二十七頁。⑤丁酯含量：如果二次青霉素鈉鹽水溶液中含過量多的丁酯，則將使結(jié)晶不易控制，容易使晶形長亂，影響洗滌效果，使成品質(zhì)量下降，同時(shí)也影響收率。微生物制藥工藝及反應(yīng)器（第十章）CompanyLogo第二十頁，共二十七頁。第四節(jié)其它工藝技術(shù)及技術(shù)改造方向

一、合成新的半合成青霉素

由于天然青霉素抗菌譜較窄，長期使用抗藥菌株出現(xiàn)，所以必須對天然青霉素進(jìn)行化學(xué)改造。青霉素類抗生素有療效的是母核6-氨基青霉烷酸(6-APA)，其對酸、堿不穩(wěn)定難以化學(xué)合成。所以半合成青霉素的基本方法是：微生物制藥工藝及反應(yīng)器（第十章）CompanyLogo第二十一頁，共二十七頁。半合成青霉素的基本方法是：

1.先經(jīng)微生物發(fā)酵法獲得6-氨基青霉烷酸(6-APA)，或是酶法水解青霉素G或青霉素V獲得6-氨基青霉烷酸(6-APA)；

2.用化學(xué)方法修飾各類?；鶄?cè)鏈；

微生物制藥工藝及反應(yīng)器（第十章）CompanyLogo第二十二頁，共二十七頁。3.將修飾過的各類?；鶄?cè)鏈與6-APA再經(jīng)發(fā)酵法、酶法或化學(xué)法進(jìn)行酰化縮合反應(yīng)，最終形成半合成青霉素新產(chǎn)品。

比如我們大家知道的：氨芐青霉素、羧芐青霉素、苯唑青霉素等。微生物制藥工藝及反應(yīng)器（第十章）CompanyLogo第二十三頁，共二十七頁。

二、菌絲懸浮法、固定化細(xì)胞及固定化酶法在6-APA生產(chǎn)中的應(yīng)用。

1.菌絲懸浮法

以青霉素G為原料，利用大腸桿菌產(chǎn)生的酰基轉(zhuǎn)移酶(PGA)進(jìn)行水解（酶解），獲得6-氨基青霉烷酸(6-APA)。微生物制藥工藝及反應(yīng)器（第十章）CompanyLogo第二十四頁，共二十七頁。2.固定化細(xì)胞法

將大腸桿菌固定在載體上，做成固定化細(xì)胞，裝入反應(yīng)器，利用固定化細(xì)胞產(chǎn)生的?；D(zhuǎn)移酶(PGA)水解青霉素G，再結(jié)晶分離獲得6-氨基青霉烷酸(6-APA)。

3.固定化酶法

將酰基轉(zhuǎn)移酶(PGA)固定在載體上，做成固相酶裝入反應(yīng)器，水解青霉素G，再結(jié)晶分離獲得6-氨基青霉烷酸(6-APA)。微生物制藥工藝及反應(yīng)器（第