抗生素新型分離技術

抗生素新型分離技術第1頁，共16頁，2023年，2月20日，星期一傳統(tǒng)分離技術存在問題新型分離技術前景展望第2頁，共16頁，2023年，2月20日，星期一1.傳統(tǒng)分離技術目前,國內抗生素生產使用的化工分離技術主要包括溶媒萃取法、離子交換法、吸附法與沉淀法。

其中，應用最多的為溶媒萃取法,其次為離子交換法。第3頁，共16頁，2023年，2月20日，星期一2.存在問題溶媒萃取法(1)工藝過程復雜,往往需要多次萃取,反萃以及pH值調節(jié)才能得到終產品。(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,生產消耗量高。此外,許多有毒的有機溶劑也在使用,如苯及其衍生物,環(huán)境污染嚴重。(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品質量,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，共16頁，2023年，2月20日，星期一2.存在問題離子交換法⑴優(yōu)點：成本低,設備簡單,有機溶劑使用量少或完全不用有機溶劑。⑵缺點：生產周期長,成品質量有時較差。在生產過程中,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，共16頁，2023年，2月20日，星期一隨著現(xiàn)代社會的進步,人們對產品質量、生產能耗以及環(huán)境保護越來越重視。我國的抗生素原料生產企業(yè),為了應對利潤空間的不斷下降，以及WTO對企業(yè)環(huán)境管理的要求,迫切需要開發(fā)簡單、高效、安全、無毒的新型綠色分離技術。第6頁，共16頁，2023年，2月20日，星期一3.新型分離技術現(xiàn)代抗生素的分離提取技術主要包括雙水相萃取、反膠團萃取、膜分離提取?，F(xiàn)有研究表明,這些新型分離技術提取抗生素效果顯著,對于改進傳統(tǒng)抗生素生產工業(yè)具有廣闊的前景。第7頁，共16頁，2023年，2月20日，星期一3.新型分離技術⑴雙水相萃取a.基本原理雙水相體系是一種或幾種物質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)：物質在兩相間的選擇性分配。當物質進入雙水相體系后,由于界面張力、疏水作用等力的存在,使目標產物在兩相中不平衡分配。通過調節(jié)各影響因素,來提高目標產物的選擇性,達到單相富集的目的。第8頁，共16頁，2023年，2月20日，星期一3.新型分離技術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-無機鹽-水雙水相體系的形成普遍認為是鹽析作用的結果。由于去水化作用,當聚合物溶液中加入中性鹽時,破壞了聚合物表面的水化層直至其減弱或消失。第9頁，共16頁，2023年，2月20日，星期一3.新型分離技術c.技術優(yōu)勢(1)雙水相萃取能夠運用反應-萃取耦合技術,將抗生素制備與產物提取在雙水相體系中同時進行，簡化了工藝。(2)體系所需設備簡單,可利用原有有機溶劑萃取生產中使用的混合、離心與分離設備。(3)安全、無毒,不存在有機溶劑殘留的問題。(4)操作條件溫和,整個操作在常溫常壓下進行,能夠保持抗生素分子的活性。第10頁，共16頁，2023年，2月20日，星期一3.新型分離技術⑵反膠團萃取a.基本原理反膠團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,親油基朝外,形成球狀聚集體,內部溶解了一定量的水,稱為微水池或微水相。反膠團的微水池能溶解可溶性極性物。b.反膠團萃取抗生素過程：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,此反膠團擴散進入有機相,從而實現(xiàn)了抗生素的提取。通過改變水相條件可實現(xiàn)反萃。第11頁，共16頁，2023年，2月20日，星期一3.新型分離技術c.技術優(yōu)勢(1)膠團的表面活性劑層能夠阻隔生物活性分子與有機溶劑接觸,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產物的提取率和選擇性(3)可從發(fā)酵液直接提取抗生素,操作簡單,實現(xiàn)連續(xù)化生產(4)反膠團可以重復使用,降低生產消耗。第12頁，共16頁，2023年，2月20日，星期一3.新型分離技術⑶.膜分離a.基本原理用天然或人工合成的高分子膜,以外界能量或化學位差為推動力,對混合物進行分離、分級、提純和濃縮的方法,統(tǒng)稱為膜分離法目前，應用于抗生素提取的膜分離技術主要包括超濾,反滲透,納濾,微濾和液膜萃取。第13頁，共16頁，2023年，2月20日，星期一3.新型分離技術b.技術優(yōu)勢各種膜分離技術具有不同的分離機理,也有各自的優(yōu)勢。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)酵液中的蛋白質及其他大分子物質,消除乳化現(xiàn)象。適用于抗生素提取的預處理過程。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:膜分離過程在常溫常壓下進行,分離過程無相變,能耗小。特別適用于于熱敏性物質的分離、提純,工藝流程大大簡化,操作方便,一般只需簡單的加壓輸送。第14頁，共16頁，2023年，2月20日，星期一4.前景展望雙水相、反膠團以及膜分離技術在抗生素提取中都是頗具應用前景的現(xiàn)代分離技術。但是要將這些技術應用于工業(yè)化,仍有許多問題需進一步研究和探討。例如：開發(fā)廉價雙水相體系。開發(fā)安全、無毒的反膠團體系用表面活性劑。膜分離技術，應提高膜的穩(wěn)定性、抗污染性,延長使用壽命。新型分離技術要取代抗生素傳