抗生素的分离纯化及活性研究进展

山西大学研究生学位课程论文（2013 ---- 2014 学年第一学期）学院（中心、所）：生物技术研究所专业名称：微生物学课程名称：生物活性物分离技术论文题目：抗生素的分离提纯及活性研究进展授课教师（职称）：丁国斌研究生姓名：年级：2013级学号：201323001002成绩：评阅日期：山西大学研究生学院2014年1月16日抗生素的分离纯化及活性研究进展摘要：抗生素是一类在微量时就能抑制或杀死其他生物细胞的生理活性物质。

本文是一篇综述性文章，主要通过对抗生素的分离提纯及活性研究，在简要说明常用的的分离技术的同时，也对现在的新型方法有较为详尽的介绍。

最后对个别特定的抗生素的活性研究进展进行了阐述。

关键词：抗生素；分离提纯；活性研究Abstract:A class of antibiotics are able to inhibit or kill cells in the micro-organisms other physiologically active substances. This article is a review article, mainly through the purification and separation of the activity of antibiotics, in a brief description of commonly used separation techniques, but also a new approach to now have a more detailed introduction. Finally, the research progress of individual-specific activity of antibiotics against elaborated.Keywords: antibiotics; separation and purification; activity很多食物或者中药中含有丰富的小分子物质，近些年抗生素的使用为人类的健康作出了巨大的贡献。

抗生素是一类在微量时就能抑制或杀死其他生物细胞的生理活性物质。

为了进一步研究这些小分子性质的活性，首先要对这些活性物质进行提取纯化[1]。

物质的分离和提纯也是科研工作中经常遇到的问题[2]。

物质在分离和提纯中会使用一些物理和化学方法，而对于大分子物质来说，研究的人员较多，且获得了一定的理论基础，小分子物质相比之下方法的介绍还比较少，接下来就抗生素的分离提纯技术从传统到现在所发展使用的技术做一总结和归纳，以及每一种方法的适用范围，并举例加以说明。

最后主要针对真菌抗生素的活性研究进展进行阐述。

1.抗生素分离提纯的传统技术抗生素在提取前必须初步搞清它的一些性质，如通过纸电泳和纸层析的方法可了解该抗生素是中性、碱性、酸性或两性物质以及在各种溶剂中的溶解情况。

常用的抗生素提取方法包括溶媒萃取法、吸附法、离子交换法、沉淀法。

针对于抗生素的纯化，上述的萃取、吸附、离子交换法当然也能用于精制，但技术上有所发展。

如在精制时采用的不仅是一次萃取或一次吸附，而是多次萃取或多次吸附，即色谱分离的方法等。

1.1溶媒萃取法溶媒萃取法的原理是利用抗生素和杂质在溶媒中的溶解度不同，将抗生素选择性地从一种溶剂转移到另一种溶剂中。

不同的pH对抗生素的提取效率有一定的影响，如青霉素在pH值为2.7时形成游离酸，此时它能转入乙酸戊酯有机相中，当pH 调至中性时，其则能转入水相。

溶媒萃取法较适宣分离极性较弱的抗生素，研究人员用带溶剂萃取方法有时也可以将极性较强的抗生素转入有机相中。

随着抗生素工业的发展，溶剂萃取技术的研究和应用取得了迅速发展。

1.2吸附法吸附法在许多抗生素的提取和精制中得到应用，特别是一些在溶液中不形成离子因而不能用离子交换荆提取的抗生素，吸附法也用来使抗生素溶液除去色素和其它杂质。

常用的吸附剂包括活性炭、氧化铝、大孔网格吸附剂等。

活性炭作为吸附剂，其选择性较差，只适合抗生素的初步提取和除去滤液中的色素。

用氧化铝柱层析时，抗生素的发酵滤液一般要经过过滤、脱色、浓缩后再上柱层析。

大孔网格吸附剂是当前反应性高分子技术领域发展最迅速、最活跃的一个分支，它可适合于吸附各种有机化合物，目前它已逐渐取代活性炭和氧化铝等吸附裁，在抗生素工业中显示出越来越重要的地位。

1.3离子交换法离子交换法在抗生素的提取中占有重要的地位。

选择合适的树脂是应用离子交换法的关键，选用树脂取决于抗生素的性质。

一般来讲，对强酸性抗生素宣选用弱碱性树脂，对于弱碱性抗生素宣选用强酸性树脂：同理，弱酸性抗生素宣选用强碱性树脂，强酸性抗生素宣选用弱碱性树脂，同时树脂的交联度对分离提取效率有很大的影响。

1.4沉淀法沉淀法利用了抗生素和某些酸碱形成不溶性的盐而沉淀，且此沉淀在改变条件后，可以使沉淀物重新溶解的特性。

对于碱性和两性的抗生素可用不同种类的酸作为沉淀剂，酸性抗生素可和有机碱形成盐而沉淀。

1.5色谱法色谱法又称色层法、层析法，是用于分离多组分有机混合物的一种高效分离技术。

色谱法是基于混合物各组分在两相(固定相和流动相)之间的不均匀分配进行分离的一种方法。

不均匀分配的先决条件，是各个组分对两相亲和力的不用和向两相不均匀分配的可能性。

由于混合物中各组分对两相的亲和力有差异，它们穿过固定相的流动速度(或在固定相中的滞留时间)就有不同，从而得到分离。

色谱法有两种不同的相：一种为固定相，即固定的位置(可以是固体或者液体)；另一种为流动相，即流动的溶液或气体。

以气体为流动相的称为气相色谱，液体为流动相的称为液相色谱。

根据各组分在固定相中的作用原理不同又可分为吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱、排阻色谱等。

根据载体及操作条件的不同，又可分为纸色谱、薄层色谱、柱色谱、高效液相色谱、气相色谱等。

1.6结晶与重结晶法固体有机物在溶剂中的溶解度与温度有密切关系。

一般是温度升高溶解度增大。

若把固体物质溶解在热的溶剂中达到饱和，冷却时由于溶解度降低，溶液变成过饱和而析出结晶。

一般来讲，一个固体达到一定的纯度，在一定条件下，就会出现结晶。

利用溶剂对被提纯物质及杂质的溶解度不同，可以使被提纯物质从过饱和溶液中析出。

而让杂质全部或大部分仍留在溶液中(或被过滤出去)从而达到提纯目的。

一般能结晶的物质大部分是比较纯的化合物，有时结晶也是混合物，即使这样，也还是可以和不结晶的部分分开。

从不是结晶状物质处理到结晶状，叫结晶。

从比较不纯的结晶用结晶方法精制到较纯的结晶称为重结晶。

最后的精制成品还需干燥。

干燥的方法很多，如真空干燥、冷冻干燥、红外线干燥等。

2. 近年发展的新型分离提取和纯化技术2.1液膜分离液膜分离技术是美籍华人黎念之博士1968年首次提出的。

该技术的特点是，通过高度分散的微细液界面的传质。

比溶剂萃取和离子交换吸附等传统的分离技术具有传质速度快、选择性高、萃取和反萃同时进行、能耗低等一系列优点。

液膜通常由膜溶剂、表面活性剂、流动载体和膜增强添加剂组成[3-5]。

膜溶剂是成膜的基体物质，一般为水或有机溶剂，选择的依据是液膜的稳定性和对溶质的溶解性。

表面活性剂能明显降低液体的表面张力或两相的界面张力，对液膜的稳定性、渗透速度、分离效率和膜的重复使用有直接影响。

流动载体的作用是选择性迁移指定的溶质或离子，常为某种萃取剂。

膜增强添加剂用于增加膜的稳定性，即要求液膜在分离操作时不会过早破裂，在破乳工序中又容易被破碎。

朱澄云等[6]研究了用乳状液膜法从发酵液中提取青霉素G 时，不同实验条件对提取率的影响。

采用最佳实验条件，可达到提取率76. 5 % 、浓缩比6. 0的效果。

2.2双水相萃取技术双水相体系萃取技术(Aqueous Two Phase Extraction，ATPE)是一种高效而温和的生物分离新技术，自1956 年瑞典伦德大学的AlbertsSon[7]将双水相体系成功用于分离叶绿素到1979年德国GBF的KuLa[8]等人23将双水相萃取分离技术应用于生物产品的分离，及国内20世纪80年代开始对A TPE技术的研究，ATPE法以其操作方便，分离效率高，不会导致被分离物质的破坏和失活等特性，被广泛应用于生物化学、细胞生物学和生物化工等领域的产品分离和提取[9]。

2.3超临界萃取技术超临界萃取技术(supercritical fluid extraction，SFE)，是近二三十年发展起来的一种新型的分离技术。

该技术有许多传统分离技术不可比拟的优点：1、具有较强的溶解能力，流体的表面张力为零。

更容易渗透被提取物中；2、溶质在其中扩散系数却与气体相似。

提取时间短，提取时间一般只需数10min；3、超临界流体在通常状态下即成为气体，因此萃取后溶剂立即变为气体而逸出，不会有有机溶剂残留。

4、过程易于调节，通过改变萃取的条件，如温度、压力等，可以选择性地萃取某些组分。

此外，由于CO2：的临界温度只有31.3℃，临界压力为7390kPa，而且来源丰富、惰性，最常应用的超脑界流体是超临界CO2，所以，超临界流体萃取还有无毒、不会破坏热敏物质、价格低廉等优点。

2.4微波萃取技术微波萃取是利用微波能来提高萃取率的一种最新发展起来的新技术。

微波萃取具有设备简单、适用范围广、萃取效率高、节省时间、节省试剂、污染小等特点。

微波萃取技术与传统煎煮法相比较，克服了材料细粉易凝聚、易焦化的弊病。

提取时间极短。

但这一技术用于天然产物的提取尚属起步，其萃取机理还需进一步研究。

2.5薄层色谱法（TLC）薄层色谱法是一种吸附薄层色谱分离法，它利用各成分对同一吸附剂吸附能力不同，使在移动相（溶剂）流过固定相（吸附剂）的过程中，连续的产生吸附、解吸附、再吸附、再解吸附，从而达到各成分的互相分离的目的。

采用TLC法队庆大霉素进行分折，具操作简便、分离效果好、测定结果准确，但是重现性较差。

TLC法是中药鉴定中最常用且简便、直观、经济的一种色谱法。

样品点样展开后，可通过斑点的荧光或显色反应直接鉴定比较，也可通过扫描定性、定量分析，几乎适用于所有的动、植物类药材的鉴定。

2.6高效液相色谱(PHPLC)高效液相色谱(PHPLC)，具有产品纯度高、产率高、分离速度快、检测方便、收集产物准确等优点，成为近年来制备、纯化天然产物的一种很有效的手段，在中医药研究标准品的制备与产品的分离纯化得到广泛的应用[10]。

其中，带有吸附功能基团的反相层析介质表现出优异的分离性能。

但因价格昂贵，且需要高压泵输送系统，现有的有修饰基团的反相层析介质几乎都是用作分析为主，较少应用于制备级生产。

2.7高速逆流色谱法 (HSCCC)高速逆流色谱法(HSCCC)，于1982年由美国国立卫生院Ito博士研制开发的一种新型的、连续高效的液液分配色谱技术[11]，与其它色谱技术不同的是它不需任何固态载体，因此能避免固相载体表面与样品发生反应而导致样品的污染、失活、变性和不可逆吸附等不良影响。