第四章 抗生素的提取和纯化

4.2 发酵液的预处理
发酵(培养)液的预处理 根据所要获得的目标物质性质的不同，预处理方法
也不同，比如对酸、碱和热的稳定性，是蛋白质还 是非蛋白质等。以下为以抗生素为目标产物的发酵 液的处理。 杂质：①可溶性胶体物体，其中主要是杂蛋白、多 糖和核酸②含有高价金属离子的无机盐 这些杂质不仅使发酵液粘度增大，降低液固分离速 度，还会影响到后续的提取与纯化工作和产品质量。 因此应通过预处理的方法，尽可能的去除这些杂质。
4.2 发酵液的预处理
④多糖的去除方法：可用酶将其转化为单糖， 降低粘度，提高过滤速度
⑤发酵液中有色物质的去除，常用吸附法（离 子交换树脂、离子交换纤维、活性炭）。
4.3 发酵(培养)液的固液分离
常见方法有过滤和离心。 常见的过滤设备有真空鼓式过滤机和板
框压滤机，常见的离心设备有管式离心 机、碟片式离心机、倾析式离心机、
4.4 抗生素的提取
提取的目的是从发酵液中制取高纯度的 符合药典规定的抗生素成品。
由于多数抗生素不很稳定，且发酵易被 污染，故整个过程要求：时间短、强度 低、pH宜选择合适的范围、勤清洗消毒。
常用的提取方法：溶媒萃取法、离子交 换法、吸附法、沉淀法
4.4.1 溶媒萃取法
一、溶媒萃取法是用一种溶剂将物质从 另一种溶液中提取出来的方法，这两种 溶剂不能互溶或只部分互溶，能形成便 于分离的两相。
(4)溶剂的选择应有以下特性:①K０要大，对杂质的分离因素 要大于1;②溶剂与料液的互溶度要小;③化学稳定性高，挥发 性小，安全低毒;④回收处理方便，价廉易得。
4.4.2 离子交换法
离子交换法是利用某些生物药物能在溶液中形成带 电粒子，与合成离子交换树脂之间结合力的差异来 进行分离的方法。带电粒子与离子支换树脂间的作 用力是静电力，它们的结合是可逆的。
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二、萃取方式
多级错流萃取是由数个萃取器串联组成，料液经萃取 后的萃余液依次流人下一萃取器用新鲜萃取剂继续萃 取
料液 溶剂
混合 分离器1
萃余液
混合 分离器2
萃余液
混合
萃余液
分离器n
溶剂 萃取液
萃取液
溶剂
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萃取液
二、萃取方式
多级逆流萃取由多个萃取器串联组成，其特点是料液 与萃取剂分别由两端加入，溶剂与料液互成逆流接触， 故称多级逆流萃取。此法收率最高，溶剂用量最小， 工业普遍采用。
离子交换树脂是一种具有网状立体结构的高分子多元 酸或多元碱的聚合物。
离子交换树脂的分类（1）强酸性阳离子交换树脂 以 磺酸基作为活性基团，在 pH1－14范围内均能进行离 子交换反应。典型反应：
RSO3H+NaCl
RSO3Na+HCl
（2）弱酸性阳离子交换树脂 这类树脂的活性基团主
要有羧酸基和酚羟基等，交换能力随溶液的pH升高而
②高价金属离子的去除：如加入草酸调pH的同 时可以去除Ca2+ ，加入三聚磷酸钠可以去除Mg2+, 黄血盐可以去除Fe3+。
③杂蛋白质的去除方法主要有：等电点沉淀法 （蛋白质在等 电点时溶解度最低）、变性沉淀 法（常用加热法）、加各种沉淀剂沉淀（三氯乙 酸、水杨酸、鞣酸或者Cu2+、Zn2+、Fe3+ ）、加 絮凝剂(壳聚糖、海藻酸钠、聚丙烯酰铵等)。
三、乳化与去乳化
乳状液的消除方法： ⑴加热升高温度 ⑵加入电解质，利用电解质来中和乳状液分散
相所带的电荷而促使其聚沉。 (3)吸附过滤，由于乳状液中的溶剂相与水相对
吸附介质的润湿性不同，其中水分被吸附也可 引起去乳化作用。 (4)加入去乳化剂，最主要的破乳化方法。
四、影响溶媒萃取的
主要因素
4.2 发酵液的预处理和固液分离
微生物细胞的破碎 由微生物产生的产物，大都处于细胞内部，要
分离和提取这些产物，则首先需要收集菌体， 进行细胞破碎。 破碎细胞的方法：①机械法有高压匀浆法、高 速珠磨法及超声波法。②非机械法有化学渗透 法、酶解法、冻结一融化法、干燥法等。
4.2 发酵液的预处理
①调整pH值改变发酵液的胶体状态，使产物转 入液相。
(1)pH值 正确选择pH值要考虑会影响弱酸或弱碱性产物的分 配系数，及对产物的稳定性的影响。
(2)温度 随温度的升高，使萃取效果降低；产物一般在高温 下不稳定，因此萃取一般应在低温下进行。
(3)盐析作用 氯化钠、硫酸铁等盐析剂的影响有三个方面:① 导致游离水分减少，降低了产物在水中的溶解度;②盐析剂能 降低有机溶剂在水中的溶解度;③盐析剂能使萃余相密度增大， 有助于相分离。但盐析剂用量要适当，过多会使杂质转入有 机溶剂相中。
一、离子交换法的基本概念 二、离子交换的机理与速度 三、树脂和操作条件的选择 四、大网格离子交换树脂
离子交换过程
• 离子交换： R—A+ + B+ = R—B+ + A+ • 洗脱： R—B+ + C+ = R—C+ + B+ • 再生： R—C+ + A+ = R—A+ + C+
一、离子交换法的基本概念
第四章 抗生素的提取和纯化
4.1概述
生物合成药物的分离纯化，目的在于从发酵液或培养 液中分离纯化具有一定纯度、符合药典或其他法定标 准规定的各种药物，又称发酵液的后处理或下游加工 过程。这是个非常繁复的过程.
生物合成药物的一般分离纯化方法
发酵液
预处理
固液分离
初步纯化（提取）
高度纯化（精制）
成品加工
递增。对于羧酸型树脂只有在pH＞7的溶液中才能正
常进行，而对于酚羟基型树脂，溶液的pH值应大于9。
料液
萃余液
萃余液
混合
混合
分离器1
分离器2
富集有产品的溶剂
废液 混合
分离器n
溶剂
三、乳化现象和去乳化
1) 乳化现象
有机相
水相
乳化层
2）乳状液及其类型
• 乳状液——一种液体以细小液滴分散在另一种互不相溶的 液体中所构成的分散体系，也称乳浊液。
• 类型——油包水（W/O ）型和水包油（O/W ）型两大类
有机相
水相
分配系数K0当体系达到平衡时，溶质在 两相中的浓度比:K0=C1/C2
分配定律须符合下列条件:
1.必须是稀溶液;
2.溶质对溶剂的互溶没有影响;
3.溶质在两相中必须为同一种分子类型， 即不发生缔合或离解。
二、萃取方式
单级萃取只有一个混合器和一个分离器
的萃取。
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混
分
合
离
器
器
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