从发酵液中提取青霉素第一组
青霉素的提取与纯化[发明专利]
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[19]中华人民共和国专利局[12]发明专利申请公开说明书[11]公开号CN 1110686A[43]公开日1995年10月25日[21]申请号94116070.X [22]申请日94.9.22[71]申请人天津大学地址300072天津市南开区卫津路92号[72]发明人李十中 [74]专利代理机构天津大学专利代理事务所代理人曲远方 张强[51]Int.CI 6C07D 499/18权利要求书 1 页 说明书 3 页[54]发明名称青霉素的提取与纯化[57]摘要本发明属于有机化合物的分离。
在青霉素发酵液的溶剂萃取工艺中不引入任何表面活性剂，采用切割分子量20000及以下的超滤膜对该发酵液或其过滤后的滤液进行超滤处理，纯化滤液，透过液的青霉素萃取过程可在生产中使用任意萃取设备一次完成青毒素的提纯和浓缩过程，萃取液用无盐水洗涤，进一步纯化萃取液。
94116070.X权 利 要 求 书第1/1页 1、一种有机化合物的分离工艺，本发明的特征在于使用切割分子量(MWCO)20000及以下的超滤膜对青霉素发酵液预处理过滤后的滤液，或直接对发酵液进行超级过滤，纯化滤液，透过液的青霉素萃取过程可在生产中使用的任意萃取设备中一次完成青霉素的提纯和浓缩过程，萃取液用无盐水洗涤，进一步纯化萃取液。
2、根据权利要求1所述的有机化合物分离工艺，其特征在于超级过滤是在5～30℃，0.1～0.5MPa的条件下进行的。
94116070.X说 明 书第1/3页青霉素的提取与纯化本发明属于有机化合物的分离。
青霉素的提纯在已有技术中有报导，从发酵液中提取青霉素，有活性碳吸附法、沉淀法、离子交换法、溶媒萃取法等方法。
目前普遍采用溶媒萃取法，是将有机溶媒与青霉素发酵液预处理过滤的滤液混合，通过调节PH值使青霉素由水相转入溶媒，达到提纯和浓缩的目的。
该方法有以下几种：将青霉素由滤液通过Podbielniak萃取机一步萃取到溶媒中的一步萃取法（prensive Biotchnology.ed.M.Mooy oung.vol.3.P28-29 Pergamon press New York，1985）;将青霉素由滤液提入溶媒，转入缓冲液，再由缓冲液提入溶媒相的三步提取法（俞文和等，《抗生素工艺学》，辽宁科学技术出版社，P227（1988年）;将青霉素提入溶媒后直接进行共沸结晶的一次萃取共沸结晶法（俞文和等，《抗生素工艺学》，辽宁科学技术出版社，P196-197（1988年））;对青霉素发酵液直接使用倾析器进行萃取的直接萃取法（俞文和等，《抗生素工艺学》，辽宁科学技术出版社，P227（1988年））。
青霉素的提取工艺
化学式
青霉素 化学本质：盐酸巳氨西林。其化学名 为1-乙氧甲酰乙氧6-〔D(-)-2-氨基-2-乙 酰氨基〕青霉烷酸盐酸盐。 分子式：C16H18N3O4S· HCl 分子量：384.5 青霉素它丌能耐受耐药菌株(如耐药金葡)所 产生的酶，易被其破坏，且其抗菌谱较窄， 主要对革兰氏阳性菌有效。青霉素G有钾盐、 钠盐之分，钾盐丌仅丌能直接静注，静脉滴 注时，也要仔细计算钾离子量，以免注入人 体形成高血钾而抑制心脏功能，造成死亡。
[10] Ren Z Q, Zhang W D, Li H S, et al. Mass transfer characteristics of citric acid extraction by hollow fiber renewal liquid membrane[J].Chem Eng J, 2009, 146: 220-226
[8]朱澄云, 莫凤奎, 朱金良，等. 乳状液膜法从发酵液中提取青霉素癿研究[J]. 膜科学不技 术, 2000, 20 (6): 55-57.
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参考文献：
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中空纤维更新液膜提取工艺流程图：
采用中空纤维更新 液膜实现了从发酵滤 液中同步分离和富集 青霉素的新型提取工 艺 以碳酸钾溶液作为 接收相，DOA（二辛 胺）+异辛醇+煤油作 为有机相，在常温条 件下提取模拟发酵滤 液中的青霉素
如图所示，采用中空纤维更新液膜技术 提取青霉素G，由于中空纤维更新液膜的传 质强化作用，可在实验进行到90min时实现 液膜过程的逆浓度梯度传递，传质速率较快， 实验结果所用时间较长是为了避免壳程非理 想流动等情况的影响，所用膜器的尺寸较小， 填装因子较低，传质面积较小，仅为 5.48˟ ² ，若采用长1m，内径0.1m的商 10̄ m² 用中空纤维膜器，传质面积可高达60m² ，则 可极大地提高处理速率。
青霉素的提取
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3、萃取设备 （5）混合槽或静态混合器
国内大多数厂家是用混合槽或静态混合器进行混合萃取,再用碟片 式离心机进行分离。这种装置结构复杂,拆洗困难,特别是由于离心 分离过程中蛋白质和固体杂质的沉积,需要天天进行拆洗,十分不便。
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青霉素的提取与工艺
4 青霉素提取工艺条件
（1） 温度、酸度对青霉素稳定性的影响
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2、新提取方法的研究 （2） 反胶团萃取
反胶团是近年来新的生物活性物质分离、提纯方法 一方面,由于 pH对萃取率影响不大,可以在较高的pH条件下操作,另一方面,可以 利用离子强度的变化将杂蛋白去除。反胶团萃取已经在某些生物 产品的提纯上得到应用,但是要用于青霉素这样的大处理量、低附 加值的产品生产,还很困难
膜 分 离 器 具 21
膜分离原理
青霉素的提取与工艺 3、萃取设备
（1）波式离心萃取器 （2）倾析机 （3）环隙式离心萃取器 （4）排渣式离心分离机 （5）混合槽或静态混合器
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3、萃取设备 （1）波式离心萃取器
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3、萃取设备 （2）倾析机
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3、萃取设备 （3）环隙式离心萃取器
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不同 pH时石油亚砜-煤油体系的萃砜
亚 砜 萃 取 相 关 酶 反 应
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反萃取过程中的乳化问题
溶剂萃取法从发酵液中萃取青霉素已有五十余年的历史。但其 萃取工艺基本没有改变: 所用的萃取剂主要是乙酸丁( 戊) 脂, 甲基异丁酮等。萃取操作条件为: p H 1.8一2. 2, 有机相与水 相体积比O⁄A꞊ 2/ 1, 反萃PH .6 7 一.7 2 , 相比O⁄A꞊ 2/ 1。 在其萃取过程中有以下两个特点: ①青霉素易被破坏,在pH 4 一8 范围内相对较稳定, 在PH 4< 或p H >8 皆易分解。在 PH 2.0,10 摄氏度下, 青霉素的半衰期为1.3小时, 萃取要在 很短时间内完成。② 由于发酵液中含有大量蛋白质、有机色 素及其他生物副产品, 所以萃取过程中乳化严重。而且采用离 心办法也很难将乳化消除, 需要使用破乳剂。
青霉素提取工艺
青霉素的提取工艺青霉素(Ｂenzylpenｉcillin / Penｉciｌliｎ）又被称为青霉素G、peｉｌliｎG、盘尼西林、配尼西林、青霉素钠、苄青霉素钠、青霉素钾、苄青霉素钾。
青霉素是抗菌素的一种，是指从青霉菌培养液中提制的分子中含有青霉烷、能破坏细菌的细胞壁并在细菌细胞的繁殖期起杀菌作用的一类抗生素。
青霉素类抗生素是β－内酰胺类中一大类抗生素的总称。
(图1.青霉素分子式）化学特性青霉素又称盐酸巴氨西林。
其化学名为1-乙氧甲酰乙氧6-〔D（-)－２－氨基-2-乙酰氨基〕青霉烷酸盐酸盐。
是一种有机酸,性质稳定,难溶于水。
可与金属离子或有机碱结合成盐，临床常用的有钠盐、钾盐。
青霉素盐如青霉素钾或钠盐为白色结晶性粉末,无臭或微有特异性臭,有引湿性。
干燥品性质稳定,可在室温保存数年而不失效，且耐热。
遇酸、碱、重金属离子及氧化剂等即迅速失效。
极易溶于水,微溶于乙醇,不溶于脂肪油或液状石蜡。
其水溶液极不稳定,在室温中效价很快降低1０%，水溶液ｐH为5．5～７.5。
青霉素价格较为便宜，因而也证明了生产并提取青霉素是有着较为成熟的工业方法的。
(图2青霉素的售价）青霉素的提纯青霉素提纯工艺流程简图:（图３)因为青霉素水溶液不稳定,故发酵液预处理、提取和精制过程要条件温和、快速,防止降解。
在提炼过程中要遵循下面三个原则：错误!时间短错误!温度低错误!pＨ适中１.预处理发酵结束后,目标产物存在于发酵液中,浓度较低，只有10－３０kg/m３，并且含有大量杂质，如高价无机离子(Ca,Mg,Ｆe离子）,菌丝,未用完的培养基，易污染杂菌,产生菌的代谢产物,蛋白质等。
因此必须对其进行的预处理，其目的在于浓缩目的产物，去除大部分杂质，利于后续的分离纯化过程，是进行分离纯化的第一个工序。
2.过滤发酵液在萃取之前需预处理，可在发酵液加少量絮凝剂沉淀蛋白(比如明矾）,或者调解发酵液ｐＨ至蛋白质的等电点以沉淀蛋白,然后经真空转鼓过滤(以负压作过滤推动力)或板框过滤(浮液用泵送入滤机的每个密闭的滤室，在工作压力的作用下,滤液透过滤膜或其它滤材，经出液口排出,滤渣则留在框内形成滤饼，从而达到固液分离目的）,除掉菌丝体及部分蛋白。
一种从发酵滤液中提取青霉素的工艺[发明专利]
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[19]中华人民共和国国家知识产权局[12]发明专利申请公开说明书[11]公开号CN 1263097A[43]公开日2000年8月16日[21]申请号00100114.0[21]申请号00100114.0[22]申请日2000.01.11[71]申请人亓平言地址100084北京市清华大学东7－1－301[72]发明人苗勇 亓平言 [51]Int.CI 7C07D 499/18权利要求书 1 页 说明书 3 页[54]发明名称一种从发酵滤液中提取青霉素的工艺[57]摘要本发明涉及一种从发酵滤液中提取青霉素的工艺,该工艺为以青霉素发酵滤液为原料,用硫酸溶液调pH值,加入醋酸丁酯或醇类溶剂进行萃取,然后将萃取有机相进行洗涤,洗涤后的有机相与碱水用离心机进行三级反萃取,反萃液经丁醇共沸结晶、干燥后即为本发明的产品。
本发明改进了传统的工艺和设备,使之简化操作,提高收率,改善劳动环境。
00100114.0权 利 要 求 书第1/1页 1、一种从发酵滤液中提取青霉素的工艺，包括下列各步骤：(1)以青霉素发酵滤液为原料，用硫酸溶液调pH，加入醋酸丁酯或醇类混合溶剂进行萃取，滤液与溶剂相之比为2～5∶1，平衡pH值为2～3，操作温度为15℃～25℃；(2)将上述第一步的萃取有机相在室温下用离心机进行一级或二级洗涤，有机相与水之比为5～12∶1； 其特征在于，还包括：(3)将上述洗涤后的有机相与碱水在室温下用离心机进行三级连续逆流反萃取，平衡pH值为6.6～7.2，有机相与碱水之比为5～30∶1；(4)将上述反萃取液经丁醇共沸结晶、干燥，即为本发明的青霉素盐产品。
2、如权利要求1所述的工艺，其特征在于，其中所述的醇类混合溶剂为异辛醇，仲辛醇、正辛醇中的一种或两种以上与其他溶剂的混合溶剂。
3、如权利要求1所述的工艺，其特征在于，其中所述的碱水是碳酸钾、碳酸氢钾或碳酸钠、碳酸氢钠中的任何一种溶液。
4、如权利要求1所述的工艺，其特征在于，其中所述的离心机可以是环隙式离心萃取器、蝶片式离心机以及其他各类离心萃取器。
青霉素的发酵生产过程
7.1.1 菌种
目前国内青霉素生产菌按其在深层培养中 菌丝的形态分为丝状菌和球状菌两种，根据丝状 菌产生孢子的颜色又分为黄孢子丝状菌和绿孢子 丝状菌，常用菌种为绿孢子丝状菌，如产黄青霉 素。
7.1.3青霉菌的生长过程
分生孢子发芽期
菌丝繁殖期 脂肪粒形成期 菌丝生长期
脂肪粒减少，小空孢
大空孢 自溶 青霉素分泌期
菌丝自溶期
(1)菌体生长阶段：
发酵培养基接种后生产菌在合适的环境中经过短时间的 适应，即开始发育、生长和繁殖，直至达到菌体的临界浓度。
(2)青霉素合成阶段：
这个阶段主要合成青霉素，青霉素的生产速率达到最大， 并一直维持到青霉素合成能力衰退。在这个阶段，菌体重量 有所增加，但产生菌的呼吸强度一般无显著变化。
7.1.2 培养基
碳源：青霉菌能利用多种碳源如乳糖、蔗糖、葡萄糖等。 目前采用淀粉水解糖，糖化液进行流加。 氮源：可采用玉米浆、花生饼粉、精制棉籽饼粉或麸皮粉 等有机氮源，及氯化氨、硫酸氨、硝酸氨等无机氮源。 前体：为生物合成含有苄基基团的青霉素G，需要在发酵 中加入前体如苯乙酸或苯乙酰胺。由于它们对青霉菌有一定毒 性，故一次加入量不能大于0.1%，并采用多次加入方式。 无机盐：包括硫、磷、钙、镁、钾等盐类。铁离子对青霉 菌有毒害作用，应严格控制发酵液中铁含量在30ug/mL以下。
补氮：硫酸铵、氨、尿素，使发酵液氨氮量控制在 0.01%~0.05%。前体：发酵液中残存乙酰胺浓度为 0.05%~0.08%。 （3）pH控制。6.6~6.4。 （4）温度。前期25℃ ~26℃ ，后期23℃ 。以减少后期发酵液 中青霉素的降解破坏。 （5）溶解氧。不低于饱和溶解氧的30%。
生物分离提取技术项目三：从发酵液中提取青霉素任务1制定提取工艺教案教学设
抗假单胞菌青霉素:如羧苄西林、哌拉西林、替卡西林等。
美西林及其酯匹西林:如美西林及其酯匹美西林等，其特点为较耐酶，对某些阴性杆菌(如大肠、克雷伯氏和沙门氏菌)有效，但对绿脓杆菌效差。
甲氧西林类:如坦莫西林等
四、学生制定流程图
五、归纳总结
教师引导学生总结主要知识点。
课程《生物分离提取技术》2022/2023 学年第1学期 教师课程组
授课日期
班 级
项目三：从发酵液中提取青霉素
任务1：制定提取工艺
任务2：发酵液的预处理
任务3：青霉素的提取及固液分离
任务4：青霉素的脱色
任务5：青霉素的结晶
任务6：青霉素的抽滤、洗涤和干燥
课 题：从发酵液中提取青霉素--制定提取工艺
教学目标：
六、布置作业
1.了解青霉素的分类。
2. 青霉素的提取工艺流程图。
分类
青霉素用于临床是40年代初，人们对青霉素进行大量研究后又发现一些青霉素，当人们又对青霉素进行化学改造，得到了一些有效的半合成青霉素，70年代又从微生物代谢物中发现了一些母核与青霉素相似也含有β-内酰胺环，而不具有四氢噻唑环结构的青霉素类，可分为三代:第一代青霉素指天然青霉素，如青霉素G(苄青霉素);第二代青霉素是指以青霉素母核-6-氨基青霉烷酸(6-APA)，改变侧链而得到半合成青霉素，如甲氧苯青霉素、羧苄青霉素、氨苄青霉素;第三代青霉素是母核结构带有与青霉素相同的β-内酰胺环，但不具有四氢噻唑环，如硫霉素、奴卡霉素。
知识目标：
1.了解青霉素的分类及分子结构。
2.掌握青霉素的理化性质。
能力目标：
1.能够参考资料在教师引导下制定出青霉素提取工艺流程，并学习绘制青霉素的工艺流程图。素质目标：
青霉素几种分离纯化方法比较
生物工程下游技术期末作业青霉素的分离提纯方法的发展与比较摘要：本文主要介绍了青霉素的分离提纯方法的发展以及比较，包括传统的方法，如吸附法，沉淀法，溶剂萃取法等，也包括现代发展的高新技术，如反胶团萃取法，乳状液膜法，中空纤维更新液膜法以及其它的高效提取方法。
Abstract：This paper describes the development of penicillin G and the comparison of methods of separation and purification , including traditional methods, such as adsorption, precipitation, solvent extraction, but also includes modern high-tech development, such as reverse micelles extraction, emulsion liquid membrane hollow fiber renewal liquid membrane extraction and other efficient methods.正文：1、青霉素简介1、1基本性质：青霉素（Benzylpenicillin / Penicillin）又被称为青霉素G、peillin G、盘尼西林、配尼西林、青霉素钠、苄青霉素钠、青霉素钾、苄青霉素钾。
青霉素是抗菌素的一种，是指从青霉菌培养液中提制的分子中含有青霉烷、能破坏细菌的细胞壁并在细菌细胞的繁殖期起杀菌作用的一类抗生素，是第一种能够治疗人类疾病的抗生素。
青霉素类抗生素是β-内酰胺类中一大类抗生素的总称。
分子式为：1、2发展历程：早在唐朝时，长安城的裁缝会把长有绿毛的糨糊涂在被剪刀划破的手指上来帮助伤口愈合，就是因为绿毛产生的物质（青霉素素菌）有杀菌的作用，也就是人们最早使用青霉素。
2023-2024学年山东省济南市市中区第三中学高二下学期期末综合检测生物试题
2023-2024学年山东省济南市市中区第三中学高二下学期期末综合检测生物试题1.下列对发酵工程及其应用的叙述，正确的有几项（）①发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身②发酵工程的中心环节是灭菌，特别是发酵罐必须进行严格灭菌③啤酒的工业化生产过程中，酒精的产生积累主要在后发酵阶段完成④生产柠檬酸需要筛选产酸量高的黑曲霉⑤用单细胞蛋白制成的微生物饲料，可通过发酵工程从微生物细胞中提取⑥可采用基因工程的方法将血红蛋白基因转入青霉菌中，提高其对氧的吸收和利用率A．2项B．3项C．4项D．5项2.稀释涂布平板法和稀释倒平板法是分离微生物的两种方法。
稀释倒平板法是指将稀释的菌液和琼脂混合，然后将其倒入无菌培养皿中进行培养。
下列说法正确的是（）A．培养过程中所用的培养基和培养皿均可采用湿热灭菌法B．两种方法均可通过统计菌落数实现对活菌的准确计数C．稀释倒平板法对好氧菌、热敏感菌的分离效果优于稀释涂布平板法D．为了防止培养基温度过高杀死微生物，应将琼脂冷却至室温后再倒平板3.酒酿馒头是先利用糯米制成酒酿，然后将酒酿、酵母和糖调入面粉和成面团发酵后蒸制而成，因带有酒香而得名。
下列说法错误的是（）A．制作酒酿时应将糯米蒸熟并冷却再拌入酒曲，以防止酵母菌等失活B．制作酒酿时糯米中的能量去向有热能散失、转入ATP中和酒精中C．酒酿馒头制作过程中NADH还原丙酮酸和氧气，最终产物不同但均产生ATPD．酒酿馒头制作过程中酵母菌内丙酮酸分解发生于细胞质基质和线粒体基质4.产黄青霉菌是一种好氧真菌，其生长繁殖的适宜温度是30℃，但在20℃的条件下才会大量合成分泌青霉素。
工业上采用玉米浆、棉籽饼等作为原料，通过合理设计，进行青霉素的生产。
已知青霉素在碱性条件下易水解，下列叙述，错误的是（）A．要选育符合生产要求的产黄青霉菌，可采用诱变育种或基因工程育种等方法B．发酵过程中需要对发酵罐及时加热或降温处理，还要及时调节pH、通入无菌空气C．发酵过程采用单一菌种进行发酵，有助于提高青霉素的产量和品质D．发酵结束后，应将发酵液进行离心取菌体并进行破碎处理，从中提取青霉素5.利用杨木生产燃料乙醇的基本流程主要包括原料粉碎、提高纤维素浓度的预处理、释放单糖的酶解糖化、产生乙醇的微生物发酵、乙醇脱水的蒸馏工艺等步骤（预处理过程所需的果胶酶常来自于黑曲霉等微生物）。
青霉素生产工艺（1）
青霉素⽣产⼯艺（1）青霉素⽣产⼯艺摘要：青霉素是⼈类最早发现的⼀种极其重要的抗⽣素,其杀伤⾰兰⽒阳性细菌的神奇功效在⼆战中挽救了众多⼠兵的⽣命。
它的发现对药物学乃⾄整个⼈类发展的重要意义。
本⽂将对青霉素的⽣产⼯艺及其提取进⾏深⼊的讲解。
关键词：青霉素⽣产⼯艺发酵提取⼀、青霉素的⽣物学特性青霉素类抗⽣素是β-内酰胺类中1种,在分类上属于A类，酶的活性位点上有丝氨酸，⼜称活性位点丝氨酸酶，其作⽤机制是⽔解β-内酰胺类抗⽣素的β-内酰胺环，使抗⽣素失去活性。
由于β-内酰胺类作⽤于细菌的细胞壁,⽽⼈类只有细胞膜⽆细胞壁,故对⼈类的毒性较⼩,除能引起严重的过敏反应外,在⼀般⽤量下,其毒性不甚明显,但它不能耐受耐药菌株(如耐药⾦葡)所产⽣的酶,易被其破坏,且其抗菌谱较窄,主要对⾰兰⽒阳性菌有效。
青霉素G有钾盐、钠盐之分,钾盐不仅不能直接静注,静脉滴注时,也要仔细计算钾离⼦量,以免注⼊⼈体形成⾼⾎钾⽽抑制⼼脏功能,造成死亡。
⼆、青霉素的发酵青霉素的发酵⽣产的⼀般⼯艺流程：青霉素⽣产菌不同，发酵⼯业也有区别。
丝状菌的青霉素发酵⼯艺流程：沙⼟管→斜⾯母瓶（孢⼦培养，25℃，6～7d）→⼤⽶孢⼦斜⾯（孢⼦培养，25℃，6～7d）→种⼦罐（种⼦培养，25℃，40～45h）→繁殖罐（种⼦培养，25℃，13～15h）→发酵罐（发酵，26℃，6～7d）→放罐球状菌的青霉素发酵⼯艺流程：冷冻管→斜⾯母瓶（孢⼦培养，25℃，6～8d）→⼤⽶孢⼦斜⾯（孢⼦培养，25℃，8～10d）→种⼦罐（种⼦培养，28℃，50～60h）→发酵罐（发酵，26℃，6～7d）→放罐青霉素的分批发酵分为菌丝⽣长和产物合成两个阶段，进⼊合成阶段的必要条件是降低菌丝的⽣长速率。
影响青霉素发酵产率的因素有环境和⽣理因素两个⽅⾯，前者包括温度、PH、培养基种类及浓度、溶解氧饱和度等；后者包括菌体浓度、菌体⽣长速率、菌丝形态等。
菌体⽣长和青霉素合成最适温度并不相同，⼀般前阶段略⾼于后阶段。
生物分离提取技术项目三：从发酵液中提取青霉素任务3青霉素的提取及固液分离教案教学设计
知识目标：
1.掌握溶剂萃取法的原理和方法。
2.掌握常用提取剂的种类和性质。
3.掌握青霉素提取的原理。
4.掌握离心机的使用原理、正确操作方法和日常保养方法。
能力目标：
1.能够选择合适的萃取剂，根据相应参数提取青霉素。
2.能够正确使用离心机，在规定参数范围内，完成提取液的固液分离操作。
3.能够对混合罐和离心机进行日常维护。
6.开始渗漉后，要始终保持溶剂高出药面。
7.渗滤速度可控制在生药量的百分之一左右（ml/min）或每小时流出量为渗滤筒容积的1/24～1/48。
回流提取法
※适用范围：脂溶性、对热稳定的成分
※ 操作方法：将粉碎好的药材装入圆底烧瓶内，加入适量溶剂，接上冷凝管，通入冷却水，水浴加热回流。
※注意事项：
1.一般以低沸点的有机溶剂提取时使用此法。
2、脱脂
3、切成小段，薄片或粉碎成粗颗粒
4、苷类成分提取，抑制或杀灭酶的活性
常用的提取方法：溶剂法、升华法、水蒸气蒸馏法。
一、溶剂提取法：
利用天然药物化学成分在特定溶剂中溶解的性质，将其从药材中提取出来。
多数情况下采用溶剂法。
溶剂提取法的原理：溶剂在渗透、扩散作用下，溶剂渗入药材组织细胞的细胞膜进入细胞内部，溶解可溶性的溶质，形成细胞内外溶质的浓度差，从而带动溶质做不断往返的运动，将溶质渗出细胞膜→，直到细胞内外溶液中被溶解的化学成分的浓度达到平衡，达到提取所需化学成分的目的。
与水可以以任意比例混溶的有机溶剂：丙酮 ~ 甲醇
极性最大的有机溶剂：甲醇（分子小，穿透性强，溶剂性能好！）
极性最小的有机溶剂：环己烷
介电常数最小的有机溶剂：石油醚
常用来从水中萃取苷类、水溶性生物碱类成分的有机溶剂：正丁醇
青霉素的提取
抽滤完成后，关闭真空阀V47。 待母液全部回收后，关闭阀V48。 点击“移出晶体”按钮，将抽滤后的晶体移入洗涤罐。 打开阀V49，加丁醇进行洗涤。 待丁醇加入量为500kg时，关闭阀V49。 启动洗涤罐搅拌器，并设定时间为8min。 停止洗涤罐搅拌器。并设定时间，保持10min。 打开阀V50，排出废洗液。 待废洗液排尽后，关闭阀V50。 点击“移出晶体”，将洗涤后的晶体移至真空干燥机。 启动干燥机，进行干燥，并设定时间为20min 关闭干燥机开关，停止干燥。
打开混合罐B102搅拌器。 打开V28，加碳酸氢钠溶液，质量为青霉素溶液的3~4倍， 并调节PH值为7~8 待PH值调节至7~8时，关闭阀V28。 打开阀V29、V30及泵P7，向分离机A102注液。 待分离机A102中有液位时，迅速打开A102开关。 打开萃余相回收阀V32，调节V32阀门开度，控制重相液 位在总液位的80%左右，轻相液能充分的溢流出。 待混合罐B102液体排空后，关闭阀V29、V30及泵P7。 停止混合罐B102搅拌器。 待分离机中剩余少许重液时，关闭阀V32，防止轻液流 入混合罐B103中 关闭分离机A102开关
打开混合罐B103搅拌器。 打开阀V33，加BA（醋酸丁酯）质量为发酵液的1/4~1/3倍。 关闭阀V33。 打开阀V35，加稀硫酸调节PH值。 待PH值调节至2~3时，关闭阀V35。 打开阀V36、V37及泵P8。 待分离机中有液位时，迅速打开A103开关。 打开萃余相回收阀V39，调节V39阀门开度，控制重相液位在 总液位的80%左右，使轻相液能充分的溢流至脱色罐中。 待混合罐B103液体排空后，关闭阀V36、V37及泵P8。 停止混合罐B103搅拌器。 待分离机A103中液体排尽后，关闭阀V39。 关闭分离机A103开关。
探究青霉素的发现和生产的历程
探究青霉素的发现和生产的历程一、课题分析1．教学目标（１）通过探究青霉素的发现历程，体验科学探究的方法和科学家科学探索的精神。
（２）举例说明生物工程技术药物和疫苗的生产原理。
2．背景描述青霉素是抗菌素的一种，是从青霉菌培养液中提制的药物，是第一种能够治疗人类疾病的抗生素。
青霉素是在1928年由英国细菌学家弗莱明发现的。
但在当时未引起人们的重视，1935年，英国牛津大学生物化学家钱恩和物理学家弗罗里重新发现了它，经过努力，终于使其抗菌力提高了几千倍，并证明了其功效。
1942年，通过发酵工程等生物工程技术手段，青霉素被大规模生产并应用于临床，许多曾经严重危害人类的疾病，例如曾是不治之症的猩红热、化脓性咽喉炎、白喉、梅毒、淋病、以及各种结核病、败血病、肺炎、伤寒等，都受到了有效的抑制。
可以毫不夸张地说，青霉素的发现开辟了全世界现代医疗革命的新阶段。
青霉素的偶然发现是人类取得的一个了不起的成就。
为表彰弗莱明等人对人类作出的杰出贡献，1945年的诺贝尔医学奖授予了弗莱明、弗洛里和钱恩三人。
生物工程主要包括基因工程、细胞工程、发酵工程和酶工程。
随着生物学的快速发展，生物工程技术在医药卫生领域的应用非常广泛。
例如：利用基因工程方法制造胰岛素、干扰素、白细胞介素等等；抗生素、维生素、动物激素等可以利用发酵工程大量生产；许多有重要价值的蛋白质生物制品，如病毒疫苗、单克隆抗体等，都可以借助动物细胞的大规模培养来生产；一些酶制剂如溶菌酶，尿激酶等可以用做药品，治疗多种疾病。
二、教学建议在科学过程中，科学家所做的第一步通常是对现象的观察。
在观察的基础上建立假说或有意义的猜测，用以解释观察到的现象。
通过演绎推理形成预见，用以检验假说，设计实验检验预见。
最后，将实验的结果与假说相比较，看二者是否一致；如果一致，假说就变成一个工作模型，接受进一步的检验。
在本课题中，通过对青霉素的发现历程的探究，引导学生沿着科学的逻辑思维路线，从提供的设问和实验中去假设、分析和得出结论，从而体验科学探究的方法和科学家科学探索的精神，这是本课题的教学重点。
从青霉素提取废液中回收青霉素的离子交换剂
从青霉素提取废液中回收青霉素的离子交换剂
S.N.Vyas;包锦芝
【期刊名称】《国外医药：抗生素分册》
【年(卷),期】1981(000)004
【摘要】在大批生产青霉素 G 钾盐的过程中,提取及结晶的废液和母液中丢失了大量的青霉素。
从发酵液中提取青霉素的总收率约75～80%。
考虑到生产青霉素的
费用昂贵,人们认为从上述废液中回收青霉素的可能性是值得研究的。
人们已认识到,为了从青霉素的水溶液中回收青霉素,特别是当青霉素在水相中浓度低的时候,离子交换是一种合适的方法。
Samsonov 及其同事已在这个领域中做了大量的工作。
在硫酸、磷酸和某些其他酸的阴
【总页数】6页(P63-68)
【作者】S.N.Vyas;包锦芝
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】G6
【相关文献】
1.壳聚糖絮凝剂在青霉素酰化酶提取中的应用 [J], 李涛
2.大孔离子交换树脂从青霉素结晶母液中回收青霉素的探索 [J], 戈悦慈;孙克俭
3.高效液相色谱法同时测定复方青霉素胶囊剂中氨苄青霉素和邻氯青霉素的含量[J], 张建军;高缘;屠锡德
4.高效液相色谱法测定苄星邻氯青霉素乳房注入剂中苄星邻氯青霉素的含量 [J],
王亚芳;李浛;杜继红;周艳飞
5.离子交换法提取青霉素G的探索 [J], 丁彦蕊;蔡宇杰;须文波;冯斌;彭奇均
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项目三：制定方案
青霉素提纯工艺流程简图
预处理
发酵液中的杂质如高价无机离子Ca,Mg,Fe 离子）和蛋白质在离子交换过程中对提炼 影响甚大，丌利于树脂对抗生素的吸附。 对高价离子的去除，采用草酸或磷酸；对 于蛋白质，可利用其在等电点时凝聚的特 点将其去除。 目的：在于浓缩目的产物，去除大部分杂 质，改变发酵液的流变学特征，利于后续 的分离纯化过程。
共沸蒸馏结晶： 萃取液，再用0.5 M NaOH萃取， pH6.4-4.8下得到钠盐水浓缩液。加2.5倍 体积丁醇，16－26℃，0.67-1.3KPa下蒸 馏。水和丁醇形成共沸物而蒸出。钠盐结 晶析出。结晶经过洗涤、干燥后，得到青 霉素产品。
洗涤干燥得到晶体
反萃取
为了避免pH波动，采用硫酸盐、碳酸盐缓冲液 进行反萃。发酵液不溶剂比例为3－4。几次萃取 后，浓缩10倍，浓度几乎达到结晶要求。萃取总 收率在85％左右。所得滤液多采用二次萃取，用 10%硫酸调pH2.0~3.0，加入醋酸丁酯，用量为 滤液体积的三分之一，反萃取时常用碳酸氢钠溶 液调pH7.0~8.0。在一次丁酯萃取时，由于滤液 含有大量蛋白，通常加入破乳剂防止乳化。第一 次萃取，存在蛋白质，加0.05-0.1%乳化剂 PPB。 萃取条件：为减少青霉素降解，整个萃取过程应 在低温下进行（10 ℃以下）。萃取罐冷冻盐水冷 却。
脱色 萃取液中添加活性炭，除去色素、热 源，过滤，除去活性炭。
5.结晶
萃取液一般通过结晶提纯。青霉素钾盐在醋 酸丁酯中溶解度很小，在二次丁酯萃取液中加入 醋酸钾-乙醇溶液，青霉素钾盐就结晶析出。然后 采用重结晶方法，进一步提高纯度，将钾盐溶于 KOH溶液，调pH至中性，加无水丁醇，在真空条 件下，共沸蒸馏结晶得纯品。 直接结晶：在2次 乙酸丁酯萃取液中加醋酸钠－乙醇溶液反应，得 到结晶钠盐。加醋酸钾－乙醇溶液，得到青霉素 钾盐。
情景三
从发酵液中提取青霉素
项目一：前期准青霉素G、 peillin G、 盘尼西林、配尼西林、青霉素 钠、苄青霉素钠、青霉素钾、苄青霉素钾。 青霉素是抗菌素的一种，是指从青霉菌培 养液中提制的分子中含有青霉烷、能破坏 细菌的细胞壁并在细菌细胞的繁殖期起杀 菌作用的一类抗生素，是第一种能够治疗 人类疾病的抗生素。青霉素类抗生素是β内酰胺类中一大类抗生素的总称。
理化性质
青霉素类抗生素是β-内酰胺类中一大类抗生 素的总称，由于β-内酰胺类作用于细菌的细胞壁， 而人类只有细胞膜无细胞壁，故对人类的毒性较 小，除能引起严重的过敏反应外，在一般用量下， 其毒性丌甚明显，但它丌能耐受耐药菌株（如耐 药金葡）所产生的酶，易被其破坏，且其抗菌谱 较窄，主要对革兰氏阳性菌有效。
过滤
真空转鼓过滤或板框过滤，除掉菌丝 体及部分蛋白。青霉素易降解，发酵液及 滤液应冷至10 ℃以下，过滤收率一般90% 左右。
萃取
青霉素的提取采用溶媒萃取法。青霉 素游离酸易溶于有机溶剂，而青霉素盐易 溶于水。利用这一性质，在酸性条件下青 霉素转入有机溶媒中，调节pH，再转入中 性水相，反复几次萃取，即可提纯浓缩。 选择对青霉素分配系数高的有机溶剂。工 业上通常用醋酸丁酯和戊酯。萃取2－3次。 从发酵液萃取到乙酸丁酯时，pH选择1.82.0，从乙酸丁酯反萃到水相时，pH选择 6.8-7.4。发酵滤液不乙酸丁酯的体积比为 1.5-2.1，即一次浓缩倍数为1.5-2.1。
结构式
球棍式
青霉素药理作用：干扰细菌细胞壁的 合 成。青霉素的结构不细胞壁的成分粘肽 结构中的D-丙氨酰-D-丙氨酸近似，可不后 者竞争转肽酶，阻碍粘肽的形成，造成细 胞壁的缺损，使细菌失去细胞壁的渗透屏 障，对细菌起到血症、肺炎、脑膜炎、扁桃 体炎、中耳炎、猩红热、丹毒、产褥热，破伤风、 气性坏疽、炭疽、白喉、流行性脑脊髓膜炎、李 斯特菌病、鼠咬热、梅毒、淋病、雅司、回归热、 钩端螺旋体病、奋森咽峡炎、放线菌病等。在风 湿性心脏病或先天性心脏病病人进行口腔手术或 牙科操作，胃肠道和生殖泌尿道手术或某些操作 时，青霉素也可用于心内膜炎的预防。