红霉素萃取新工艺研究__中性络合萃取体系研究
红霉素制备工艺流程
红霉素制备工艺流程
嘿，朋友们！今天咱就来唠唠红霉素的制备工艺流程，这可有意思啦！
红霉素啊，就像是我们厨房里的一道美味佳肴，得经过好多道工序才能做出来。
想象一下，就像我们要做红烧肉，得先准备好食材，然后一步一步精心烹饪。
首先呢，得有优质的原料，这就好比盖房子得有好砖头一样。
然后，这些原料要经过一系列的处理和反应，就像面团在巧妇手中被揉来揉去，慢慢变成了美味的馒头。
在这个过程中，温度、时间、各种条件都得把握得恰到好处。
这可不简单啊，就跟我们炒菜掌握火候一样，火大了不行，火小了也不行。
而且啊，每个环节都得细心照料，不能有一点马虎。
比如说发酵这个步骤，那可是至关重要的。
这就像是让种子在合适的环境里发芽长大，得给它提供最适宜的条件，它才能茁壮成长为我们需要的红霉素。
要是有一点疏忽，那可就全白费啦！
还有后续的分离、提纯，这就像是把混杂在沙子里的金子一点点挑出来，得有耐心，还得有技巧。
你说这红霉素的制备是不是很神奇？从普普通通的原料，经过这么多复杂的步骤，最后变成了能治病救人的宝贝！这多了不起啊！
咱再想想，要是没有这些严谨的工艺流程，那红霉素的质量怎么能保证呢？那不是会害了好多人嘛！所以啊，每一个步骤都得认真对待，不能有丝毫懈怠。
总之，红霉素的制备工艺流程就像是一场精彩的演出，每个角色都要演好自己的戏份，才能呈现出最完美的效果。
这就是科学的魅力，这就是我们追求高质量的决心！大家说是不是这个理儿呢？。
第五章萃取技术.课件
当表面活性剂在有机溶剂中形成 反胶束时，水在有机溶剂中的溶解 度随表面活性剂浓度线性增大。
通过测定有机相中平衡水浓度的 变化，可以确定形成反胶束的最低 表面活性剂浓度。
反胶束的形成是表面活性剂分子 自发形成的纳米尺度的聚集体，是热 力学稳定的体系。
K a AH
（5-3）
其中，Ka为弱酸的解离常数；
[AH]和[A-]分别为游离酸和其酸根离 子的浓度。
如果在有机相中溶质不发生缔和， 仅以单分子形式存在，则游离的单分 子溶质符合分配定律，其分配常数为
Aa
AH
AH
（5-4）
其中，AH 表示有机相中游离酸的
浓度，Aa为游离酸的分配常数。
利用一般的分析方法测得的水 相浓度为游离酸和酸根离子的总 浓度，故为方便起见，用水相总
3．物理萃取和化学萃取
物理萃取
定义：溶质根据相似相溶原理在两相间 达到分配平衡，萃取剂与溶质间不发生 化学反应。
应用：广泛应用于抗生素及天然植物中 有效成分的提取。如利用乙酸丁酯萃取 青霉素。
化学萃取
定义：利用脂溶性萃取剂与溶质的化 学反应生成脂溶性复合分子，使溶质 向有机相分配。
应用：用于氨基酸、抗生素和有机酸 等生物产物的分离回收。
液体
双水相萃取
萃取剂
液固萃取（浸取）
固体原料 超临界流体
液体原料
2．反 萃 取
定义：调节水相条件，将目标产物从有机相 转入水相的操作。
作用：为了进一步纯化目标产物或便于后续 分离操作。
洗涤：常常加在萃取与反萃取操作之间，目 的是除去与目标产物同时萃取到有机相的杂 质，提高反萃取液中目标产物纯度。
红霉素生产工艺
三：结晶
• 向溶媒相加入NaSCN,使红霉素以硫氰酸红霉素形式结晶出来， 之后经过烘干，再溶解在丙酮中，然后结晶即可得到产品红霉素 •硫 •氰 •酸 •红 •霉 •素
• 溶媒结晶指的是原料药最后纯化的方法。比如说对于头孢类原料药， 如果注明溶媒结晶就是指原料药最后的纯化步骤是通过溶解度的差 异（比如药物在同一种溶剂中由于温差带来的溶解度变化；或者由 于混合溶剂中的溶剂比例改变带来的极性差异引起的溶解度变化）， 先将原料药制成溶液，再调节以上性质使之析出（比如说先将原料 药溶于水，再向其中加入有机溶剂，使得药物溶解度变小而析出）， 这样的纯化手段称之为溶媒结晶。
红霉素发酵 工艺
生物093班 第四组
• 一：发酵工艺 • 二：提炼工艺 • 三：结晶工艺 • 四：废水处理 • 五：改进提取工艺
• 一：发酵
• 菌种保藏方法有砂土保藏和冷冻干燥保藏。 • 保藏菌种→斜面培养基→一级种培养是指将保存在砂土管、冷冻干燥管中处休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后，再经过摇瓶 及种子罐逐级扩大培养而获得一定数量和质量的纯种过程。
超滤法工艺流程
• 首先发酵液放罐后，用碱调节pH到8，加入0.03%甲醛溶液，进行 超滤过滤；膜超滤出来的滤液已经剔除了大分子颗粒及蛋白，再经 过连续离子交换树脂脱色和进一步纯化后，用纳滤膜进行浓缩，当 浓缩液效价达到20000u/ml，进后工艺处理，而纳滤透析液可以 返回超滤工段作为超滤加水套用，可大大降低废水排放量，节约资 源和污水处理成本；浓缩液加入一定量的碱或NaSCN，可以得到 红霉素碱或者硫氰酸红霉素结晶，晶体过滤后，再用丙酮溶解，去 除不溶物，在丙酮液中加入水使红霉素结晶出来，晶体烘干得到成 品。
种子扩大培养是指将保存在砂土管、冷冻干燥管中处休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后，再经过摇瓶及种子罐逐级扩大培养而获得一定数量和质量的纯种过程。 超滤法采用超滤膜、树脂以及纳滤膜技术来浓缩和纯化红霉素料液，替代了原有的板框＋萃取来浓缩料液的工艺，可以明显的降低红霉素生产成本，再结合新工艺的后续纯化措施 ，可有效的提高红霉素产品的质量，提高产品的竞争力。 溶媒结晶指的是原料药最后纯化的方法。 三级发酵罐160h，温度32±2 ℃，罐压0. 发酵液放罐后，经碱化和絮凝处理后，用板框过滤，滤液再用复合溶媒萃取，溶媒相加入硫氰酸钠和冰醋酸，使硫氰酸红霉素结晶出来，晶体经过洗涤、烘干，既得硫氰酸红霉素 。 压滤机除了优良的分离效果和泥饼高含固率外，还可提供进一步的分离过程：在过滤的过程中可同时结合对过滤泥饼进行有效的洗涤。 红霉素提取工艺中常用到的工艺是板框过滤加溶媒萃取萃取的老工艺，此工艺一般实际收率可以在75－80％之间，但由于生产中需要么消耗大量的硫酸锌和溶媒，菌渣处理困难， 造成提取成本昂贵，污染较大，企业生产成本居高不下，竞争力日益下降。 当悬浮液（或乳浊液）流过碟片之间的间隙时，固体颗粒（或液滴）在离心机作用下沉降到碟片上形成沉渣（或液层）。 首先发酵液放罐后，用碱调节pH到8，加入0. 而滤液部分则渗透过滤布，成为不含固体的清液。 三级发酵罐160h，温度32±2 ℃，罐压0. 三级发酵罐160h，温度32±2 ℃，罐压0. 发酵过程中如需补料，可通过如下装置进行 悬浮液（或乳浊液）由位于转鼓中心的进料管加进转鼓。 膜超滤出来的滤液已经剔除了大分子颗粒及蛋白，再经过连续离子交换树脂脱色和进一步纯化后，用纳滤膜进行浓缩，当浓缩液效价达到20000u/ml，进后工艺处理，而纳滤透析液 可以返回超滤工段作为超滤加水套用，可大大降低废水排放量，节约资源和污水处理成本； 从而有价值的物质可得到回收并且可以获得高纯度的过滤泥饼。 红霉素生产中一般都用有机氮源，其中以黄豆饼粉、玉米浆为最佳。 种子扩大培养是指将保存在砂土管、冷冻干燥管中处休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后，再经过摇瓶及种子罐逐级扩大培养而获得一定数量和质量的纯种过程。 种子扩大培养是指将保存在砂土管、冷冻干燥管中处休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后，再经过摇瓶及种子罐逐级扩大培养而获得一定数量和质量的纯种过程。 板框过滤，收集滤液，滤液通过管道输入收集罐中，之后通过下图设备进行两级逆流萃取，使红霉素从水相转移到溶媒相。 悬浮液（或乳浊液）由位于转鼓中心的进料管加进转鼓。 由于黄豆饼粉菌时泡沫较多，故一、二级种子罐及后期补料用部分花生饼粉代替，但全用花生饼粉则最终产品会出现带会现象。
红霉素提取工艺
，废液可用于其他工业生产过程，减少废弃物排放。
03
清洁生产技术应用
采用清洁生产技术，如绿色溶剂替代、酶法提取等，减少对环境的影响
。
未来发展趋势预测
连续化、自动化生产
随着科技的不断进步，红霉素提取工艺将向连续化、自动化方向 发展，提高生产效率和质量稳定性。
智能化技术应用
利用人工智能、大数据等技术手段对红霉素提取过程进行智能化 控制和管理，实现精准化生产。
利用超临界流体（如CO2）对红霉素进行萃取。优点是提取效率高，且操作条 件温和，避免了对红霉素结构的破坏。缺点是设备投资大，操作技术要求高。
微波辅助提取法
利用微波加热原理，加速红霉素在溶剂中的溶解和扩散。优点是提取时间短， 效率高，且节能环保。缺点是可能对红霉素结构造成一定影响，且需要进一步 优化提取条件。
中间条件试验
03
在加速试验和长期试验之间设定一组中间条件，进一步了解红
霉素产品在不同条件下的稳定性变化。
06
红霉素提取工艺优化与改 进方向
提高原料利用率途径探讨
原料预处理
通过物理或化学方法对 原料进行预处理，如破 碎、浸泡、酶解等，以 提高有效成分的提取率 。
提取溶剂选择
针对不同原料特性，选 择适宜的提取溶剂，如 乙醇、丙酮、乙酸乙酯 等，以提高目标成分的 溶解度和提取效率。
红霉素提取工艺
演讲人：
日期：
目 录
• 红霉素概述 • 红霉素提取原料与预处理 • 红霉素提取方法与工艺流程 • 红霉素纯化与分离技术 • 红霉素产品质量控制与分析方法 • 红霉素提取工艺优化与改进方向
01
红霉素概述
红霉素结构及性质
化学结构
红霉素是一种大环内酯类抗生素 ，具有内酯环结构，通过糖苷键
第四章 萃取1
双水相萃取是近年来发展起来的一种 新萃取方法，主要用于酶和蛋白质的萃 取。其特点是用两种不互相溶的聚合物， 如聚乙二醇（PEG）和葡聚糖（DX）进 行萃取，而不用常规的有机溶剂为萃取 剂。因为所获得的两相，均含有很高的 水含量，一般达70－90％，故称双水相 系统。
定义：双水相萃取法是指利用物质在不相容 的两水相间分配系数的差异进行萃取 的方法。 优点： (1):平衡时间短,含水量高,界面张力小, 特别适合于生物活性物质的分离纯化 (2):操作简单,容易实现连续操作 (3):易于放大
1、双水相系统
1.1 双水相系统的形成图
1.2 双水相系统的类型 双水相系统分为两大类： 1）高聚物／高聚物 如：PEG/DX,聚丙二醇/PEG,甲基纤维素/DX 2）高聚物／低分子 如：PEG/磷酸钾, PEG /磷酸铵, PEG/硫酸钠
2、双水相中的分配平衡和相平衡 溶质在双水相中的分配系数：
3、影响分配系数因素（操作条件）
的综合考察
影响双水相萃取的因素： 聚合物种类；聚合物的浓度；聚合 物的分子量；离子种类；离子强度； pＨ值和温度。
3.1 成相聚合物 1）分子量M： 若降低聚合物的M，则pro分配于富 含该聚合物的相中。如PEG/DX系统， 若降低DX的M，则m减小。这一规律 具有普遍意义
如果原料中有两种溶质，A(产品)与B （杂质），由于溶质A、B的分配系数不同， 这样经萃取后A和B得到了一定程度的分离， 产品的纯度提高。溶剂对溶质A、B分离能 力的大小用分离因数来表示。
mA y A / x A mB y B / x B
β为分离因数，或称选择性，β值的大小 反映了萃取分离的效果。
萃取过程
萃取剂S 原料液 A+B 1 图 11－ 1 萃 取 过 程 示 意 图 1－ 混 合 器 ； 2－ 分 层 器 2 萃余相R
食品分离技术(3)萃取技术1
35
萃取百分率
E
溶质溶 在质 有的 机总 相量 中的量
mo mo mw
coVo coVo cwVw
co
co cw cw Vw
Vo
D DR
其中
R
Vw Vo
称为相比
当 R = 1 时，
E
D D 1
D
1 10 100 1000
E % 50 91 99 99.9
在实际工作中，人们所关注的是被萃物分配在两 相中的实际总浓度各为多少，而不是它们的具体存 在的型体。
分配比
D CA(有机 ) C（A 水）
即，在一定条件下，当达到萃取平衡时，被萃物 质在有机相和在水相的总浓度之比。
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分配系数和分配比的比较
●概念不同，关注的对象有差别 ●两者有一定的联系
KD表示在特定的平衡条件下，被萃物在两相中的 有效浓度（即分子形式一样）的比值；而D表示实际 平衡条件下被萃物在两相中总浓度（即不管分子以 什么形式存在）的比值。分配比随着萃取条件变化 而改变。
丁酯逆流萃取
萃取液
乳酸沉淀
分解转碱
红霉素乳酸盐 调 pH9.8, 溶于丙酮 红霉素碱
加水
红霉素碱成品
结晶
18
2. 温度T
◆ T↑，分子扩散速度↑，故萃取速度↑ ◆ T影响分配系数
例：pen ― T↑ 水中的溶解度↑ ∴ 萃取时 T↓使K↑；反萃时 T↑使K反↑ 红霉素、螺旋霉素― T↑ 水中的溶解度↓ ∴ 萃取时 T ↑使K ↑ ；反萃时 T ↓使K反↓
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举例：
青霉素 ( pK2.75 ) 工业钾盐 ：
预处理及过滤
发酵液
滤洗液
红霉素发酵工艺研究及进展
09食安4班小组成员：徐萌0938421 陆吉林0938423仇沙磊0938420 周炳楠0938422红霉素发酵工艺研究及进展一、红霉素简介与发酵发展现状红霉素属大环内酯类抗生素，其水溶液呈强碱性,0 .0 66%的红霉素溶液pH为8.0～10 .5 ,8.5 %浓度的乳糖酸盐pH亦达6.0～7.5。
具有广谱抗菌作用，其抗菌谱与青霉素类似，对革兰氏阳性菌尤其敏感，对葡萄球菌，化脓性链球菌，绿色链球菌，肺炎链球菌，白喉杆菌等都有较强的抑制作用。
临床主要用于扁桃体炎，猩红热，白喉，淋病，皮肤组织感染等，对于军团肺炎和支原体肺炎可以作为首选药物。
也可用于上下呼吸道感染。
特别对于不耐青霉素的人也适用。
红霉素被收入中国药典外，还被收入美国，日本，等药典。
近年来，在竞争激烈的抗生素市场上，红霉素及其衍生物产量还在不断增长，销售节节上升，后市拓展仍有广阔空间。
红霉素最早于1952年的J.M.Mcguire等人在菲律宾群岛土样中分离到的红霉素经发酵制得，美国礼莱公司和Abbott公司最先生产并将产品推向市场多年来红霉素生产稳定增长，20世纪80年代全世界产量已达到800吨，占全球抗生素产量的3.2%20世纪90年代以来，国际市场上红霉素畅销，促进了生产，产量有了较大副增长。
1995年产量达到1500吨，1996年达到3200吨，目前为6000吨左右，成为世界抗生素市场上除头孢类和青霉素类以外的第三大抗生素药物。
我国红霉素发酵水平属低水平重复操作，与发达国家相比差距较大。
目前国外发酵单位已达8 000～12 000 g／ml，而国内大多企业红霉素发酵水平却一直在4 000～5 000g／ml 。
由于国外企业的技术封锁，国内红霉素生产的发酵水平一直比较落后。
红霉素发酵水平主要受工作菌种、培养基组成、发酵条件控制以及后期的分离提纯条件等多方面因素的影响，国内很多科技工作者从红霉素发酵相关参数和调控人手，希望提高红霉素发酵水平。
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。
红霉素及其生产萃取工艺
副作用
1．胃肠道反应，可有恶心、呕吐、腹痛及腹泻， 反应与剂量大小有关。
2．过敏反应，可有荨麻疹及药物热。 3．可引起肝脏损害，如血清丙氨酸氨基转移酶 升高，出现黄疸等。
4．静注或静滴乳糖酸红霉素可引起血栓性静脉 炎，静注发生的可能性较多。肌注局部刺激性大， 可引起疼痛及硬结，因此不宜肌注。
部分红霉素成品药
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勤奋是登上知识高峰的一条捷径，不 怕吃苦 才能在 知识的 海洋里 自由遨 游。。1 3:48:54 13:48:5 413:48 6/22/20 20 1:48:54 PM
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衷心感谢社会各界对电建事业的明白 关心和 支持。2 0.6.221 3:48:54 13:48J un-2022 -Jun-20
谢谢各位！
欧阳帆 5801309024
红霉素的基本结构
红霉素是由红霉素链霉菌（Streptomyces erythreus）所产生的大环内脂（macrolide）系的代 表性的抗菌素。其为白色或类白色的结晶或粉末；
无臭，味苦；微有引湿性。在甲醇、乙醇或丙酮 中易溶，在水中极微溶解。
药理作用
该品为大环内酯类抗生素，抗菌谱与青霉素近似， 对革兰阳性菌，如葡萄球菌、化脓性链球菌、绿色 链球菌、肺炎链球菌、粪链球菌、溶血性链球菌、 梭状芽孢杆菌 罗红霉素粉剂、白喉杆菌、炭疽杆菌 等有较强的抑制作用。对革兰阴性菌，如淋球菌、 螺旋杆菌、百日咳杆菌、布氏杆菌、军团菌、脑膜 炎双球菌以及流感嗜血杆菌、拟杆菌、部分痢疾杆 菌及大肠杆菌等也有一定的抑制作用。此外，对支 原体、放线菌、螺旋体、立克次体、衣原体、奴卡 菌、少数分枝杆菌和阿米巴原虫有抑制作用。金黄 色葡萄球菌对该品易耐药。
红霉素生产工艺流程
发酵设备
红霉素提取的简单步骤是先将发酵液进行预处理， 得滤液。将滤液pH调节至9.8~10.2，用乙酸丁（戊） 酯萃取，得乙酸丁酯萃取液。然后再用乙酸丁酯以 同样的pH进行第二次溶媒萃取，得第二次乙酸丁 酯萃取液。在第二次丁酯萃取液中，加入定量的丙 酮，冷至﹣5℃以下，放置结晶，即析出红霉素， 经离心、分离、干燥，就得成品。
7 萃取.
萃取分离是指被分离物质由一相转移到互不 相溶的另一相，从而使其与其它共存物质相互分离 的一种方法。
萃取
萃取(extraction)是利用液体或超临界流体为溶 剂提取原料中目标产物的分离纯化操作，所以，萃取 操作中至少有一相为流体，一般称该流体为萃取剂 (extractant)。以液体为萃取剂时，如果含有目标产 物的原料也为液体，则称此操作为液-液萃取；如果 含有目标产物的原料为固体，则称此操作为液 -固萃 取或浸取(Leaching)。以超临界流体为萃取剂时， 含有目标产物的原料可以是液体，也可以是固体，称 此操作为超临界流体萃取。另外，在液-液萃取中， 根据萃取剂的种类和形式的不同又分为有机溶剂萃取 (简称溶剂萃取)、双水相萃取、液膜萃取和反胶束萃 取等。
+
其中mA和mCl分别为氨基酸和氯离子的分配系数， cA水相氨基酸总浓度 18 cA =[A+] ＋[A] ＋[A- ] 从13到18可以推导出下式
+
19
事实上，阴离子氨基酸的离子交换反应需在高于 其等电点的pH范围内进行，所以, 式18中的[A+] 可忽略不计，式19简化成下式 mA＝KeCl mCl
A在有机相中的总量 100 % A在两相中的总量
②E=
③经过n次萃取后，水相中剩余A质量仅为mn, 则 mn==
m（ 0
V水 DV有 V水
n ）
分离系数：表示A、B两组分在萃取中被分离的情况： A / B D A / D B 当DA和DB比较接近时，分离系数β 接近于1，表明A、B两组分难以通过萃取分离。反 之，DA和DB相差越大，二者被分离的程度越好。
溶剂萃取在生化物质的分离和纯化中是一种重 要的手段。这是因为它具有如下的优点： 1.萃取过程具有选择性； 2.能与其他需要的纯化步骤(例如结晶、蒸馏) 相配合； 3.通过转移到具有不同物理或化学特性的第二 相中，来减少由于降解(水解)引起的产品损失； 4.可从潜伏的降解过程中(例如代谢或微生物 过程)分离产物； 5.适用于各种不同的规模， 6.传质速度快，生产周期短，便于连续操作， 容易实现计算机控制。
红霉素提取技术
红霉素提取工艺简介红霉素是由红霉素链霉菌所产生的大环内酯系的代表性的抗菌素。
主要为对革兰氏阳性菌具有抗菌性。
LD50 200―400毫克/公斤，作用机理在于与细菌的聚核糖体结合而抑制肽链的延伸。
红霉素提取工艺中常用到的工艺是板框过滤加溶媒萃取发酵液→碱化→加硫酸锌→板框过滤→调节pH→溶媒萃取→离心分离溶媒相→加入NaSCN→过滤→晶体烘干工艺说明：发酵液经碱化和絮凝处理后，用板框过滤，滤液再用复合溶媒萃取，溶媒相加入硫氰酸钠和冰醋酸，使硫氰酸红霉素结晶出来，晶体经过洗涤、烘干，既得硫氰酸红霉素。
此工艺应用时间较久，工艺稳定。
旧工艺的缺点需要大量絮凝剂红霉素过滤时消耗的絮凝剂主要是硫酸锌，加量约为发酵液的4％，折合到每公斤产品成本约为25－30元，费用很高；并且硫酸锌作为重金属，过滤菌渣不容易处理。
萃取工艺成本较高红霉素萃取工艺需要消耗大量的复合溶媒，据统计，生产一公斤硫氰酸红霉素需要消耗溶媒1升；溶媒需要大量的酸碱清洗再生，造成溶媒中残留红霉素的损耗，降低收率。
离心机投资运行成本较高萃取时需要大量的离心机进行离心分离，投资大，能耗高。
针对红霉素旧提取工艺的缺点，现在很多制药公司以及研究机构致力于红霉素提取优化的研究，并得到了很好的结果。
下面进行简单介绍：一、运用超滤膜过滤发酵液，不需要添加助滤剂，过滤成本极低，并可有效去除发酵液营养物质残留和大分子蛋白，有效的避免了萃取中乳化现象的发生，料液质量稳定，设备自动化成都高，人员操作方便，劳动强度大大降低，工艺收率高。
由于过滤时发酵液不需要加入硫酸锌，不用担心重金属污染，滤渣处理也比较容易。
二、新工艺对红霉素的浓缩依靠纳滤技术来完成，纳滤技术作为一种新兴的浓缩技术具有常温下、能耗低、无相变、收率高、无污染等优点，越来越受到制药行业的重视。
优化后工艺流程简图发酵液→超滤→纳滤浓缩→加入NaSCN→结晶→过滤烘干大孔树脂分离提取红霉素是近来发展的一种新工艺，总收率相当或高于溶媒法，质量与溶媒法相当。
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。
红霉素的发酵、提炼工艺及过程
第三节红霉素的发酵、提炼工艺及过程红霉素的产生菌是红色链霉菌(5zrfA‘帅yc‘‘fr)／jA雕M)。
红霉京是多组分的抗生素，其中红留素A为有效组分，红霉素B、红霉素c为杂物。
国产红霉素中c为主要杂质。
红霉素c和A的结构极为相似，但红霉京c抗菌活性比A低很多，其毒性却是它的2 倍。
由于两者在提炼过程难以分离，故要提高产品质量、提高产品的抗菌活性和降低毒性(即减少成品中的红霉素C含量)。
一、菌种我国20世纪60年代开始红霉素的工业生产，采用的产生菌是门2—102菌株，生产水平不高，并易产生噬茵体污染。
随后，选育了抗噬菌体的菌株，并使用自然分离、紫外线、氮芥子气、硫酸二乙酯、亚硝酸、激光及快速中子处理等方法选育高产菌种。
随着菌种选育的发展，从控制红霉素生物合成的代谢路线进行定向筛选，得到抗乙琉氨酸的菌株，并采用原生质体融合的方法获得高产优质的菌种。
经生产实践，其红霉京A的含量高，c的含量低，结合工艺控制条件的改进，发酵单位提高I叫左右点证了成品的质量。
二、发酵工艺及过程(一)发酵工艺流程沙土袍子羊至罕字十母瓶斜面袍子(二)发酵工艺要点I．种子红霉素斜面袍子培养基是由玉米浆、淀粉、氯化钠、硫酸铵等组成。
其中玉米浆质量对袍子的外观及生产能力有直接影响，会出现“黑点”(即灰色焦状茵落)。
有的生产厂以蛋白陈代替玉米浆会使黑点减少甚至不出现，但其袍子量少。
袍子培养基消毒后必须快速冷却为妥，过长对袍子生长不利。
温度37℃，湿度要求50％左右，母瓶斜面培养9d，子瓶斜面培养7d。
要求成熟的把子呈深米黄色，色泽新鲜、均匀、无黑点，把子瓶背面有红色色素，并要求每瓶的袍子数不低于1亿个。
将子瓶斜面把子制成袍子悬浮液，用微孔接种的方式接人种子罐。
种子罐及繁殖罐的培养基由花生饼粉、蛋白陈、硫酸铵、淀粉、葡萄糖等组成。
种子罐的培养温度为35℃，培养时间65h左右；繁殖罐培养温度33℃，培养时间40h左右。
均按移种标准检查，符合要求进行移种。
红霉素的发酵工艺及控制[1]1
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学院：生科院 班级：生物技术093班 班级：生物技术093班
目录
1、相关概念 2、生产工艺 3、原料 4、所需设备及其工作原理
相关概念
• 红霉素，由链霉菌Stretomyces erythreus所产 生，是一种碱性抗生素。其游离碱供口服用，乳 糖酸盐供注射用。此外，尚有其琥珀酸乙酯（琥 乙红霉素）、丙酸酯的十二烷基硫酸盐（依托红 霉素）供药用。
溶媒萃取
• 萃取溶剂：醋酸丁酯、辛醇、煤油。 • 萃取设备及方式：碟片式离心机 多级逆流萃取 • 溶剂和料液的添加量控制：按照一定的比例 由转 子流量计控制流量。 • 多级逆液提取（收率98.8%） 每组第一台的离心 机（PH在10左右） 第 二台离心机（PH在10.4左 右） 二级缓冲罐 （回第一台离心机） • 乳化后→富溶→成盐（磷酸盐）→结晶罐(结 晶出 硫氰酸红霉素)→真空抽滤掉母液→烘干 （50℃纯 水洗3遍，离心机加98%丁酯干燥）
• 空气的净化：采风塔（含滤网） →除 过滤器（五纺布）→空气压缩机（无 油润滑空压机），温度升高到 135℃→ 冷凝器 →旋风分离器 • 发酵车间前：先经旋风分离器除去冷 凝水滴 →加热器（除湿）→ 经空气粗 过滤器→精过滤器（聚胼风乙烯膜） 过滤→发酵罐
原料： 碳源：玉米淀粉、食用葡萄糖 氮源： 硫酸铵、氨水C/N＝1：2 • 豆饼粉 碳酸钙、磷酸二氢钾、硫酸 镁 丙酮、水（工业用水2.85元/吨） 干酵母、淀粉酶、糖化酶 • 菌种及活化菌种： 红色链霉菌 红色 链霉菌的菌丝体 红色链霉菌的孢子 菌种活化
4 设备及其工作原理
• • • • • 发酵罐：机械搅拌通风发酵罐 发酵罐灭菌：实消 装料系数：75％ 补料系统：采用的是电脑在线监控控制补料系统 发酵接种方法：火圈接种法、压力差法。 发酵周 期：一级1－2天，二级种子2天，三级 发酵2－3 天，周期6－7天。 • 发酵温度：32－33℃ • 发酵终点：PH升高、粘度增加、效价不再提 高
红霉素提取工艺
四.红霉素的分离提取工艺
1.发酵液的预处理 2.红霉素分离提取的方法 （1）离子交换法 （2）有机溶剂萃取法 （3）膜分离法 3.浓缩与结晶 4.成品干燥
1、发酵液的预处理
在发酵生产中，发酵液中存在大量菌丝体、菌 种代谢产物、剩余培养基以及抗生素主要组分以 外的其他复合组分。所以，在抗生素提取、精制 之前，必须进行预处理、过滤，以除去这些干扰 物质。 预处理的方法完全取决于可分离物质的性质， 如对PH和热的稳定性、是蛋白质还是非蛋白质、 分子的质量和大小等等。具体方法主要有以下几 种：
2、提纯方法简介
2.1离子交换法 由于红霉素为大分子的碱性化合物，在水溶 液中能电离为带正电的阳离子化合物，故可采用 阳离子交换树脂来提取红霉素。一般先将树脂转 为钠型或铵型，在接近中性条件下进行吸附，因 为红霉素在pH5.5-7.0的范围内几乎全部电离。 再用碱性的醇溶液自树脂上解吸红霉素，解吸前 先用水、30％及60％的甲醛溶液进行洗涤，洗脱 液再经减压浓缩后进行结晶等。
1.发酵液预处理
（1） 加热法
加热可降低液体的黏度，从而提高过滤的速率
（2）调节悬浮液的pH值
pH值直接影响发酵液中某些物质的电离度和电荷性质，因 此适当调节发酵液的PH值可改善其过滤特性。
（3）凝聚与絮凝
凝聚和絮凝技术能有效地改变细胞、菌体和蛋白质等胶体 粒子的分散状态，使聚集起来，增大体积，以便于过滤。
三.红霉素的分离具有以下特点：
①目标产物浓度低。在发酵液中，红霉素的浓度很 低，约占0.14％、0.18％。分离对象的初始浓度 越低，分离提纯的成本就越高； ②红霉素的性质不很稳定，且发酵液容易被污染， 这就对能够采用的分离技术手段造成了严格的限 制； ③红霉素发酵液中杂质的浓度相对较高，其中一些 杂质的性质和红霉素很相似，用一些常规的分离 技术无法将它们分离以获得高纯度的红霉素产品 ④红霉素往往直接作为医药用品，需要符合特殊的 质量和安全要求。
青霉素G提取的简单探索
青霉素G提取的简单探索李俊强【摘要】本次试验以磷酸三丁醋(TBP)为萃取剂,煤油为稀释剂,对络合萃取,整体液膜提取工艺进行了初步的研究.结果表明,在室温(25℃)条件下,油水体积比o/a=1:1,ph值为3.00左右时,络合萃取的单级萃取率可达83%以上.利用非平衡传质的特性,采用液膜技术可以实现青霉素G的同步分离与浓缩,可以在一个较温和的ph条件下进行操作,可以极大的减小青霉G的降解损失.但是其缺点是整体液膜膜相扩散传质阻力较大,传质速率低.在目前生产中还应以络合萃取法为主.【期刊名称】《黑龙江科技信息》【年(卷),期】2011(000)001【总页数】1页(P36)【关键词】青霉素G;络合萃取;整体液膜【作者】李俊强【作者单位】哈药集团制药总厂,黑龙江哈尔滨150086【正文语种】中文青霉素是最早服务于人类健康的抗生素，由于它的强杀菌力与安全性，使它应用历时60余年而依然有很强的实用性。
在医药的历史中，没有几种药的普及应用程度可与青霉素相比。
随着半合成抗生素的兴起，赋予了青霉素新的应用前景。
青霉素G是目前使用最广泛、生产量最大的抗生素之一，也是生产其它半合成抗生素的重要原料。
目前青霉素G的工业生产中多采用微生物发酵法,传统的提取工艺多采用容积萃取法。
溶剂萃取是一种重要的单元操作[1],已广泛应用于医药工业中。
从第一个临床使用的抗生素——青霉素的生产至今,溶剂萃取在抗生素提取中的应用已有50多年的历史,除青霉素外,红霉素、麦迪霉素、林可霉素等数十种抗生素都采用溶剂萃取法提取[2]。
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。
虽然溶剂萃取法操作条件要求苛刻，但青霉素G损失比较严重（10%～15%），过程能耗较大，设备费用高，溶剂回收困难。
反应萃取方法可以再更宽松的条件下进行提取，也可减少青霉素G的降解损失，提高提取效率。
液膜技术可以实现萃取和反萃取的内耦合，利用载体的促进迁移作用可以极大的提高传质效率，具有非平衡传质特性，液膜相用量少，已成为传质与分离领域的热点研究之一。
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4
FA 3
616
20. 0
3400
170. 00
表中 FA 1、FA 2、FA 3为不同种类的高碳醇。
表2 采用不同稀释剂2FA 1萃取红霉素能力的比较
有机相组成: 60% (V V ) FA 1+ 40% (V V ) 稀释剂
相比 (O A ) : 1 1
平衡水相 pH: 10. 6
振荡时间: 1m in
实验中所用红霉素标准品为中国药品生物制品检 定所制备, 红霉素发酵滤液取自红霉素生产厂家。所用 试剂除煤油稀释剂为加氢煤油工业品外, 其它均为 A R 级试剂、药品, 水为去离子水。 1. 3 分析方法
根据红霉素与硫酸作用显棕黄色, 在波长485nm 处有最大吸收的特点, 采用化学法处理而后进行分光 光度测定。所用仪器为72型分光光度计。红霉素硫氰酸 盐和红霉素碱成品均用生物测定法测定其效价。 2 结果 2. 1 萃取体系的筛选
萃取温度: 22℃
N o.
稀释剂
料液 C (u m l)
萃余相 C (u m l)
萃取相 C (u m l) Nhomakorabea分配系数 D
1 环己烷 1000
32. 0
978
30. 56
2 正庚烷 1000
21. 0
966
46. 00
3 加氢煤油 1000
22. 2
958
43. 15
图1 不同 pH 条件下红霉素在水溶液中的存在形式
1. 1. 3 成盐 将反萃取所得的高浓度红霉素缓冲液 用10% 的N aOH 溶液调 pH 值至6. 0, 用鼓泡法去除残 存的有机溶剂。继续调 pH 值至6. 8, 将水溶液置于25 ～ 35℃的水溶液中, 缓慢滴加定量的硫氰酸钾溶液, 滴 加后继续保温搅拌0. 5～ 1. 0h, 以利于晶体的生长, 过 滤得红霉素硫氰酸盐湿晶体, 用去离子水洗涤3次, 每 次 洗水量约等于晶体量。然后真空干燥 ( 40℃) 晶体 12h。取样测定红霉素效价, 含水量等各项指标。 1. 1. 4 转碱 称取定量的红霉素硫氰酸盐, 溶于4. 0 ～ 4. 5倍量 (体积 重量比) 的丙酮中, 在搅拌条件下滴 加化学计量的10%～ 20% 的 N aOH 水溶液, 待溶液澄 清后分出少量水相, 再分两次加进2～ 6倍丙酮体积的 去离子水后静置过夜。过滤后得红霉素湿晶体, 先后用 水搅洗和顶洗晶体, 再经干燥即得红霉素碱成品, 取样 测定效价及其它指标。 1. 2 实验用药品、试剂
若控制其为分子态时, 可采用一中性络合萃取剂 进行萃取, 降低溶液的 pH 值, 使其转化为离子态时而 进行反萃取。又若控制其主要为离子态时, 可采用阳离 子交换反应的萃取剂进行萃取, 它们可在 pH ≥pKa 的 条件下进行萃取; 而后用酸反萃取, 而使萃取剂得以再 生复用。
在中性络合萃取体系中可供选择的萃取剂有中性 磷 (膦) 类萃取剂, 中性含氧、中性含硫萃取剂, 中性酰 胺类萃取剂以及中性芳香类萃取剂。但考虑到萃取剂 的若干选择原则, 特别是在制药行业中的附加限制, 可 供选择的范围则大大缩小了。在此我们特别考察了所 选萃取剂的性能和参数: (1) 良好的物性和稳定性; (2) 良好的再生、复用性能; (3) 良好的抗乳化性能; (4) 无 毒或毒性很小; (5) 价格与现用乙酸丁酯的可比性。
图2 FA 1萃取红霉素平衡等温线
萃取体系: 纯 FA 1; 相比 (O A ) : 1 5; 平衡水相 pH 值: 10. 6; 萃取温度: 20℃; 振荡时间: 3m in
中国抗生素杂志2000年6月第25卷第3期
图3 红霉素萃取分配系数随 pH 值变化的关系 萃取体系: 60% (V V ) FA 1+ 40% (V V ) 加氢煤 油; 相比 (O A ) : 1 1; 料液浓度: 1000u m l; 萃取温度: 23℃; 振荡时间: 2. 5m in
Y = 3. 21X 2+ 54. 17X + 83. 65 经综合考虑, 选择煤油 (此处为加氢煤油) 为稀释 剂。 2. 2. 2 水相平衡 pH 值对分配系数的影响 如图3所 示。 由图3可以看出, 当 pH 值小于8. 0时, 红霉素的 萃取 分 配 系 数 很 低; pH 在 8～ 10 的 范 围 内 , 随pH 值
或离子态存在, 并存在以下平衡关系:
M
H
+ (W
)
∴M
(W ) +
H+ (W )
(1)
式中M 和M H + 表示红霉素在水相中的分子和离子存
在形式, 下标 w 表示在水相中, 上述平衡关系及其转
移主要取决于水相中的 pH 值 (图1)。
表1 不同萃取体系对红霉素的萃取性能
相比 (O A ) : 1 5
上升, 萃取分配系数增大; pH 值大于10以后, 萃取分配 系数基本不变。萃取时选择 pH 在9. 8～ 10. 3的区间 内。 2. 2. 3 有机相中萃取浓度对萃取剂分配系数的影响 实验结果列表3。
由表3中的数据作图几近得一直线, 即分配系数随 萃取剂浓度的增加而加大。 2. 2. 4 温度的影响 温度不仅影响萃取平衡, 而且影 响两相的物理性质, 是决定分配系数的重要因素。表4 列出不同温度下红霉素的萃取分配系数。萃取分配系 数随温度的升高而增大。
新的萃取体系的选择是立足于反应萃取基础之上 的, 它较之常用的物理萃取具有更大的萃取容量和萃
Ξ 李洲: 男, 生于1936年, 教授。
·168·
红霉素萃取新工艺研究 . 中性络合萃取体系研究 李洲等
取选择性, 有关反应萃取的定义在文献 [ 2 ] 中业已述
及。
已知在不同水相 pH 值条件下, 红霉素可以分子
关键词 红霉素; 红霉素硫氰酸盐; 中性络合萃取; 工艺
红霉素生产是以乙酸丁酯为萃取剂。乙酸丁酯虽 然具有良好的物性和一定的萃取能力, 但由于其水溶 性较大而使其在萃取过程中损耗较大。对红霉素而言, 其损耗量达9～ 10kg 10亿单位, 此项消耗费用约占红 霉素后提取成本的1 3[1]。同时为减少溶剂消耗, 一般 还建立了从萃残液中回收溶剂的处理步骤, 从而又增 加了能源消耗和相应的人力、物力消耗。
由图4可知, 用乙酸缓冲溶液反萃有机相中的红霉 素, 在上述浓度范围内, 反萃平衡等温线近似为一直 线, 即有机相中的红霉素浓度对反萃分配系数没有影 响。用线性方程回归得:
C y = 70. 85CX - 662. 61 2. 3. 2 反萃 pH 值与反萃分配系数的关系 实验中 采 用含红霉素约10000u m l 的 FA 1 (60% V V ) - 煤 油 体 系 为 有 机 相, 水 相 为 乙 酸 缓 冲 液, 反 萃 温 度 为 17℃, 相比 (A O ) = 1 1, 反萃时间3m in, 得到不同平衡 pH 值条件下红霉素的反萃分配系数 (图5)。
平衡水相 pH: 10. 7
振荡时间: 3m in
萃取温度: 23℃
N o.
溶剂
料液 C (u m l)
萃余相 C (u m l)
萃取相 C (u m l)
分配系数 D
1 乙酸丁酯 960
20. 0
934
46. 70
2
FA 1
616
19. 8
3200
161. 67
3
FA 2
616
16. 0
3000
187. 50
在上述 pH 范围内, 反萃分配系数与水相平衡 pH 近似成线性关系, 对实验数据进行回归得:
D 反= - 35. 01×pH + 202. 27 r= 0. 97 从图5可以看出, 在其它条件固定时, 水相平衡 pH 值对反萃效果影响非常显著, 近似呈线性关系。由于红 霉 素 对 酸 的 稳 定 性 很 差, 在 pH 低 于 6. 0 的 情 况 下, 容易降解。因此要选择合适的pH 值, 使其既要满
中国抗生素杂志2000年6月第25卷第3期
·167·
红霉素萃取新工艺研究 . 中性络合萃取体系研究
李洲Ξ 秦峰 谷雪蔷
(清华大学化工系, 北京100084)
摘 要 研究了一萃取红霉素的中性络合体系, 其组成为一高脂肪醇 (FA ) , 且以煤油为稀释剂。文中列 出了其萃取平衡方程式, 建立了分配数学模型。研究结果表明, 此新体系具有明显的技术和经济优越性。在红 霉素萃取过程中溶剂损耗可从9～ 10kg 10亿单位降至3kg 10亿单位以下。产品质量 (红霉素硫氰酸盐产品) 合格, 产品回收率与乙酸丁酯萃取时回收率相当。同时, 可革除从萃残液中回收溶剂的处理步骤, 从而可降低 能耗。
由于红霉素在乙酸缓冲液中有很高的溶解度[3], 工业生产中多用它作为反萃剂, 本文亦采用乙酸缓冲
·169·
表4 温度对红霉素萃取分配系数的影响
萃取体系: FA 1 (60% ) 2加氢煤油 (40% )
料液浓度: 960u m l
平衡水相 pH 值: 10. 6
相比 (O A ) : 1 1
分别研究了水相中红霉素浓度、pH 值、有机相中 萃取剂浓度以及萃取温度等工艺参数对红霉素萃取分
配系数的影响。 2. 2. 1 水相中红霉素浓度的影响 实验采用红霉素 标准品配制的溶液, 在相同条件下, 改变溶液浓度, 分 别测定萃取相的浓度, 得萃取平衡等温线 (图2)。
由图2曲线可以看出, 萃余相浓度与萃取相浓度呈 二次曲线关系, 经二次多项式拟合, 得方程:
对表4中1的数据取对数, 并作 lnD - 1 T 图, 可得 一斜率为负值的直线。即1nD 与1 T 成线性关系。由此 判定, 萃取红霉素的反应为吸热反应, 温度升高有利于 萃取过程。据此, 按 Gibb s2H elm ho ltz 公式可近似求得 此萃取过程的焓变△Hm = 41. 8KJ m o l。 2. 3 反萃取工艺条件研究