土霉素的分离论文

土霉素的生产工艺

摘要：目的：土霉素生产工艺的概述。方法：土霉素提取工艺是通过黄血盐-硫酸锌作净化剂协同去除蛋白质等高分子杂质，然后用122-2树脂脱色进一步净化土霉素滤液，最后调pH 至4.8左右结晶得到土霉素碱产品。

关键词：生产工艺；土霉素；黄血盐-硫酸锌

1 土霉素概述

土霉素又称为地霉素或氧四环素，英文名称（Terramycin Oxytetracycline)属于抗菌素的一种，对多种球菌和杆菌有抗菌作用，对立克次体和阿米巴病原虫也有抑制作用，用来治疗上呼吸道感染﹑胃肠道感染﹑斑疹伤寒等，现今主要用于畜禽药及饲料添加剂。土霉素是一个典型的利用生物工程技术生产的产品，生产工艺涉及种子培养、发酵、提取、过滤、脱色、结晶、离心和干燥等重要的单元操作和工程概念，通过对联邦制药（内蒙古)有限责任公司土霉素的生产工艺的实习，可以提高理论联系实际与综合应用所学知识的能力。

1.1 土霉素简介

1.1.1 名称与化学结构式

中文名：土霉素

英文名：OXYtetracycline

化学名：(4s,4аR，5S，5аR，6S，12аS）-N-4-二甲胺基-1，4，4а，5，5а，6，11，12а-八氢，5, 6，10，12，12а- 六羟基-6-甲基-1，11-二氧代并四苯-2-甲酰胺。

分子式：C22H24N2O9 相对分子质量：460.58

1.1.2 性状与理化性质[1]

土霉素又名氧四环素，为灰白色至黄色的结晶粉末，无臭，味苦，熔点是180℃，在日光下颜色变暗在碱性溶液中易破坏失效。土霉素盐酸盐为黄色结晶，味苦，熔点190～194℃，有吸湿性，但水分和光线不影响其效价，在室温下长期保存不变质，不失效。盐酸盐易溶于

水，溶于甲醇，微溶于无水乙醇，不溶于三氯甲烷和乙醚，在酸性条件下不稳定。添加到饲料中，在室温下保存四个月，效价下降4%～9%，制粒时效价下降5%～7%。

1.2土霉素生产菌种

土霉素是由放线菌（龟裂链霉菌）所产生的抗生素。土霉素钙盐是发酵培养液中入碳酸钙，经过滤，干燥而制得。

2 土霉素生产工艺

2.1土霉素的生产工艺流程概述

土霉素生产工艺主要分为：发酵、酸化过滤、脱色结晶、离心干燥四个阶段。其生产工艺流程，如图2.1：

图2.1 土霉素的生产工艺流程简图

2.2 发酵工艺流程

2.2.1 斜面孢子制备

首先培养三支斜面孢子, 斜面孢子的培养基是由麸皮和琼脂组成，用水配制。培养孢子条件：斜面孢子在36.5～36.8℃培养，不得高于37℃。若36℃超过2小时则生产能力明显下降，不可用于生产。而且在袍子培养过程中还需保持一定相对湿度，湿度55%～60%。培养时间96个小时。将三支斜面孢子加入无菌水之后制成悬浮液。将悬浮液放置于4℃～6℃的冰箱中备用。

2.2.2 一级种子罐发酵

一级种子罐采用实罐蒸汽灭菌法灭菌。培养温度为31℃，采用夹套式换热（自动温度调

节），罐内生长弱，无动力设备，设备密封。发酵约28h，培养液可趋于浓厚，并转黄色，种子培养液pH值为6.0～6.4时，移入二级种子罐。

2.2.3 二级种子罐发酵

二级种子罐采用实罐蒸汽灭菌法灭菌。培养温度为31℃，采用夹套式换热（自动温度调节），有搅拌动力设备。二级罐发酵约28h，培养液外观深粽、稠、有气泡，pH大于6.0移入三级发酵罐。

2.2.4 三级发酵罐发酵

三级发酵罐采用实罐蒸汽灭菌法灭菌，接种量为15～20%，发酵全程温度控制在30～31℃，分段培养。采用列管式换热（自动温度调节），有搅拌动力设备。发酵过程，菌体大量生长，培养基快速消耗，需要对其进行补料控制。发酵导致pH降低，需补氨水调节pH。产生的大量泡沫，需加消沫剂进行消沫。发酵过程消耗氧气，需通氧补充，通气量为：0.8～1.0v/m。发酵过程通氨、补糖的工艺具体控制的方法不甚相同。接种后发酵pH低于6.4时，开始通氨，通氨量的多少参考pH。要求100h前pH在6.3～6.5，100h后pH6.2～6.3，放罐前8小时停止通氨。根据发酵液的残糖值补入总糖(即淀粉酵解液)，一般在100h前残糖控制4.0～5.0%，100h至150h控制3.5～4.0%，150h至放罐前6h控制3.0%。在菌丝接近自溶期前放罐。

2.3 酸化过滤工艺流程

2.3.1 酸化

土霉素能和钙、镁等金属离子，某些季胺益、碱等形成复合物沉淀(即不溶性络合物)。在发酵过程中，这些复合物积聚在菌丝中，在液体中的浓度不高。发酵结束后，土霉素大部分沉积在菌丝中，发酵液中很少。因此，应对土霉素发酵液进行酸化等处理，使菌丝中的单位释放出来，以保证产品收率和质量。

2.3.1.1酸化剂的选择

酸化剂一般可采用盐酸、硫酸、草酸、磷酸等，但根据土霉素滤液质量的要求，若滤液中有钙离子存在，则对直接沉淀是否完全有一定的影响，通过生产实践认为采用草酸作酸化剂较好。因为草酸去钙较完全，析出的草酸钙还能促进蛋白质的凝结，提高滤液质量。草酸属于弱酸，比盐酸、硫酸等对设备腐蚀性较小，但其价格较贵，并可促使差向土霉素等异构物的产生。在采用草酸作酸化剂时，必须降低温度，要求15℃以下，尽量缩短操作时间，避免或减少差向异构化。在有条件的情况下，应进行草酸回收工作。鉴于以上因素，酸化剂采用草酸和盐酸。

2.3.1.2酸化pH的控制

加草酸酸化调pH的目的是为释放菌丝中的单位，同时还得考虑土霉素的稳定性、成品质量及提炼成本，故对酸化pH要严格控制。目前工艺上控制在1.6～1.9范围内，若pH过高，则对释放单位不利，而且会促进差向土霉素的产生；若pH过低，则土霉素的稳定性差，影响成品质量，且草酸用量加大，将增加单耗和成本。

2.3.1.3发酵液的纯化

发酵液中同时存在着许多有机和无机的杂质，为了进一步提高滤液质量，为直接沉淀法创造有利条件，必须在发酵液的预处理过程中添加纯化剂。目前生产上是利用黄血盐和硫酸锌的协同作用来去除蛋白质，同时去除铁离子，并加入硼砂，以提高滤液质量。在不影响滤液质量的前提下,纯化剂的加入量应尽量减少，以降低成本。

2.3.2 过滤

过滤工艺采用板框过滤机过滤。滤布可以去除一些杂质。正批液经过板框过滤机后直接进入正批液储罐。为了提高过滤机中土霉素的利用率，采用三级过滤和顶洗的方法。顶洗的要求是高于4000单位的滤液才能够进入过滤机后进入正批液的储罐。低于的进入其它储罐以备下一次顶洗之用。

2.4 脱色结晶工艺流程

2.4.1 脱色

为了进一步去除滤液中的色素和有机杂质，以提高滤液质量，将滤液通入脱色罐，由其中的122-2树脂进行脱色。该树脂在酸性滤液中氢离子不活泼，不能发生电离及离子交换作用，但能生成氢键。其生成的氢键可吸附溶液中带正电的铁离子、色素及其它有机杂质，从而提高土霉素滤液的色泽和质量。树脂在氢氧化钠溶液中，由氢型变成钠型，失去氢键的活性，使其吸附的色素和杂质解离出来，再经酸作用可恢复其氢键的活性，重复使用。

其有关反应式如下：

2.4.2 结晶

土霉素发酵液经过上述预处理后，即可在酸性脱色液中用碱化剂调节pH至等电点，使土霉素直接从滤液中沉淀结晶出来。

2.4.2.1碱化剂的选择

碱化剂一般可采用氢氧化钠、氢氧化铵、及碳酸钠、亚硫酸钠等，各有其特点。例如，氢氧化钠价格便宜、用量少，但由于碱性较强，根据土霉素的稳定性，单独使用会造成局部过碱而破坏土霉素，影响产量和产品质量；又如亚硫酸钠具有抗氧化和脱色作用，可使产品色泽鲜艳，但其碱性极弱，调pH时反应缓慢，用量大，且价格较贵，影响成本；而氨水其碱性较氢氧化钠弱但比亚硫酸钠又强，价格便宜，用量适中等。故目前生产上多采用氨水(内含

2～3%NaHSO

3，Na

2

CO

3

及尿素等)作为碱化剂，这样既能节约成本，又能起到抗氧脱色作用，效

果较好。因为亚硫酸钠是弱酸强碱盐，能起部分碱化作用．但它主要是还原剂，在酸性溶液中能防止土霉素遇氧化物被破坏，起稳定剂的作用，同时还起脱色作用。