青霉素G盐的分离及结晶工艺

郑如皓高世成付林盟李研,青霉素G盐的分离及结晶工艺,青霉素是什么？,青霉素本身是一种游离酸，能与碱金属或碱土金属及有机氨类结合成盐类。 它是产黄青霉菌株在一定的培养条件下发酵产生、分泌至细胞外的一种次级代谢产物，更是第一种能够治疗人类疾病的抗生素。,青霉素的作用机理,革兰氏阳性菌的细胞壁组成中，肽聚糖含量丰富，而肽聚糖生成需要转肽酶。青霉素内酞胺环上的高反应性肽键会受到转肽酶活性部位上丝氨酸残基的羟基的亲核进攻形成了共价键，从而抑制转肽酶的催化活性，细胞壁合成受阻，细菌抗渗透压能力降低，引起菌体变形破裂而死亡。,青霉素G盐是什么？,青霉素G盐可分为青霉素G钠盐、青霉素G钾盐和青霉素普鲁卡因等。 青霉素G盐临床上因其抗菌效果好、毒副作用小、价廉易购等原因应用非常广泛。 其中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。,工业钾盐生产工艺流程简,工业钾盐生产工艺流程详,青霉素预处理的必要性,青霉素发酵液的成分非常复杂，除目标产物外，还含有金属离子（Ca2+、Mg2+、Fe3+）、菌体分泌的多种蛋白质以及大量的细胞或细胞破碎后的胞内物质，用溶媒萃取法提取时，蛋白质的存在会产生乳化现象，给提取过程带来较大困难，并影响产品的透光率。,预处理和过滤 为了浓缩目的产物，去除大部分杂质，必须对发酵液进行预处理，再通过鼓式真空过滤或板框过滤除去菌丝体及沉淀的蛋白质。,操作要点,对高价离子的去除 可采用草酸或磷酸。加草酸则它与钙离子生成的草酸钙还能促使蛋白质凝固从而提高发酵液滤液的质量。若加磷酸（或磷酸盐），既能降低钙离子浓度，也利于去除镁离子。,加黄血盐及硫酸锌 前者有利于去除铁离子，后者有利于凝固蛋白质。此外，两者还有协同作用，它们所产生的复盐对蛋白质有吸附作用。,为了有效的去除发酵液中的蛋白质，需加入絮凝剂。 青霉素易降解，发酵液及滤液应冷却至10以下，过滤收率一般90左右。,（1）菌丝体粗长10m，采用鼓式真空过滤机过滤，滤渣形成紧密饼状，容易从滤布上刮下。滤液pH 6.77.2，蛋白质含量0.050.2，需要进一步除去蛋白质。（2）改善过滤和除去蛋白质的措施，硫酸调节pH4.55.0，加入0.7硅藻土作助滤剂，再通过板框过滤机，待滤液澄清透明，进行萃取。,提取 由于发酵液中青霉素浓度很低，仅0.14.5左右，而杂质浓度比青霉素的高几十倍甚至几千倍，并且某些杂质的性质与抗生素的非常相近，因此提取精制是一件十分重要的工作。 在提取过程中应遵循四个原则：1.时间短；2.温度低；3.pH适中；4.勤清洗消毒。,青霉素的提取一般采用溶媒萃取法。青霉素游离酸易溶于有机溶剂，不易溶于水；青霉素盐易溶于水，不易溶于有机溶剂，利用工艺条件的改变，使青霉素存在的形式发生改变，采用水溶液与有机溶剂进行萃取，实现青霉素的反复转移而达到提纯和浓缩。,多级逆流萃取有助于提高青霉素的收率，生产上一般采用二级逆流萃取。浓缩比选择很重要，因为醋酸丁酯的用量与收率和质量都有关系。萃取完可经离心萃取机分离。,发酵滤液与醋酸丁酯的体积比一般为（1.52）：1，即一次醋酸丁酯萃取液的浓缩倍数为1.52。从醋酸丁酯相反萃取时为避免pH波动，常用缓冲液。反萃取时，因分配系数之值较大，浓缩倍数可以较高，一般34倍。从缓冲液再萃取到醋酸丁酯中的二次醋酸丁酯萃取液，浓缩倍数一般为22.5倍。故几次萃取后共约浓缩1012倍，浓度已合乎结晶要求。,脱色和去热原质 脱色和去热原是精制注射用青霉素中不可缺少的一步。色素是在发酵过程中所产生的代谢产物，它与菌种和发酵条件有关。热原是在生产过程中由于被污染后杂菌所产生的一种内毒素，能被活性炭吸附。 生产中一般添加活性炭脱色去除热原，过滤除去活性炭得精制的滤液。,减压共沸结晶 将青霉素游离酸的醋酸丁酯提取液用碱水溶液抽提至水相中，形成青霉素钾盐水溶液，调节pH后加入丁醇进行减压共沸蒸馏。