红霉素提纯课件

组员：余含冯华杰李奇蒙苑金磊发酵液中红霉素提取的研究进展

组员：余含冯华杰发酵液中红霉素提取的研究进展1目录一、红霉素简介1234二、红霉素的生产流程三、提取红霉素的方法选择四、工艺流程设计目录12342红霉素提纯课件3

一.前言在传统的红霉素提取工艺路线中，需要耗费大量的溶剂。吸附技术由于低能耗、低溶剂消耗等优点，在抗生素分离中，应用日趋广泛。但由于缺乏必要的热力学和动力学数据，大孔树脂吸附技术在红霉素分离和纯化上的应用还是一个凭经验的过程。测定红霉素在大孔树脂上的吸附相平衡和吸附动力学性质，对红霉素吸附过程进行模拟研究以及对整个过程进行优化设计是采用吸附技术分离提纯红霉素必须解决的几个基础问题，有着重要的科学研究价值。本文以红霉素为研究对象，系统地研究了大孔吸附树脂对其的吸附行为，考察了温度、初始浓度等因素对大孔树脂吸附性能的影响。在红霉素吸附机理研究的基础上，完善了大孔树脂吸附法分离提取红霉素的工艺路线。一.前言4二.红霉素简介红霉素为大环内酯类广谱抗生素，通过红霉素链霉菌发酵而得。其抗菌谱与青霉素抗菌谱类似，主要应用于呼吸道感染、皮肤感染等症的治疗。红霉素同时也是第二代及第三代红霉素半合成衍生物的原料药。二.红霉素简介红霉素为大环内酯类广谱抗生素，通过红霉素链5三.红霉素分离提纯简介最近有一种采用以合成纤维为骨架的离子交换纤维，从含有红霉素的液体中分离提纯红霉素的新方法。本发明方法利用其特殊的纤维状物理形态使其与红霉素具有较大的接触面积，对流体具有较小的阻力，利用离子交换纤维的功能集团使吸附、解吸速度快，较现有的大孔吸附树脂洗脱容易和彻底，再生速度快，亲和力强，达到分离提纯的目的。应用本发明方法也解决了大孔树脂吸附红霉素后再生过程较困难这一难题，从而降低成本。方法如下：三.红霉素分离提纯简介最近有一种采用以合成纤维为骨架的离子交6

(1)预处理：将弱酸性阳离子交换纤维和强碱性阴离子交换纤维用去离子水洗至pH值在7.5～8.0，待用；(2)红霉素分离：在室温下，按红霉素发酵液(ml)：分离材料(g)＝4～18∶1的比例浸泡上述步骤(1)处理得的作为分离材料的离子交换纤维，静置30～90分钟，然后将所得发酵液滤出；(3)红霉素洗脱：将氨水加热至一定温度，取大约1.5～3倍体积的氨水浸泡上述已吸附了红霉素的离子交换纤维30～120分钟，滤去氨水；加入乙酸丁酯，其量为离子交换纤维量的1.5倍；(4)红霉素提纯：取上述丁酯液，在室温下，按所述乙酸丁酯液(ml)：分离材料(g)＝4～18∶1的比例浸泡上述步骤(1)处理得的作为分离材料的离子交换纤维，静置30～90分钟，然后将丁酯液滤出；在流出的丁酯液中加入硫氰酸，将结晶盐真空抽干便得到硫氰酸红霉素盐；在硫氰酸红霉素盐中加入有机溶剂，将所得结晶湿粉用蒸馏水洗涤后，用离心机甩干，烘干即得红霉素。

(1)预处理：将弱酸性阳离子交换纤维和强碱性阴7四.红霉素分离提纯的特点①目标产物浓度低。在发酵液中,红霉素的浓度很低,约占0.4%、0.8%。众所周知,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。四.红霉素分离提纯的特点①目标产物浓度低。在发酵液中,红霉素8五.研究内容&结论通过间歇搅拌吸附实验，研究了大孔吸附树脂(HZ816)对红霉素的吸附性能，吸附平衡数据的拟合相关性分析显示，红霉素在HZ816树脂上的吸附等温线符合Langmiur吸附等温线方程及Freundlich经验方程。五.研究内容&结论通过间歇搅拌吸附实验，研究了大孔吸附树脂(9

吸附热力学研究表明：大孔吸附树脂对红霉素的吸附过程是自发进行的(△G＜0)，熵总为正值，吸附为一吸热的物理吸附过程(△H＞0)。通过间歇吸附动力学实验，采用一级动力学Lagergren吸附方程、颗粒内扩散模型以及液膜及孔内扩散模型，研究了红霉素在大孔吸附树脂HZ816中的动力学行为，考察了温度、初始浓度等因素对红霉素在大孔吸附树脂中吸附动力学的影响。

吸附热力学研究表明：大孔吸附树脂对红霉素的吸附过程是自发10

实验结果表明：红霉素在大孔树脂上的吸附过程同时受到液膜扩散阻力和孔内扩散阻力的影响，液膜扩散系数kf随着温度升高而增大，随着浓度增大而增大；孔内扩散系数Dp随着温度升高而增大，随着浓度增大而减小。通过固定床吸附实验，以大孔吸附树脂HZ816为吸附剂，研究了红霉素在固定床上的吸附性能，考察了流动相流量、流动相浓度等因素对固定床操作特性的影响，并采用Hall模型和基于液膜及孔内扩散模型的动力学模型，研究了固定床上红霉素在大孔吸附树脂中的吸附动力学。实验结果表明，Hall模型和考虑液膜、孔内及轴向扩散作用的动力学模型均能较好地描述红霉素在大孔吸附树脂上的动力学行为，模型参数液膜扩散系数kf随着上柱流量升高而增大，随着上柱液浓度增大而减小；孔内扩散系数Dp随着流量升高而减小，随着浓度增大而减小；轴向扩散系数Dz随着流量升高而增大，而浓度对其影响不大。

实验结果表明：红霉素在大孔树脂上的吸附过程同时受到液膜扩11

通过间歇搅拌脱色及固定床脱色实验，研究了大孔阴离子交换树脂(D293)对红霉素发酵液的脱色性能。发酵液经树脂脱色处理后，脱色率为68﹪，红霉素损失率不超过2﹪。该过程的脱色、再生最佳条件为：1)脱色：流量:1.0BV\hr；温度：室温；发酵液pH值为7.0左右；2)再生：流量:1.0BV\hr；温度：室温；再生溶剂：6BV50﹪乙醇盐酸(1mol\L)溶液。

通过间歇搅拌脱色及固定床脱色实验，研究了大孔阴离子交换树12

通过间歇搅拌吸附、洗脱及固定床吸附、洗脱实验，研究了大孔吸附树脂(HZ816)对脱色后红霉素发酵液的吸附性能。该工艺的吸附、洗脱最佳条件为：(1)吸附：流量：3.0BV\hr；温度：室温；发酵液pH值为9.4左右；(2)洗脱：流量：0.5BV\hr；温度：室温；再生溶剂：2BV醋酸丁酯，洗脱率为94.18﹪..……

通过间歇搅拌吸附、洗脱及固定床吸附、洗脱实验，研究了大孔13六.有机—无机杂化纳滤膜的制备及其在红素分离方面的应用

1.摘要

研究中以聚乙烯醇为有机材料，正硅酸乙酯和纳米二氧化硅为无机材料，以KH-560作为偶联剂，DL—苹果酸为交联剂，采用溶胶—凝胶法和共混法，制备了聚乙烯醇(PVA)/SiO_2杂化纳滤膜。探讨了PVA浓度、SiO_2含量、偶联剂和交联剂含量及交联温度和交联时间对杂化纳滤膜性能的影响。系统分析了PVA/SiO_2杂化纳滤膜的结构和分离性能，同时还研究了PVA/SiO_2杂化纳滤膜的热稳定性能、耐酸碱性能、耐溶剂性能、溶胀性能和机械性能，得到了满意的结果。利用四动态膜性能测试仪测试了PVA/SiO_2杂化纳滤膜的纯水通量、红霉素通量和截留率及各种电解质的通量和截留率。六.有机—无机杂化纳滤膜的制备及其在红素分离方面的应用14

通过截留不同分子量的标准物质PEG来确定PVA/SiO_2杂化纳滤膜的孔径，并用付立叶红外光谱仪、示差扫描量热分析仪、透射电镜和X射线衍射仪对纳滤膜进行了结构表征。针对红霉素发酵液中红霉素的提取分离进行了研究，并对各种操作条件对PVA/SiO_2杂纳滤化膜分离提纯红霉素的影响进行了系统的分析，取得了有意义和科学价值的研究结果。研究结果表明，制备出的PVA/SiO_2杂化纳滤膜性能优良，杂化在一定程度上改善了PVA有机纳滤膜的性能。用溶胶—凝胶法制备的PVA/SiO_2杂化纳滤膜对红霉素发酵液的三次循环截留率可达87.23％，通量是16L·h(~-1)·m~(-2)。结果表明PVA/SiO_2杂化纳滤膜在红霉素的提纯分离方面有着良好的应用前景。

通过截留不同分子量的标准物质PEG来确定PVA/SiO_152.意义红霉素在临床上的应用近年来日益拓宽，除了用于抗革兰阳性菌，还可用于抗部分革兰阴性菌、细胞内病原体（支原体、衣原体和军团菌等）和分泌β-内酰胺酶的细菌（流感嗜血杆菌、卡他莫拉菌等）引起的获得性感染[1]；另一方面，易被小儿接受的阿齐红霉素、克拉红霉素和罗红霉素获得成功[2]，新剂型（如红霉素肠溶微丸胶囊）的开发[3]，使红霉素原料用量大幅度增加，20世纪60年代发展起来的采用大孔树脂从发酵液中分离提取红霉素的技术[4]，受到科技界和产业界人士的关注。用吸附法或离子交换法实现分离提取红霉素时，由于红霉素是由红霉内酯（erythromolide）与去氧氨基己糖（desosamine）和红霉糖（cladinose）缩合而成的碱性苷，分子较大，用一般树脂分离是困难的，这是采用大孔树脂分离提取的原因之一。2.意义红霉素在临床上的应用近年来日益拓宽，除了用于抗革兰阳163.大孔树脂和红霉素提取方法发展简史王格慧[5]在其论文中指出，1850年，Thompson和Way报导了用硫酸铵或碳酸铵处理土壤时，绝大部分的氨被吸收而析出钙盐，从此开始了对离子交换的研究；1906年，R.Gans应用天然合成的硅酸盐（如：海绿砂、Na2Al2SiO3等）进行水的软化和糖的净化处理，离子交换开始用于工业水的软化。马建标和李晨曦[6]在其著作中介绍道，1935年，Adams等观察到某些合成树脂具有交换离子的能力，发表了由甲醛与苯酚、甲醛与芳香胺的缩聚高分子材料及其离子交换性能的研究报告，开创了合成离子交换树脂的方向。1944年，D,Alelio发明用苯乙烯和丙烯的衍生物合成质量比较优良的离子交换树脂，奠定了离子交换树脂的基础；随后，Dow化学公司的Bauman及其同事开发了苯乙烯系磺酸型强酸性阳离子交换树脂，Rohm&Hass公司的Kunin及其同事采用苯乙烯－二乙烯苯共聚物为骨架，开发了强碱型阴离子交换树脂；。3.大孔树脂和红霉素提取方法发展简史王格慧[5]在其论文中指17

20世纪50年代，Corte和Meyer、Meitzner和Oline、何炳林与钱庭宝先后合成出大孔离子交换树脂。与凝胶型树脂相比，大孔网状树脂改善了吸附物质在树脂微孔结构中扩散的障碍，具有交换速度快、机械强度高和抗有机污染等优点，使得大孔树脂在更多的领域中得到了应用，这是离子交换技术发展的一个里程碑。1977年何炳林[7]以“吸附与吸附树脂”、1990年李伯庭[8]以“大孔吸附树脂在天然产物分离中的应用”、1991年顾觉奋[9]以“大孔网状吸附剂在抗生素分离纯化中的应用”、1997年马振山等[10]以“大孔吸附树脂在药学领域的应用”、2000年侯世祥等[11]以“大孔吸附树脂在中药复方分离纯化工艺中的应用”为题的综述文章，基本上概括了大孔吸附树脂的性质、影响因素与应用现状。红霉素是1952年由麦夸尔（McQuire）等在菲律宾群岛发现的红霉素链霉菌的培养液中分离出来的碱性抗生素，一般采用溶媒萃取法、离子交换法、吸附法、沉淀法等实现分离提取[12]。

20世纪50年代，Corte和Meyer、Meitzn18

4.大孔树脂的筛选20世纪60年代，Samsonov和Fleer[4]系统地用磺酸型阳离子交换树脂、磷酸型阳离子交换树脂与羧酸型阳离子交换树脂进行了分离提取红霉素的研究，研究结果表明，溶胀系数（Sc）≧2.5的SBS-2、SBS-3和SDV-3磺酸型阳离子交换树脂对红霉素有高的吸附容量，并且钠型磺酸离子交换树脂总是优于氢型；钠型磷酸离子交换树脂（Sc=3）对红霉素表现出低的吸附容量（62mg/g树脂），是钠型磺酸离子交换树脂的一半；在羧酸型阳离子交换树脂KFU（Sc=2.8）、KB4-P2（Sc=3）和KFUH（Sc=2.65-3.1）三者中，钠型KFUH对红霉素显示出最佳的选择性吸附（1000mg/g树脂）；表明钠型羧酸离子交换树脂优于钠型磺酸离子交换树脂，钠型磺酸离子交换树脂又优于钠型磷酸离子交换树脂。之后，ShigeoFujita[13]、王兴昌[14]、严希康等[15]、陈骏等[16]先后对不同型号的大孔离子交换树脂或大孔网状吸附树脂进行了筛选研究。在离子交换树脂中，DiaionPK-204、DiaionPK-208与Dowex50W-X4离子交换树脂分离提取红霉素效果突出[13]，吸附量分别为12.0mg/mL、11.6mg/mL及11.7mg/mL。在大孔吸附树脂中，华东化工学院E系列中以ED-D型号的树脂分离提取红霉素效果明显[15]，吸附量为7.46х104U/mL，国外生产的XAD-16型号树脂分离提取红霉素效果最突出，吸附量为11.83х104U/g。

195.影响因素5.1溶液pH值大孔树脂分离提取红霉素时，红霉素溶液pH范围因树脂而异，各文献报道不一，有的为6左右[4]，有的9~9.5[15]，有的9.2左右[16]。最佳pH确定，首先要考虑pH过高（pH>10以上）或过低（pH<5以下）对红霉素的稳定性极为不利，其次要兼顾分离材料本身结构特征对红霉素的吸附性能，要在实验研究基础上决定最佳pH值。5.2大孔树脂结构

大孔树脂的理化性质对分离提取红霉素效果影响很大，比表大，空隙度高，吸附性能就优良[16]。比如XAD-16吸附树脂比表面积为800m2/g,PT4吸附树脂比表面积为805m2/g,从而在发酵液中分离提取红霉素表现出众。大孔树脂空隙度不宜太大，一方面会影响大孔树脂的机械强度，影响其使用寿命；另一方面，吸附红霉素起主要作用的孔径分布范围是5~15nm，尤其是直径在10~15nm的孔所起作用更大[16]。大孔树脂的颗粒度和孔度分布与其吸附红霉素的速度有关，颗粒度越小，吸附速度就越快，孔度分布适当，有利于红霉素向孔隙中扩散，也致使吸附速度加快。大孔离子交换树脂的交联度直接影响着吸附容量，交联度越高，吸附容量就越小，但也不能过小，否则影响到其使用寿命，交联度最佳值在1%~5.5%范围内[13]。5.影响因素5.1溶液pH值20

5.3吸附时间吸附时间的长短，一方面决定着吸附效率，另一方面也决定着红霉素的生产周期。大孔树脂分离提取红霉素的静态与动态吸附实验结果表明，吸附量达到其阈值后，随着吸附时间的增加，吸附量上升幅度几乎不变，吸附效率有所下降，相反，随着生产周期延长，动力消耗和大孔树脂破损会增加[15-16]。所以，控制好吸附时间是大孔树脂分离提取红霉素一个重要工艺环节。不同大孔树脂分离提取红霉素的吸附时间有差异，例如ED-D吸附树脂[15]，吸附时间控制在6h左右为好（滤液浓度5350u/mL，Ph=9.62）,XAD-16吸附树脂与PT4吸附树脂[16]，吸附时间在11小时左右为宜（滤液浓度2950u/mL，pH=9.2，4BV/h）。5.4解吸速度一般而言，解吸速度慢有利于解吸[15-16]。在实际应用中，大孔树脂的选择、洗脱剂的种类、体系温度条件一般都已经确定，当大孔树脂达到吸附量饱和点后，即进行解吸，其中洗脱流速对解吸速度和解吸率有直接影响。如严希康等[15]报道，对ED-D吸附树脂，应用酮类洗脱剂，洗脱流速SV=1/50，解吸速度为1/150，解吸率可达91.9%。陈骏等[16]对PT4吸附树脂采用乙酸丁酯进行解吸实验，确定洗脱流速SV=0.5BV/h，洗脱峰相对集中，解吸率在92%左右。

5.3吸附时间21

5.5洗脱剂在理论上，把红霉素从大孔树脂上洗脱下来的洗脱剂，既能使大孔树脂溶胀，减少红霉素与大孔树脂之间的吸引力，同时也应是红霉素的良好溶剂，并对红霉素不带来二次污染（如色素）。在洗脱效果与洗脱液中色素含量少方面以酯类洗脱剂为好[14-16]，洗脱率达到90%以上。酮类洗脱剂丙酮对红霉素洗脱效果与酯类相当[13，15-16]，后续提取过程比较简单，但洗脱液中色素含量较高，不利于产品的最终质量。乙醇对红霉素洗脱效果稍差，能与水互溶，但也易将色素带入洗脱液中。Samsonov和Fleer[4]使用氨丙酮溶液和氨硼酸溶液，ShigeoFujita等人[13]提出应用氨和醇（如甲醇或乙醇或异丙醇）的混合溶液，洗脱率达85%以上，但对劳动保护有较高的要求。5.6大孔树脂投加量大孔树脂投加量对吸附红霉素量有着直接的影响[15]，从发酵液中分离提取红霉素投加大孔树脂量的准则是：与发酵液量的比例要恰当，既要保证大孔树脂达到最大限度的吸附量，又要使滤液红霉素的浓度达到最低。严希康等[15]报道了大孔树脂投加量与吸附红霉素量的研究结果，树脂投加量少，虽单位树脂吸附红霉素量增加，但滤液中红霉素含量也高，树脂的吸附率低；树脂投加量高，虽滤液中红霉素含量低，但单位树脂吸附红霉素量减少，树脂的利用率降低。在实际应用中，兼顾两方面的要求，使红霉素损失尽量少，树脂的利用率较高。他们以ED-D型号的树脂采用静态吸附法研究发现，大孔树脂的投加量与发酵液量的比例以控制6%左右为宜，如果采用动态吸附法分离提取红霉素，可用串柱的方法解决。

5.5洗脱剂226.特点

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。由于大孔树脂在结构上的多样性，可以根据实际用途进行选择或设计，制造出许多有针对性用途的特殊品种，这是其它诸如活性炭、骨炭、氧化铝、硅胶、漂白土等吸附剂所不及的，也正是此原因，大孔树脂仍在继续发展。该法较溶媒法具有操作简便，不需要高速离心萃取机，维修费用低，以及能够连续进行生产与收率高的优点。与沉淀法比具有对工艺条件要求不很严，不容易形成试剂污染，工艺成本偏低的优点。但此法吸附速度与吸附效果不很稳定，易受流速与溶质浓度影响。此外大孔树脂分离提取红霉素特点表现明显：(1)大孔树脂分离红霉素作用原理主要是离子交换作用，大孔结构有利于红霉素在树脂内的扩散，因而显示出较高的收率和一定的选择性。(2)大孔网状树脂改善了吸附物质在树脂微孔结构中扩散的障碍，具有吸附速度快、机械强度高和抗有机污染强的特点。(3)大孔树脂再生较困难，需碱水浸泡和水洗等工序，此环节能耗较大。6.特点大孔树脂分离提取红霉素是近来发展的一种新237.发展趋势

随着对红霉素原料的需求激增和国际市场竞争的加剧，人们对从发酵液中分离提取红霉素的分离材料又提出了新的要求：（1）吸附量要大，吸附速度要快；（2）选择吸附能力强，可将溶液里的红霉素有选择地分离出来，大大缩减生产流程；（3）在被吸附液及脱附液中稳定性高，机械强度好，经久耐用；（4）脱附容易，能反复使用，缩短生产周期，大幅度降低生产成本；（5）可简单方便地再生，所需时间短，能耗少，物美价廉又能大量供应，在吸附过程中又有氧化还原功能，达到高效分离纯化，提高产品质量与收率，增强产品的市场竞争能力；（6）应用形式灵活，可以多种形式使用（如纱线、织物、纤维束、膜等），以及品种多，可根据不同要求使用不同品种。（7）接触红霉素发酵液界面大。近年来国内外研制生产的多种大孔树脂在很大程度上能满足上述要求，但是在性能方面，有许多局限，参见表1。要使大孔树脂满足上述新要求，就要解决大孔树脂在某些性能方面的局限性，下面的方法可供进一步研究：（1）增大比表面积，使吸附量增大，并加快吸附速度；（2）增加活性功能基，以加强选择吸附性；（3）简化再生工艺，减少能耗；（4）改变应用形状，能以多种形式使用（如纱线、织物、纤维束、膜等）。增大比表面积的有效方法之一，就要从物理形状着手，改球状、粉状为纤维状，使比表面积增加，又有利于在纤维表面接枝活性功能基，增强分离物质的选择性，同时又便于以纤维束、网状、膜等不同厚度和形式填装于各种分离设备中。球状、粉状的大孔树脂将逐渐被纤维状分离材料所替代是当前抗生素的分离提取研究中新的方向。7.发展趋势随着对红霉素原料的需求激增和国际市场24七.分离技术的应用红霉素的提炼过程包括以下3个方面:①发酵液的预处理和过滤:②提取过程;③精制过程。其中,提取过程极其重要。目前工业上应用的提取方法主要有溶剂萃取法、离子交换法及大孔树脂吸附法等。膜分离技术,做为一种新型的分离、浓缩、提纯及净化技术,近年来在红霉素提炼过程中的应用也得到了迅速的发展。1.溶剂萃取法溶剂萃取法在制药工业中的应用,至今已有60多年的历史,近10年来世界各国为发展溶剂萃取新概念和新技术进行了大量的研究,比较活跃的领域有化学反应萃取、液膜萃取、反胶束萃取、超临界萃取等,但多数尚处于实验室和中试阶段。这些新技术在红霉素的提取中均有所应用。七.分离技术的应用红霉素的提炼过程包括以下3个方面:①发25

7.1.1化学反应萃取法在化学反应萃取过程中,红霉素分子与萃取剂发生配合,生成中性溶剂;配合物。相对于物理萃取过程,由于发生了化学反应,分配系数明显增大,选择性和萃取容量增加。2000年,李洲等研究了一个萃取红霉素的中性配合体系:以高脂肪醇(FA)做萃取剂,煤油为稀释剂,探索了不同操作条件,如水相中红霉素浓度、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。现场试验和结果表明:萃取收率平均可达96.08%,反萃取收率平均为94.96%,成盐收率平均为82.10%,3步累计平均收率78.62%,稍优于现有生产指标,而且新萃取体系的溶剂损失大幅度降低,节约了生产成本,可供工业生产试用。

7.1.1化学反应萃取法267.1.2固定床溶剂萃取法2001年,曹正芳等[采用固定床溶剂萃取法从发酵液中提取红霉素,研究了溶液的pH值、操作温度、发酵液流速以及洗脱液流速对分离过程的影响。用此种方法可以有效的克服乳化,减少红霉素和溶剂的损失。在相比(o/w)为1/25时,萃取率可达95%左右,用纯乙酸丁酯洗脱,洗脱率达到95%;而传统的溶剂萃取法,只有相比为1/1时才能达到同效。7.1.2固定床溶剂萃取法2001年,曹正芳等[采用固定床277.1.3反胶束萃取法1997年,NitinW等以AOT-异辛烷反胶束系统从水溶液中提取红霉素,在温和的实验条件下可取得较高的收率。2003年,李夏兰等也采用AOT-异辛烷反胶束系统提取了乳糖酸红霉素。在室温、pH值、盐浓度都相同的条件下,仅以异辛烷作萃取剂,萃取效率只有5.12%;而加入AOT0.05mol/L后,萃取效率显著增加到94.4%。将反胶束萃取剂循环使用3次,萃取效率都在87%以上,能循环使用。7.1.3反胶束萃取法1997年,NitinW等以A287.1.4预分散萃取法以癸醇为内相,制备胶状液膜(CLA),考察了红霉素的预分散溶剂萃取工艺,讨论了不同的操作条件如:相比、离子强度、pH值、搅拌等对萃取与反萃取的影响。与传统的萃取技术相比,预分散溶剂萃取技术优势明显,如:传质界面大;传质速度快,萃取时s就可达到平衡;由于预先已将溶剂分散和乳化,可以防止或降低溶剂在萃取设备中乳化,操作相比小,溶剂相对水相料液体积比可高达1∶100～1∶500;萃取效率高,红霉素单级萃取率超过90%,使普通的萃取设备相当于无穷级萃取。以上总结了近年来在溶剂萃取法中出现的一些新技术、新工艺。红霉素软膏。这些方法具有非常诱人的前景,但目前尚处于研究开发阶段,同时存在处理量小、成本高等缺点,决定了他们还难以应用于大规模工业化生产。7.1.4预分散萃取法以癸醇为内相,制备胶状液膜(CLA)297.2膜分离技术7.2.1超滤2004年,Li等利用超滤与溶剂萃取相结合的方法,从发酵液中提取红霉素。这种新工艺不需要加入价格昂贵、对人体有毒害的破乳剂,静置分层快,不需离心分离,萃取收率比原工艺高2.9%,达到93.17%:而且超滤对原料液有一定脱色作用,不需要活性炭或树脂脱色,就可降低产品色级,提高产品质量,降低生产成本。7.2膜分离技术7.2.1超滤307.2.2反渗透1994年,刘昌盛等将反渗透技术应用于红霉素提取。选用丹麦DDS公司的Module20UF/RO系统,板框型装置,总过滤面积0.72m2,在压力为4.0MPa时,发酵液可浓缩5倍,料液浓度2000u/mL左右,达到后续操作要求,且红霉素基本上无损失。7.2.2反渗透1994年,刘昌盛等将反渗透技术应用317.2.3液膜分离1996年,Kawasaki等[利用支撑液膜技术,1-癸酸做载体,从红霉素的稀碱性水溶液中提取红霉素A,液膜与料液之间的分配系数可达122,且透过液膜的传质通量高,同时起到了很好的分离和浓缩效果。2002年,Habaki等采用W/O/W型乳化液膜渗透新技术从发酵液中分离提取红霉素。结果表明,将Span—80溶于庚烷做膜相,25℃,料液pH值为8.5～9.5,抽提相pH值为5.5～6.5时,红霉素在反萃相与料液相中的分配比(浓缩比)可达3.4,且透过系数在分离过程天一定。总之,目前膜分离技术在红霉素提取过程中的应用研究非常活跃,但实际应用还不够广泛。主要原因有以下几个方面:①作为一种迅速发展起来的新型分离技术,膜分离过程本身仍存在许多技术问题有待攻克;②发酵液是一种复杂的介质,粘度、浓度和颗粒大小都不一样,甚至会有多种与主产品高度相似的副产品,对膜分离的选择性要求很高;③医药行业对卫生要求极其严格,膜容易被污染;④试验中采用的膜组件应由自制转向标准化,这样才有利于试验结果的可靠性提高。7.2.3液膜分离1996年,Kawasaki等[32

7.3盐析沉淀法2001年,Le等研究了利用盐析法从发酵液中提取红霉素,首次将有机溶剂乙腈和发酵液混和,形成均相混和溶液后,向其中加入NaCl、Na2SO4等无机盐,使混和液分为两相,此时红霉素从发酵液中转移到有机相;对有机相进行减压蒸馏,结晶即得红霉素。同传统的溶剂萃取法相比,盐析沉淀法萃取速度快,提纯效率高,不需要加破乳剂,单级萃取效率超过98.5%,红霉素的化学效价超过930u/mg,产率超过70%,是一种效果不错的提取新方法

7.3盐析沉淀法337.4大孔树脂吸附法近年来,国内外报道的抗生素中有不少采用大孔树脂吸附法作为其提取精制手段。大孔树脂吸附法由于具有选择性能好,能耗低,溶剂损耗小,操作完全等优点,在红霉索的大规模分离过程中也获得了广泛的认可。2002年,陈骏[报道,国外生产的XAD-16型树脂分离提取红霉素效果突出,吸附量达13.5万u/g湿树脂,而华东理工大学生产的PT4型树脂吸附量为12.2万u/g湿树脂,达XAD-16吸附量的90%以上,但售价却只有其1/4,是红霉素工业生产中的一个新的应用对象。2003年,Ribeiro等试了一系列中性树脂(Am2befiiteXAD-4,XAD-7和XAD-16)和一种阴离子树脂(IRA-410)对红霉素的选择吸附性能。其中,中性树脂对红霉素的吸附在5h内可达到平衡,XAD-4,XAD-7和XAD-163种树脂对红霉素的最大吸附量分别为:0.5,0..6和0.7mmol/g吸附剂;IRA-410和XAD-7型树脂对红霉素的吸附过程可以很好的符合Freundlich和Langmuir方程。7.4大孔树脂吸附法近年来,国内外报道的抗生素中有不少采34

此外,通过比较红霉素与几种吸附树脂之间亲合因子和浓缩因子数值的大小,发现XAD-16和IRA-410型树脂对红霉素具有更好的选择吸附性能,吸附过程为物理吸附。2004年,胡秀峰等[对大孔树脂在红霉素提取中的应用进展进行了综述,指出大孔树脂由于在性能方面存在局限性导致它在红霉素提取应用中受到很大程度的制约,提出了解决这些局限性的建议:增大吸附剂的比表面积,使吸附量增加,并加快吸附速度。而增大比表面积的有效方法之一,就是从吸附剂的物理形状着手,改球状、粉状为纤维状。2006年,宋应华等研究了大孔吸附树脂XAD-7HP、XAD-16及HZ-816对红霉素的平衡吸附及热力学性质,结果表明吸附过程为吸热的物理吸附过程。

此外,通过比较红霉素与几种吸附树脂之间亲合因子和浓缩因子357.5离子交换法红霉素是弱碱,在适宜的温度和酸度条件下,在水中会以阳离子的形式存在,因此可以用离子交换法从发酵液中提取红霉素。20世纪60年代,Samsonov等首次系统的研究了用阳离子交换树脂分离提取红霉素的技术,受到科技界和产业界人士的关注。近年来,新型功能材料离子交换纤维由于具有比表面积大、交换与解吸速度快,应用形式灵活等优点,在红霉素的提取中也得到了应用。2004年,胡秀峰初步研究了LZ-NH型弱酸阳离子交换纤维对红霉素的静态分离效果。在相同的实验条件下,LZ-NH型离子交换纤维对红霉素的收率达13.01%,1300-I大孔树脂则为8.89%;离子交换纤维再生时间为2h,而树脂则需要12h制备好的离子交换纤维分离红霉素不需要预处理,但树脂使用前必须经过预处理。因此,用弱酸型阳离子交换纤维分离提取红霉素为抗生素的提炼提供了一条有效的新途径。7.5离子交换法红霉素是弱碱,在适宜的温度和酸度条件下,在水36

参考文献[1]曹正芳,乐清华.中国医药工业杂志,2001,32(8);349～351[2]李夏兰,翁连进,陈培钦.药物生物技术,2003,10(1):29～32[3]李秀芬,付学起.膜科学与技术,2001,21(6):45～49[4]李锡源,栾宝林,韩贵安.水处理技术,1996,22(4):213～216[5]刘昌盛,邬行彦.中国抗生素杂志,1994,19(5):336～339[6]顾觉奋.中国抗生素杂志,2005,30(1);26～31[7]陈骏,宁方红,张志丕,等.中国抗生素杂志,2002,27(5):270～272[8]胡秀峰,冯长根,曾庆轩,等.国外医药抗生素分册,2004,25(1):17～19[9]宋应华,朱家文,陈葵,等.化工学报,2006,57(4):715～718[10]胡秀峰.聚丙烯纤维接枝丙烯酸制备离子交换纤维及其应用研究.北京理工大学(学位论文),2004

参考文献37

OVER!

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组员：余含冯华杰李奇蒙苑金磊发酵液中红霉素提取的研究进展

组员：余含冯华杰发酵液中红霉素提取的研究进展39目录一、红霉素简介1234二、红霉素的生产流程三、提取红霉素的方法选择四、工艺流程设计目录123440红霉素提纯课件41

一.前言在传统的红霉素提取工艺路线中，需要耗费大量的溶剂。吸附技术由于低能耗、低溶剂消耗等优点，在抗生素分离中，应用日趋广泛。但由于缺乏必要的热力学和动力学数据，大孔树脂吸附技术在红霉素分离和纯化上的应用还是一个凭经验的过程。测定红霉素在大孔树脂上的吸附相平衡和吸附动力学性质，对红霉素吸附过程进行模拟研究以及对整个过程进行优化设计是采用吸附技术分离提纯红霉素必须解决的几个基础问题，有着重要的科学研究价值。本文以红霉素为研究对象，系统地研究了大孔吸附树脂对其的吸附行为，考察了温度、初始浓度等因素对大孔树脂吸附性能的影响。在红霉素吸附机理研究的基础上，完善了大孔树脂吸附法分离提取红霉素的工艺路线。一.前言42二.红霉素简介红霉素为大环内酯类广谱抗生素，通过红霉素链霉菌发酵而得。其抗菌谱与青霉素抗菌谱类似，主要应用于呼吸道感染、皮肤感染等症的治疗。红霉素同时也是第二代及第三代红霉素半合成衍生物的原料药。二.红霉素简介红霉素为大环内酯类广谱抗生素，通过红霉素链43三.红霉素分离提纯简介最近有一种采用以合成纤维为骨架的离子交换纤维，从含有红霉素的液体中分离提纯红霉素的新方法。本发明方法利用其特殊的纤维状物理形态使其与红霉素具有较大的接触面积，对流体具有较小的阻力，利用离子交换纤维的功能集团使吸附、解吸速度快，较现有的大孔吸附树脂洗脱容易和彻底，再生速度快，亲和力强，达到分离提纯的目的。应用本发明方法也解决了大孔树脂吸附红霉素后再生过程较困难这一难题，从而降低成本。方法如下：三.红霉素分离提纯简介最近有一种采用以合成纤维为骨架的离子交44

(1)预处理：将弱酸性阳离子交换纤维和强碱性阴离子交换纤维用去离子水洗至pH值在7.5～8.0，待用；(2)红霉素分离：在室温下，按红霉素发酵液(ml)：分离材料(g)＝4～18∶1的比例浸泡上述步骤(1)处理得的作为分离材料的离子交换纤维，静置30～90分钟，然后将所得发酵液滤出；(3)红霉素洗脱：将氨水加热至一定温度，取大约1.5～3倍体积的氨水浸泡上述已吸附了红霉素的离子交换纤维30～120分钟，滤去氨水；加入乙酸丁酯，其量为离子交换纤维量的1.5倍；(4)红霉素提纯：取上述丁酯液，在室温下，按所述乙酸丁酯液(ml)：分离材料(g)＝4～18∶1的比例浸泡上述步骤(1)处理得的作为分离材料的离子交换纤维，静置30～90分钟，然后将丁酯液滤出；在流出的丁酯液中加入硫氰酸，将结晶盐真空抽干便得到硫氰酸红霉素盐；在硫氰酸红霉素盐中加入有机溶剂，将所得结晶湿粉用蒸馏水洗涤后，用离心机甩干，烘干即得红霉素。

(1)预处理：将弱酸性阳离子交换纤维和强碱性阴45四.红霉素分离提纯的特点①目标产物浓度低。在发酵液中,红霉素的浓度很低,约占0.4%、0.8%。众所周知,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。四.红霉素分离提纯的特点①目标产物浓度低。在发酵液中,红霉素46五.研究内容&结论通过间歇搅拌吸附实验，研究了大孔吸附树脂(HZ816)对红霉素的吸附性能，吸附平衡数据的拟合相关性分析显示，红霉素在HZ816树脂上的吸附等温线符合Langmiur吸附等温线方程及Freundlich经验方程。五.研究内容&结论通过间歇搅拌吸附实验，研究了大孔吸附树脂(47

吸附热力学研究表明：大孔吸附树脂对红霉素的吸附过程是自发进行的(△G＜0)，熵总为正值，吸附为一吸热的物理吸附过程(△H＞0)。通过间歇吸附动力学实验，采用一级动力学Lagergren吸附方程、颗粒内扩散模型以及液膜及孔内扩散模型，研究了红霉素在大孔吸附树脂HZ816中的动力学行为，考察了温度、初始浓度等因素对红霉素在大孔吸附树脂中吸附动力学的影响。

吸附热力学研究表明：大孔吸附树脂对红霉素的吸附过程是自发48

实验结果表明：红霉素在大孔树脂上的吸附过程同时受到液膜扩散阻力和孔内扩散阻力的影响，液膜扩散系数kf随着温度升高而增大，随着浓度增大而增大；孔内扩散系数Dp随着温度升高而增大，随着浓度增大而减小。通过固定床吸附实验，以大孔吸附树脂HZ816为吸附剂，研究了红霉素在固定床上的吸附性能，考察了流动相流量、流动相浓度等因素对固定床操作特性的影响，并采用Hall模型和基于液膜及孔内扩散模型的动力学模型，研究了固定床上红霉素在大孔吸附树脂中的吸附动力学。实验结果表明，Hall模型和考虑液膜、孔内及轴向扩散作用的动力学模型均能较好地描述红霉素在大孔吸附树脂上的动力学行为，模型参数液膜扩散系数kf随着上柱流量升高而增大，随着上柱液浓度增大而减小；孔内扩散系数Dp随着流量升高而减小，随着浓度增大而减小；轴向扩散系数Dz随着流量升高而增大，而浓度对其影响不大。

实验结果表明：红霉素在大孔树脂上的吸附过程同时受到液膜扩49

通过间歇搅拌脱色及固定床脱色实验，研究了大孔阴离子交换树脂(D293)对红霉素发酵液的脱色性能。发酵液经树脂脱色处理后，脱色率为68﹪，红霉素损失率不超过2﹪。该过程的脱色、再生最佳条件为：1)脱色：流量:1.0BV\hr；温度：室温；发酵液pH值为7.0左右；2)再生：流量:1.0BV\hr；温度：室温；再生溶剂：6BV50﹪乙醇盐酸(1mol\L)溶液。

通过间歇搅拌脱色及固定床脱色实验，研究了大孔阴离子交换树50

通过间歇搅拌吸附、洗脱及固定床吸附、洗脱实验，研究了大孔吸附树脂(HZ816)对脱色后红霉素发酵液的吸附性能。该工艺的吸附、洗脱最佳条件为：(1)吸附：流量：3.0BV\hr；温度：室温；发酵液pH值为9.4左右；(2)洗脱：流量：0.5BV\hr；温度：室温；再生溶剂：2BV醋酸丁酯，洗脱率为94.18﹪..……

通过间歇搅拌吸附、洗脱及固定床吸附、洗脱实验，研究了大孔51六.有机—无机杂化纳滤膜的制备及其在红素分离方面的应用

1.摘要

研究中以聚乙烯醇为有机材料，正硅酸乙酯和纳米二氧化硅为无机材料，以KH-560作为偶联剂，DL—苹果酸为交联剂，采用溶胶—凝胶法和共混法，制备了聚乙烯醇(PVA)/SiO_2杂化纳滤膜。探讨了PVA浓度、SiO_2含量、偶联剂和交联剂含量及交联温度和交联时间对杂化纳滤膜性能的影响。系统分析了PVA/SiO_2杂化纳滤膜的结构和分离性能，同时还研究了PVA/SiO_2杂化纳滤膜的热稳定性能、耐酸碱性能、耐溶剂性能、溶胀性能和机械性能，得到了满意的结果。利用四动态膜性能测试仪测试了PVA/SiO_2杂化纳滤膜的纯水通量、红霉素通量和截留率及各种电解质的通量和截留率。六.有机—无机杂化纳滤膜的制备及其在红素分离方面的应用52

通过截留不同分子量的标准物质PEG来确定PVA/SiO_2杂化纳滤膜的孔径，并用付立叶红外光谱仪、示差扫描量热分析仪、透射电镜和X射线衍射仪对纳滤膜进行了结构表征。针对红霉素发酵液中红霉素的提取分离进行了研究，并对各种操作条件对PVA/SiO_2杂纳滤化膜分离提纯红霉素的影响进行了系统的分析，取得了有意义和科学价值的研究结果。研究结果表明，制备出的PVA/SiO_2杂化纳滤膜性能优良，杂化在一定程度上改善了PVA有机纳滤膜的性能。用溶胶—凝胶法制备的PVA/SiO_2杂化纳滤膜对红霉素发酵液的三次循环截留率可达87.23％，通量是16L·h(~-1)·m~(-2)。结果表明PVA/SiO_2杂化纳滤膜在红霉素的提纯分离方面有着良好的应用前景。

通过截留不同分子量的标准物质PEG来确定PVA/SiO_532.意义红霉素在临床上的应用近年来日益拓宽，除了用于抗革兰阳性菌，还可用于抗部分革兰阴性菌、细胞内病原体（支原体、衣原体和军团菌等）和分泌β-内酰胺酶的细菌（流感嗜血杆菌、卡他莫拉菌等）引起的获得性感染[1]；另一方面，易被小儿接受的阿齐红霉素、克拉红霉素和罗红霉素获得成功[2]，新剂型（如红霉素肠溶微丸胶囊）的开发[3]，使红霉素原料用量大幅度增加，20世纪60年代发展起来的采用大孔树脂从发酵液中分离提取红霉素的技术[4]，受到科技界和产业界人士的关注。用吸附法或离子交换法实现分离提取红霉素时，由于红霉素是由红霉内酯（erythromolide）与去氧氨基己糖（desosamine）和红霉糖（cladinose）缩合而成的碱性苷，分子较大，用一般树脂分离是困难的，这是采用大孔树脂分离提取的原因之一。2.意义红霉素在临床上的应用近年来日益拓宽，除了用于抗革兰阳543.大孔树脂和红霉素提取方法发展简史王格慧[5]在其论文中指出，1850年，Thompson和Way报导了用硫酸铵或碳酸铵处理土壤时，绝大部分的氨被吸收而析出钙盐，从此开始了对离子交换的研究；1906年，R.Gans应用天然合成的硅酸盐（如：海绿砂、Na2Al2SiO3等）进行水的软化和糖的净化处理，离子交换开始用于工业水的软化。马建标和李晨曦[6]在其著作中介绍道，1935年，Adams等观察到某些合成树脂具有交换离子的能力，发表了由甲醛与苯酚、甲醛与芳香胺的缩聚高分子材料及其离子交换性能的研究报告，开创了合成离子交换树脂的方向。1944年，D,Alelio发明用苯乙烯和丙烯的衍生物合成质量比较优良的离子交换树脂，奠定了离子交换树脂的基础；随后，Dow化学公司的Bauman及其同事开发了苯乙烯系磺酸型强酸性阳离子交换树脂，Rohm&Hass公司的Kunin及其同事采用苯乙烯－二乙烯苯共聚物为骨架，开发了强碱型阴离子交换树脂；。3.大孔树脂和红霉素提取方法发展简史王格慧[5]在其论文中指55

20世纪50年代，Corte和Meyer、Meitzner和Oline、何炳林与钱庭宝先后合成出大孔离子交换树脂。与凝胶型树脂相比，大孔网状树脂改善了吸附物质在树脂微孔结构中扩散的障碍，具有交换速度快、机械强度高和抗有机污染等优点，使得大孔树脂在更多的领域中得到了应用，这是离子交换技术发展的一个里程碑。1977年何炳林[7]以“吸附与吸附树脂”、1990年李伯庭[8]以“大孔吸附树脂在天然产物分离中的应用”、1991年顾觉奋[9]以“大孔网状吸附剂在抗生素分离纯化中的应用”、1997年马振山等[10]以“大孔吸附树脂在药学领域的应用”、2000年侯世祥等[11]以“大孔吸附树脂在中药复方分离纯化工艺中的应用”为题的综述文章，基本上概括了大孔吸附树脂的性质、影响因素与应用现状。红霉素是1952年由麦夸尔（McQuire）等在菲律宾群岛发现的红霉素链霉菌的培养液中分离出来的碱性抗生素，一般采用溶媒萃取法、离子交换法、吸附法、沉淀法等实现分离提取[12]。

20世纪50年代，Corte和Meyer、Meitzn56

4.大孔树脂的筛选20世纪60年代，Samsonov和Fleer[4]系统地用磺酸型阳离子交换树脂、磷酸型阳离子交换树脂与羧酸型阳离子交换树脂进行了分离提取红霉素的研究，研究结果表明，溶胀系数（Sc）≧2.5的SBS-2、SBS-3和SDV-3磺酸型阳离子交换树脂对红霉素有高的吸附容量，并且钠型磺酸离子交换树脂总是优于氢型；钠型磷酸离子交换树脂（Sc=3）对红霉素表现出低的吸附容量（62mg/g树脂），是钠型磺酸离子交换树脂的一半；在羧酸型阳离子交换树脂KFU（Sc=2.8）、KB4-P2（Sc=3）和KFUH（Sc=2.65-3.1）三者中，钠型KFUH对红霉素显示出最佳的选择性吸附（1000mg/g树脂）；表明钠型羧酸离子交换树脂优于钠型磺酸离子交换树脂，钠型磺酸离子交换树脂又优于钠型磷酸离子交换树脂。之后，ShigeoFujita[13]、王兴昌[14]、严希康等[15]、陈骏等[16]先后对不同型号的大孔离子交换树脂或大孔网状吸附树脂进行了筛选研究。在离子交换树脂中，DiaionPK-204、DiaionPK-208与Dowex50W-X4离子交换树脂分离提取红霉素效果突出[13]，吸附量分别为12.0mg/mL、11.6mg/mL及11.7mg/mL。在大孔吸附树脂中，华东化工学院E系列中以ED-D型号的树脂分离提取红霉素效果明显[15]，吸附量为7.46х104U/mL，国外生产的XAD-16型号树脂分离提取红霉素效果最突出，吸附量为11.83х104U/g。

575.影响因素5.1溶液pH值大孔树脂分离提取红霉素时，红霉素溶液pH范围因树脂而异，各文献报道不一，有的为6左右[4]，有的9~9.5[15]，有的9.2左右[16]。最佳pH确定，首先要考虑pH过高（pH>10以上）或过低（pH<5以下）对红霉素的稳定性极为不利，其次要兼顾分离材料本身结构特征对红霉素的吸附性能，要在实验研究基础上决定最佳pH值。5.2大孔树脂结构

大孔树脂的理化性质对分离提取红霉素效果影响很大，比表大，空隙度高，吸附性能就优良[16]。比如XAD-16吸附树脂比表面积为800m2/g,PT4吸附树脂比表面积为805m2/g,从而在发酵液中分离提取红霉素表现出众。大孔树脂空隙度不宜太大，一方面会影响大孔树脂的机械强度，影响其使用寿命；另一方面，吸附红霉素起主要作用的孔径分布范围是5~15nm，尤其是直径在10~15nm的孔所起作用更大[16]。大孔树脂的颗粒度和孔度分布与其吸附红霉素的速度有关，颗粒度越小，吸附速度就越快，孔度分布适当，有利于红霉素向孔隙中扩散，也致使吸附速度加快。大孔离子交换树脂的交联度直接影响着吸附容量，交联度越高，吸附容量就越小，但也不能过小，否则影响到其使用寿命，交联度最佳值在1%~5.5%范围内[13]。5.影响因素5.1溶液pH值58

5.3吸附时间吸附时间的长短，一方面决定着吸附效率，另一方面也决定着红霉素的生产周期。大孔树脂分离提取红霉素的静态与动态吸附实验结果表明，吸附量达到其阈值后，随着吸附时间的增加，吸附量上升幅度几乎不变，吸附效率有所下降，相反，随着生产周期延长，动力消耗和大孔树脂破损会增加[15-16]。所以，控制好吸附时间是大孔树脂分离提取红霉素一个重要工艺环节。不同大孔树脂分离提取红霉素的吸附时间有差异，例如ED-D吸附树脂[15]，吸附时间控制在6h左右为好（滤液浓度5350u/mL，Ph=9.62）,XAD-16吸附树脂与PT4吸附树脂[16]，吸附时间在11小时左右为宜（滤液浓度2950u/mL，pH=9.2，4BV/h）。5.4解吸速度一般而言，解吸速度慢有利于解吸[15-16]。在实际应用中，大孔树脂的选择、洗脱剂的种类、体系温度条件一般都已经确定，当大孔树脂达到吸附量饱和点后，即进行解吸，其中洗脱流速对解吸速度和解吸率有直接影响。如严希康等[15]报道，对ED-D吸附树脂，应用酮类洗脱剂，洗脱流速SV=1/50，解吸速度为1/150，解吸率可达91.9%。陈骏等[16]对PT4吸附树脂采用乙酸丁酯进行解吸实验，确定洗脱流速SV=0.5BV/h，洗脱峰相对集中，解吸率在92%左右。

5.3吸附时间59

5.5洗脱剂在理论上，把红霉素从大孔树脂上洗脱下来的洗脱剂，既能使大孔树脂溶胀，减少红霉素与大孔树脂之间的吸引力，同时也应是红霉素的良好溶剂，并对红霉素不带来二次污染（如色素）。在洗脱效果与洗脱液中色素含量少方面以酯类洗脱剂为好[14-16]，洗脱率达到90%以上。酮类洗脱剂丙酮对红霉素洗脱效果与酯类相当[13，15-16]，后续提取过程比较简单，但洗脱液中色素含量较高，不利于产品的最终质量。乙醇对红霉素洗脱效果稍差，能与水互溶，但也易将色素带入洗脱液中。Samsonov和Fleer[4]使用氨丙酮溶液和氨硼酸溶液，ShigeoFujita等人[13]提出应用氨和醇（如甲醇或乙醇或异丙醇）的混合溶液，洗脱率达85%以上，但对劳动保护有较高的要求。5.6大孔树脂投加量大孔树脂投加量对吸附红霉素量有着直接的影响[15]，从发酵液中分离提取红霉素投加大孔树脂量的准则是：与发酵液量的比例要恰当，既要保证大孔树脂达到最大限度的吸附量，又要使滤液红霉素的浓度达到最低。严希康等[15]报道了大孔树脂投加量与吸附红霉素量的研究结果，树脂投加量少，虽单位树脂吸附红霉素量增加，但滤液中红霉素含量也高，树脂的吸附率低；树脂投加量高，虽滤液中红霉素含量低，但单位树脂吸附红霉素量减少，树脂的利用率降低。在实际应用中，兼顾两方面的要求，使红霉素损失尽量少，树脂的利用率较高。他们以ED-D型号的树脂采用静态吸附法研究发现，大孔树脂的投加量与发酵液量的比例以控制6%左右为宜，如果采用动态吸附法分离提取红霉素，可用串柱的方法解决。

5.5洗脱剂606.特点

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。由于大孔树脂在结构上的多样性，可以根据实际用途进行选择或设计，制造出许多有针对性用途的特殊品种，这是其它诸如活性炭、骨炭、氧化铝、硅胶、漂白土等吸附剂所不及的，也正是此原因，大孔树脂仍在继续发展。该法较溶媒法具有操作简便，不需要高速离心萃取机，维修费用低，以及能够连续进行生产与收率高的优点。与沉淀法比具有对工艺条件要求不很严，不容易形成试剂污染，工艺成本偏低的优点。但此法吸附速度与吸附效果不很稳定，易受流速与溶质浓度影响。此外大孔树脂分离提取红霉素特点表现明显：(1)大孔树脂分离红霉素作用原理主要是离子交换作用，大孔结构有利于红霉素在树脂内的扩散，因而显示出较高的收率和一定的选择性。(2)大孔网状树脂改善了吸附物质在树脂微孔结构中扩散的障碍，具有吸附速度快、机械强度高和抗有机污染强的特点。(3)大孔树脂再生较困难，需碱水浸泡和水洗等工序，此环节能耗较大。6.特点大孔树脂分离提取红霉素是近来发展的一种新617.发展趋势

随着对红霉素原料的需求激增和国际市场竞争的加剧，人们对从发酵液中分离提取红霉素的分离材料又提出了新的要求：（1）吸附量要大，吸附速度要快；（2）选择吸附能力强，可将溶液里的红霉素有选择地分离出来，大大缩减生产流程；（3）在被吸附液及脱附液中稳定性高，机械强度好，经久耐用；（4）脱附容易，能反复使用，缩短生产周期，大幅度降低生产成本；（5）可简单方便地再生，所需时间短，能耗少，物美价廉又能大量供应，在吸附过程中又有氧化还原功能，达到高效分离纯化，提高产品质量与收率，增强产品的市场竞争能力；（6）应用形式灵活，可以多种形式使用（如纱线、织物、纤维束、膜等），以及品种多，可根据不同要求使用不同品种。（7）接触红霉素发酵液界面大。近年来国内外研制生产的多种大孔树脂在很大程度上能满足上述要求，但是在性能方面，有许多局限，参见表1。要使大孔树脂满足上述新要求，就要解决大孔树脂在某些性能方面的局限性，下面的方法可供进一步研究：（1）增大比表面积，使吸附量增大，并加快吸附速度；（2）增加活性功能基，以加强选择吸附性；（3）简化再生工艺，减少能耗；（4）改变应用形状，能以多种形式使用（如纱线、织物、纤维束、膜等）。增大比表面积的有效方法之一，就要从物理形状着手，改球状、粉状为纤维状，使比表面积增加，又有利于在纤维表面接枝活性功能基，增强分离物质的选择性，同时又便于以纤维束、网状、膜等不同厚度和形式填装于各种分离设备中。球状、粉状的大孔树脂将逐渐被纤维状分离材料所替代是当前抗生素的分离提取研究中新的方向。7.发展趋势随着对红霉素原料的需求激增和国际市场62七.分离技术的应用红霉素的提炼过程包括以下3个方面:①发酵液的预处理和过滤:②提取过程;③精制过程。其中,提取过程极其重要。目前工业上应用的提取方法主要有溶剂萃取法、离子交换法及大孔树脂吸附法等。膜分离技术,做为一种新型的分离、浓缩、提纯及净化技术,近年来在红霉素提炼过程中的应用也得到了迅速的发展。1.溶剂萃取法溶剂萃取法在制药工业中的应用,至今已有60多年的历史,近10年来世界各国为发展溶剂萃取新概念和新技术进行了大量的研究,比较活跃的领域有化学反应萃取、液膜萃取、反胶束萃取、超临界萃取等,但多数尚处于实验室和中试阶段。这些新技术在红霉素的提取中均有所应用。七.分离技术的应用红霉素的提炼过程包括以下3个方面:①发63

7.1.1化学反应萃取法在化学反应萃取过程中,红霉素分子与萃取剂发生配合,生成中性溶剂;配合物。相对于物理萃取过程,由于发生了化学反应,分配系数明显增大,选择性和萃取容量增加。2000年,李洲等研究了一个萃取红霉素的中性配合体系:以高脂肪醇(FA)做萃取剂,煤油为稀释剂,探索了不同操作条件,如水相中红霉素浓度、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。现场试验和结果表明:萃取收率平均可达96.08%,反萃取收率平均为94.96%,成盐收率平均为82.10%,3步累计平均收率78.62%,稍优于现有生产指标,而且新萃取体系的溶剂损失大幅度降低,节约了生产成本,可供工业生产试用。

7.1.1化学反应萃取法647.1.2固定床溶剂萃取法2001年,曹正芳等[采用固定床溶剂萃取法从发酵液中提取红霉素,研究了溶液的pH值、操作温度、发酵液流速以及洗脱液流速对分离过程的影响。用此种方法可以有效的克服乳化,减少红霉素和溶剂的损失。在相比(o/w)为1/25时,萃取率可达95%左右,用纯乙酸丁酯洗脱,洗脱率达到95%;而传统的溶剂萃取法,只有相比为1/1时才能达到同效。7.1.2固定床溶剂萃取法2001年,曹正芳等[采用固定床657.1.3反胶束萃取法1997年,NitinW等以AOT-异辛烷反胶束系统从水溶液中提取红霉素,在温和的实验条件下可取得较高的收率。2003年,李夏兰等也采用AOT-异辛烷反胶束系统提取了乳糖酸红霉素。在室温、pH值、盐浓度都相同的条件下,仅以异辛烷作萃取剂,萃取效率只有5.12%;而加入AOT0.05mol/L后,萃取效率显著增加到94.4%。将反胶束萃取剂循环使用3次,萃取效率都在87%以上,能循环使用。7.1.3反胶束萃取法1997年,NitinW等以A667.1.4预分散萃取法以癸醇为内相,制备胶状液膜(CLA),考察了红霉素的预分散溶剂萃取工艺,讨论了不同的操作条件如:相比、离子强度、pH值、搅拌等对萃取与反萃取的影响。与传统的萃取技术相比,预分散溶剂萃取技术优势明显,如:传质界面大;传质速度快,萃取时s就可达到平衡;由于预先已将溶剂分散和乳化,可以防止或降低溶剂在萃取设备中乳化,操作相比小,溶剂相对水相料液体积比可高达1∶100～1∶500;萃取效率高,红霉素单级萃取率超过90%,使普通的萃取设备相当于无穷级萃取。以上总结了近年来在溶剂萃取法中出现的一些新技术、新工艺。红霉素软膏。这些方法具有非常诱人的前景,但目前尚处于研究开发阶段,同时存在处理量小、成本高等缺点,决定了他们还难以应用于大规模工业化生产。7.1.4预分散萃取法以癸醇为内相,制备胶状液膜(CLA)677.2膜分离技术7.2.1超滤2004年,Li等利用超滤与溶剂萃取相结合的方法,从发酵液中提取红霉素。这种新工艺不需要加入价格昂贵、对人体有毒害的破乳剂,静置分层快,不需离心分离,萃取收率比原工艺高2.9%,达到93.17%:而且超滤对原料液有一定脱色作用,不需要活性炭或树脂脱色,就可降低产品色级,提高产品质量,降低生产成本。7.2膜分离技术7.2.1超滤687.2.2反渗透1994年,刘昌盛等将反渗透技术应用于红霉素提取。选用丹麦DDS公司的Module20UF/RO系统,板框型装置,总过滤面积0.72m2,在压力为4.0MPa时,发酵液可浓缩5倍,料液浓度2000u/mL左右,达到后续操作要求,且红霉素基本上无损失。7.2.2反渗透1994年,刘昌盛等将反渗透技术应用697.2.3液膜分离1996年,Kawasaki等[利用支撑液膜技术,1-癸酸做载体,从红霉素的稀碱性水溶液中提取红霉素A,液膜与料液之间的分配系数可达122,且透过液膜的传质通量高,同时起到了很好的分离和浓缩效果。2002年,Habaki等采用W/O/W型乳化液膜渗透新技术从发酵液中分离提取红霉素。结果表明,将Span—80