青霉素提取精制工艺过程专家讲座

第三节青霉素生产工艺过程

二、青霉素提取和精制工艺过程

1.工艺流程简图

微生物制药工艺及反应器（第十章）CompanyLogo青霉素提取精制工艺过程专家讲座第1页2.工艺控制

青霉素不稳定，发酵液预处理、提取和精制过程要条件温和、快速，预防降解。

⑴预处理及过滤

⑵提取

⑶脱色

⑷结晶微生物制药工艺及反应器（第十章）CompanyLogo青霉素提取精制工艺过程专家讲座第2页⑴预处理及过滤

①发酵滤液冷却至10℃→

②鼓式真空过滤机过滤→

③一次滤液pH6.2-7.2，蛋白质0.05%-0.2%→

④沉淀蛋白质加10%硫酸调pH4.5-5.0，0.05%PPB，0.7%硅藻土助滤剂→

⑤板框过滤机过滤→

⑥二次滤液（澄清透明）→萃取。微生物制药工艺及反应器（第十章）CompanyLogo青霉素提取精制工艺过程专家讲座第3页

⑵提取

10℃以下pH值1.8-2.2加1/3体积BA

1．二次滤液———————————————

卧式离心机（POD）分离

————→一次醋酸丁酯（BA）萃取液（青霉素）

微生物制药工艺及反应器（第十章）CompanyLogo青霉素提取精制工艺过程专家讲座第4页10℃以下pH值6.8～7.4

2．一次（BA）萃取液————————————

卧式离心机（POD）分离

————→NaHCO3缓冲溶液（青霉素）

微生物制药工艺及反应器（第十章）CompanyLogo青霉素提取精制工艺过程专家讲座第5页10℃以下10%H2SO4

调pH2.0

3．NaHCO3缓冲溶液————————————

再加1/3体积BA

————→二次（BA）萃取液（青霉素）

微生物制药工艺及反应器（第十章）CompanyLogo青霉素提取精制工艺过程专家讲座第6页⑶脱色

萃取液中添加活性炭，除去色素、热源，过滤除去活性炭。

活性炭150-300g/10亿单位

二次BA萃取液——————————————

石棉过滤板

———→脱色——————→过滤——→结晶

萃取条件：为降低青霉素降解，整个萃取过程应在低温10℃以下进行。萃取罐冷冻盐水冷却。微生物制药工艺及反应器（第十章）CompanyLogo青霉素提取精制工艺过程专家讲座第7页⑷结晶

萃取液普通经过结晶提纯。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。然后采取重结晶方法，深入提升纯度，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。微生物制药工艺及反应器（第十章）CompanyLogo青霉素提取精制工艺过程专家讲座第8页直接结晶：在二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。

共沸蒸馏结晶：萃取液，再用0.5mol/mlNaOH萃取，pH6.4-6.8下得到钠盐水浓缩液。加2.5倍体积丁醇，16－26℃，0.67-1.3KPa下共沸蒸馏。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。微生物制药工艺及反应器（第十章）CompanyLogo青霉素提取精制工艺过程专家讲座第9页下面以青霉素盐溶液结晶普鲁卡因青霉素为例来说明其工艺要求。在结晶过程中应注意控制晶体大小、纯度和形态等要求。

⑴晶种晶体形态控制关键在于品种采取。在结晶开始时加入一定量晶种，方便在大量结晶前预先增加很多晶核，在结晶过程中这些晶核相互地成长为晶体，这么成长速度快，而每颗晶核上成长量并不多。从而得到微细品粒，同时形态也得到了确保。微生物制药工艺及反应器（第十章）CompanyLogo青霉素提取精制工艺过程专家讲座第10页晶种质量(即大小、均匀度)好坏，对晶体形态控制有着关键作用。工艺上要求晶种形态应椭圆形，直径在2微米左右。假如加入晶种直径过大，则结晶后生成晶体对应也大。所以控制晶种质量，对晶体形态有着直接影响。微生物制药工艺及反应器（第十章）CompanyLogo青霉素提取精制工艺过程专家讲座第11页⑵温度温度高能加强分子运动，反应速度快，晶体生长快，形成晶体颗粒较大；温度低，晶体生长较慢，晶体颗粒较细小。

但普鲁卡因青霉素结晶是放热反应，所以在整个反应过程中温度控制在5—20℃较适宜。温度过高要造成对青霉素破坏；温度过低会增加反应液粘度，造成晶体过细，给洗涤过滤工作带来困难，从而影响产品质量。微生物制药工艺及反应器（第十章）CompanyLogo青霉素提取精制工艺过程专家讲座第12页⑶盐酸普鲁卡因水溶液加入速度在普鲁卡因青霉素结晶过程中，是采取先行加入晶种方法，故反应剂盐酸普鲁卡因水溶液加入速度是“先馒后快”。先慢是为了让先行加入晶种快速生长为晶体。假如反应一开始反应剂加入速度很快。则造成反应液过饱和度增加很快，此时晶核形成速度大于晶体生长速度，在反应液中会增加许多不规则小晶核，先行加入晶种失去控制晶体形态作用，造成晶体形态混乱。微生物制药工艺及反应器（第十章）CompanyLogo青霉素提取精制工艺过程专家讲座第13页当反应液中已生长了许多晶体后，因为过饱和度较结晶开始阶段要小，所以要加紧反应剂速度，才能维持结晶所需要之过饱和度，促使晶核能顺利地生长为有规则晶体，从而使晶体形态也得到了确保。微生物制药工艺及反应器（第十章）CompanyLogo青霉素提取精制工艺过程专家讲座第14页⑷结晶液质量控制结晶液质量好坏直接影响到成品质量。所以要控制好青霉素钠盐结晶水溶液质量还必须掌握好以下几点：微生物制药工艺及反应器（第十章）CompanyLogo青霉素提取精制工艺过程专家讲座第15页①结晶液pH：应控制在6．5—7．0之间较适宜，因为青霉素钠盐水溶液稳定性与pH值很大关系，当pH值在5．8—7．0之间较稳定，破坏程度小。为了使结晶液有较稳定pH值，必须加入由磷酸氢二钠和磷酸二氢钠组成缓冲液，其pH值应为6．8—7．0。缓冲液同时还能络合重金属离子使青霉素钠盐结晶液在放置时尽可能降低破坏损失。微生物制药工艺及反应器（第十章）CompanyLogo青霉素提取精制工艺过程专家讲座第16页②浓度：结晶液浓度过高时，杂质含量也对应升高，对成品质量有影响；假如浓度过低，则设备利用率低，母液体积增加，对应地残留在母液中发酵单位也增加，同时增加原材料(如氯化钠)消耗，从而提升成本。所以工艺上要求青霉素钠盐结晶液浓度应控制在10—20万u／m1左右较适宜。微生物制药工艺及反应器（第十章）CompanyLogo青霉素提取精制工艺过程专家讲座第17页③色泽：要求结晶液颜色应为淡黄色透明液体。因为结晶液颜色也能表示其质量情况，结晶液色泽不好，就直接影响到成品色级。

④温度：二次青霉素钠盐水溶液在低温条件下较稳定，所以在5℃左右存放。微生物制药工艺及反应器（第十章）CompanyLogo青霉素提取精制工艺过程专家讲座第18页⑤丁酯含量：假如二次青霉素钠盐水溶液中含过量多丁酯，则将使结晶不易控制，轻易使晶形长乱，影响洗涤效果，使成品质量下降，同时也影响收率。微生物制药工艺及反应器（第十章）CompanyLogo青霉素提取精制工艺过程专家讲座第19页第四节其它工艺技术及技术改造方向

一、合成新半合成青霉素

因为天然青霉素抗菌谱较窄，长久使用抗药菌株出现，所以必须对天然青霉素进行化学改造。青霉素类抗生素有疗效是母核6-氨基青霉烷酸(6-APA)，其对酸、碱不稳定难以化学合成。所以半合成青霉素基本方法是：微生物制药工艺及反应器（第十章）CompanyLogo青霉素提取精制工艺过程专家讲座第20页半合成青霉素基本方法是：

1.先经微生物发酵法取得6-氨基青霉烷酸(6-APA)，或是酶法水解青霉素G或青霉素V取得6-氨基青霉烷酸(6-APA)；

2.用化学方法修饰各类酰基侧链；

微生物制药工艺及反应器（第十章）CompanyLogo青霉素提取精制工艺过程专家讲座第21页3.将修饰过各类酰基侧链与6-APA再经发酵法、酶法或化学法进行酰化缩合反应，最终形成半合成青霉素新产品。

比如我们大家知道：氨苄青霉素、羧苄青霉素、苯唑青霉素等。微生物制药工艺及反应器（第十章）CompanyLogo青霉素提取精制工艺过程专家讲座第22页

二、菌丝悬浮法、固定化细胞及固定化酶法在6-APA生产中应用。

1.菌丝悬浮法

以青霉素G为原料，利用大肠杆菌产生酰基转移酶(PGA)进行水解（酶解），取得6-氨基青霉烷酸(6-APA)。微生物制药工艺及反应器（第十章）CompanyLogo青霉素提取精制工艺过程专家讲座第23页2.固定化细胞法

将大肠杆菌固定在载体上，做成固定化细胞，装入反应器，利用固定化细胞产生酰基转移酶(PGA)水解青霉素G，再结晶分离取得6-氨基青霉烷酸(6-APA)。

3.固定化酶法

将酰基转移酶(PGA)固定在载体上，做成固相酶装入反应器，水解青霉素G，再结晶分离取得6-氨基青霉烷酸(6-APA)。微生物制药工艺及反应器（第十章）CompanyLogo青霉素提取精制工艺过程专家讲座第24页

三、水解青霉素G和青霉素V酶不一样

水解