青霉素全发酵液二级逆流萃取工艺条件优化研究--医药类论文范文

发布时间：2011-09-14 09:20所属分类：药学论文浏览：1次加入收藏

我厂采用卧螺离心机Decanter进行青霉素的全发酵液二级逆流萃取已有十多年的时间。从设备投入使用至今，青霉素提取的工艺控制均基本沿用滤液的二级逆流萃取工艺方法。本文通过实验性研究及相应的生产实验，确认了全发酵液二级逆流萃取最优的工艺控制条件。选择

青霉素全发酵液二级逆流萃取工艺条件优化研究
李志江 张冀
【关键词】青霉素; 发酵液;萃取；工艺条件
【摘要】我厂采用卧螺离心机Decanter进行青霉素的全发酵液二级逆流萃取已有十多年的时间。从设备投入使用至今，青霉素提取的工艺控制均基本沿用滤液的二级逆流萃取工艺方法。本文通过实验性研究及相应的生产实验，确认了全发酵液二级逆流萃取最优的工艺控制条件。选择出了最优的萃取比、最优的操作pH值，最优的萃取体系温度控制范围，极大地降低了能耗，提高了萃取收率，使我厂的青霉素提取水平位居国内领先地位。
1929年发现青霉素(Penicillin)，它是应用于临床的第一种抗生素。青霉素具有抗菌作用强、疗效高、毒性低等优点，目前仍广泛应用于临床。
在市场竞争日趋激烈的今天，诸多因素导致的市场危机无时无刻不在威胁着企业的生存和发展。用“一半是海水，一半是火焰”来形容当前的青霉素产业状况最恰当不过。
提高技术指标，降低成本，提高利润空间，成为决定青霉素企业能否继续生存的关键。以下为我们对青霉素全发酵液二级逆流萃取工艺进行的优化研究。
1、 青霉素性质及常规萃取条件简介
青霉素在水溶液中很不稳定．尤其在酸性或碱性的水溶液中很易分解或异构化。青霉素生产长期以来遵循的原则为快、稳、冷、消，即：
快：操作时间尽量要短
稳：提取温度一定要低
冷：要选择对青霉素相对稳定的PH范围
消：对设备、管路勤清洗勤消毒
全发酵液二级逆流萃取沿用快、稳、冷、消的生产原则，但因该处理工艺是对发酵液直接进行萃取，在萃取条件上必然需要适当优化和调整；全发酵液二级萃取工艺中尚未对发酵液预处理进行研究和改进。本文着重对以上问题进行了研究。
2、 全发酵液二级逆流萃取简介
2.1 全发酵液二级逆流萃取
传统青霉素提取工艺采用压滤机将发酵液进行过滤去除菌丝，得到的滤液再使用离心机将其中的青霉素转移到醋酸丁酯中。全发酵液萃取不对发酵液进行过滤处理，直接使用国际先进的卧式离心机Decanter对发酵液进行萃取，该工艺具有处理速度快、生产运行平稳、不受滤速制约生产进度、收率高等优点。
2.2 全发酵液二级逆流萃取工艺流程图

 

3、 全发酵液二级逆流萃取工艺优化试验
3.1 不同萃取比对收率的影响
全发酵液萃取离心机Decanter的分离因数出厂后是固定的，因此调整发酵液和醋酸丁酯的进料量即相比会对生产线最终的收率产生影响，以下为生产调节产生的结果数据：

从上表中可以看出，我厂使用的Decanter离心机，最适宜的相比为（0.9-1.0）:1，在此萃取相比条件下，萃取收率较高。
3.2 全发酵液萃取操作的pH值萃取实验
青霉素的降解受pH值的影响很大，下图为青霉素半衰期与pH值和温度的关系：

由上图表可以看出，任何温度条件下，随着pH值的降低青霉素的半衰期均急剧缩短。因此，实际生产中应重点考虑随着pH值的降低对青霉素降解的影响。
下表为全发酵液二级逆流萃取过程中不同pH值条件下所得到的萃取结果数据：

从上表中可以看出，全发酵液二级逆流萃取工艺中一阶段重相pH值控制至2.0左右一阶段萃取BA效价最高，另一方面，青霉素发酵液中含有大量杂质，其中包括色素和有机杂酸等，这些杂质对青霉素工业盐的质量有很大影响，因此生产上最合适的pH值控制范围为2.0-2.2。
3.3 全发酵液萃取体系萃取温度的影响
全发酵液萃取分离情况受温度的影响较大，温度越低分离情况越差，温度越高分离情况越好。以下为生产调节不同发酵液温度和不同丁酯温度的生产 结果数据：

从上表可以看出，发酵液温度控制20℃左右，丁酯温度控制10-15℃萃取收率最高。分析原因应为：萃取体系温度越高，废酸水中丁酯含量越高，但随着温度的升高分子活性在提高，青霉素萃取相转移的能力在增强。二者在发酵液温度20℃左右，丁酯温度10-15℃达到收率最高的交叉点。
4、 存在问题
4.1 研究结果中，发酵液温度控制20℃左右，丁酯温度控制10-15℃萃取收率最高的条件下，极大增加了青霉素产生降解的可能性，因此清洗消工作必须相应加强。
4.2 发酵液放罐后为减少降解，调整发酵液的pH值至6左右，在技术操作上存在一定困难，需要进一步研究。
5、 经济效益
经过以上优化后，车间实际萃取收率提高1.5%，合计年可产生经济效益达到500多万元。
6、 总结
有以上研究结果可以看出，全发酵液二级逆流萃取工艺，最适宜的相比为（0.9-1.0）:1；最合适的pH值控制范围为2.0-2.2；发酵液温度20℃左右，丁酯温度10-15℃；调整发酵液的pH值至6左右，在技术操作上存在一定困难，需要进一步研究。
7、 参考文献
7.1 《抗生素工业生产》编写组. 抗生素工业生产. 中国医药公司, 1981
7.2 邬行彦, 熊宗贵, 胡章助. 抗生素生产工艺学. 北京:化学工业出版社, 1994
7.3 《抗生素生物理化特性》编写组. 抗菌素生物理化特性（第二分册）.上海.人民卫生出版社, 1981

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