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1、青霉素提取精制工青霉素提取精制工艺过程程现在学习的是第1页，共25页第三节第三节 青霉素生产工艺过程青霉素生产工艺过程 二、青霉素的提取和精制工艺过程二、青霉素的提取和精制工艺过程 1.1.工艺流程简图工艺流程简图微生物制药工艺及反应器（第十章）微生物制药工艺及反应器（第十章）现在学习的是第2页，共25页 2.2.工艺控制工艺控制 青霉素不稳定，发酵液预处理、提取和精制过程要青霉素不稳定，发酵液预处理、提取和精制过程要条件温和、快速，防止降解。条件温和、快速，防止降解。预处理及过滤预处理及过滤 提取提取 脱色脱色 结晶结晶微生物制药工艺及反应器（第十章）微生物制药工艺及反应器（第十章）现在学习
2、的是第3页，共25页 预处理及过滤预处理及过滤 发酵滤液冷却至发酵滤液冷却至1010 鼓式真空过滤机过滤鼓式真空过滤机过滤 一次滤液一次滤液pH6.2-7.2pH6.2-7.2，蛋白质，蛋白质0.05%-0.2%0.05%-0.2%沉淀蛋白质加沉淀蛋白质加10%10%硫酸调硫酸调pH4.5-5.0pH4.5-5.0，0.05%PPB0.05%PPB，0.7%0.7%硅藻土助滤剂硅藻土助滤剂 板框过滤机过滤板框过滤机过滤 二次滤液二次滤液（澄清透明）（澄清透明）萃取。萃取。微生物制药工艺及反应器（第十章）微生物制药工艺及反应器（第十章）现在学习的是第4页，共25页 提取提取 1010以下以下 p
3、HpH值值1.8-2.21.8-2.2 加加1/31/3体积体积BABA1 1二次滤液二次滤液 卧式离心机（卧式离心机（PODPOD）分离）分离一次醋酸丁酯（一次醋酸丁酯（BABA）萃取液（青霉素）萃取液（青霉素）微生物制药工艺及反应器（第十章）微生物制药工艺及反应器（第十章）现在学习的是第5页，共25页 10 10以下以下 pHpH值值6.86.87.47.42 2一次（一次（BABA）萃取液）萃取液 卧式离心机（卧式离心机（PODPOD）分离）分离NaHCONaHCO3 3缓冲溶液（青霉素）缓冲溶液（青霉素）微生物制药工艺及反应器（第十章）微生物制药工艺及反应器（第十章）现在学习的是第6页
4、，共25页 10 10以下以下 10%H10%H2 2SOSO4 4 调调pH2.0pH2.0 3 3 NaHCONaHCO3 3缓冲溶液缓冲溶液 再加再加1/31/3体积体积BABA 二次（二次（BABA）萃取液（青霉素）萃取液（青霉素）微生物制药工艺及反应器（第十章）微生物制药工艺及反应器（第十章）现在学习的是第7页，共25页 脱色脱色 萃取液中添加活性炭，除去色素、热源，过滤除去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。活性炭活性炭150-300g/10150-300g/10亿单位亿单位 二次二次BABA萃取液萃取液 石棉过滤板石棉过滤板 脱色脱色 过滤过滤 结晶结晶
5、萃取条件：为减少青霉素降解，整个萃取过程应在低温萃取条件：为减少青霉素降解，整个萃取过程应在低温10 10 以下进行。萃取罐冷冻盐水冷却。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）微生物制药工艺及反应器（第十章）现在学习的是第8页，共25页 结晶结晶 萃取液一般通过结晶提纯。青霉素钾盐在醋酸丁酯中萃取液一般通过结晶提纯。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溶解度很小，在二次丁酯萃取液中加入醋酸钾-乙醇溶液，乙醇溶液，青霉素钾盐就结晶析出。然后采用重结晶方法，进一步提高青霉素钾盐就结晶析出。然后采用重结晶方法，进一步提高纯度，将钾盐溶于纯度，将钾盐溶
6、于KOHKOH溶液，调溶液，调pHpH至中性，加无水丁醇，在真至中性，加无水丁醇，在真空条件下，共沸蒸馏结晶得纯品。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）微生物制药工艺及反应器（第十章）现在学习的是第9页，共25页 直接结晶：在二次乙酸丁酯萃取液中加醋酸钠乙直接结晶：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。到青霉素钾盐。共沸蒸馏结晶：萃取液，再用共沸蒸馏结晶：萃取液，再用0.5 mol/ml NaOH0.5 mol/ml NaOH萃取，萃取，pH6.4-6.8pH6.4-6
7、.8下得到钠盐水浓缩液。加下得到钠盐水浓缩液。加2.52.5倍体积丁醇，倍体积丁醇，16162626，0.67-1.3KPa0.67-1.3KPa下共沸蒸馏。水和丁醇形成共沸物而蒸出。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。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）微生物制药工艺及反应器（第十章）现在学习的是第10页，共25页 下面以青霉素盐溶液结晶普鲁卡因青霉素为例来说明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、纯度和其工艺要求。在结晶过程中应注意控制晶
8、体大小、纯度和形态等要求。形态等要求。晶种晶种 晶体形态的控制关键在于品种的采用。在晶体形态的控制关键在于品种的采用。在结晶开始时加入一定量的晶种，以便在大量结晶前预先增结晶开始时加入一定量的晶种，以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，加很多晶核，在结晶过程中这些晶核相互地成长为晶体，这样成长速度快，而每颗晶核上成长的量并不多。从而得这样成长速度快，而每颗晶核上成长的量并不多。从而得到微细的品粒，同时形态也得到了保证。到微细的品粒，同时形态也得到了保证。微生物制药工艺及反应器（第十章）微生物制药工艺及反应器（第十章）现在学习的是第11页，共25页 晶种的质量晶
9、种的质量(即大小、均匀度即大小、均匀度)好坏，对晶体形态控制好坏，对晶体形态控制有着关键的作用。工艺上要求晶种的形态应椭圆形，直有着关键的作用。工艺上要求晶种的形态应椭圆形，直径在径在2 2微米左右。如果加入的晶种直径过大，则结晶后生成微米左右。如果加入的晶种直径过大，则结晶后生成的晶体相应也大。因此控制晶种的质量，对晶体的形态有着的晶体相应也大。因此控制晶种的质量，对晶体的形态有着直接影响。直接影响。微生物制药工艺及反应器（第十章）微生物制药工艺及反应器（第十章）现在学习的是第12页，共25页 温度温度 温度高能加强分子运动，反应速度快，晶体温度高能加强分子运动，反应速度快，晶体生长快，形成
10、的晶体颗粒较大；温度低，晶体生长较慢，晶生长快，形成的晶体颗粒较大；温度低，晶体生长较慢，晶体颗粒较细小。体颗粒较细小。但普鲁卡因青霉素结晶是放热反应，因此在整个反应过但普鲁卡因青霉素结晶是放热反应，因此在整个反应过程中温度控制在程中温度控制在5 52020较适宜。温度过高要造成对青霉素的较适宜。温度过高要造成对青霉素的破坏；温度过低会增加反应液的粘度，造成晶体过细，给洗涤破坏；温度过低会增加反应液的粘度，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。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）微生物制药工艺及反应器（第十章）现在学习的是第13页，共25页 盐
11、酸普鲁卡因水溶液的加入速度盐酸普鲁卡因水溶液的加入速度 在普鲁卡因在普鲁卡因青霉素结晶的过程中，是采用先行加入晶种的方法，故青霉素结晶的过程中，是采用先行加入晶种的方法，故反应剂盐酸普鲁卡因水溶液的加入速度是反应剂盐酸普鲁卡因水溶液的加入速度是“先馒后快先馒后快”。先慢是为了让先行加入的晶种迅速生长为晶体。如果反应一开先慢是为了让先行加入的晶种迅速生长为晶体。如果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的小晶
12、核，先行加入的晶种失去控制晶体形态的作用，造规则的小晶核，先行加入的晶种失去控制晶体形态的作用，造成晶体形态混乱。成晶体形态混乱。微生物制药工艺及反应器（第十章）微生物制药工艺及反应器（第十章）现在学习的是第14页，共25页 当反应液中已生长了许多晶体后，由于过饱和度较当反应液中已生长了许多晶体后，由于过饱和度较结晶开始阶段要小，所以要加快反应剂的速度，才能维结晶开始阶段要小，所以要加快反应剂的速度，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的晶体，从而使晶体的形态也得到了保证。规则的晶体，从而使晶体的形态也得到了保证。微生物制药
13、工艺及反应器（第十章）微生物制药工艺及反应器（第十章）现在学习的是第15页，共25页 结晶液的质量控制结晶液的质量控制 结晶液质量的好坏直接影响到结晶液质量的好坏直接影响到成品的质量。因此要控制好青霉素钠盐结晶水溶液质量还必须成品的质量。因此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：掌握好以下几点：微生物制药工艺及反应器（第十章）微生物制药工艺及反应器（第十章）现在学习的是第16页，共25页 结晶液的结晶液的pHpH：应控制在应控制在6 65 57 70 0之间较适宜，因之间较适宜，因为青霉素钠盐水溶液的稳定性与为青霉素钠盐水溶液的稳定性与pHpH值很大关系，当值很大关系，当pHp
14、H值在值在5 58 87 70 0之间较稳定，破坏程度小。为了使结晶液有较稳之间较稳定，破坏程度小。为了使结晶液有较稳定的定的pHpH值，必须加入由磷酸氢二钠和磷酸二氢钠组成的值，必须加入由磷酸氢二钠和磷酸二氢钠组成的缓冲液，其缓冲液，其pHpH值应为值应为6 68 87 70 0。缓冲液同时还能络合重。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量减少破坏损失。金属离子使青霉素钠盐结晶液在放置时尽量减少破坏损失。微生物制药工艺及反应器（第十章）微生物制药工艺及反应器（第十章）现在学习的是第17页，共25页 浓度：结晶液浓度过高时，杂质含量也相应升高，浓度：结晶液浓度过高时，杂质含
15、量也相应升高，对成品质量有影响；如果浓度过低，则设备利用率低，母液对成品质量有影响；如果浓度过低，则设备利用率低，母液体积增加，相应地残留在母液中的发酵单位也增加，同时增体积增加，相应地残留在母液中的发酵单位也增加，同时增加原材料加原材料(如氯化钠如氯化钠)的消耗，从而提高成本。因此工艺上要的消耗，从而提高成本。因此工艺上要求青霉素钠盐结晶液的浓度应控制在求青霉素钠盐结晶液的浓度应控制在10102020万万u um1m1左右较左右较适宜。适宜。微生物制药工艺及反应器（第十章）微生物制药工艺及反应器（第十章）现在学习的是第18页，共25页 色泽：要求结晶液的颜色应为淡黄色透明液体。色泽：要求结晶
16、液的颜色应为淡黄色透明液体。因为结晶液的颜色也能表示其质量情况，结晶液色泽不因为结晶液的颜色也能表示其质量情况，结晶液色泽不好，就直接影响到成品的色级。好，就直接影响到成品的色级。温度：二次青霉素钠盐水溶液在低温条件下较稳温度：二次青霉素钠盐水溶液在低温条件下较稳定，因此在定，因此在55左右存放。左右存放。微生物制药工艺及反应器（第十章）微生物制药工艺及反应器（第十章）现在学习的是第19页，共25页 丁酯含量：如果二次青霉素钠盐水溶液中含过量丁酯含量：如果二次青霉素钠盐水溶液中含过量多的丁酯，则将使结晶不易控制，容易使晶形长乱，影多的丁酯，则将使结晶不易控制，容易使晶形长乱，影响洗涤效果，使成
17、品质量下降，同时也影响收率。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）微生物制药工艺及反应器（第十章）现在学习的是第20页，共25页第四节第四节 其它工艺技术及技术改造方向其它工艺技术及技术改造方向 一、合成新的半合成青霉素一、合成新的半合成青霉素 由于天然青霉素抗菌谱较窄，长期使用抗药菌株出现，由于天然青霉素抗菌谱较窄，长期使用抗药菌株出现，所以必须对天然青霉素进行化学改造。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青霉素类抗生素有疗效的是母核效的是母核6-6-氨基青霉烷酸氨基青霉烷酸(6-APA)(6-APA)，其对酸、碱不稳定难，其对酸、碱不稳
18、定难以化学合成。所以半合成青霉素的基本方法是：以化学合成。所以半合成青霉素的基本方法是：微生物制药工艺及反应器（第十章）微生物制药工艺及反应器（第十章）现在学习的是第21页，共25页 半合成青霉素的基本方法是：半合成青霉素的基本方法是：1.1.先经微生物发酵法获得先经微生物发酵法获得6-6-氨基青霉烷酸氨基青霉烷酸(6-APA)(6-APA)，或是酶法水解青霉素或是酶法水解青霉素G G或青霉素或青霉素V V获得获得6-6-氨基青霉烷酸氨基青霉烷酸(6-APA)(6-APA)；2.2.用化学方法修饰各类酰基侧链；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）微生物制药工艺及反应器（
19、第十章）现在学习的是第22页，共25页 3.3.将修饰过的各类酰基侧链与将修饰过的各类酰基侧链与6-APA6-APA再经发酵法、酶再经发酵法、酶法或化学法进行法或化学法进行酰化缩合酰化缩合反应，最终形成半合成青霉素新反应，最终形成半合成青霉素新产品。产品。比如我们大家知道的：氨苄青霉素、羧苄青霉素、苯唑比如我们大家知道的：氨苄青霉素、羧苄青霉素、苯唑青霉素等。青霉素等。微生物制药工艺及反应器（第十章）微生物制药工艺及反应器（第十章）现在学习的是第23页，共25页 二、菌丝悬浮法、固定化细胞及固定化酶法在二、菌丝悬浮法、固定化细胞及固定化酶法在6-APA6-APA 生生产中的应用。产中的应用。1
20、.1.菌丝悬浮法菌丝悬浮法 以青霉素以青霉素G G为原料，利用大肠杆菌产生的酰基转移酶为原料，利用大肠杆菌产生的酰基转移酶(PGA)(PGA)进行水解（酶解），获得进行水解（酶解），获得6-6-氨基青霉烷酸氨基青霉烷酸(6-APA)(6-APA)。微生物制药工艺及反应器（第十章）微生物制药工艺及反应器（第十章）现在学习的是第24页，共25页 2.2.固定化细胞法固定化细胞法 将大肠杆菌固定在载体上，做成固定化细胞，装入反应器，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的酰基转移酶利用固定化细胞产生的酰基转移酶(PGA)(PGA)水解青霉素水解青霉素G G，再结，再结晶分离获得晶分离获得6-6-氨基青霉烷酸氨基青霉烷酸(6-APA)(6-APA)。3.3.固定化酶法固定化酶法 将酰基转移酶将酰基转移酶(PGA)(PGA)固定在载体上，做成固相酶装入反应固定在载体上，做成固相酶装入反应器，水解青霉素器，水解青霉素G G，再结晶分离获得，再结晶分离获得6-6-氨基青霉烷酸氨基青霉烷酸(6-APA)(6-APA)。微生物制药工艺及反应器（第十章）微生物制药工艺及反应器（第十章）现在学习的是第25页，共25页