第十章青霉素和頭孢菌素詳解演示文稿

第十章青霉素和頭孢菌素詳解演示文稿1當前1頁，總共67頁。優(yōu)選第十章青霉素和頭孢菌素2當前2頁，總共67頁。二.青霉素生產工藝技術2.發(fā)酵工藝控制點發(fā)酵溫度：25度

pH值：6.5

通氣量：0.5-1VVM

罐壓：

溶氧：?30%

葡萄糖補率：3h

發(fā)酵液NH4+濃度：250-300ppm

苯乙酸濃度：約100ppm

3當前3頁，總共67頁。二.青霉素生產工藝技術3.青霉素典型發(fā)酵曲線4當前4頁，總共67頁。二.青霉素生產工藝技術青霉素提取工藝流程發(fā)酵液發(fā)酵濾液一次萃取液一次水提液二次萃取液脫色液冷卻、絮凝、過濾調節(jié)，乙酸丁酯逆流萃取碳酸氫鈉溶液逆流反萃取加活性碳脫色調節(jié)，乙酸丁酯逆流萃取加乙酸鉀丁醇溶液，共沸結晶結晶懸液濕晶體青霉素鉀鹽5當前5頁，總共67頁。菌種(strain)：產黃青霉菌(Penicilliumchrysogenum)孢子培養(yǎng)(sporecultivation)：25oC,6-7d種子培養(yǎng)(seedcultivation)：25oC，2-3d發(fā)酵培養(yǎng)(fermentation)：22-26oC,6-7d加糖控制(sugarfeeding)：殘?zhí)墙抵?.6％

青霉素發(fā)酵(1)PenicillinFermentation6當前6頁，總共67頁。補氮(nitrogenfeeding)：氨控制在％前體(precursor)：殘余苯乙酰胺％溫度控制(temperature)：前期25-26oC

后期23oC通氣與攪拌(aeration&stir)：1:0.8VVM泡沫(foam)：天然油脂,如豆油青霉素發(fā)酵(2)PenicillinFermentation7當前7頁，總共67頁。青霉素發(fā)酵過程主要變量的典型變化曲線8當前8頁，總共67頁。PenicillinFermentationProfile變化曲線9當前9頁，總共67頁。青霉素發(fā)酵過程中的代謝流分布發(fā)酵100小時。括號內數字是代謝流分布摩爾百分比。10當前10頁，總共67頁。青霉素生產工藝青霉素工業(yè)化生產主要采用三級發(fā)酵的方法11當前11頁，總共67頁。２.１菌種青霉（Penicillium)產黃青霉Penicilliumchrysogenum點青霉Penicilliumnotatum12當前12頁，總共67頁。一、青霉素生產工藝流程

——種子制備與發(fā)酵13當前13頁，總共67頁。(二)種子制備

種子制備包括孢子培養(yǎng)和種子培養(yǎng)，孢子培養(yǎng)以產生豐富的孢子為目的，種子培養(yǎng)以繁殖大量健壯的菌絲體(種子罐培養(yǎng))為主要目的。國內青霉素的生產菌種分為絲狀菌和球狀菌兩種。絲狀菌又分為黃孢子絲狀菌及綠孢子絲狀菌；球狀菌分為綠孢子球狀菌和白孢子球狀菌。生產廠大都采用綠色絲狀菌，球狀菌發(fā)酵單位雖高，但對原材料和設備的要求較高，且提煉收率也低于絲狀菌。14當前14頁，總共67頁。1.絲狀菌的種子制備絲狀菌的生產菌種保藏在沙土管內。大米茄子瓶內孢子成熟后進行真空干燥，制成大米孢子，并以這種形式低溫保存?zhèn)溆?。種子質量要求：菌絲稠密，菌絲團很少，菌絲粗壯，有中小空胞，處在第Ⅲ～Ⅳ期。種子罐以達到對數生長的后期為培養(yǎng)成熟指標，不能隨意延長或縮短培養(yǎng)時間；同時要考慮培養(yǎng)液的流動性，以不影響通過管道向發(fā)酵罐接種的速度為宜。15當前15頁，總共67頁。2.球狀菌的種子制備球狀菌的生產菌種是冷凍管孢子。三角瓶培養(yǎng)原始親米孢子，再移入茄子瓶生產大米孢子(又稱生產米)。親米、生產米孢子都需保存在5℃冰箱內。新鮮的生產米(10d內)接入種子罐培養(yǎng)球狀菌以新鮮孢子為佳，其生產水平優(yōu)于真空干燥的孢子，能使發(fā)酵單位的罐批差異減少。16當前16頁，總共67頁。(三)發(fā)酵培養(yǎng)基組成/1.碳源青霉菌能利用乳糖、蔗糖、葡萄糖、淀粉、天然油脂等。葡萄糖是容易利用的碳源，有利于菌體的生長。乳糖能被產生菌緩慢利用而維持青霉素分泌的有利條件，故為最佳碳源，但貨源少、價格高。玉米油、豆油也能被緩慢利用作為有效的碳源，但不可能大規(guī)模使用。采用葡萄糖和乳糖兩種碳源就能適合青霉菌發(fā)酵過程中的生理變化，在發(fā)酵初期利用氧化速率快的葡萄糖使青霉菌大量、迅速、強壯地繁殖菌絲體；當葡萄糖耗盡時青霉菌進入發(fā)酵后期，此時利用氧化緩慢的乳糖，使發(fā)酵液pH較穩(wěn)定，避免速效碳源的分解產物阻遏作用，有利于青霉菌大量、持久地分泌青霉素。17當前17頁，總共67頁。(三)發(fā)酵培養(yǎng)基組成/1.碳源單獨使用葡萄糖，常常因為發(fā)酵前期葡萄糖濃度過高，其分解代謝產物對青霉素合成酶產生阻遏(或抑制)或對菌體生長產生抑制作用，而后期葡萄糖濃度降低，限制了菌絲生長和產物合成。為了避免這一現象，青霉素發(fā)酵中采用連續(xù)流加的方法加入葡萄糖來替代乳糖，既節(jié)約了成本，又有利于青霉素的合成。目前生產上用的碳源是葡萄糖母液和工業(yè)用葡萄糖，最為經濟合理。18當前18頁，總共67頁。(三)發(fā)酵培養(yǎng)基組成/2.氮源玉米漿是青霉素發(fā)酵最好的氮源。玉米漿是淀粉生產的副產物，含多種氨基酸，如精氨酸、谷氨酸、組氨酸、苯丙氨酸、丙氨酸以及以及為芐青霉素生物合成提供側鏈前體β-苯乙胺等?，F因國內玉米漿產量少，且質量難以控制，也可選用便于保藏和質量穩(wěn)定的花生餅粉或棉籽餅粉來代替，生產水平也可達到技術指標。目前生產上用的氮源是花生餅粉、麩質、玉米胚芽粉及尿素等。19當前19頁，總共67頁。(三)發(fā)酵培養(yǎng)基組成/3.前體物質前體有苯乙酸及其衍生物苯乙酰胺、苯乙胺、苯乙酰甘氨酸等。它們可以作為青霉素G側鏈的前體物直接結合到青霉素分子中，也可以作為養(yǎng)料和能源被利用。前體物質對青霉菌都有一定的毒性。苯乙酸、苯乙酰胺等對菌體生長和生物合成均有毒性，其毒性的大小與培養(yǎng)基的pH有關。苯乙酰胺在堿性(pH8)下抑制菌體生長；苯乙酸在酸性(pH5.5)下毒性較大；中性pH下苯乙酰胺的毒性大于苯乙酸。前體用量大于0.1％時，除了苯氧乙酸外，其他都對青霉素合成產生抑制。20當前20頁，總共67頁。前體苯乙酸：青霉素G苯氧乙酸：青霉素V辛酸：青霉素K………..21當前21頁，總共67頁。(三)發(fā)酵培養(yǎng)基組成/4.無機元素①硫和磷：硫濃度降低時青霉素產量減少至1/3，磷濃度降低時青霉素產量減少一半。②鈣、鎂和鉀：鎂離子少，鉀離子多時，菌絲細胞將培養(yǎng)基中氮源轉化成各種氨基酸的能力強。鈣離子影響細胞的生長和培養(yǎng)基的pH。③鐵離子：鐵易滲入菌絲內，它對青霉素發(fā)酵有毒害作用。Fe3+含量6μg／mL以下時無影響；超過30～40μg／mL，則發(fā)酵單位增長緩慢。60μg／mL時降低產量30％；300μg／mL時降低產量90％。22當前22頁，總共67頁。青霉素發(fā)酵培養(yǎng)基基本組成葡萄糖10%；玉米漿4～5％；苯乙酸0.5～0．8％；豬油或植物油、消泡劑0.5％。23當前23頁，總共67頁。2.3發(fā)酵過程的控制：三個不同的代謝時期：菌絲生長繁殖期青霉素分泌期菌絲自溶期24當前24頁，總共67頁。(四)發(fā)酵條件控制環(huán)境變量比較直觀，容易控制。包括溫度、pH值、基質濃度、溶氧飽和度等。生理變量，在許多情況下不能直接測定和定量，控制也較困難。包括菌絲濃度、菌絲生長速度、菌絲形態(tài)等。25當前25頁，總共67頁。1.加糖控制乳糖是青霉素生物合成的最好碳源，葡萄糖的分解代謝物會抑制青霉素的合成?？刹捎眠B續(xù)添加葡萄糖的方法來代替乳糖。對容易產生阻遏、抑制和限制作用的基質(葡萄糖、胺、苯乙酸等)進行緩慢流加，以維持一定的最適濃度。加糖主要控制殘?zhí)橇浚尤肓恐饕獩Q定于耗糖速度、pH值變化、菌絲量及培養(yǎng)液體積。目前，糖濃度的檢測尚難在線進行，故葡萄糖的流加不是根據糖濃度控制，而是間接根據pH值、溶氧或CO2釋放率予以調節(jié)。26當前26頁，總共67頁。2.pH控制前期60h內維持pH6.8～7.2，以后穩(wěn)定在pH6.5左右。應盡量避免pH超過7.0。因為青霉素在堿性條件下不穩(wěn)定，容易加速其水解。通過補加糖和生理酸性物質(如硫酸銨等無機氮源)，降低pH。通過補加CaCO3、氨水或尿素，也可提高通氣量，促進有機酸氧化來提高pH。加油較多時要適當減少葡萄糖的量。用酸或堿來調節(jié)往往會超過控制范圍，導致菌體代謝朝不利于抗生素合成的方向變化。不同方法控制pH對青霉素合成的影響如圖所示。27當前27頁，總共67頁。不同方法控制pH對青霉素合成的影響

28當前28頁，總共67頁。3.補料及添加前體分次補加硫酸銨、氨或尿素等氮源，可以延長發(fā)酵周期、調節(jié)pH、前體轉化率為46％～90％。濃度過大對菌體產生不利影響，除基礎料中加入0.07%外，其余按需要同氮源另行滅菌，待菌絲稠密不再加油時補入。為了盡量減少苯乙酸的氧化，采用間歇或連續(xù)添加低濃度前體物質的方法，保持前體的供應速率僅略大于生物合成的需要，控制苯乙酸0.1％、苯乙酰胺0.05％～0.08％。加入硫代硫酸鈉能減少它們的毒性。29當前29頁，總共67頁。3.補料及添加前體補入表面活性劑，如新潔爾滅50mg/L，或聚氧乙烯、山梨糖醇酐、單油酸酯、單月桂酸酯和三油酸酯等也能增加青霉素的產量。加入少量可溶性高分子化合物，如40mg／L聚乙烯醇、聚丙烯酸鈉、聚二乙胺或聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，能使青霉素產率增加。①高分子化合物能使鄰近攪拌葉的液體速度梯度降低，避免打斷菌絲，②高分子化合物起分散劑的作用，菌絲不致成團，增加了氧傳遞到菌絲體內的速度。同時還有利于除去CO2；30當前30頁，總共67頁。4.溫度控制青霉菌生長的適宜溫度為30℃，而分泌青霉素的適宜溫度是20℃左右，采用分段變溫控制，可延緩菌絲衰老，增加溶解氧濃度，延長發(fā)酵周期，有利于發(fā)酵后期青霉素單位的增長，減少發(fā)酵液中青霉素的降解破壞，提高產量。種子罐培養(yǎng)絲狀菌25℃，球狀菌28℃。發(fā)酵罐絲狀菌26℃→24℃→23℃→22℃；球狀菌26℃→25℃→24℃。31當前31頁，總共67頁。5.溶氧濃度控制溶氧濃度降到30％飽和度以下，青霉素產量急劇下降；低于10%飽和度時，則造成不可逆轉的損失。發(fā)酵液中溶氧濃度過高，說明菌絲生長不良或加糖率過低，使呼吸強度下降同樣影響生產能力的發(fā)揮。一般控制通氣比為l∶(0.8～1)[W/(V·min)]，攪拌轉速為150～200r／min。中、后期減慢轉速對球狀菌的生理生化代謝有利，能提高發(fā)酵單位，并能節(jié)約能源。絲狀菌種子罐的攪拌轉速快于發(fā)酵罐，而球狀菌種子罐的轉速慢于發(fā)酵罐。氧消耗與糖消耗成正比，故溶氧濃度也可作為葡萄糖流加控制的參考指標之一。32當前32頁，總共67頁。6.菌體濃度青霉素發(fā)酵分為生長和產物合成兩個階段：①菌絲生長繁殖期：糖及含氮物質迅速利用。對絲狀菌而言，孢子發(fā)芽長出菌絲，分枝旺盛。對球狀菌而言，孢子發(fā)芽后菌絲生長逐步發(fā)育成球狀。此時青霉素分泌量很少，菌體濃度迅速增加，應通過限制糖的供給進行控制。

②青霉素分泌期：菌絲生長趨勢減弱，青霉素分泌旺盛。應間歇添加葡萄糖、花生餅粉、尿素、前體。絲狀菌pH要求6.2～6.4，球狀菌pH要求6．6～6.9。氧傳遞率(OTR)及氧消耗率(OUR)與菌體濃度關系密切。每個具有固定通氣、攪拌條件的發(fā)酵罐，都有一個使OTR和OUR在某一溶氧水平上達到平衡的臨界菌體濃度，必須控制菌體濃度使之不超越臨界值。

33當前33頁，總共67頁。8菌體生長速度在葡萄糖限制生長的條件下，當比生長率低于0.015／h時，比生產率與比生長率成正比；當比生長率高于0.015／h時，比生產率與比生長率無關。因此，要在發(fā)酵過程中達到并維持最大比生產率，必須使比生長率不低于0.015／h。這一比生長率稱為臨界比生長率。事實上，青霉素工業(yè)發(fā)酵生產階段控制的比生長率要比這一理論值低得多，卻仍然能達到很高的比生產率。這是由于不斷有部分菌絲自溶，故雖然表觀比生長率較低，但真比生長率卻要高一些。34當前34頁，總共67頁。9.菌絲形態(tài)絲狀菌所有菌絲體都能充分和發(fā)酵液中的基質及氧接觸，故一般比生產率較高。菌絲球則由于發(fā)酵液粘度顯著降低，使氣液兩相間氧的傳遞速率大大提高，從而允許更多的菌絲生長(即臨界菌絲濃度較高)，發(fā)酵罐體積產率甚至高于絲狀菌。在絲狀菌發(fā)酵中，控制菌絲形態(tài)使其保持適當的分枝和長度并避免結球，是獲得高產的關鍵要素之一。而在球狀菌發(fā)酵中，使菌絲球保持適當的大小和松緊，并盡量減少游離菌絲的含量，也是充分發(fā)揮其生產能力的關鍵要素之一。這種形態(tài)的控制，與糖和氮源的流加狀況、攪拌的剪切強度及比生長率(稀釋率)密切相關。35當前35頁，總共67頁。10.泡沫與消沫前期泡沫主要是花生餅粉和麩質水引起的，泡沫多，可間歇攪拌，不能多加油；中期泡沫可加油控制，必要時可略為降低空氣流量，但攪拌應開足，否則會影響菌的呼吸；發(fā)酵后期盡量少加消泡劑。“泡敵”(聚醚樹脂類消沫劑)可部分代替天然油脂。BAPE型(聚氧丙烯聚氧乙烯三聚丙醇胺醚)的消泡能力強、毒性較低，優(yōu)于GPE型(聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚)，在菌絲生長繁殖期不宜多用，中、后期泡敵與豆油交替加入。36當前36頁，總共67頁。11.發(fā)酵終點確定及異常情況處理發(fā)酵時間的長短應從以下三個方面考慮：①累計產率(發(fā)酵累計總億產量與發(fā)酵罐容積及發(fā)酵時間之比值)最高；②單產成本(發(fā)酵過程中的累計成本投入與累計總億產量之比值)最低；③發(fā)酵液質量好(抗生素濃度高，降解產物少，殘留基質少。菌絲自溶少)。前期菌絲生長不良，發(fā)酵異常時可采取倒出部分發(fā)酵液，補入部分新鮮料液和良好的種子。前期染菌或種子帶菌，可采用重新消毒并補入適量的糖、氮成分。中后期發(fā)生染菌若是產氣細菌則應及時放罐過濾、提煉，事后徹底消毒處理。發(fā)酵單位停滯不長，可酌情提前放罐。37當前37頁，總共67頁。發(fā)酵級別主要培養(yǎng)基攪拌速度(rpm)培養(yǎng)時間(h)酸度范圍培養(yǎng)溫度一級發(fā)酵葡萄糖、乳糖、玉米漿300~35040自然pH27℃±1二級發(fā)酵葡萄糖、玉米漿250~2800~14自然pH25℃±1三級發(fā)酵花生餅粉、葡萄糖、尿素、苯乙酰氨、硫代硫酸鈉等150~200按產生青霉素的趨勢決定停止發(fā)酵前６０h左右６.７～７.２以后為６.７前６０h左右２６℃，以后２４℃38當前38頁，總共67頁。青霉素發(fā)酵的主要工藝控制點操作變量工藝控制點操作變量工藝控制點發(fā)酵罐容積150~200m3發(fā)酵溫度~25℃裝料率~80%發(fā)酵液pH~6.5攪拌輸入功率3~4kW/m3初始菌體濃度1.5~1.8kg(干重)/m3通氣率40~60Nm3/(m3·h)葡萄糖料液濃度~450kg/m3空氣壓力（表壓）0.2MPa葡萄糖補加率1.0~2.5kg/(m3·h)發(fā)酵液上方壓力（表壓）0.03~0.06MPa發(fā)酵液中銨氮濃度0.25~0.34kg/m3液相氧體積傳遞系數(kLa)200h-1發(fā)酵液中苯乙酸濃度~0.1kg/m3發(fā)酵液中溶氧濃度>30%飽和度發(fā)酵時間180~240h39當前39頁，總共67頁。青霉素生產工藝流程——提煉40當前40頁，總共67頁。二.青霉素提取工藝原理1.青霉素的兩性性質由于青霉素結構中羧基結構，使得青霉素在不同pH下呈現不同的溶解性質。當酸性條件下，呈分子型青霉酸結構，具有良好有機溶劑溶解性質；當堿性條件下，呈離子型結構，易溶于水而難溶于有機溶劑。根據此機理設計萃取/反萃取步驟進行粗分離。

2.共沸結晶青霉素鉀在乙酸丁酯中溶解度非常低，青霉素鉀鹽丁醇稀釋液蒸餾時形成丁醇一水二元共沸物，利用丁醇一水二組分在較寬的液相組成范圍內蒸餾溫度穩(wěn)定、溶液沸點下降等特點，在共沸蒸餾過程中以補加丁醇的方法將水分帶走，使溶液逐步達到過飽和狀態(tài)而析出結晶。41當前41頁，總共67頁。四、青霉素的提取發(fā)酵液中青霉素的濃度很低，折合重量計算僅含2.5％，需濃縮才便于結晶。早期曾用活性炭吸附法，沉淀法或離子交換法，目前多用溶劑萃取法。青霉素游離酸易溶于醋酸乙酯、苯、氯仿、丙酮和醚等有機溶劑，在水中的溶解度很小，且迅速喪失其抗菌能力。由于青霉素的性質不穩(wěn)定，整個提取和精制過程應在低溫下快速進行，并應注意清洗和保持在穩(wěn)定的pH值范圍，注意對設備清洗消毒減少污染，盡量避免或減少青霉素效價的破壞損失。42當前42頁，總共67頁。四、青霉素的提取青霉素的金屬鹽極易溶于水，幾乎不溶于乙醚、氯仿或醋酸戊酯，易溶于低級醇，略溶于乙醇、丁醇、酮類或醋酸乙酯中，但如果此類溶劑中含有少量水分時，則青霉素的金屬鹽在溶劑中的溶解度就大大增加。溶劑萃取法提取即利用青霉素與堿金屬所生成的鹽類在水中溶解度很大，而青霉素游離酸易溶解于有機溶劑中這一性質，將青霉素在酸性溶液中轉入有機溶劑醋酸丁酯(BA)中，然后再轉入中性水相中。經過這樣反復幾次萃取，就能達到提純和濃縮的目的。43當前43頁，總共67頁。2.4青霉素的提取

發(fā)酵停止冷卻（加入１％～２％甲醛，加入CaCl2)過濾萃?。ㄏ人峄?，然后用萃取劑萃取,再用緩沖溶液提?。┟撋Y晶（加入３～４倍體積的丁醇，真空蒸餾，將水與丁醇蒸出）烘干44當前44頁，總共67頁。(一)發(fā)酵液的過濾和預處理放罐后要冷卻。青霉素在低溫時比較穩(wěn)定，細菌繁殖也較慢，可避免青霉素迅速破壞。預處理用鼓式過濾機及板框過濾機二次過濾。青霉素發(fā)酵液菌絲較粗大，一般過濾較容易。菌絲自溶時，在鼓式過濾機表面不能形成緊密的薄層，因而不能自行剝落，使過濾時間增長，濾液量降低，且濾液發(fā)渾。發(fā)酵液最高單位時，常常也是菌絲開始自溶的時候，最好控制在自溶前放罐。45當前45頁，總共67頁。(一)發(fā)酵液的過濾和預處理從鼓式過濾機得到的濾液，pH值6.2～7.2，略發(fā)渾，棕黃色或棕綠色。蛋白質含量0.5～2.0mg／mL(個別情況下可達到7.0mg／mL)，對后續(xù)各步提取有很大影響，必須去除。二次過濾前，通常用硫酸調pH4.5～5.0。由于發(fā)酵液中含有過剩的碳酸鈣，在酸化時會有部分溶解，使鈣離子呈游離狀態(tài)，在酸化萃取時，遇到大量硫酸根離子(SO42-)，會形成硫酸鈣沉淀。故酸化時pH應控制得高些(pH4～5)。加入0.07%(V/V)的溴代十五烷吡啶PPB，同時再加入硅藻土(0.07%，V/V)作為助濾劑，通過板框過濾機過濾，得二次濾液。46當前46頁，總共67頁。(一)發(fā)酵液的過濾和預處理酸化過濾工序青霉素的損失主要是由于濾液的流失和過濾時青霉素的破壞，一般該工序的收率為90％左右。隨著高效高速萃取離心機的出現，如德國Westfalia公司出品的傾析器(decantor)，可免去過濾工序，使用破乳劑D5387，萃取相可以分離得很清，比用板框過濾除去菌絲后再提取的收率高出2％～3％。二次濾液一般澄清透明，可進行提取。47當前47頁，總共67頁。三相傾析式離心機結構傾析式離心萃取機萃取操作過程及設備萃取分離原理及設備離心萃取機48當前48頁，總共67頁。(二)青霉素的萃取工藝/1.分配系數與pH的關系青霉素易溶于有機溶劑如醋酸乙酯、苯、氯仿、丙酮和醚中，在溶媒相中則僅游離酸(青COOH)的形式存在。青霉素游離酸在水中的溶解度很小，但在水中有部分離解成負離子(青COO－)。故青霉素萃取過程中，同時存在著兩種平衡，一種是青霉素游離酸分子在有機溶媒相和水相間的分配平衡，另一種是青霉素游離酸在水中的電離平衡，前者用分配系數Ko來表征，后者用電離常數Kp來表征(圖10-11)。49當前49頁，總共67頁。青霉素的分配和電離平衡50當前50頁，總共67頁。青霉素G的分配系數

溶劑pH=2.5(溶劑/水)pH=7.0(溶劑/水)醋酸戊酯45/11/235醋酸丁酯47/11/186醋酸乙酯39/11/260氯仿39/11/220三氯乙烯21/11/260乙醚12/11/19051當前51頁，總共67頁。1.分配系數與pH的關系從表10-1可知，當pH較小時，青霉素G轉移到溶劑相，稱為萃??；pH較大時，又從溶劑相轉移到水相，稱為反萃取。青霉素自醋酸丁酯反萃取到水相時，表觀分配系數K′(水相濃度與醋酸丁酯相濃度之比)與pH值的關系如圖10-12所示，也可用下面方程式來描述：lgK′=－0．06+0．35(pH)pH＞6

52當前52頁，總共67頁。反萃取時表觀分配系數K＇與pH值的關系

53當前53頁，總共67頁。2.萃取工藝操作萃取操作包括三個步驟：①混和：料液和萃取劑充分混和形成乳濁液，抗生素自料液轉移到萃取相中。②分離：將乳濁液分成萃取相和萃余相。③溶劑回收。目前多采用醋酸丁酯(BA)為溶劑，兩次提取青霉素。將發(fā)酵濾液用10％硫酸調pH2.0，加相當于發(fā)酵濾液體積1/3的BA，混合后以碟片式離心機分離。為提高萃取效率將兩臺離心機串聯使用，進行二級對向逆流萃取。得到的一次BA提取液用1.3～1.9%NaHCO3在pH6.8～7.1條件下，將青霉素從BA提取到緩沖液中。然后pH調至2.0，再一次將青霉素從緩沖液轉入到BA中去(方法同上)，得到二次BA提取液。54當前54頁，總共67頁。青霉素提取工藝要點1.青霉素溶解狀態(tài)下對熱、酸、堿都不穩(wěn)定。因此在調節(jié)pH進行萃取操作中，要注意控制溫度和縮減時間。采用高速逆流離心萃取是比較常用的方法。

55當前55頁，總共67頁。青霉素提取工藝要點2.發(fā)酵濾液接近中性，其中溶解有一定量蛋白。當加入乙酸丁酯萃取時，易使丁酯相乳化而影響萃取效果。因此需要加入破乳劑破除乳化，同時蛋白質也可保留于水相而與青霉素分離開來。56當前56頁，總共67頁。3.影響青霉素萃取效果的主要因素/

(1)溶劑和pH除分配系數外，選擇溶劑時尚需考慮下列條件：在水中溶解度較小，不和青霉素起作用，在5～30℃間的蒸氣壓較低，回收溫度不超過120～140℃，價格低廉，來源方便等。目前工業(yè)生產所采用的溶劑多為醋酸丁酯和醋酸戊酯。青霉素在酸性下極易水解破壞，但青霉素酸要在酸性時才能轉移到有機溶媒中，這是個矛盾。因此正確選擇萃取和反萃取時的pH值有很重要的意義。57當前57頁，總共67頁。3.影響青霉素萃取效果的主要因素/(2)溫度和時間整個萃取過程應在低溫下進行(在10℃以下)，在保證萃取效率的前提下，盡量縮短操作時間，減少青霉素的破壞。青霉素在水溶液中固然不穩(wěn)定，在丁酯中也要發(fā)生破壞，于0～15℃放置24h，幾乎不損失效價，在室溫放置2h損失1.96％，4h損失2.32％，8h損失2.78％，24h損失可達5.32%。酸化時速度應快些，使青霉素游離酸盡快地轉移到醋酸丁酯中。堿化時速度可放慢些，因青霉素在中性環(huán)境中破壞要緩和些。

58當前58頁，總共67頁。3.影響青霉素萃取效果的主要因素/

(3)萃取(分離)方式一般采用多級逆流萃取(常為二級)。混合可用機械攪拌混合罐、管道混合器或噴射混合器等。分離采用離心機。也有將混合和分離同時在一個設備內完成的，稱為離心萃取機。二次丁酯萃取液在結晶前要求有較低的水分(應低于0.9％)，可使結晶后母液的單位降低。因青霉素鉀鹽或鈉鹽在水中溶解度較大。脫水可以用無水硫酸鈉等脫水劑，工業(yè)上常用冷凍脫水法。59當前59頁，總共67頁。3.影響青霉素萃取效果的主要因素/

(3)萃取(分離)方式第一次丁酯萃取時，由于濾液中有大量蛋白質等表面活性物質存在，易發(fā)生乳化，故需加入去乳化劑。通常用PPB（溴代十五烷基吡啶

），加入量為0.05％～0.1％。由于蛋白質的憎水性質，形成W／O型乳濁液，即在丁酯相乳化，加入PPB后，由于其親水性較大，乳濁液發(fā)生轉型而破壞，同時使蛋白質表面成為親水性，而被拉入水相，而且PPB是堿性物質，在酸性下留在水相，這樣可使丁酯相含雜質較少。60當前60頁，總共67頁。3.影響青霉素萃取效果的主要因素/

(4)濃縮比丁酯用量太多，雖然萃取較完全、收率高，但達不到結晶濃度要求，反而增加溶媒的耗用量；如丁酯用量太少，則萃取不完全，影響收率。萃取時醋酸丁酯用量為原液的25％～30％時，色素相對含量最少，而萃取液干渣中青霉素含量最高，濃縮比為1∶(1.5～2.5)。從丁酯反萃取到水相時，因分配系數之值較大，故濃縮倍數可較高些(2～5倍)。經過幾次反復萃取后共濃縮10倍左右，濃度已符合結晶要求。61當前61頁，總共67頁。(三)青霉素的脫色/1.活性炭脫色的機理活性炭顆粒越小，比表面積就越大，吸附能力也就越強。粉末狀的活性炭總面積最大，因而吸附效果最佳，但粉末狀的活性炭很容易隨液體透過過濾介質，而影響藥品質量。青霉素是熱敏性物質，脫色是在-13℃下進行二次BA含有一定量的水分，冷凍脫色的過程也是脫水過程?；钚蕴吭谖接?/p>