第四章 抗生素的提取和纯化.ppt

第四章　抗生素的提取和纯化 4.1概述 生物合成药物的分离纯化，目的在于从发酵液或培养液中分离纯化具有一定纯度、符合药典或其他法定标准规定的各种药物，又称发酵液的后处理或下游加工过程。这是个非常繁复的过程. 生物合成药物的一般分离纯化方法 4.2 发酵液的预处理 发酵(培养)液的预处理 根据所要获得的目标物质性质的不同，预处理方法也不同，比如对酸、碱和热的稳定性，是蛋白质还是非蛋白质等。以下为以抗生素为目标产物的发酵液的处理。 杂质：①可溶性胶体物体，其中主要是杂蛋白、多糖和核酸②含有高价金属离子的无机盐 这些杂质不仅使发酵液粘度增大，降低液固分离速度，还会影响到后续的提取与纯化工作和产品质量。因此应通过预处理的方法，尽可能的去除这些杂质。 4.2 发酵液的预处理和固液分离 微生物细胞的破碎 由微生物产生的产物，大都处于细胞内部，要分离和提取这些产物，则首先需要收集菌体，进行细胞破碎。 破碎细胞的方法：①机械法有高压匀浆法、高速珠磨法及超声波法。②非机械法有化学渗透法、酶解法、冻结一融化法、干燥法等。 4.2 发酵液的预处理 ①调整pH值改变发酵液的胶体状态，使产物转入液相。 ②高价金属离子的去除：如加入草酸调pH的同时可以去除Ca2+ ，加入三聚磷酸钠可以去除Mg2+,黄血盐可以去除Fe3+。 ③杂蛋白质的去除方法主要有：等电点沉淀法（蛋白质在等 电点时溶解度最低）、变性沉淀法（常用加热法）、加各种沉淀剂沉淀（三氯乙酸、水杨酸、鞣酸或者Cu2+、Zn2+、Fe3+　）、加絮凝剂(壳聚糖、海藻酸钠、聚丙烯酰铵等)。 4.2 发酵液的预处理 ④多糖的去除方法：可用酶将其转化为单糖，降低粘度，提高过滤速度 ⑤发酵液中有色物质的去除，常用吸附法（离子交换树脂、离子交换纤维、活性炭）。 4.3 发酵(培养)液的固液分离 常见方法有过滤和离心。 常见的过滤设备有真空鼓式过滤机和板框压滤机，常见的离心设备有管式离心机、碟片式离心机、倾析式离心机、 4.4 抗生素的提取 提取的目的是从发酵液中制取高纯度的符合药典规定的抗生素成品。 由于多数抗生素不很稳定，且发酵易被污染，故整个过程要求：时间短、强度低、pH宜选择合适的范围、勤清洗消毒。 常用的提取方法：溶媒萃取法、离子交换法、吸附法、沉淀法 4.4.1 溶媒萃取法 一、溶媒萃取法是用一种溶剂将物质从另一种溶液中提取出来的方法，这两种溶剂不能互溶或只部分互溶，能形成便于分离的两相。 分配系数K0当体系达到平衡时，溶质在两相中的浓度比:K0=C1/C2 分配定律须符合下列条件: 1.必须是稀溶液; 2.溶质对溶剂的互溶没有影响; 3.溶质在两相中必须为同一种分子类型，即不发生缔合或离解。 二、萃取方式 单级萃取只有一个混合器和一个分离器的萃取。 二、萃取方式 多级错流萃取是由数个萃取器串联组成，料液经萃取后的萃余液依次流人下一萃取器用新鲜萃取剂继续萃取 二、萃取方式 多级逆流萃取由多个萃取器串联组成，其特点是料液与萃取剂分别由两端加入，溶剂与料液互成逆流接触，故称多级逆流萃取。此法收率最高，溶剂用量最小，工业普遍采用。 三、乳化现象和去乳化 乳化现象 三、乳化与去乳化 乳状液的消除方法： ⑴加热升高温度 ⑵加入电解质，利用电解质来中和乳状液分散相所带的电荷而促使其聚沉。 (3)吸附过滤，由于乳状液中的溶剂相与水相对吸附介质的润湿性不同，其中水分被吸附也可引起去乳化作用。 (4)加入去乳化剂，最主要的破乳化方法。 四、影响溶媒萃取的主要因素 (1)pH值 正确选择pH值要考虑会影响弱酸或弱碱性产物的分配系数，及对产物的稳定性的影响。 (2)温度 随温度的升高，使萃取效果降低；产物一般在高温下不稳定，因此萃取一般应在低温下进行。 (3)盐析作用 氯化钠、硫酸铁等盐析剂的影响有三个方面:①导致游离水分减少，降低了产物在水中的溶解度;②盐析剂能降低有机溶剂在水中的溶解度;③盐析剂能使萃余相密度增大，有助于相分离。但盐析剂用量要适当，过多会使杂质转入有机溶剂相中。 (4)溶剂的选择应有以下特性:①K０要大，对杂质的分离因素要大于1;②溶剂与料液的互溶度要小;③化学稳定性高，挥发性小，安全低毒;④回收处理方便，价廉易得。 4.4.2 离子交换法 离子交换法是利用某些生物药物能在溶液中形成带电粒子，与合成离子交换树脂之间结合力的差异来进行分离的方法。带电粒子与离子支换树脂间的作用力是静电力，它们的结合是可逆的。 一、离子交换法的基本概念 二、离子交换的机理与速度 三、树脂和操作条件的选择 四、大网格离子交换树脂 离子交换过程 离子交换： R—A+ + B+ = R—B+ + A+ 洗脱： R—B+ + C+ = R—C+