紅霉素提取工藝

關于紅霉素提取工藝一.紅霉素簡介1.分子式

C37H67NO132.分子量

7333.理化性質

紅霉素是大環(huán)內酯類抗生素，培養(yǎng)液中同時產生紅霉素B及C等幾種類似體，利用其對溶劑溶解度的不同加以除去。本品為白色或淡黃色結晶性粉末，無臭、味苦，在空氣中有吸濕性，易溶于乙醇、氯仿、丙酮及醚等，微溶于水。成鹽后溶解度增加。在干燥狀態(tài)下較穩(wěn)定，水溶液在冷藏下較穩(wěn)定，室溫時效價即逐漸降低。遇酸不穩(wěn)定，在微堿時較穩(wěn)定，在pH4以下效價顯著降低。第2頁,共16頁，2024年2月25日，星期天4.紅霉素的適應癥

臨床主要應用于鏈球菌引起的扁桃體炎、猩紅熱、白喉及帶菌者、淋病、李斯特菌病、肺炎鏈球菌下呼吸道感染（以上適用于不耐青霉素的患者對于軍團菌肺炎和支原體肺炎，本品可作為首選藥應用）。尚可應用于流感桿菌引起的上呼吸道感染、金黃色葡萄球菌皮膚及軟組織感染、梅毒、腸道阿米巴病等。第3頁,共16頁，2024年2月25日，星期天二.紅霉素的產生菌及育種1950年，Lily研究室首次從菲律賓的一個土樣中篩選到了一株產生紅霉素的紅色鏈霉菌（現(xiàn)稱為紅色糖多胞菌）。該菌在合成培養(yǎng)基上生長時，氣生菌絲為白色，孢子絲呈不緊密的螺旋狀，孢子呈球狀。我國20世紀60年代以紅色多糖胞菌為菌種開始紅霉素的工業(yè)生產，該菌的發(fā)酵效價低，且易感染噬菌體。隨后，國內學者不斷以該菌為原始菌進行了誘變育種，獲得了生產性能良好的菌株。第4頁,共16頁，2024年2月25日，星期天三.紅霉素的分離具有以下特點：①目標產物濃度低。在發(fā)酵液中，紅霉素的濃度很低，約占0.14％、0.18％。分離對象的初始濃度越低，分離提純的成本就越高；②紅霉素的性質不很穩(wěn)定，且發(fā)酵液容易被污染，這就對能夠采用的分離技術手段造成了嚴格的限制；③紅霉素發(fā)酵液中雜質的濃度相對較高，其中一些雜質的性質和紅霉素很相似，用一些常規(guī)的分離技術無法將它們分離以獲得高純度的紅霉素產品④紅霉素往往直接作為醫(yī)藥用品，需要符合特殊的質量和安全要求。第5頁,共16頁，2024年2月25日，星期天四.紅霉素的分離提取工藝1.發(fā)酵液的預處理2.紅霉素分離提取的方法（1）離子交換法（2）有機溶劑萃取法（3）膜分離法3.濃縮與結晶4.成品干燥第6頁,共16頁，2024年2月25日，星期天1、發(fā)酵液的預處理

在發(fā)酵生產中，發(fā)酵液中存在大量菌絲體、菌種代謝產物、剩余培養(yǎng)基以及抗生素主要組分以外的其他復合組分。所以，在抗生素提取、精制之前，必須進行預處理、過濾，以除去這些干擾物質。

預處理的方法完全取決于可分離物質的性質，如對PH和熱的穩(wěn)定性、是蛋白質還是非蛋白質、分子的質量和大小等等。具體方法主要有以下幾種：第7頁,共16頁，2024年2月25日，星期天1.發(fā)酵液預處理（1）加熱法

加熱可降低液體的黏度，從而提高過濾的速率（2）調節(jié)懸浮液的pH值

pH值直接影響發(fā)酵液中某些物質的電離度和電荷性質，因此適當調節(jié)發(fā)酵液的PH值可改善其過濾特性。（3）凝聚與絮凝

凝聚和絮凝技術能有效地改變細胞、菌體和蛋白質等膠體粒子的分散狀態(tài)，使聚集起來，增大體積，以便于過濾。第8頁,共16頁，2024年2月25日，星期天4.加入助濾劑

助濾劑是一種不可壓縮的多孔微粒，它能使濾餅疏松，濾速增大。懸浮液中大量的細微膠體粒子被吸附到助濾劑的表面上，改變了濾餅結構，降低了過濾阻力。

5.加入反應劑

加入反應劑和某些可溶性鹽類發(fā)生反應生成不溶性沉淀，如CaSO4，AlPO4等。生成的沉淀能防止菌絲體粘結，使菌絲具有塊狀結構，沉淀本身可作為助濾劑，且能使膠狀物和懸浮物凝固，改善過濾性能。第9頁,共16頁，2024年2月25日，星期天2.1離子交換法

由于紅霉素為大分子的堿性化合物，在水溶液中能電離為帶正電的陽離子化合物，故可采用陽離子交換樹脂來提取紅霉素。一般先將樹脂轉為鈉型或銨型，在接近中性條件下進行吸附，因為紅霉素在pH5.5-7.0的范圍內幾乎全部電離。再用堿性的醇溶液自樹脂上解吸紅霉素，解吸前先用水、30％及60％的甲醛溶液進行洗滌，洗脫液再經(jīng)減壓濃縮后進行結晶等。2、提純方法簡介第10頁,共16頁，2024年2月25日，星期天有機溶劑萃取法是利用紅霉素在不同的酸堿度下有不同的溶解性，在堿性條件下，紅霉素易溶于有機溶劑，而在酸性條件下能使紅霉素紅有機溶劑中轉移到酸性的緩沖液中，可以經(jīng)過反復的萃取，達到濃縮去雜的目的。（1）發(fā)酵液處理：加0.1-0.2%甲醛溶液，4-6%的硫酸鋅，用15-20%的堿液調pH至8.2-8.8，過濾。（2）濾液處理：加入適量醋酸丁酯，堿液調pH至10-10.2，邊加邊攪拌。加入適量消乳劑。第11頁,共16頁，2024年2月25日，星期天2.2有機溶劑萃取法發(fā)酵液預處理、過濾將濾液pH調節(jié)到10-10.2，用醋酸丁酯萃取提取液用pH5-5.5的酸性緩沖液反萃取將pH調節(jié)到10.2-10.5，用醋酸丁酯二次萃取提取液加入一定量丙酮，冷卻至-5℃，放置后析出紅霉素結晶過濾，干燥，得成品第12頁,共16頁，2024年2月25日，星期天（3）醋酸丁酯提取液處理：加適量磷酸鹽緩沖液，10%醋酸調pH至5-5.5，分層，去廢醋酸丁酯，10%NaOH調pH到7-8，同時加適量醋酸丁酯。（4）酸化緩沖液的處理：經(jīng)中和的酸性緩沖提取液保溫35-45℃，加醋酸丁酯萃取，用10%NaOH堿化，調pH至10.2-10.5，二次分級萃取，靜置分層，得到醋酸丁酯萃取液。經(jīng)冷凍干燥，分裝。第13頁,共16頁，2024年2月25日，星期天3、濃縮與結晶

在提取液中加入一定量的丙酮，冷卻至-5℃，放置后析出紅霉素晶體。結晶是指溶質自動從過飽和溶液中析出形成新相的過程。同時由于表面分子化學鍵力的變化使分子有規(guī)律地排列在一定的晶格中，形成固體。

結晶過程的步驟

(1)過飽和溶液的形成

(2)晶核的形成

(3)晶體的成長影響晶體大小的因素主要有溶液的過飽和度、溫度、攪拌速度等。第14頁,共16頁，2024年2月25日，星期天4、成品干燥

干燥是指采用氣化的方法以除去產品中水分或溶劑的操作過程，一般是用加熱的方法來實現(xiàn)。干燥是生物合成產品生產的最后一