青霉素的提炼

任务4　青霉素的提炼

青霉素提纯工艺流程如图5－1所示。

图5－1　青霉素提纯工艺流程

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。

（1）预处理

发酵液形成后，目标产物存在于发酵液中，而且浓度较低，如抗生素只有10～30 kg／m³，含有大量杂质，影响后续工艺的有效提取。因此必须对其进行预处理，其目的在于浓缩目的产物，去除大部分杂质，改变发酵液的流变学特征，利于后续的分离纯化过程。

（2）过滤

发酵液在萃取之前需预处理，发酵液加少量絮凝剂沉淀蛋白质，然后经真空转鼓过滤或板框过滤，除掉菌丝体及部分蛋白质。青霉素易降解，发酵液及滤液应冷却至10℃以下，过滤液收率一般为90%左右。

①若菌丝体粗长，可采用鼓式真空过滤机过滤，滤渣形成紧密饼状，容易从滤布上刮下。滤液pH为6．27～7．2，蛋白质含量为0．05%～0．2%。需要进一步除去蛋白质。

②改善过滤和除去蛋白质的措施：硫酸调节pH为4．5～5．0，加入0．07%溴代十五烷吡啶（PPB），0．7%硅藻土为助滤剂。再通过板框式过滤机。滤液澄清透明，进行萃取。

（3）萃取

青霉素的提取采用溶媒萃取法。青霉素游离酸易溶于有机溶剂，而青霉素盐易溶于水。利用这一性质，在酸性条件下青霉素转入有机溶媒中，调节pH，再转入中性水相，反复几次萃取，即可提纯浓缩。选择对青霉素分配系数高的有机溶剂。工业上通常用乙酸丁酯和戊酯，萃取2～3次。从发酵液萃取到乙酸丁酯时，pH选择为1．8～2．0。从乙酸丁酯反萃取到水相时，pH选择为6．8～7．4，发酵滤液与乙酸丁酯的体积比为（3．5～4．0）∶1。反萃取时，BA萃取液与碳酸氢钠溶液的比例为（4～5）∶1。几次萃取后，浓缩10倍，浓度几乎达到结晶要求。萃取总收率在85%左右。

所得滤液多采用二次萃取，用10%硫酸调pH为2．0～3．0，加入乙酸丁酯，用量为滤液体积的四分之一，反萃取时常用碳酸氢钠溶液调pH为6．8～7．2。在一次丁酯萃取时，由于滤液含有大量蛋白，通常加入破乳剂防止乳化。第一次萃取因存在蛋白质，要加0．05%～0．1%乳化剂PPB。

萃取条件：为减少青霉素降解，整个萃取过程应在低温下（10℃以下）进行。萃取罐用冷冻盐水冷却。

（4）脱色

萃取液中添加活性炭，除去色素、热源，过滤，除去活性炭。

（5）结晶

萃取液一般通过结晶提纯。青霉素钾盐在乙酸丁酯中溶解度很小，在二次丁酯萃取液中加入醋酸钾－乙醇溶液，青霉素钾盐就结晶析出。然后采用重结晶方法，进一步提高纯度，将钾盐溶于KOH溶液，调pH至中性，加无水丁醇，在真空条件下，共沸蒸馏结晶得纯品。直接结晶：在2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，得到青霉素钾盐。

共沸蒸馏结晶：萃取液，再用0．5mol／L NaOH萃取，pH为4．8～6．4时得到钠盐水浓缩液。加2．5倍体积丁醇，于16～26℃，0．67～1．3kPa下蒸馏。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。