生化制药四班红霉素的制备工艺.ppt

生化制药生化制药1004班第五组班第五组 红霉素的制备工艺红霉素的制备工艺 2012-05-26 目录目录 一、抗生素总概述一、抗生素总概述 二、红霉素基本概况二、红霉素基本概况 三、红霉素的生产原理三、红霉素的生产原理 四、红霉素的生产步骤四、红霉素的生产步骤 五、现代红霉素生产过程五、现代红霉素生产过程 六、其他工艺技术及技术改造方向六、其他工艺技术及技术改造方向 七、三废处理七、三废处理 一、抗生素总概述 定义：抗生素是微生物在其生命活动过程中产定义：抗生素是微生物在其生命活动过程中产生的，对某些其他病原微生物具有抑制或杀灭生的，对某些其他病原微生物具有抑制或杀灭作用的一类生理活性物质。作用的一类生理活性物质。习惯分类：习惯分类：1、-内酰胺类：青霉素类、头孢类等。内酰胺类：青霉素类、头孢类等。2、氨基糖苷类：链霉素、庆大霉素等。、氨基糖苷类：链霉素、庆大霉素等。3、大环内酯类：大环内酯类：红霉素、红霉素、麦迪加霉素等。麦迪加霉素等。4、四环素类：四环素、土霉素类等。、四环素类：四环素、土霉素类等。二、红霉素的基本概况二、红霉素的基本概况 红霉素分子是有红霉红霉素分子是有红霉内酯内酯B、脱氧氨基已糖和、脱氧氨基已糖和红霉糖三部分组成。红霉红霉糖三部分组成。红霉素又分为红霉素素又分为红霉素A、红霉、红霉素素B、红霉素、红霉素C和红霉素和红霉素D四类。四类。R1 R2 目前市场上红霉素商品有三类：目前市场上红霉素商品有三类：红霉素的作用及应用范围：红霉素是广谱抗生素，对格兰阳性菌作用红霉素是广谱抗生素，对格兰阳性菌作用强，临床上主要用于呼吸道感染、皮肤与软组强，临床上主要用于呼吸道感染、皮肤与软组织感染织感染、泌尿生殖系统感染及胃肠道感染等。、泌尿生殖系统感染及胃肠道感染等。用于治疗腹泻、菌痢、胆结石、胆囊炎、绿脓用于治疗腹泻、菌痢、胆结石、胆囊炎、绿脓杆菌继发感染、支气管炎、哮喘和脓毒性心内杆菌继发感染、支气管炎、哮喘和脓毒性心内膜炎皆有效。红霉素还起到预防心脏病的作用，膜炎皆有效。红霉素还起到预防心脏病的作用，用于辅助治疗肺癌和节段性回肠炎。亦可用于用于辅助治疗肺癌和节段性回肠炎。亦可用于预防风湿季节性发作。红霉素得多副作用小。预防风湿季节性发作。红霉素得多副作用小。主要副作用为恶心和呕吐等胃肠道反应，适用主要副作用为恶心和呕吐等胃肠道反应，适用于青霉素过敏者。于青霉素过敏者。三、红霉素的生产原理 红霉素是由红色糖多孢菌发酵产生的。红霉素是由红色糖多孢菌发酵产生的。该菌以前称为红霉素链霉菌。生产上一般该菌以前称为红霉素链霉菌。生产上一般是将其孢子悬液接入种子罐，种子扩大培是将其孢子悬液接入种子罐，种子扩大培养养2次后移入发酵罐进行发酵，发酵液经次后移入发酵罐进行发酵，发酵液经过预处理后，再经溶剂萃取进行分离纯化，过预处理后，再经溶剂萃取进行分离纯化，最后经浓缩结晶干燥后的成品。最后经浓缩结晶干燥后的成品。四、红霉素的生产步骤 红霉素产生菌的培养：红霉素产生菌的培养：现在生产上使用的菌种是通过育种，选育的具有抗噬现在生产上使用的菌种是通过育种，选育的具有抗噬菌体、生产能力高的菌种。选育以诱变育种为主要方法。菌体、生产能力高的菌种。选育以诱变育种为主要方法。红色糖多孢菌一般经斜面孢子、摇瓶培养、种子罐培养后红色糖多孢菌一般经斜面孢子、摇瓶培养、种子罐培养后移入发酵罐进行发酵生产。移入发酵罐进行发酵生产。红霉素的生物合成：红霉素的生物合成：红霉素是由红色糖多孢菌在特定的培养条件下所产生红霉素是由红色糖多孢菌在特定的培养条件下所产生的一种弱碱性代谢产物，它是多组分的抗生素。红霉素的一种弱碱性代谢产物，它是多组分的抗生素。红霉素A为有效成分，红霉素为有效成分，红霉素C为主要杂质，不产生红霉素为主要杂质，不产生红霉素B。发酵发酵 红霉素发酵属于好氧发酵过程。在发酵过程中需要不断红霉素发酵属于好氧发酵过程。在发酵过程中需要不断通入无菌空气并搅拌，以维持一定的罐压和溶氧。发酵过通入无菌空气并搅拌，以维持一定的罐压和溶氧。发酵过程中应严格控制发酵温度、发酵液还原糖量、程中应严格控制发酵温度、发酵液还原糖量、pH、溶氧、溶氧量及发酵液粘度，还要加入消泡剂控制泡沫。量及发酵液粘度，还要加入消泡剂控制泡沫。发酵液的预处理和过滤发酵液的预处理和过滤 发酵液中除含有约发酵液中除含有约8%的红霉素外，绝大部分是菌丝体、的红霉素外，绝大部分是菌丝体、蛋白质、色素、油等杂质，给精制和提取带来困难。需要蛋白质、色素、油等杂质，给精制和提取带来困难。需要多发酵液进行预处理和过滤。多发酵液进行预处理和过滤。红霉素的提取红霉素的提取 红霉素分子结构中有一个二甲基氨基官能团，是一个弱红霉素分子结构中有一个二甲基氨基官能团，是一个弱碱，碱，pKa=8.6，在酸性条件下与某些酸会形成盐。通常采，在酸性条件下与某些酸会形成盐。通常采用在乙酸丁酯及在水溶液（乙酸缓冲液）中反复萃取，可用在乙酸丁酯及在水溶液（乙酸缓冲液）中反复萃取，可达到浓缩和提纯的目的。达到浓缩和提纯的目的。红霉素的精制红霉素的精制 在乙酸丁酯结晶液中加入丙酮，低温下放置使红霉素结在乙酸丁酯结晶液中加入丙酮，低温下放置使红霉素结晶析出。一般加液操作温度要低。因为红霉素在丙酮溶液晶析出。一般加液操作温度要低。因为红霉素在丙酮溶液中随温度升高溶解度降低，如果加液温度高洁结晶灰形成中随温度升高溶解度降低，如果加液温度高洁结晶灰形成块状物，难于过滤。（国内较多生产厂采用乳酸盐沉淀法块状物，难于过滤。（国内较多生产厂采用乳酸盐沉淀法进行精制。）进行精制。）五、现代红霉素生产过程（一）（一）、红霉素的发酵工艺过程：红霉素的发酵工艺过程：子斜面孢子 一级培养液 二级培养液 发酵液 提取与精制 沙土孢子 母斜面孢子 孢子培养 37,710天 孢子培养 37,710天 种子培养 35.1:1vvm6070 种子培养 3335,1:1.5vvm3540h 发酵 31,1:1vvm 150160h 工艺控制：工艺控制：(1)、种子罐、种子罐 1).一级种子培养一级种子培养 2).二级种子培养二级种子培养 (2)、发酵培养基发酵培养基 1).碳源碳源 主要是蔗糖其次是葡萄糖和淀粉主要是蔗糖其次是葡萄糖和淀粉 2).氮源氮源 主要是黄豆饼粉主要是黄豆饼粉 3).前体前体 加入丙酮或丙酸及丙酸钠加入丙酮或丙酸及丙酸钠(3)、通气和搅拌、通气和搅拌 发酵最初发酵最初12小时内通气量保持在小时内通气量保持在0.4vvm，12小时后控制在小时后控制在0.81.0vvm，所用搅拌输入功率，所用搅拌输入功率为为1.52kW/1000L (4)、温度、温度 发酵全过程温度控制在发酵全过程温度控制在31(5)、pH 整个发酵过程必须保持整个发酵过程必须保持pH6.67.2(6)、中间补料中间补料 发酵过程中还原糖应控制在发酵过程中还原糖应控制在1.01.4范围内范围内(7)、发酵液粘度的控制、发酵液粘度的控制(8)、泡沫与消沫、泡沫与消沫(9)、污染杂菌的控制污染杂菌的控制(10)、染菌处理、染菌处理(11)、发酵时间、发酵时间 整个发酵时间整个发酵时间150160h 发酵液 预处理、过滤（二）、红霉素的提取和精制工艺过程（二）、红霉素的提取和精制工艺过程（1）溶剂法提取和精制的工艺流程）溶剂法提取和精制的工艺流程 0.05甲醛3%5%ZnSO4,NaOH调pH7.88.2 滤洗液 提取、离心分离 用BA做二级顺流萃取，一级pH1010.2，二级Ph10.410.6 一次BA萃取液 提取、离心分离 醋酸缓冲液做二级逆流萃取，一级pH5.05.2，二级Ph4.64.8 醋酸缓冲液 提取、离心分离 用BA做三级顺流萃取，pH分别为9.810、9.910.2、1010.2，3840 二级BA萃取液 结晶 加10%的丙酮，-5%以下，静置2436h 结晶液 分离、洗涤 离心甩滤，蒸馏水洗涤 湿晶体 7080，2666Pa干燥20h 成品 制粒、干燥 发酵液 预处理、过滤（2）、溶剂萃取结合红霉素乳酸盐沉淀的工艺流程）、溶剂萃取结合红霉素乳酸盐沉淀的工艺流程 0.05甲醛3%5%ZnSO4,NaOH调pH7.88.2 滤洗液 提取、离心分离 用BA做二级顺流萃取，一级pH1010.2，二级Ph10.410.6 一次BA萃取液 乳酸盐沉淀 缓慢加入用BA稀释至20%30%的乳酸pH6.0加完后继续搅拌0.5h 红霉素乳酸盐湿晶体 提取、离心分离 适量BA洗涤，55干燥 二级BA萃取液 溶解 在搅拌下将红霉素乳酸盐加入10%丙酮水溶液中溶解，pH6.0 红霉素溶液 碱化转化 加氨水碱化，pH10水解温度55 湿晶体 分离、洗涤、干燥 甩滤，水洗至pH78,55干燥 成品 六、其他工艺技术及技术改造方向六、其他工艺技术及技术改造方向（1）、大孔吸附树脂提取工艺）、大孔吸附树脂提取工艺 （2）、离子交换树脂的提取工艺）、离子交换树脂的提取工艺 （3）、开发新产品）、开发新产品 七、三废处理七、三废处理 废水废水：主要是菌渣的分离、纯化、精制及原材：主要是菌渣的分离、纯化、精制及原材料和设备的清洗生产车间地面的冲洗所产生的料和设备的清洗生产车间地面的冲洗所产生的废水。废水。废渣废渣：主要是培养基中的营养废渣和发酵后产：主要是培养基中的营养废渣和发酵后产生的菌渣。生的菌渣。废气废气：主要指在发酵过程中产生的有异味、有：主要指在发酵过程中产生的有异味、有害的气体。害的气体。废水处理废水处理 在早期主要采用“混合稀释，再生化处理”的处理方法，现多采用在早期主要采用“混合稀释，再生化处理”的处理方法，现多采用“预处理“预处理厌氧厌氧好氧”的处理方法，如下图：好氧”的处理方法，如下图：废渣处理废渣处理 废渣处理一般流程：废渣处理一般流程：用微波干燥法干燥湿料废渣，至干废渣的含水量为用微波干燥法干燥湿料废渣，至干废渣的含水量为 用复合蛋白酶酶（木瓜蛋白酶和中性蛋白酶）解得到的干废渣用复合蛋白酶酶（木瓜蛋白酶和中性蛋白酶）解得到的干废渣 在在温度下进行灭酶分钟温度下进行灭酶分钟 酶解液加工成多肽和氨基酸产品酶解液加工成多肽和氨基酸产品 酶解残渣晾晒干制成花卉营养土酶解残渣晾晒干制成花卉营养土 返 废气处理废气处理 1、生产过程中产生的恶臭气体，被收集在密封、生产过程中产生的恶臭气体，被收集在密封系统里，通过收集风管和风机，将密封系统里系统里，通过收集风管和风机，将密封系统里的臭气，首先抽引到预处理进行前处理，再送的臭气，首先抽引到预处理进行前处理，再送至复合光催化金属镍网单元。在至复合光催化金属镍网单元。在C波段紫外灯波段紫外灯照射下，分解部分臭气成分，再高空排放。照射下，分解部分臭气成分，再高空排放。2、塔式处理方法，如图所示：、塔式处理方法，如图所示：