抗生素提取與精制中大孔樹(shù)脂的運(yùn)用

代長(zhǎng)元

【摘要】在進(jìn)行抗生素藥物的提取中采用大孔樹(shù)脂是一種比較常見(jiàn)的方式，本文中主要對(duì)打孔樹(shù)脂的分離原理進(jìn)行深入介紹，同時(shí)對(duì)于大孔樹(shù)脂在抗生素提取和精取中的應(yīng)用情況進(jìn)行深入探討和分析，并且將其作為研究的熱點(diǎn)，針對(duì)其中出現(xiàn)的問(wèn)題和不足來(lái)進(jìn)行完善。指出研究的方式，并且對(duì)其進(jìn)行展望，希望能夠給相關(guān)的抗生素提取工作人員提供參考。

【關(guān)鍵詞】大孔樹(shù)脂；抗生素；提取與精制；應(yīng)用

【中圖分類(lèi)號(hào)】TQ461 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B【文章編號(hào)】1004-4949（2015）02-0246-01

在抗生素提取中，采用大孔樹(shù)脂具有一定的優(yōu)勢(shì)，不僅可以充分發(fā)揮大孔樹(shù)脂的功能和作用，同時(shí)也是藥物提取工作中一個(gè)新的進(jìn)展，具有一定的研究?jī)r(jià)值。文中對(duì)應(yīng)用情況進(jìn)行分析和探討，并且對(duì)未來(lái)的發(fā)展方向進(jìn)行展望。

1、大孔樹(shù)脂的分離機(jī)理及吸附劑選擇原則

對(duì)于大孔樹(shù)脂來(lái)說(shuō)，主要是一種高分子聚合物，其物理性質(zhì)主要為立體孔結(jié)構(gòu)，無(wú)論是孔徑還是表面積等因素都相對(duì)較大，能夠吸收溶液中的有效成分主要的工作原理就是借助分子引力。大孔樹(shù)脂是樹(shù)脂結(jié)構(gòu)的一種，其化學(xué)形式和物理性質(zhì)都比較突出，溶質(zhì)和溶液之間的關(guān)系需要合適的吸附劑。對(duì)于普通的吸附劑來(lái)說(shuō)，只能夠從溶液中吸收非極性的物質(zhì)，而高級(jí)性的吸附劑則不然。大孔樹(shù)脂的吸附能力和其表面積之間成正比例關(guān)系，但是表面積的大小與孔徑之間卻存在著反比的關(guān)系，所以，物質(zhì)的分子也會(huì)受到影響。其中抗生素分子所需要的吸附劑則應(yīng)該呈現(xiàn)出較小的表面積，這樣才能保證分子的擴(kuò)散能力最大。通常情況下，孔徑和溶質(zhì)分子之間相差5倍是吸附效果才能使得吸附效果達(dá)到最佳。

相關(guān)的工作人員需要對(duì)解吸的過(guò)程中加強(qiáng)重視，從其本質(zhì)上看為逆過(guò)程，主要是通過(guò)改變洗脫液的相關(guān)參數(shù)來(lái)提升吸附力，對(duì)有效的容積進(jìn)行回收。進(jìn)而做到循環(huán)應(yīng)用。

2、大孔樹(shù)脂在抗身素提取與精制中的應(yīng)用

抗生素是人們比較常見(jiàn)的藥物類(lèi)型，其中包括氨基糖苷類(lèi)，大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)以及氯霉素類(lèi)等等。在進(jìn)行抗生素提取的過(guò)程中采用大孔樹(shù)脂已經(jīng)的得到工作人員的高度關(guān)注。尤其是在抗生素提取和精取工作中，更是發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。采用這種方式需要過(guò)濾發(fā)酵液，進(jìn)行樹(shù)脂柱的吸附，解吸，然后進(jìn)行洗滌、脫色等等環(huán)節(jié)。

2.1用于β-內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素的提取與精制

對(duì)于β-內(nèi)酰胺環(huán)來(lái)說(shuō)，其應(yīng)用程度較廣，是一種比較常見(jiàn)的抗生素形式，主要的構(gòu)成成分為青霉素、頭孢菌素、單酰胺環(huán)類(lèi)等等。從現(xiàn)如今的研究程度上看，研究數(shù)量最多，而且應(yīng)用程度也比較廣。

青霉素鈉生產(chǎn)工藝主要采用的是丁醇共沸脫水--結(jié)晶的方式獲得。在晶體過(guò)濾之后還會(huì)殘留少量的青霉素鈉成分，在進(jìn)行丁醇回收的過(guò)程中會(huì)對(duì)青霉素造成破壞，形成殘?jiān)?，這種結(jié)構(gòu)很可能堵塞回收器口處。為了避免出現(xiàn)這一問(wèn)題，需要采用大孔樹(shù)脂來(lái)進(jìn)行。有相關(guān)的報(bào)道和調(diào)查，在青霉素結(jié)晶中回收青霉素中，采用大孔樹(shù)脂可以提升回收的比率。另外，純度可以達(dá)到最高。需要注意的是，青霉素的脫附能力會(huì)根據(jù)樹(shù)脂種類(lèi)的不同而出現(xiàn)嚴(yán)重的變化，這樣也可以提升DVB的含量，降低吸附能力。這種方式如果能夠在抗生素提取工業(yè)中得到應(yīng)用，不僅具有客觀的經(jīng)濟(jì)效益，還能夠提升抗身素分子的應(yīng)用程度。但是這種方式的缺點(diǎn)就是操作周期相對(duì)較強(qiáng)，就會(huì)造成嚴(yán)重的青霉素成分損失，因此，相關(guān)的技術(shù)人員和研究人員需要對(duì)這一問(wèn)題加強(qiáng)重視，提升研究力度，不斷引進(jìn)先進(jìn)的工藝和技術(shù)，實(shí)現(xiàn)效果的最優(yōu)。

不同的樹(shù)脂類(lèi)型也會(huì)影響到提取的結(jié)果。例如，采用XAD-1600型號(hào)的樹(shù)脂進(jìn)行提取，解吸液2頭孢菌素C的提取數(shù)量相對(duì)較高?？梢赃_(dá)到90%以上，如果采用XAD-16型號(hào)的樹(shù)脂則得到的純度和提取率等因素都會(huì)出現(xiàn)明顯的變化。因此，在進(jìn)行抗生素提取的過(guò)程中，應(yīng)該選擇合適的樹(shù)脂類(lèi)型。

大孔樹(shù)脂用于β-內(nèi)酰胺類(lèi)提取與精制的優(yōu)勢(shì)明顯，能獲得較好的分離效果，具有誘人的發(fā)展前景。目前有關(guān)這方面的研究以精制工藝優(yōu)化為主，對(duì)吸附后樹(shù)脂再生工藝的研究涉及不多。而大孔樹(shù)脂再生對(duì)生產(chǎn)有著重要的影響，現(xiàn)有生產(chǎn)過(guò)程中再生時(shí)間長(zhǎng)，操作復(fù)雜，步驟較多，樹(shù)脂易結(jié)塊等問(wèn)題應(yīng)引起人們的注意。

2.2用于氨基糖甙類(lèi)抗生素的提取與精制

近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的大孔離子交換樹(shù)脂，不僅具有吸附容量大、吸附迅速、解吸容易、再生處理方便等特點(diǎn)，而且具有離子交換選擇性好的特點(diǎn)，在卡那霉素、鏈霉素、慶大霉素等氨基糖甙類(lèi)的提取分離中得到了廣泛的應(yīng)用。

2.3用于大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)抗生素的提取與精制

大孔樹(shù)脂分離大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)抗生素的作用原理主要是離子交換作用，改善大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)抗生素在樹(shù)脂大孔結(jié)構(gòu)中的擴(kuò)散障礙，可以大大提高大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)抗生素的收率和選擇性，與傳統(tǒng)的溶媒萃取法相比，大孔樹(shù)脂法摒棄了大量溶媒，避開(kāi)了高速離心機(jī)，因而生產(chǎn)成本大大降低，安全性也得到提高。紅霉素為弱極性、弱堿性物質(zhì)，可用非極性或弱極性的大孔樹(shù)脂提取。在紅霉素生產(chǎn)中，一般先利用大孔樹(shù)脂吸附法制成紅霉素硫氰酸鹽或其乳酸鹽等中間體復(fù)鹽，再進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成紅霉素堿、紅霉素肟或其他紅霉素類(lèi)產(chǎn)品。如宋應(yīng)華用大孔吸附樹(shù)脂從紅霉素發(fā)酵濾液中提取、分離紅霉素，篩選到的吸附樹(shù)脂對(duì)紅霉素的靜態(tài)吸附容量較高。與紅霉素相比，在吸附過(guò)程中存在著競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

可見(jiàn)，具有較大比表面積的弱極性大孔樹(shù)脂對(duì)紅霉素具有優(yōu)異的吸附性能，但大孔樹(shù)脂吸附紅霉素的效果受發(fā)酵液流速與濃度影響顯著。

2.4用于井岡霉素的提取與精制

井岡霉素分子是由吸水鏈霉菌井岡變種產(chǎn)生的水溶性抗生素—葡萄糖甙類(lèi)化合物，具有很強(qiáng)吸濕性，在水溶液中比較穩(wěn)定，能被多種微生物分解失活，一般加工為水劑、水溶性粉劑或粉劑，低毒殺菌劑。

采用大孔樹(shù)脂提取井岡霉素，具有交換容量大、回收率高、成本低、設(shè)備簡(jiǎn)單和操作方便等優(yōu)點(diǎn)。楊志鈞研究表明，強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂比弱酸性樹(shù)脂交換容量大，而大孔強(qiáng)酸性樹(shù)脂比凝膠強(qiáng)酸性樹(shù)脂交換容量大；其中大孔強(qiáng)酸性樹(shù)脂通過(guò)工藝優(yōu)化，每升樹(shù)脂對(duì)井岡霉素吸附能力提升。用氨水與乙醇混合溶液洗脫，井岡霉素洗脫率也較高。

這是由于井岡霉素分子結(jié)構(gòu)中只有一個(gè)亞氨基，帶一價(jià)正電荷，且電荷強(qiáng)度極弱，所以與弱酸性樹(shù)脂結(jié)合力很弱，其交換容量較強(qiáng)酸性樹(shù)脂低得多。大孔強(qiáng)酸性樹(shù)脂比凝膠強(qiáng)酸性樹(shù)脂吸附量大，主要是因?yàn)榇罂纂x子交換樹(shù)脂不僅具有離子交換的功能，而且可以通過(guò)范德華力吸附部分井岡霉素。井岡霉素為極性的弱堿性抗生素，而大孔強(qiáng)酸性樹(shù)脂是堿性水溶性抗生素理想的提煉工藝，該工藝具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

3、展望

大孔樹(shù)脂種類(lèi)型號(hào)繁多，根據(jù)不同的抗生素性質(zhì)選擇合適的大孔樹(shù)脂及其分離與精制工藝的優(yōu)化是目前的研究熱點(diǎn)；但對(duì)于樹(shù)脂再生方面的研究目前尚不是很多，有待進(jìn)行深入研究。另外，一些技術(shù)問(wèn)題也應(yīng)引起研究人員的注意，如樹(shù)脂型號(hào)的選擇，樹(shù)脂自身的規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量要求有時(shí)對(duì)抗生素液的純化效果和安全性起著決定性作用等。面對(duì)這些問(wèn)題，一方面可通過(guò)改變幾何形狀以增大吸附劑比表面積，使吸附量增大，加快吸附速度；另一方面，可利

用化學(xué)改性引進(jìn)活性功能基，強(qiáng)化吸附選擇性。比如一些吸附樹(shù)脂可以在苯環(huán)上分別接上磺酸基和季胺基交換基團(tuán)，主要是為了增強(qiáng)樹(shù)脂的親水性能，大大提高對(duì)抗生素的吸附性與選擇性。此外，改變大孔樹(shù)脂的應(yīng)用形狀，能以多種形式使用，滿(mǎn)足不同的使用要求。相信隨著改性樹(shù)脂的發(fā)展及其提取抗生素工藝的日益成熟，大孔樹(shù)脂必將越來(lái)越多用于抗生素的生產(chǎn)。

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