青霉素V鉀提取工藝與研究進(jìn)展

馮薇 張小雙 宋海英

摘? 要：綜述了青霉素V鉀的提取工藝現(xiàn)狀及提取工藝的研究進(jìn)展，重點(diǎn)介紹了青霉素V鉀提取工藝的膜分離技術(shù)、萃取工藝、結(jié)晶工藝研究情況，并對(duì)青霉素V鉀的未來(lái)發(fā)展方向提出了幾點(diǎn)建議。

關(guān)鍵詞：青霉素V鉀;萃取;結(jié)晶

中圖分類號(hào)：R978.1

青霉素V鉀又名苯氧甲基青霉素鉀鹽，是一種重要的原料藥和醫(yī)藥前體，是治療革蘭氏陽(yáng)性菌及部分陰性菌感染的首選藥物。青霉素V原料廣泛應(yīng)用于口服制劑加工，還有6-APA、7-ADCA等中間體制備，以及半合成青霉素和頭孢菌素生產(chǎn)。

目前，青霉素V鉀國(guó)外生產(chǎn)廠家主要有奧地利SANDOZ，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家主要有華北制藥和威奇達(dá)公司，大部分用于出口。目前國(guó)內(nèi)外有關(guān)青霉素V生產(chǎn)提取的文獻(xiàn)報(bào)道較少^[1～3]。目前，現(xiàn)行生產(chǎn)工藝采用傳統(tǒng)的溶媒萃取工藝，在工藝控制、收率上與國(guó)外有一定的差距，有待進(jìn)一步提高。

1、青霉素V鉀提取生產(chǎn)工藝

工業(yè)上青霉素V鉀提取和青霉素G鹽提取工藝相似。青霉素V鉀提純工藝主要是通過(guò)發(fā)酵液過(guò)濾、萃取、反萃取、結(jié)晶幾個(gè)步驟來(lái)完成的。青霉素V鉀發(fā)酵液冷卻過(guò)濾后，濾液在一定的 pH 值下于萃取機(jī)內(nèi)進(jìn)行多級(jí)逆流萃取，得到萃取液后再進(jìn)行反萃。最后在丁醇溶液中進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶得到青霉素V鉀鹽的母晶，過(guò)濾洗滌干燥即可得到較高質(zhì)量的產(chǎn)品。

2、青霉素V鉀提取工藝研究進(jìn)展

天津大學(xué)的王芬卿對(duì)青霉素V的提取工藝進(jìn)行了詳細(xì)的研究^[4]。現(xiàn)行乙酸丁酯提取工藝中乳化問(wèn)題直接影響青霉素的收率?，F(xiàn)行工藝是靠在萃取過(guò)程中加入破乳劑來(lái)減輕乳化，以提高收率。但是，破乳劑的研發(fā)工作很難適應(yīng)性質(zhì)不斷變化的發(fā)酵液。此外破乳劑的使用也很難完全解決萃取效率降低的問(wèn)題。因此，提取工藝向無(wú)破乳技術(shù)方向發(fā)展也就成了大勢(shì)所趨。

2.1 膜分離技術(shù)的應(yīng)用

傳統(tǒng)的過(guò)濾青霉素發(fā)酵液的方法有板框過(guò)濾和真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾，而近年來(lái)對(duì)膜分離技術(shù)的應(yīng)用研究較多。超濾可以有效的去除大分子物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、病毒、熱源、炭黑等。

李十中^[5]在青霉素的過(guò)濾方面也作了許多探索工作：在青霉素發(fā)酵液或青霉素發(fā)酵液經(jīng)預(yù)處理過(guò)濾后的濾液進(jìn)行超濾處理，純化濾液，純化后的濾液在生產(chǎn)中可以使用任意萃取設(shè)備一次完成青霉素的提純和濃縮過(guò)程。該研究過(guò)程中不需使用破乳劑。

張?jiān)缕嫉?sup>[ 6]使用截留分子量為1萬(wàn)的平板超濾膜對(duì)青霉素發(fā)酵濾液進(jìn)行處理，可以截留濾液中的蛋白質(zhì)等大分子雜質(zhì)，從根本上消除乳化現(xiàn)象，極大地降低萃取過(guò)程的難度，且不需要添加破乳劑。Ruiz等^[7]分別采用截留相對(duì)分子質(zhì)量為20000和2000的聚砜或聚醚砜超濾膜，對(duì)青霉素發(fā)酵液進(jìn)行2級(jí)超濾，最終透過(guò)液中的青霉素濃度約20g·L^-1，能夠充分滿足隨后的酶裂解生成6-APA的工藝要求。高建軍等^[8]在6-APA的直通工藝中采用Hy flux截留分子量為1×103 的中空纖維超濾膜除去青霉素濾液中大部分蛋白類雜質(zhì)，省去原工藝中破乳劑和丁醇的使用，產(chǎn)品的總收率較對(duì)照提高4.6%。

2.2 青霉素V鉀的萃取工藝

由于青霉素V耐酸性好，不易降解，因此采用乙酸丁酯等溶劑萃取法生產(chǎn)青霉素V比青霉素G具有優(yōu)勢(shì)而普遍采用。溶劑萃取法提取青霉素雖然有對(duì)設(shè)備要求高、過(guò)程易乳化、溶媒消耗量相對(duì)較大等缺點(diǎn)，但是此技術(shù)相對(duì)成熟，具有濃縮倍數(shù)大、生產(chǎn)周期短、效率高和易實(shí)現(xiàn)高效的連續(xù)生產(chǎn)，仍是青霉素V提取普遍采用的方法。從新的萃取體系出發(fā)，科研工作者開(kāi)發(fā)了一些新的萃取體系。

清華大學(xué)亓平言等^[9]發(fā)明涉及一種青霉素提取新方法。該新方法是用一種新的萃取體系代替?zhèn)鹘y(tǒng)工藝中的醋酸丁酯。新的萃取體系是由醇類溶劑（如己醇、庚醇等）作萃取劑，必要時(shí)加進(jìn)一定比例的稀釋劑和添加劑（正己烷、環(huán)己烷等）。新的制備方法可以提高萃取p H和萃取溫度，降低能耗，提高收率，降低產(chǎn)品成本。

徐兵^[10]提供了一種青霉素V的提純工藝，該方法采用青霉素V發(fā)酵濾液加入有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸調(diào)節(jié)pH值在3.5以下，得到青霉素V一次酸化沉淀;然后加入堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)pH值為4.5～8.0，將青霉素V沉淀溶解得到青霉素V堿化液;經(jīng)活性炭脫色、過(guò)濾，濾液進(jìn)入噴霧干燥設(shè)備干燥，得到較純的青霉素V鹽固體物。此方法得到的低成本的青霉素V或鹽可作為制備6-APA 的原料。

申淑峰等^[11]研究了一種液-液-液三相萃取青霉素V的新技術(shù)。該新技術(shù)以聚乙二醇-硫酸銨-乙酸丁酯構(gòu)筑的三相萃取體系代替?zhèn)鹘y(tǒng)工藝中的兩相萃取體系。研究結(jié)果表明，采用三相體系萃取苯氧甲基青霉素發(fā)酵濾液不需加入破乳劑，下相中乙酸丁酯的含量明顯降低，而且色素在中間相富集，可以達(dá)到純化有機(jī)相，簡(jiǎn)化工藝流程的效果。

2.3 青霉素V鉀結(jié)晶工藝

考慮到青霉素對(duì)溫度敏感的特殊性質(zhì)，目前國(guó)內(nèi)外大部分的企業(yè)都采用蒸發(fā)結(jié)晶的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)最終的精制過(guò)程。

程艷^[12]優(yōu)化了青霉素V鉀的結(jié)晶工藝，通過(guò)加快出晶前蒸餾速度，縮短共沸時(shí)間;增加餾出液的冷卻面積;對(duì)結(jié)晶過(guò)程中的攪拌速度進(jìn)行分段控制;改進(jìn)丁醇補(bǔ)加方式;在共沸液中加入0.3 %（V/ V）的10%乙二胺四乙酸二鈉（EDTA-Na₂）這5項(xiàng)措施使青霉素結(jié)晶收率提高了2.12 %，并縮短了共沸結(jié)晶時(shí)間，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

天津大學(xué)龔俊波^[13]等對(duì)青霉素V鉀蒸發(fā)結(jié)晶過(guò)程進(jìn)行了研究。測(cè)定了不同水含量下溶質(zhì)的溶解度與超溶解度，得到了不同水含量下的介穩(wěn)區(qū)。實(shí)驗(yàn)所測(cè)的介穩(wěn)區(qū)數(shù)據(jù)與溶解度數(shù)據(jù)為后續(xù)結(jié)晶過(guò)程的優(yōu)化提供了強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支撐。

在青霉素結(jié)晶操作的領(lǐng)域，天津大學(xué)結(jié)晶中心與華北制藥廠做出了大量卓有成效的工作。

3、結(jié)語(yǔ)

目前，國(guó)內(nèi)華北制藥是青霉素V鉀最大生產(chǎn)企業(yè)，其產(chǎn)能小部分用于生產(chǎn)口服制劑，大部分用于出口。國(guó)外許多公司在青霉素下游產(chǎn)品的生產(chǎn)中生物技術(shù)方面具有優(yōu)勢(shì)。因此，提高青霉素V鉀的利潤(rùn)與生存空間可以從以下幾個(gè)方面考慮。

（1）篩選高產(chǎn)菌種，提高發(fā)酵單位。青霉素V鉀發(fā)酵符合率與青霉素G有一定差距，通過(guò)菌種篩選提高青霉素V鉀發(fā)酵單位和符合率，不但可以提高產(chǎn)量收率，降低成本，還可以進(jìn)一步打破青霉素V鉀酶法制備6-APA的瓶頸，取代青霉素G酶法制備6-APA工藝，開(kāi)拓青霉素V鉀市場(chǎng)。

（2）優(yōu)化提取工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。膜分離技術(shù)成功應(yīng)用于工業(yè)青霉素G的發(fā)酵液過(guò)濾處理中，該技術(shù)有望在青霉素V鉀提取中得到應(yīng)用和發(fā)展，這將大大改善濾液質(zhì)量，縮短提取后續(xù)工序步驟，從而提高收率，降低生產(chǎn)成本。

（3）加大研發(fā)投入，開(kāi)發(fā)高附加值下游產(chǎn)品。積極開(kāi)發(fā)青霉素V鉀下游產(chǎn)品，通過(guò)擴(kuò)大青霉素V鉀的下游應(yīng)用來(lái)提高其產(chǎn)能和發(fā)展空間。單一的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，豐富產(chǎn)品品種，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，從而提高企業(yè)的綜合競(jìng)爭(zhēng)能力。

參考文獻(xiàn)

[1]? 呂錄華，高春風(fēng)，趙志普，等.一種青霉素V鹽的生產(chǎn)方法[P].CN 101747341B，2012.

[2]? 崔麗娟，藏恒昌.青霉素V鉀的制備工藝及其應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 齊魯藥事，2009，28（10）：608～611.

[3]? 王勝茂，青霉素V新工藝研究[D]，天津大學(xué)，2006

[4]? 王芬卿，青霉素V提取新工藝研究[D]，天津大學(xué)，2007

[5]? 李十中. 青霉素的提取與純化[P]. CN 1110686A，2003.

[6]? 張?jiān)缕?，趙平，蕭泛舟. 超濾對(duì)青霉素發(fā)酵液萃取過(guò)程的影響[J]. 膜科學(xué)與技術(shù)，2005，25（4）：60～62.