第四章 抗生素的提取和纯化
青霉素的提取方法
青霉素的提取方法
青霉素是一种广泛应用于临床的抗生素，其提取方法主要包括发酵法、化学合成法和生物转化法。
其中，发酵法是目前应用最为广泛的一种方法。
首先，发酵法是利用青霉菌在适宜的培养条件下产生青霉素。
青霉素生产菌株主要包括青霉菌属、放线菌属和链霉菌属。
在培养基中添加适当的碳源、氮源、矿物盐和生长因子，控制好温度、pH 值和氧气供应，青霉素生产菌株就能够产生大量的青霉素。
其次，发酵液中的青霉素需要进行提取和纯化。
一般来说，提取青霉素的方法包括有机溶剂法、树脂吸附法和膜分离法。
有机溶剂法是将发酵液与有机溶剂进行萃取，然后通过蒸馏或结晶得到青霉素。
树脂吸附法是利用青霉素对特定树脂的亲和性进行吸附，再通过洗脱得到纯净的青霉素。
膜分离法则是利用膜的分离作用将青霉素从发酵液中分离出来。
最后，提取得到的青霉素需要进行纯化和结晶。
通过结晶、结晶温度、溶剂选择和结晶速度等条件的控制，可以得到高纯度的青霉素结晶体。
总的来说，青霉素的提取方法是一个复杂的过程，需要在培养条件、提取方法和纯化工艺等方面进行精细的控制。
只有通过科学合理的方法，才能够得到高质量的青霉素产品，为临床医学和医药工业提供有力的支持。
糖肽类抗生素N-甲基无糖万古霉素的分离、纯化和结构鉴定
２１ ８
文 章 编 号 ： １０ —６ ９（０ ０ ０—２ １０ ０ １８ ８ ２ １） ４０ ８ —５
糖 肽 类抗 生 素Ⅳ＿ 甲基 无糖 万 古 霉 素 的分 离 、纯 化和 结 构 鉴 定
郭兆 霞 阮林 高：李航 ，朱丽 陈代 杰 ３
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素 并 进 行 结 构 鉴 定 。７ ， 利 用 大 孔 树 脂 吸 附 、 中压 反相 制 备 色 谱 等 方 法进 行 分 离 纯 化 。 利 用 光 谱 分 析 ，进 行 结 构解 析 。 结 ５￣ －
抗生素的提取方法
抗生素的提取方法抗生素是一类能够抑制或杀灭细菌生长的药物。
这些药物主要通过提取自微生物（如细菌、真菌、放线菌等）来获得。
提取抗生素的方法可以分为传统方法和现代分离技术。
传统的抗生素提取方法主要是基于微生物发酵的原理。
一般来说，通过筛选具有抗菌活性的微生物，然后在适当的发酵条件下培养和繁殖这些微生物，使其合成并分泌出抗生素。
常用的发酵方法有液体发酵和固体发酵两种。
液体发酵是将发酵基质和产生抗生素的菌株放入发酵罐中，通过调节适宜的温度、pH值、氧气供应、搅拌速度等因素，促使菌株进行生长和代谢产物的合成。
在菌株生长的过程中，微生物会合成出抗生素，并通过发酵液进一步分泌出来。
随后抗生素可以通过离心、过滤、提纯等步骤从发酵液中提取出来。
固体发酵是把含有抗生素活性的菌株悬浮在固态基质上进行培养，比如在麦芽糊精、豆粉等基质中，菌株通过代谢活动合成出抗生素。
固体发酵相对来说操作简单，但由于难以控制好发酵条件，因此产量相对较低。
从固态发酵物中提取抗生素可以通过浸提、溶解、过滤等步骤进行。
除了传统的发酵方法，现代分离技术也在抗生素的提取过程中得到广泛应用。
现代分离技术利用了化学、生物、物理等多种方法，以提高抗生素的提取效率和纯度。
常用的分离技术包括悬浮-沉淀、萃取、色谱层析、凝胶过滤等。
悬浮-沉淀是一种将发酵液中的细胞和杂质通过悬浮和沉淀的方式分离出来，其中抗生素溶于悬浮液中，可以通过离心等方式进行分离。
萃取是通过萃取剂与发酵液中的抗生素相亲和性差异进行分离。
常用的萃取剂有有机溶剂如乙酸乙酯、正己烷等。
通过调整萃取剂的性质和条件，可以实现抗生素的富集和分离。
色谱层析是一种基于物质在固定相和流动移动相之间差异的分离技术，常用的色谱层析方法有薄层层析、柱层析、气相色谱等。
色谱层析可以根据抗生素的性质来选择合适的分离方法，如极性柱层析适用于亲水性抗生素的富集和纯化。
凝胶过滤是一种利用分子的大小和形状差异进行分离的技术，通过将发酵液通过特定的孔径大小的过滤膜来分离抗生素。
发酵工程抗生素发酵生产技术概述
发酵工程抗生素发酵生产技术概述发酵工程是一种利用微生物、酶和发酵介质（常见的如糖）来生产有用化合物的技术。
在这个过程中，微生物通过代谢物质的转化来生成目标产品。
抗生素发酵生产技术是发酵工程的一个重要应用领域，在制药、医疗等领域中起到重要作用。
本文将就抗生素发酵生产技术进行一些概述。
抗生素是一类能够抑制或杀死细菌或其他微生物的药物，广泛应用于医疗、养殖和农业等领域。
然而，抗生素的生产过程并不容易。
抗生素分子具有复杂的结构，不同的抗生素有不同的生产方式和工艺。
一般来说，抗生素的生产过程可以分为以下几个步骤：获得产生抗生素的微生物菌种；培养产生抗生素的微生物菌种；提取和纯化抗生素产物；加工和包装抗生素产物。
在抗生素发酵生产技术中，首先需要获得产生抗生素的微生物菌种。
这些微生物可以从自然环境或已知产生抗生素的菌株中分离得到，也可以通过基因工程技术进行修改得到。
随后，需要对这些微生物进行培养。
培养条件的选择对于微生物的生长和抗生素产量有重要的影响。
常见的培养条件包括培养基的组成、温度、pH值、氧气供应等。
通过调节这些条件，可以提高菌株的生长速度和产生抗生素的能力。
在培养过程中，需要不断监测微生物菌种的生长情况和抗生素产量。
常用的监测方法包括测定菌株密度、测定发酵液的抗生素浓度等。
通过监测，可以对微生物的生长状态进行控制和调节，以及对抗生素产量进行评估和优化。
当培养达到一定程度后，需要对发酵液进行产品的提取和纯化。
传统的提取方法包括萃取、蒸馏、结晶等。
这些方法可以将抗生素从发酵液中分离出来，并去除其他杂质。
随后，抗生素产品需要经过纯化过程，获得高纯度的抗生素。
纯化方法包括过滤、层析、电泳等。
这些方法可以去除抗生素中的杂质，提高纯度。
最后，经过提取和纯化的抗生素产品需要进行加工和包装，以便后续的药物制剂或应用。
加工包括液体制剂的调整和固体制剂的制备。
包装过程需要严格控制产品的质量和卫生条件，以确保最终产品的安全性和稳定性。
药品生产过程中的药物提取与纯化技术
优点：操作简单， 成本低，适用于 热稳定性好的药
物。
缺点：需要较高 的温度，可能会 破坏药物的结构
和活性。
应用：常用于提 取挥发性药物， 如薄荷油、樟脑
等。
原理：利用超临界流体的溶解能力来提取药物 优点：高效、环保、无溶剂残留 应用：广泛应用于天然药物、合成药物和生物药物的提取 注意事项：需要精确控制温度和压力，以防止超临界流体的相变和分解
制定质量标准的依据：药品生产质 量管理规范（GMP）、药品注册管 理办法等法律法规
质量标准的实施：通过生产过程中 的质量控制措施，确保药品的质量 符合标准要求
添加标题
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质量标准的内容：包括药品的纯度、 杂质含量、稳定性等指标
质量标准的修订：根据药品生产和 监管的实际情况，对质量标准进行 修订和完善
原料质量控制：确保原料的质量和纯度 生产过程控制：监控生产过程中的温度、压力、时间等参数 产品质量检验：对提取和纯化后的药物进行质量检验，确保其符合标准 环境质量控制：保持生产环境的清洁和卫生，防止污染和交叉污染
提取方法：水煎煮法、醇提法、水 醇法等
实例：黄连提取与纯化、人参提取 与纯化、当归提取与纯化等
,
汇报人：
定义：从药物原料 中分离出有效成分
的过程
提取方法：溶剂提 取、水蒸气蒸馏、 超临界流体萃取等
目的：提高药物的 纯度和疗效，减少
副作用
提取设备：提取罐、 离心机、过滤器等
药物纯化的目的：确保药物的 安全性和有效性，减少不良反 应，提高药物的稳定性和保质 期。
药物纯化的定义：通过物理、 化学或生物方法将药物中的杂 质去除，提高药物的纯度和质 量。
原理：利用溶剂对药物成 分的溶解能力进行提取
抗生素的提取
（２）pH的影响
pH对表观分配系数的影响（pH~K） pH低有利于酸性物质分配在有机相，碱性物质 分配在水相。
（３） 温度T
T↑，分子扩散速度↑，故萃取速度↑ 一般生化物质的萃取在室温或较低温度下 进行。
（４） 盐析
无机盐——氯化钠、硫酸铵，作用： 生化物质在水中溶解度↓；两相比重差↑ 两相 互溶度↓
（3）混合罐
• 混合罐的结构类似 于带机械搅拌的密 闭式反应罐。
• 对化学腐蚀性强的 液体，可采用气流 搅拌。
三、分离设备
• 高速离心机：碟片式，4000~6000rpm • 超速离心机：管式，＞10000rpm
第二节 离子交换法
• 离子交换法：是利用某些抗生素能在溶液中形成带 电粒子，与合成离子交换树脂之间结合力的差异来 进行分离的方法。带电粒子与离子支换树脂间的作 用力是静电力，它们的结合是可逆的。
单级萃取流程示意图
萃余相R
２.多级顺流（错流）萃取
F一料液
S一溶剂 L一萃取液 R—萃余液 下标1，2，3—级别
• 多级错流萃取的理论收率高于单级 萃取，即萃取完全。 • 但多级萃取流程长，萃取剂用量大， 因而得到的萃取液浓度低。
3．多级逆流萃取
• 多级逆流萃取中，料液移动方向和萃取剂 移动方向相反，故称逆流萃取。
根据相似相溶的原理，选择与目标产物极性相近
的有机溶剂为萃取剂，可以得到较大的分配系数； 有机溶剂与水不互溶，与水有较大的密度差，黏 度小，表面张力适中； 应当价廉易得，容易回收，毒性低，腐蚀性小， 不与目标产物反应。 常用于抗生素萃取的有机溶剂有丁醇、丁酯、乙酸 乙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯等。
（５）乳化和破乳（去乳化）
1．乳化
乳化是一种液体(分散相)分散在另一种不
微生物制药及微生物药物分析
微生物制药及微生物药物分析一、微生物制药1. 概述微生物制药是指利用微生物或其代谢产物生产药物，它是一种传统的制药技术。
常用的微生物制药包括抗生素、激素、酶、疫苗、单克隆抗体等。
它具有原料易得、生产成本低、操作简单、产量高等特点。
2. 抗生素抗生素是指能够对细菌发挥抗菌作用的化合物。
产生抗生素的微生物有青霉菌、链霉菌等。
抗生素是临床上常用的药物，它能够治疗多种感染性疾病。
抗生素的生产过程主要包括培养、提取和纯化。
培养是指将产生抗生素的微生物培养在适宜的培养基上，并利用微生物的代谢产物合成抗生素。
提取是指将培养液分离出微生物后，再用适宜的溶剂提取抗生素。
纯化是指将提取的混合物进行纯化，获得纯净的抗生素。
3. 激素激素是一类在人体内具有调节、控制生理功能的生物活性物质。
激素的生产来源于动物细胞和微生物。
微生物生产的激素有胰岛素、人类生长激素等。
激素的生产过程主要包括培养、分离、提取和纯化。
培养是指将产生激素的微生物培养在适宜的培养基上，用其代谢产物合成激素。
分离是指将培养液中的微生物分离出来，提取是指将激素从分离出来的微生物中提取出来。
纯化是指将提取的混合物进行纯化，获得纯净的激素。
4. 酶酶是一种具有生物催化性质的蛋白质，能够加速化学反应。
酶的生产源于微生物，包括细菌、真菌和酵母等。
酶主要应用于生物技术领域，如DNA重组和蛋白质工程等。
酶的生产过程主要包括培养、分离、提取和纯化。
培养是指将产生酶的微生物培养在适宜的培养基上，用其代谢产物合成酶。
分离是指将培养液中的微生物分离出来，提取是指将酶从分离出来的微生物中提取出来。
纯化是指将提取的混合物进行纯化，获得纯净的酶。
5. 疫苗疫苗是指通过注射疫苗，使人体产生对某种疾病的免疫力。
疫苗的生产来源于微生物，常见的有病毒、细菌等。
疫苗主要用于预防传染病。
疫苗的生产过程主要包括培养、提取、灭活和纯化。
培养是指将产生疫苗的微生物培养在适宜的培养基上，用其代谢产物合成疫苗成分。
链霉素生产工艺流程
链霉素生产工艺流程
链霉素是一种广谱抗生素，常用于治疗病原微生物引起的感染。
下面是链霉素生产工艺流程的简介。
链霉素的生产一般分为三个主要步骤：发酵、提取和纯化。
1. 发酵：链霉素通过链霉菌（Streptomyces erythreus）进行发
酵生产。
首先，从链霉菌菌种中选取适合的菌株，然后进行接种培养。
接种后的菌株放入适当的培养基中，如含有糖、氮源和无机盐的培养基。
培养过程中需要控制温度、气体供应、
pH值等条件，以促进菌株的生长和代谢产物的产生。
链霉菌
在培养基中生长时，产生链霉素，并分泌到培养液中。
2. 提取：发酵液中的链霉素无法直接使用，需要经过提取步骤进行纯化。
首先，培养液通过离心或过滤等方式分离出菌体。
然后，将菌体与溶剂如甲醇或乙酸乙酯混合，使链霉素从菌体中溶解。
混合溶液经过过滤或离心等步骤，分离出链霉素溶液。
此外，还可以采用萃取、萃余、结晶、蒸馏等方法进一步提取链霉素。
3. 纯化：提取得到的链霉素溶液中还可能含有其他杂质，需要进行纯化步骤。
常用的纯化方法包括流动相色谱、逆流色谱和凝胶过滤等。
色谱法可以根据链霉素与其他成分在流动相中的差异，通过分离和选择性吸附来提高链霉素的纯度。
凝胶过滤可以去除较大分子量的杂质，使得链霉素更加纯净。
纯化后的链霉素通过蒸发浓缩或结晶法得到固体链霉素。
总结起来，链霉菌通过发酵生产链霉素，然后通过提取和纯化步骤得到纯净的链霉素。
这个工艺流程不仅可以应用于链霉素的大规模工业生产，也可以在实验室中进行链霉素的小规模制备。
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料液
萃余液
萃余液
混合
混合
分离器1
分离器2
富集有产品的溶剂
废液 混合
分离器n
溶剂
三、乳化现象和去乳化
1) 乳化现象
有机相
水相
乳化层
2）乳状液及其类型
• 乳状液——一种液体以细小液滴分散在另一种互不相溶的 液体中所构成的分散体系，也称乳浊液。
• 类型——油包水（W/O ）型和水包油（O/W ）型两大类
有机相
水相
分配系数K0当体系达到平衡时，溶质在 两相中的浓度比:K0=C1/C2
分配定律须符合下列条件:
1.必须是稀溶液;
2.溶质对溶剂的互溶没有影响;
3.溶质在两相中必须为同一种分子类型， 即不发生缔合或离解。
二、萃取方式
单级萃取只有一个混合器和一个分离器
的萃取。
s
L
混
分
合
离
器
器
F
②高价金属离子的去除：如加入草酸调pH的同 时可以去除Ca2+ ，加入三聚磷酸钠可以去除Mg2+, 黄血盐可以去除Fe3+。
③杂蛋白质的去除方法主要有：等电点沉淀法 （蛋白质在等 电点时溶解度最低）、变性沉淀 法（常用加热法）、加各种沉淀剂沉淀（三氯乙 酸、水杨酸、鞣酸或者Cu2+、Zn2+、Fe3+ ）、加 絮凝剂(壳聚糖、海藻酸钠、聚丙烯酰铵等)。
三、乳化与去乳化
乳状液的消除方法： ⑴加热升高温度 ⑵加入电解质，利用电解质来中和乳状液分散
相所带的电荷而促使其聚沉。 (3)吸附过滤，由于乳状液中的溶剂相与水相对
吸附介质的润湿性不同，其中水分被吸附也可 引起去乳化作用。 (4)加入去乳化剂，最主要的破乳化方法。
四、影响溶媒萃取的
主要因素
(4)溶剂的选择应有以下特性:①K０要大，对杂质的分离因素 要大于1;②溶剂与料液的互溶度要小;③化学稳定性高，挥发 性小，安全低毒;④回收处理方便，价廉易得。
4.4.2 离子交换法
离子交换法是利用某些生物药物能在溶液中形成带 电粒子，与合成离子交换树脂之间结合力的差异来 进行分离的方法。带电粒子与离子支换树脂间的作 用力是静电力，它们的结合是可逆的。
R
二、萃取方式
多级错流萃取是由数个萃取器串联组成，料液经萃取 后的萃余液依次流人下一萃取器用新鲜萃取剂继续萃 取
料液 溶剂
混合 分离器1
萃余液
混合 分离器2
萃余液
混合
萃余液
分离器n
溶剂 萃取液
萃取液
溶剂
萃取液
二、萃取方式
多级逆流萃取由多个萃取器串联组成，其特点是料液 与萃取剂分别由两端加入，溶剂与料液互成逆流接触， 故称多级逆流萃取。此法收率最高，溶剂用量最小， 工业普遍采用。
第四章 抗生素的提取和纯化
4.1概述
生物合成药物的分离纯化，目的在于从发酵液或培养 液中分离纯化具有一定纯度、符合药典或其他法定标 准规定的各种药物，又称发酵液的后处理或下游加工 过程。这是个非常繁复的过程.
生物合成药物的一般分离纯化方法
发酵液
预处理
固液分离
初步纯化（提取）
高度纯化（精制）
成品加工
4.2 发酵液的预处理
发酵(培养)液的预处理 根据所要获得的目标物质性质的不同，预处理方法
也不同，比如对酸、碱和热的稳定性，是蛋白质还 是非蛋白质等。以下为以抗生素为目标产物的发酵 液的处理。 杂质：①可溶性胶体物体，其中主要是杂蛋白、多 糖和核酸②含有高价金属离子的无机盐 这些杂质不仅使发酵液粘度增大，降低液固分离速 度，还会影响到后续的提取与纯化工作和产品质量。 因此应通过预处理的方法，尽可能的去除这些杂质。
一、离子交换法的基本概念 二、离子交换的机理与速度 三、树脂和操作条件的选择 四、大网格离子交换树脂
离子交换过程
• 离子交换： R—A+ + B+ = R—B+ + A+ • 洗脱： R—B+ + C+ = R—C+ + B+ • 再生： R—C+ + A+ = R—A+ + C+
一、离子交换法的基本概念
4.2 发酵液的预处理
④多糖的去除方法：可用酶将其转化为单糖， 降低粘度，提高过滤速度
⑤发酵液中有色物质的去除，常用吸附法（离 子交换树脂、离子交换纤维、活性炭）。
4.3 发酵(培养)液的固液分离
常见方法有过滤和离心。 常见的过滤设备有真空鼓式过滤机和板
框压滤机，常见的离心设备有管式离心 机、碟片式离心机、倾析式离心机、
4.2 发酵液的预处理和固液分离
微生物细胞的破碎 由微生物产生的产物，大都处于细胞内部，要
分离和提取这些产物，则首先需要收集菌体， 进行细胞破碎。 破碎细胞的方法：①机械法有高压匀浆法、高 速珠磨法及超声波法。②非机械法有化学渗透 法、酶解法、冻结一融化法、干燥法等。
4.2 发酵液的预处理
①调整pH值改变发酵液的胶体状态，使产物转 入液相。
(1)pH值 正确选择pH值要考虑会影响弱酸或弱碱性产物的分 配系数，及对产物的稳定性的影响。
(2)温度 随温度的升高，使萃取效果降低；产物一般在高温 下不稳定，因此萃取一般应在低温下进行。
(3)盐析作用 氯化钠、硫酸铁等盐析剂的影响有三个方面:① 导致游离水分减少，降低了产物在水中的溶解度;②盐析剂能 降低有机溶剂在水中的溶解度;③盐析剂能使萃余相密度增大， 有助于相分离。但盐析剂用量要适当，过多会使杂质转入有 机溶剂相中。
离子交换树脂是一种具有网状立体结构的高分子多元 酸或多元碱的聚合物。
离子交换树脂的分类（1）强酸性阳离子交换树脂 以 磺酸基作为活性基团，在 pH1－14范围内均能进行离 子交换反应。典型反应：
RSO3H+NaCl
RSO3Na树脂的活性基团主
要有羧酸基和酚羟基等，交换能力随溶液的pH升高而
4.4 抗生素的提取
提取的目的是从发酵液中制取高纯度的 符合药典规定的抗生素成品。
由于多数抗生素不很稳定，且发酵易被 污染，故整个过程要求：时间短、强度 低、pH宜选择合适的范围、勤清洗消毒。
常用的提取方法：溶媒萃取法、离子交 换法、吸附法、沉淀法
4.4.1 溶媒萃取法
一、溶媒萃取法是用一种溶剂将物质从 另一种溶液中提取出来的方法，这两种 溶剂不能互溶或只部分互溶，能形成便 于分离的两相。
递增。对于羧酸型树脂只有在pH＞7的溶液中才能正
常进行，而对于酚羟基型树脂，溶液的pH值应大于9。