[发明专利]萃取青霉素的萃取剂及其应用

说明书

本专利属于生物化工中的青霉素生产领域。即使用一种新型萃取青霉素的萃取剂，不仅可以使萃取平衡pH由1.8～2.2提高到2.5～5.5，而且更为重量的是，在其整个萃取过程中不必外加破乳剂便可以使萃取过程顺利完成。

青霉素的特点是易被破坏，在pH4～8范围内相对较稳定，偏离中性pH愈远，分解愈快，酸性较强就降解为青霉酸，碱性较强则降解为青霉噻唑酸。此外，温度升高也将加速青霉素的分解。

溶剂萃取法从发酵液中提取青霉素已有四十多年历史，传统的萃取剂为醋酸丁酯（或戊酯）。由于这类萃取剂对青霉素的萃取能力较低，为了获得较高的单级萃取率和工厂易于实现的操作条件，必须控制萃取平衡pH在1.8～2.2，操作温度低于10℃。为了提高青霉素的收率，本发明作者研究了一种青霉素提取新方法，即通过在醋酸丁酯中加入一定量的萃取能力较强的中性磷类或亚砜类化合物，组成一种混合萃取剂，此混合萃取剂在保证萃取率基本上不变、反萃容易的前提下，可将萃取平衡pH提高到2.5～5.0，从而降低了青霉素的酸解，提高了收率（中国专利89103178.2）。

用发酵的方法制取抗生素，由于发酵过程中产生了大量的蛋白质及多种生物降解产物，因而，在采用溶剂萃取法从滤液中提取抗生素时，存在一个非常棘手的问题-乳化。乳化的产生在酸性条件下尤为严重，青霉素提取过程中的乳化最具代表性。解决青霉素提取过程中的乳化问题一直是制药工业中的一项重大研究课题。目前国内外均在围绕研制新型、高效、经济的破乳剂开展工作。国内目前在青霉素生产中所使用的破乳剂主要有以下两种：即溴化十五烷基吡啶（PPB）和十二烷基三甲基溴化铵（1231），其消耗达每年上千万元，破乳剂的使用还产生环境污染问题。

本发明发现长链脂肪醇（碳数大于5）类或长链脂肪醇与0～90%脂肪酸酯类的混合物均可在较高pH下从发酵液中有效地萃取青霉素，并且毋需外加破乳剂也可以获得高效破乳效果。

脂肪醇类试剂是通过羟基与青霉素酸分子作用。羟基自身为两性基团，其中的氧原子具有给体性质，而氢原子则具有受体特性。脂肪醇的结构通式为：R-OH，R代表烷基链。烷基可以是直链，也可以是支链。烷基链R越长，其推电子的能力越强，羟基中的氧氢结合也越牢固，从而使得醇分子中的羟基活性降低;此外，随着R链的增长，醇的分子量增大，其纯试剂的摩尔浓度降低。所以，各种醇对青霉素的萃取能力随下列次序递减：

丁醇＞戊醇＞己醇＞庚醇＞仲辛醇

脂肪醇与碳链为C₁～C₁₅的脂肪酸酯类（如醋酸丁酯等）有协同效应，对于醋酸丁酯而言，二者摩尔比等于1时协同效应最强。这是因为，脂肪醇类试剂易产生分子多聚，影响功能基团羟基的反应活性。加入的脂肪酸酯（如醋酸丁酯）与醇形成分子间二聚，阻止了醇分子的多聚，从而提高了醇中羟基的反应活性;此外，醇与脂肪酸酯类试剂同时与青霉素酸分子发生缔合形成混合络合物也增加了青霉素酸分子的亲油性。

本发明发现碳链为5～12的所有支链、直链脂肪醇都能够满足上述要求。脂肪酸酯类可以作为添加剂（协萃剂）使用，其用量为0～90%，最佳用量为0～50%（有机相体积百分比）。添加的各种脂肪酸酯类，如醋酸丁酯等，其结构通式为：

R-CO-CR′（R，R′＝C₁～C₁₅）

两种烷基R、R′可以相同，也可以不同。

采用本发明，在pH3.5-4.0，10℃下，单级萃取率大于85%，但在pH2.5～5.5范围内均可进行萃取。室温下，控制反萃平衡pH6.7～7.2，1.5%NaHCO₃二级逆流的总反萃率接近100%。

采用本发明，毋需加破乳剂也可以使得提取过程得以顺利进行。这不但可以降低原材料消耗（对于一年产500吨青霉素的生产车间，每年可节约人民币二百余万元），同时也消除了因使用破乳剂而造成的环境污染问题。

采用本发明，可使青霉素在有机相中高度富集，由此可以提高结晶收率。当溶液中青霉素浓度为0.042mol/L，100%正己醇为萃取剂，平衡pH3.3～3.8，混合1分钟，温度为15℃，相比A/O＝8时，正己醇对青霉素的萃取能力仍可以大于80%。

采用本发明，可使青霉素的提取收率提高3～5%。

实例一    不同碳链脂肪醇对青霉素的萃取