链霉素的制备工艺.ppt

链霉素的制备工艺,化学式：,目 录,链霉素概述 链霉素的合成工艺 三废处理,链 霉 素 简 介,链霉素（streptomycin）是一种氨基葡萄糖型抗生素，分子式C21H39N7O12，分子量： 581.59 。 1943年美国 S.A.瓦克斯曼从链霉素中析离得到，是继青霉素后第二个生产并用于临床的抗生素。它的抗结核杆菌的特效作用，开创了结核病治疗的新纪元。从此，结核杆菌肆虐人类生命几千年的历史得以有了遏制的希望。,毒性LD50(mg/kg)：对许多革兰氏染色阴性或阳性细菌有效，鼷鼠急性经口9000。对人低毒。 性状：白色或类白色粉末，无臭或微臭。 溶解情况：易溶于水，微溶于乙醇，不溶于甲醇、氯仿和丙酮。 制备或来源：由灰色链霉菌的发酵液提取得的一种抗生素。,链霉素的作用机理 链霉素主要与原核细胞(如 细菌)核糖体30S亚单位结合，抑制细菌蛋白质(酶)的合成,使细菌不能正常生长或者代谢而死亡。,链霉素,链 霉 素 理 化 性 质,1.物理性质,链霉素游离碱为白色粉末。其大多数盐类也是白色粉末或结晶，无嗅，味微苦。,链霉素在中性溶液中能以三级阳离子形式存在，所以可以用离子交换法进行提取。,2.稳定性,链霉素的水溶液比较稳定，但其易受pH和温度的影响较大。短时间加热，如在70oC加热半小时，对活性无明显影响。100oC加热10min，活性约损失一半。最稳定的pH是4.04.5。,3.溶解度,由于链霉素分子中含很多亲水基团（羟基和胺基），故很容易容易水，而很难溶于有机溶剂中。链霉素盐酸盐易溶于甲醇，难溶于乙醇，而硫酸盐即使在甲醇中也很难溶解。,链霉素硫酸盐的溶解度（28oC）,工 艺 合 成,传 统 工 艺 国 外 工 艺 离 子 交 换 法 D- 葡 萄 糖 和 N H 3 合成,链霉素是由链霉胍、链霉糖和N-甲基-L-葡萄糖胺组成的三糖苷，属于氨基糖苷类抗生素。链霉胍是在l，3-位置上带有2个孤基的l，3-去氧青蟹肌醇，去掉2个脒基后称为链霉胺。链霉糖是带有支链的5-脱氧五碳糖，在第3碳上有一个醛基。N-甲基-L-葡萄糖胺是在第2碳上的-NH2被甲基化(-CH3NH)的L-葡萄糖胺。这三糖连接的糖苷键都是型的糖苷键。,传统工艺合成链霉素,一般采用蒸汽加热（7075）方法使蛋白质凝固变性。添加磷酸或一些络合剂如三聚磷酸等使高价离子草酸、磷酸生成不溶性沉淀物，然后通过板框过滤或离心分离将这些沉淀物除去。这一预处理将导致10%以上的链霉素所添加的草酸、磷酸或络合剂，既增加了链霉素提炼成本，又会降低产品纯度、污染环境。同时所得的发酵滤液中仍存在许多蛋白、多肽和其它各种杂质，将会减少树脂的吸附容量或污染树脂，造成树脂的沉降和堵塞，进而缩短树脂的寿命，增加 抗生素提炼的成本。,国外合成链霉素法,离 子 交 换 法,D-葡 萄 糖 和 N H 3合成链霉素,从图l可看出，每生成1个链霉素分子都需消耗3个葡萄糖分子、7个HN3分子、2个CO2分子和l个甲硫氨酸分子。其中，有3个NH3分子是通过转氨基反应，分别把氨基供体谷氨酰氨、丙氨酸和谷氨酸的氨基结合到链霉胍上和L-葡萄糖胺的氨基上，另外4个NH3分子是通过鸟氨酸环供给的，其中2个分子又由氨甲酰磷酸酯，另外2分子由天冬氨酸引入，最后转变为精氨酸的脒基，再转移到链霉胺衍生物上。2个CO2也是通过鸟氨酸循环固定的。 在灰色链霉素的发酵过程中，与链霉素同时产生的还有甘露糖链霉素(链霉素B)，其化学结构为N-甲基-L-葡萄糖胺的C4与D-甘露糖的C4以D-糖苷键相连接的糖苷，经过甘露糖苷酶作用，可水解为链霉素和甘露糖。,链霉素生物合成的调节机制 在链霉素生物合成中的调节机制主要有发酵阶段的转变、分解产物的调节以及无机磷的反馈抑制等方面。 1.2.1 发酵阶段的转变 催化链霉胍的2个转脒基反应的酶，在合成阶段开始时的突然出现是由于新的蛋白质的合成，而不是蛋白质的激活。 1.2.2 分解代谢产物的调节 在发酵过程中，除形成链霉素外，还形成一种支路产物甘露糖链霉素(又叫链霉素B)。对大多数微生物来说，甘露糖链霉素的生物活性只有链霉素的20%-25%。直到发酵后期才产生水解甘露糖链霉素的-D-甘露糖苷酶，能迅速把甘露糖链霉素水解成链霉素和甘露糖，反应如下： 甘露糖苷酶 链霉素-甘露糖 链霉素+甘露糖,1.2.3 无机磷的反馈抑制 正常生长所需的无机磷浓度抑制链霉素的形成。磷酸盐与链霉素的生物合成过程有密切关系，在链霉素生物合成中有几步磷酸酯酶所催化的去磷酸化反应。过量的磷酸盐会产生反馈抑制，阻抑这几步的一个或多个磷酸酯酶的活性或形成，因而抑制链霉素的合成，因此磷酸酯酶的活力与链霉素的形成有密切关系。此外磷酸盐还能调节链霉胍合成的关键酶脒基转移酶的形成，高浓度磷酸盐严重阻遏该酶的形成。,三 废 处 理,链霉素生产废水是一类含硫酸盐的高浓度有机废水，水质情况见表，比值一般为，碳氮比偏低，在左右，同时废水中含有较多生化抑制物质，如甲醛、草酸、链霉素单位及其降解物等。较高浓度硫酸盐的存在对正常的厌氧消化可能会造成严重影响。,U A SB 是升流式厌氧污泥床反应器的简称, 是由荷兰W agen ingen 农业大学教授L ettinga 等人于19721978 年间开发研制的一项厌氧生物处理技术, 国内对U A SB 反应器的研究是从20 世纪80 年代开始的. 由于U A SB 反应器具有工艺结构紧凑,处理能力大, 无机械搅拌装置, 处理效果好及投资省等特点, U A SB 反应器是目