工艺流程_链霉素的生产工艺课件

链霉素的生产工艺 组员 王晓 江兰 何艺 陈雪君 曹海燕 目录 2 1 3 4 链霉素简介 结构及理化性质 工艺合成 工艺评价 优化及中试放大 一 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 链霉素 Streptomycin 是瓦克斯曼 WaksmanS A 于1944年从灰色链霉菌 Streptomyces griseus 培养液中分离出来的一种碱性抗生素 毒性LD50 mg kg 对许多革兰氏染色阴性或阳性均有效制备或来源 由灰色链霉菌的发酵液提取得的一种抗生素 链霉素的化学结构 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 二 链霉素理化性质 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 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 0 4 5 溶解度 由于链霉素分子中含很多亲水基团 羟基和胺基 故易溶于水 而很难溶于有机溶剂 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 28 三 合成工艺前段全是采用微生物发酵 分离提纯工艺 传统工艺分离链霉素 一般采用蒸汽加热 70 75 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 链霉素传统的提取方法采用活性炭吸附法 带溶法 沉淀法 离子交换法 国内外提取工艺 链霉素生物提取的途径 四 工艺评价和优化 传统工艺合成链霉素会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 这一预处理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 离子交换法工艺路线的评价 需用的原辅料少且易得 并有足够数量的供应中间体容易以较纯形式分离出来 质量符合标准 多步反应能够实现连续操作可在易于控制的条件下进行制备如安全 无毒设备条件要求不苛刻收率最佳 经济效益最好 优点 缺点 1 操作过程复杂 且操作控制要求严格 操作工序多2 化学合成途径较复杂 需要经过多步反应3 合成过程中生成含硫废弃液 使得三废处理复杂 生物提取法的评价 优点 1 需要的原料材料少且易得 并有足够数量的供应2 设备条件要求不苛刻3 三废 少并且易于治理 1 分解代谢产物的调节过程中甘露糖链霉素的控制很复杂2 无机磷的调节过程中 无机磷浓度的浓度很难控制 正常生长所需的无机磷浓度抑制链霉素的形成3 生物合成过程中步骤也比较复杂 需要经过多步反应 缺点 薄膜浓缩 取代 膜法工艺 投资较大 容易堵塞 不适于高粘度液体 在任何膜能承受的温度下分离 清洁 环保 占地少 运行成本低 无相变的纯物理手段 1 离子交换法 链霉素提纯工艺的优化 2 过滤 Flow cel超滤技术替代传统的板框压滤 鼓式真空过滤方法 其最大的特点是在不需要加入助滤剂 絮凝沉淀剂及其他任何化学试剂的情况下 不仅可把菌丝体及其他固体杂质完全分离 而且可以把99 以上的蛋白 包括溶解性的蛋白 与菌丝体一起剔除 链霉素提纯方法 中式放大 中式放大的目的是验证 复审和完善实验室工艺所研究确定的反应条件 对研究选定的工业化生产设备的结构 材质 安装和车间布置等进行验证性研究 提供物质和能量耗损等 从而为工业化生产提供数据 此外还能为药品的临床研究实验等提供更多的样品 并培养技术人员及操作工人 中式放大的研究内容 合成工艺路线的复审设备型式与材质 搅拌器型式与搅拌速度反应条件的进一步验证与研究原辅材料和中间体的质量控制工艺流程与操作方法的确定 反应器的放大是中式放大的关键 其放大的方法有经验放大 相似放大法和数学模拟放大法 中式放大涉及诸多的化学及物理过程 物料衡算是放大工作的起点 包括转化率 收率与选择性等的计算过程 实行放大主要依据 由实验室条件 模拟链霉素的工业生产 对高产链霉菌进行复壮和筛选 链霉素发酵提取分离 在链霉素的发酵过程中 通过斜面孢子培养 摇瓶进行种子培养 同时根据查资料显示 利用正交试验确定出链霉素影响因子的作用为 玉米浆 葡萄糖 黄豆饼粉 NH4 2SO4 从而计算出链霉素发酵生产的培养基除基础培养基外还应加入 葡萄糖4 黄豆饼粉0 8 玉米浆1 5 NH4 2SO40 5 放大实验的具体方法 按照确定的培养基 放入发酵罐中进行放大培养五天 每隔24小时测量包括PH值 DO值 还原糖浓度 链霉素效价 生物量等参数 还原糖浓度 链霉素效价和生物量的测量分别采用的是DNS法 紫外分光光度法 比色法 和干重法 放大小结 1 随着链霉素发酵培养中糖的消耗 链霉素的效价也是降低的 说明一次性投料 糖源供应不够 2 确定链霉素发酵培养的最适PH值 且最好控制在这一值上 3 链霉菌是好氧菌 菌体的生产及发酵产物的积累都要消耗氧 因此发酵过程当中需保证必须的供氧量 4 根据参数的变化 以单位体积功率相等的原则改变搅拌转速及空气流量来进行发酵容积的扩大设计 发酵工艺流程图