一第了卷第期微生物学杂志抗生案讲座之四抗生素的分离和纯化任赛夫国家医药管理局四川抗菌素工业研究所抗生素的提炼一般是指将在发酵液中积累的抗生素经过分离、浓集、纯化,获得符合使用要求制品的全过程。是一门利用各种化工单元操作有机组合进行生物技术产品后处理的技术。由于抗生素的生源、性质各异,在发酵液中存在形式、杂质的干扰情况不一,以及制品的使用要求不同,所以抗生素的提炼过程不可能有一规范化的模式。即使是同种抗生素,常因生产菌株、培养基成分、培养条件或发酵水平的差异而采用不同化工单元组合的提炼工艺。如以土霉素的生产为例,其提炼方法曾有钙盐沉淀、溶媒萃取、离子交换及游离碱沉淀等的演变。极大多数的抗生素是微生物代谢过程的次级产物,过量合成的抗生素一般都是直接分泌到胞外,有的溶于培养液、有的与培养液中其他组分结合后沉积或粘附于菌体。发酵液中菌体等固形杂质的量因抗生素品种而异,一般在一肠的范围。培养液中溶有残留的培养基成分、其他的代谢产物及菌体自溶后渗出的胞浆等杂质,抗生素的含量一般仅为。一肠左右。抗生素的提炼在概念上是由预处理、分离、浓集、纯化诸环节所构成。一个化工单元,操作有时可能达到若干个目的。预处理预处理涉及了发酵液的处理及过滤两个内容。对于水溶性的抗生素、发酵液处理主要目的是使抗生素充分释放到培养液中以增加其回收率,除去对后续工序有干扰的大分子胶态物质与某些金属离子。四环素等可与培养液中的钙、镁离子鳌合生成溶解度较小的盐类与菌体夹杂,草酸处理后可使其溶出。有些抗生素因与发酵液中某些蛋白质分子结合,在蛋白质絮凝后过滤因夹带抗生素而造成损失,适当处理则可避免这类情况的发生。氨基糖普类抗生素的发酵液在用无机酸处理后增加抗生素的释出量可能与此类因素有关。发酵液中蛋白质等大分子胶态杂质在染有杂菌或发酵周期较长、发生菌体自溶的情况下会显著增加,会影响发酵液的过滤速率、增加滤饼中抗生素的残留,且对其后的分离、浓集与纯化过程也带来不少困难。溶媒萃取时造成乳化现象,离子交换时堵塞树脂、甚至会使树脂中毒失活,沉淀时影响晶体的析出与纯度等。酸、碱或升温处理发酵液可促使蛋白质变性。也有用明矾、黄血盐与硫酸锌产生的凝胶吸附沉降胶态杂质,前者在偏碱性溶液、后者在偏酸性的环境中才有较好的效果。聚丙烯酞胺型高分子聚凝剂用于处理有些抗生素的发酵液有较好的效果。发酵液处理手段因受产物稳定性及不干扰后续工序的限制,实际可供应用的方法并不太多,尤其对由期任赓夫抗生素的分离和纯化细菌产生蛋白质类产品的发酵液处理更是缺乏有效的办法,尚待开发。发酵液过滤的速率、滤液的质量与菌种、发酵液处理方法、培养基成分及发酵周期等诸因素有很密切关系。真菌的菌体较粗大、易于过滤,放线菌较难,而细菌更难。延长发酵时间或污染杂菌的发酵液较难过滤。较易过滤的发酵液可采用鼓式真空过滤机,优点是设备的劳动生产率高,较难过滤时则需添加硅藻土、纸浆等作为助滤剂才有较好的效果。国内常用的设备是板框压滤机,有些工厂则用自动出渣离心机来分离发酵液中的固形杂质。非水溶性抗生素的抗生素可直接过滤,或加入适当的惰性介质后过滤,收集滤饼后进入其后的提炼过程。分离与浓集分离与浓集是指采用适当的方式使抗生素自发酵液中离析,以达到与杂质分离、使抗生索浓集的目的,这是杭生素提炼过程的主要环节。一、沉淀沉淀离析对于溶液的浓度与纯度有一较高的要求,然而是分离、浓集产物最理想的方法。通过改变溶液的温度、,加入可溶性盐类或溶剂,可降低溶质的溶度,使过量的溶质直接由溶浓中析出。因抗生素在发酵液中的含量较低,除四环素及土霉素因发酵水平及本身理化特性的有利因素,可用等电点法自发酵滤液中沉淀离析得到粗碱外,其他抗生素还未见有类似的成功报导。将滤液蒸发浓缩,加入可溶盐或溶剂使抗生素沉淀等方法在生产中并无现实的可行价值。滤浓中加入适当的金属离子或有机物质,与抗生素特异结合后生成难溶性的复合物而使抗生素浓集则增加了该法使用的范围。土霉素可以与钙离子结合,使其在发酵滤浓中沉淀析出,早年在土霉素的生产中曾得到应用。青霉素发酵滤液中加入二苯乙...
