庆大霉素的生产工艺

1 实验九、十 离子交换法提取抗生素的工艺研究

一、实验目的和要求

1.了解例子交换树脂的工作原理和工艺条件的选择。

2.以庆大霉素为实验对象，研究pH对交换容量的影响，并作树脂的吸附流出曲线和解吸曲线。

二、实验原理

庆大霉素（gentamicin）是由小单孢菌（Micromonospora purpurea和Mechinospora）产生的一族氨基糖苷类抗生素。对革兰氏阴性菌有高度的抑菌作用，对绿脓杆菌（铜绿色假单胞菌）、肠道杆菌、金黄色葡萄球菌感染的疾病疗效显著，在临床上应用广泛。庆大霉素为多组分复合物，其中具有疗效的是C族组分，主要为C1、C2、Cla等，结构式和某些物性常熟见表1.

表1 庆大霉素C族组分的某些物性常数

分子式 相对分子质量 比旋度 熔点

庆大霉素C1 C21H42N5O7 477.60 +158°

（Cl，H2O） 94-100℃

庆大霉素C2 C20H41N5O7 463.58 +160°

（Cl，H2O） 107-124℃

庆大霉素C1a C19H39N5O7 449.55

庆大霉素C复合物硫酸盐 +102°

（Cl，H2O） 225-230℃

庆大霉素分子中含有多个氨基和羟基，故为碱性水溶性抗生素，易溶于水和某些极性溶剂(如吡啶、二甲基甲酰胺等)，在甲醇、乙醇和丙酮中有中等溶解度，不溶于醚、苯和卤代烃。

庆大霉素属于稳定性很好的抗生素，耐热，不怕酸碱。在pH2-12的水溶液中，于100℃，加热30min，活性无显著变化。Ph﹥4.0稳定性好，酸性下稳定性相对价差。

庆大霉素为中等强度的五元碱性抗生素，分子结构中有5个氨基C1组分的pK值分别为6.65、7.55、8.31、9.22、9.95，在不同pH的水溶液中可以6种电化学状态存在，当pH﹤4.5时，庆大霉素电离成5价正离子；当pH﹥12时，以游离分子状态存在，故可采用离子交换法进行提取。在溶液pH较低的条件下，将庆大霉素交换吸附到树脂上；在pH碱性的条件下，将其从树脂上洗脱下来，本实验采用4%氨水洗脱。

庆大霉素的生产工艺

引言

庆大霉素是一种广谱抗生素，它被广泛应用于农业和医学领域，对抗多种细菌感染有良好的疗效。庆大霉素的生产工艺是一个复杂的过程，需要经过发酵、提取和纯化等多个步骤。本文将介绍庆大霉素的生产工艺，并对每个步骤进行详细解析。

1. 发酵

庆大霉素的生产开始于霉菌发酵。首先，通过筛选和培养，从自然环境中获得庆大霉素产生菌株。然后，将菌株接种到含有适宜培养基的发酵罐中，培养条件包括温度、pH值、培养基成分等。在发酵过程中，庆大霉素产生菌株会消耗培养基中的营养物质，并合成庆大霉素。

2. 提取

经过发酵后，庆大霉素已经被合成，但仍然在发酵液中。为了提取庆大霉素，需要进行发酵液与溶剂的萃取。通常使用有机溶剂，如丁醇或甲醇等，与发酵液进行振荡混合。庆大霉素会在有机溶剂中溶解，并从发酵液中分离出来。经过一系列的分离、浓缩和过滤步骤，得到庆大霉素的粗提取物。

3. 纯化

庆大霉素的粗提取物中通常还含有其他杂质，因此需要进行进一步的纯化。常用的纯化方法包括色谱技术和晶体化技术。

3.1 色谱技术

色谱技术是一种基于物质在固定相和流动相之间分配平衡的分离方法。庆大霉素的粗提取物可以通过色谱柱进行分离。常用的色谱柱包括凝胶色谱、离子交换色谱和亲和层析等。在色谱柱中，庆大霉素会与固定相相互作用，并在流动相中滞留不动，从而实现分离纯化。

3.2 晶体化技术

晶体化技术是一种将庆大霉素溶解后逐渐结晶的方法。通过控制溶剂的浓度和温度等条件，在一定时间内，庆大霉素会逐渐形成晶体。然后通过过滤、洗涤和干燥等步骤，得到纯度较高的庆大霉素晶体。 4. 检测与质量控制

庆大霉素的生产工艺中，检测与质量控制是一个关键步骤。通过对庆大霉素样品进行物理、化学和微生物学的测试，来确保庆大霉素的纯度和活性。常见的检测项目包括溶解度、纯度、残留溶剂、微生物含量等。

结论

庆大霉素的生产工艺是一个复杂而精细的过程，需要经过发酵、提取、纯化和质量控制等多个步骤。通过掌握庆大霉素的生产工艺，可以为庆大霉素的大规模生产提供技术支持，促进其在医药和农业领域的应用。

第

19卷　第

3期

2003年

9月福建师范大学学报(自然科学版)

JournalofFujianNormalUniversity(

NaturalScience)Vol1

19　

No1

3

Sept12003

文章编号

:10002

5277(

2003)

032

00702

04

改变庆大霉素发酵工艺对其组分及效价的影响Ξ

刘　峰1

,杨桂英2

(

11福建师范大学生物工程学院

,福建福州　

350007;21福州抗生素集团有限公司

,福建福州　

350002)

摘要

:在

20T罐组进行试验

,通过改变某些庆大霉素发酵工艺

,探讨发酵工艺的改变对发酵效价及组分

的影响

.结果表明

,在发酵不同时期补加不同的氮源对发酵液的效价和组分都有很大的影响

.采用稀配方工

艺可使发酵液中的组分控制在一个比较理想比例内

.

关键词

:庆大霉素

;发酵

;生物效价

;组分

中图分类号

:

Q936 文献标识码

:

A

　ΞΞ

庆大霉素是由绛红小单孢菌、棘孢小单孢菌等发酵产生的氨基糖苷类抗生素

,是由

22脱氧链霉胺、

绛红糖胺、加拉糖胺组成的多组分混合物

,并以

C族复合物为主

.22脱氧链霉胺分别在

4、

6位上通过

苷键连接绛红糖胺和加拉糖胺

.因绛红糖胺

C6′上的甲基化程度不同

,形成了

C

1、

C

2、

C

1a3个主要组

分[1]

.庆大霉素是碱性抗生素

,它与硫酸结合成临床上使用的硫酸庆大霉素

.在各国的药典中对硫酸庆

大霉素

C族复合物中的各组分含量所占比例都有严格的规定

.在庆大霉素发酵过程中

,C

2组分含量往

往偏高

,造成成品质量不合格

.因此

,长期以来如何有效地控制发酵液中的组分一直是庆大霉素生产

的难题

,人们也曾进行过大量的研究

,试图从理论上阐述庆大霉素发酵过程中各组分之间的转化机理

及如何有效地控制各组分的含量

,但迄今尚无较完整的解释

.由于在发酵过程中影响组分的因素错综

复杂

,在大工艺不变的情况下

,由于小工艺(如各单体罐设备情况、培养基消毒质量、种子质量、溶

氧等)的波动

,对组分有一定的影响

,因此

,本文作者仅探讨某些大的工艺改变与庆大霉素发酵效价

引言：

庆大霉素是一种广谱抗生素，其生产通常采用发酵工艺。为实现年产300吨庆大霉素的目标，需要对发酵车间的工艺进行设计。本文将就发酵车间的流程、设备选型、工艺参数、控制系统等方面进行详细阐述。

一、工艺流程：

庆大霉素的发酵工艺一般分为两个主要阶段：液体培养和固体培养。液体培养用于菌种扩大和提供发酵基质，固体培养则是庆大霉素产生阶段。

具体工艺流程如下：

1.菌种扩大：从冷冻保存的庆大霉素菌种中挑取适量菌株，经预培养后转入大容量的发酵罐中进行扩大培养。

2.发酵罐液流转：经过一定时间的菌种扩大，将发酵罐液与发酵基质流转至固定的发酵罐中，以提供充分的发酵条件。

3.固态发酵：将经过液体培养的菌种与固态发酵基质混合，装入发酵罐内，保持适宜的温度和湿度条件进行发酵。

4.发酵液分离：固态发酵产生的发酵液通过离心、过滤等方式分离得到。

5.提取纯化：对分离得到的发酵液进行提取纯化，获取庆大霉素原料药。

以上为发酵车间工艺的基本流程，具体可根据实际情况进行调整。

二、设备选型： 1.发酵罐：根据年产300吨的需求，可选择多台容积适中的不锈钢发酵罐，以满足大规模发酵的需求。

2.流程设备：发酵车间需要配备液体流转设备、固态发酵装置，如输送带、混合机、发酵罐等。

3.分离设备：发酵液分离可以采用离心机、过滤机等设备，以高效分离发酵液。

4.提取纯化设备：根据庆大霉素的提取纯化工艺，需要选择合适的提取设备，如溶剂萃取设备、蒸馏设备等。

三、工艺参数：

1.培养基配方：根据庆大霉素产菌的特性，设计合理的培养基配方，包括发酵碳源、氮源、矿物质等。

2.发酵温度：根据菌株的适宜生长温度确定发酵温度，通常在28℃左右。

3.发酵pH值：庆大霉素产菌的适宜pH范围一般在6.5-7.5之间，可根据菌株要求进行调整。

4.发酵时间：根据庆大霉素产菌的生长速率和产量，确定适宜的发酵时间。

5.固态发酵基质配方：固态发酵基质的配方要充分考虑庆大霉素产菌的营养需求和产量。