青霉素V鉀提取工藝與研究進展

馮薇 張小雙 宋海英

摘? 要：綜述了青霉素V鉀的提取工藝現狀及提取工藝的研究進展，重點介紹了青霉素V鉀提取工藝的膜分離技術、萃取工藝、結晶工藝研究情況，并對青霉素V鉀的未來發展方向提出了幾點建議。

關鍵詞：青霉素V鉀;萃取;結晶

中圖分類號：R978.1

青霉素V鉀又名苯氧甲基青霉素鉀鹽，是一種重要的原料藥和醫藥前體，是治療革蘭氏陽性菌及部分陰性菌感染的首選藥物。青霉素V原料廣泛應用于口服制劑加工，還有6-APA、7-ADCA等中間體制備，以及半合成青霉素和頭孢菌素生產。

目前，青霉素V鉀國外生產廠家主要有奧地利SANDOZ，國內生產廠家主要有華北制藥和威奇達公司，大部分用于出口。目前國內外有關青霉素V生產提取的文獻報道較少^[1～3]。目前，現行生產工藝采用傳統的溶媒萃取工藝，在工藝控制、收率上與國外有一定的差距，有待進一步提高。

1、青霉素V鉀提取生產工藝

工業上青霉素V鉀提取和青霉素G鹽提取工藝相似。青霉素V鉀提純工藝主要是通過發酵液過濾、萃取、反萃取、結晶幾個步驟來完成的。青霉素V鉀發酵液冷卻過濾后，濾液在一定的 pH 值下于萃取機內進行多級逆流萃取，得到萃取液后再進行反萃。最后在丁醇溶液中進行蒸發結晶得到青霉素V鉀鹽的母晶，過濾洗滌干燥即可得到較高質量的產品。

2、青霉素V鉀提取工藝研究進展

天津大學的王芬卿對青霉素V的提取工藝進行了詳細的研究^[4]?，F行乙酸丁酯提取工藝中乳化問題直接影響青霉素的收率。現行工藝是靠在萃取過程中加入破乳劑來減輕乳化，以提高收率。但是，破乳劑的研發工作很難適應性質不斷變化的發酵液。此外破乳劑的使用也很難完全解決萃取效率降低的問題。因此，提取工藝向無破乳技術方向發展也就成了大勢所趨。

2.1 膜分離技術的應用

傳統的過濾青霉素發酵液的方法有板框過濾和真空轉鼓過濾，而近年來對膜分離技術的應用研究較多。超濾可以有效的去除大分子物質，如蛋白質、病毒、熱源、炭黑等。

李十中^[5]在青霉素的過濾方面也作了許多探索工作：在青霉素發酵液或青霉素發酵液經預處理過濾后的濾液進行超濾處理，純化濾液，純化后的濾液在生產中可以使用任意萃取設備一次完成青霉素的提純和濃縮過程。該研究過程中不需使用破乳劑。

張月萍等^{[ 6]}使用截留分子量為1萬的平板超濾膜對青霉素發酵濾液進行處理，可以截留濾液中的蛋白質等大分子雜質，從根本上消除乳化現象，極大地降低萃取過程的難度，且不需要添加破乳劑。Ruiz等^[7]分別采用截留相對分子質量為20000和2000的聚砜或聚醚砜超濾膜，對青霉素發酵液進行2級超濾，最終透過液中的青霉素濃度約20g·L^-1，能夠充分滿足隨后的酶裂解生成6-APA的工藝要求。高建軍等^[8]在6-APA的直通工藝中采用Hy flux截留分子量為1×103 的中空纖維超濾膜除去青霉素濾液中大部分蛋白類雜質，省去原工藝中破乳劑和丁醇的使用，產品的總收率較對照提高4.6%。

2.2 青霉素V鉀的萃取工藝

由于青霉素V耐酸性好，不易降解，因此采用乙酸丁酯等溶劑萃取法生產青霉素V比青霉素G具有優勢而普遍采用。溶劑萃取法提取青霉素雖然有對設備要求高、過程易乳化、溶媒消耗量相對較大等缺點，但是此技術相對成熟，具有濃縮倍數大、生產周期短、效率高和易實現高效的連續生產，仍是青霉素V提取普遍采用的方法。從新的萃取體系出發，科研工作者開發了一些新的萃取體系。

清華大學亓平言等^[9]發明涉及一種青霉素提取新方法。該新方法是用一種新的萃取體系代替傳統工藝中的醋酸丁酯。新的萃取體系是由醇類溶劑（如己醇、庚醇等）作萃取劑，必要時加進一定比例的稀釋劑和添加劑（正己烷、環己烷等）。新的制備方法可以提高萃取p H和萃取溫度，降低能耗，提高收率，降低產品成本。

徐兵^[10]提供了一種青霉素V的提純工藝，該方法采用青霉素V發酵濾液加入有機酸或無機酸調節pH值在3.5以下，得到青霉素V一次酸化沉淀;然后加入堿性物質調節pH值為4.5～8.0，將青霉素V沉淀溶解得到青霉素V堿化液;經活性炭脫色、過濾，濾液進入噴霧干燥設備干燥，得到較純的青霉素V鹽固體物。此方法得到的低成本的青霉素V或鹽可作為制備6-APA 的原料。

申淑峰等^[11]研究了一種液-液-液三相萃取青霉素V的新技術。該新技術以聚乙二醇-硫酸銨-乙酸丁酯構筑的三相萃取體系代替傳統工藝中的兩相萃取體系。研究結果表明，采用三相體系萃取苯氧甲基青霉素發酵濾液不需加入破乳劑，下相中乙酸丁酯的含量明顯降低，而且色素在中間相富集，可以達到純化有機相，簡化工藝流程的效果。

2.3 青霉素V鉀結晶工藝

考慮到青霉素對溫度敏感的特殊性質，目前國內外大部分的企業都采用蒸發結晶的方法來實現最終的精制過程。

程艷^[12]優化了青霉素V鉀的結晶工藝，通過加快出晶前蒸餾速度，縮短共沸時間;增加餾出液的冷卻面積;對結晶過程中的攪拌速度進行分段控制;改進丁醇補加方式;在共沸液中加入0.3 %（V/ V）的10%乙二胺四乙酸二鈉（EDTA-Na₂）這5項措施使青霉素結晶收率提高了2.12 %，并縮短了共沸結晶時間，提高了產品質量。

天津大學龔俊波^[13]等對青霉素V鉀蒸發結晶過程進行了研究。測定了不同水含量下溶質的溶解度與超溶解度，得到了不同水含量下的介穩區。實驗所測的介穩區數據與溶解度數據為后續結晶過程的優化提供了強有力的數據支撐。

在青霉素結晶操作的領域，天津大學結晶中心與華北制藥廠做出了大量卓有成效的工作。

3、結語

目前，國內華北制藥是青霉素V鉀最大生產企業，其產能小部分用于生產口服制劑，大部分用于出口。國外許多公司在青霉素下游產品的生產中生物技術方面具有優勢。因此，提高青霉素V鉀的利潤與生存空間可以從以下幾個方面考慮。

（1）篩選高產菌種，提高發酵單位。青霉素V鉀發酵符合率與青霉素G有一定差距，通過菌種篩選提高青霉素V鉀發酵單位和符合率，不但可以提高產量收率，降低成本，還可以進一步打破青霉素V鉀酶法制備6-APA的瓶頸，取代青霉素G酶法制備6-APA工藝，開拓青霉素V鉀市場。

（2）優化提取工藝，提高產品質量，降低生產成本。膜分離技術成功應用于工業青霉素G的發酵液過濾處理中，該技術有望在青霉素V鉀提取中得到應用和發展，這將大大改善濾液質量，縮短提取后續工序步驟，從而提高收率，降低生產成本。

（3）加大研發投入，開發高附加值下游產品。積極開發青霉素V鉀下游產品，通過擴大青霉素V鉀的下游應用來提高其產能和發展空間。單一的產品結構不具有市場競爭優勢，豐富產品品種，優化產品結構，從而提高企業的綜合競爭能力。

參考文獻

[1]? 呂錄華，高春風，趙志普，等.一種青霉素V鹽的生產方法[P].CN 101747341B，2012.

[2]? 崔麗娟，藏恒昌.青霉素V鉀的制備工藝及其應用研究進展[J]. 齊魯藥事，2009，28（10）：608～611.

[3]? 王勝茂，青霉素V新工藝研究[D]，天津大學，2006

[4]? 王芬卿，青霉素V提取新工藝研究[D]，天津大學，2007

[5]? 李十中. 青霉素的提取與純化[P]. CN 1110686A，2003.

[6]? 張月萍，趙平，蕭泛舟. 超濾對青霉素發酵液萃取過程的影響[J]. 膜科學與技術，2005，25（4）：60～62.