青霉素V钾提取工艺与研究进展

冯薇 张小双 宋海英

摘  要：综述了青霉素V钾的提取工艺现状及提取工艺的研究进展，重点介绍了青霉素V钾提取工艺的膜分离技术、萃取工艺、结晶工艺研究情况，并对青霉素V钾的未来发展方向提出了几点建议。

关键词：青霉素V钾;萃取;结晶

中图分类号：R978.1

青霉素V钾又名苯氧甲基青霉素钾盐，是一种重要的原料药和医药前体，是治疗革兰氏阳性菌及部分阴性菌感染的首选药物。青霉素V原料广泛应用于口服制剂加工，还有6-APA、7-ADCA等中间体制备，以及半合成青霉素和头孢菌素生产。

目前，青霉素V钾国外生产厂家主要有奥地利SANDOZ，国内生产厂家主要有华北制药和威奇达公司，大部分用于出口。目前国内外有关青霉素V生产提取的文献报道较少^[1～3]。目前，现行生产工艺采用传统的溶媒萃取工艺，在工艺控制、收率上与国外有一定的差距，有待进一步提高。

1、青霉素V钾提取生产工艺

工业上青霉素V钾提取和青霉素G盐提取工艺相似。青霉素V钾提纯工艺主要是通过发酵液过滤、萃取、反萃取、结晶几个步骤来完成的。青霉素V钾发酵液冷却过滤后，滤液在一定的 pH 值下于萃取机内进行多级逆流萃取，得到萃取液后再进行反萃。最后在丁醇溶液中进行蒸发结晶得到青霉素V钾盐的母晶，过滤洗涤干燥即可得到较高质量的产品。

2、青霉素V钾提取工艺研究进展

天津大学的王芬卿对青霉素V的提取工艺进行了详细的研究^[4]。现行乙酸丁酯提取工艺中乳化问题直接影响青霉素的收率。现行工艺是靠在萃取过程中加入破乳剂来减轻乳化，以提高收率。但是，破乳剂的研发工作很難适应性质不断变化的发酵液。此外破乳剂的使用也很难完全解决萃取效率降低的问题。因此，提取工艺向无破乳技术方向发展也就成了大势所趋。

2.1 膜分离技术的应用

传统的过滤青霉素发酵液的方法有板框过滤和真空转鼓过滤，而近年来对膜分离技术的应用研究较多。超滤可以有效的去除大分子物质，如蛋白质、病毒、热源、炭黑等。

李十中^[5]在青霉素的过滤方面也作了许多探索工作：在青霉素发酵液或青霉素发酵液经预处理过滤后的滤液进行超滤处理，纯化滤液，纯化后的滤液在生产中可以使用任意萃取设备一次完成青霉素的提纯和浓缩过程。该研究过程中不需使用破乳剂。

张月萍等^{[ 6]}使用截留分子量为1万的平板超滤膜对青霉素发酵滤液进行处理，可以截留滤液中的蛋白质等大分子杂质，从根本上消除乳化现象，极大地降低萃取过程的难度，且不需要添加破乳剂。Ruiz等^[7]分别采用截留相对分子质量为20000和2000的聚砜或聚醚砜超滤膜，对青霉素发酵液进行2级超滤，最终透过液中的青霉素浓度约20g·L^-1，能够充分满足随后的酶裂解生成6-APA的工艺要求。高建军等^[8]在6-APA的直通工艺中采用Hy flux截留分子量为1×103 的中空纤维超滤膜除去青霉素滤液中大部分蛋白类杂质，省去原工艺中破乳剂和丁醇的使用，产品的总收率较对照提高4.6%。

2.2 青霉素V钾的萃取工艺

由于青霉素V耐酸性好，不易降解，因此采用乙酸丁酯等溶剂萃取法生产青霉素V比青霉素G具有优势而普遍采用。溶剂萃取法提取青霉素虽然有对设备要求高、过程易乳化、溶媒消耗量相对较大等缺点，但是此技术相对成熟，具有浓缩倍数大、生产周期短、效率高和易实现高效的连续生产，仍是青霉素V提取普遍采用的方法。从新的萃取体系出发，科研工作者开发了一些新的萃取体系。

清华大学亓平言等^[9]发明涉及一种青霉素提取新方法。该新方法是用一种新的萃取体系代替传统工艺中的醋酸丁酯。新的萃取体系是由醇类溶剂（如己醇、庚醇等）作萃取剂，必要时加进一定比例的稀释剂和添加剂（正己烷、环己烷等）。新的制备方法可以提高萃取p H和萃取温度，降低能耗，提高收率，降低产品成本。

徐兵^[10]提供了一种青霉素V的提纯工艺，该方法采用青霉素V发酵滤液加入有机酸或无机酸调节pH值在3.5以下，得到青霉素V一次酸化沉淀;然后加入碱性物质调节pH值为4.5～8.0，将青霉素V沉淀溶解得到青霉素V碱化液;经活性炭脱色、过滤，滤液进入喷雾干燥设备干燥，得到较纯的青霉素V盐固体物。此方法得到的低成本的青霉素V或盐可作为制备6-APA 的原料。

申淑峰等^[11]研究了一种液-液-液三相萃取青霉素V的新技术。该新技术以聚乙二醇-硫酸铵-乙酸丁酯构筑的三相萃取体系代替传统工艺中的两相萃取体系。研究结果表明，采用三相体系萃取苯氧甲基青霉素发酵滤液不需加入破乳剂，下相中乙酸丁酯的含量明显降低，而且色素在中间相富集，可以达到纯化有机相，简化工艺流程的效果。

2.3 青霉素V钾结晶工艺

考虑到青霉素对温度敏感的特殊性质，目前国内外大部分的企业都采用蒸发结晶的方法来实现最终的精制过程。

程艳^[12]优化了青霉素V钾的结晶工艺，通过加快出晶前蒸馏速度，缩短共沸时间;增加馏出液的冷却面积;对结晶过程中的搅拌速度进行分段控制;改进丁醇补加方式;在共沸液中加入0.3 %（V/ V）的10%乙二胺四乙酸二钠（EDTA-Na₂）这5项措施使青霉素结晶收率提高了2.12 %，并缩短了共沸结晶时间，提高了产品质量。

天津大学龚俊波^[13]等对青霉素V钾蒸发结晶过程进行了研究。测定了不同水含量下溶质的溶解度与超溶解度，得到了不同水含量下的介稳区。实验所测的介稳区数据与溶解度数据为后续结晶过程的优化提供了强有力的数据支撑。

在青霉素结晶操作的领域，天津大学结晶中心与华北制药厂做出了大量卓有成效的工作。

3、结语

目前，国内华北制药是青霉素V钾最大生产企业，其产能小部分用于生产口服制剂，大部分用于出口。国外许多公司在青霉素下游产品的生产中生物技术方面具有优势。因此，提高青霉素V钾的利润与生存空间可以从以下几个方面考虑。

（1）筛选高产菌种，提高发酵单位。青霉素V钾发酵符合率与青霉素G有一定差距，通过菌种筛选提高青霉素V钾发酵单位和符合率，不但可以提高产量收率，降低成本，还可以进一步打破青霉素V钾酶法制备6-APA的瓶颈，取代青霉素G酶法制备6-APA工艺，开拓青霉素V钾市场。

（2）优化提取工艺，提高产品质量，降低生产成本。膜分离技术成功应用于工业青霉素G的发酵液过滤处理中，该技术有望在青霉素V钾提取中得到应用和发展，这将大大改善滤液质量，缩短提取后续工序步骤，从而提高收率，降低生产成本。

（3）加大研发投入，开发高附加值下游产品。积极开发青霉素V钾下游产品，通过扩大青霉素V钾的下游应用来提高其产能和发展空间。单一的产品结构不具有市场竞争优势，丰富产品品种，优化产品结构，从而提高企业的综合竞争能力。

参考文献

[1]  吕录华，高春风，赵志普，等.一种青霉素V盐的生产方法[P].CN 101747341B，2012.

[2]  崔丽娟，藏恒昌.青霉素V钾的制备工艺及其应用研究进展[J]. 齐鲁药事，2009，28（10）：608～611.

[3]  王胜茂，青霉素V新工艺研究[D]，天津大学，2006

[4]  王芬卿，青霉素V提取新工艺研究[D]，天津大学，2007

[5]  李十中. 青霉素的提取与纯化[P]. CN 1110686A，2003.

[6]  张月萍，赵平，萧泛舟. 超滤对青霉素发酵液萃取过程的影响[J]. 膜科学与技术，2005，25（4）：60～62.