發(fā)酵液中克拉維酸的萃取和結(jié)晶工藝研究.pdf

1、克拉維酸(Clavulanic Acid，CA)是一種β-內(nèi)酰胺酶抑制劑，與青霉素等β-內(nèi)酰胺類抗生素聯(lián)用，可提高對(duì)產(chǎn)β-內(nèi)酰胺酶菌體的抗菌活性。其生產(chǎn)過程主要為微生物發(fā)酵，所得發(fā)酵液菌體密度高、蛋白含量高，后續(xù)的分離純化過程復(fù)雜。例如膜過濾除菌、去蛋白耗時(shí)耗能，有機(jī)溶劑萃取產(chǎn)生大量酸廢水，胺鹽中間體的兩步結(jié)晶工藝繁雜等，導(dǎo)致生產(chǎn)過程成本較高、收率較低、環(huán)境污染嚴(yán)重。同時(shí)，CA同其他β-內(nèi)酰胺類抗生素一樣，穩(wěn)定性差，分離過程中極易降解。

2、本論文通過研究鹽析萃取直接從發(fā)酵液中提取CA，并用一步結(jié)晶法制備克拉維酸鉀，給出了克拉維酸堿金屬鹽制備的新工藝路線，并探究了克拉維酸在鹽析萃取有機(jī)相和乙酸乙酯脫色液中的穩(wěn)定性。
　　本研究首先考察了兩種緩沖鹽與不同有機(jī)溶劑組成的鹽析萃取體系對(duì)CA的分配，選擇乙醇-磷酸鹽緩沖體系作為萃取CA的鹽析萃取體系。探究了鹽和乙醇的組分以及產(chǎn)物濃度對(duì)產(chǎn)物分配的影響，利用得到的最佳萃取條件(乙醇(20％)-K2HPO4(15％)&KH2PO4(

3、10％)(w/w))進(jìn)行發(fā)酵液中CA的直接提取，經(jīng)過低速離心，分相完全，且CA收率達(dá)到96％以上，菌體與蛋白去除率分別為99.6％、64.7％。其次，對(duì)CA在鹽析萃取相（乙醇相）、乙酸乙酯脫色液中的穩(wěn)定性進(jìn)行了探究，其降解均符合準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，溫度、含水量、雜質(zhì)均為影響CA穩(wěn)定性的重要因素。從擬合得到的動(dòng)力學(xué)與熱力學(xué)參數(shù)可以看出，鹽析萃取體系乙醇含量越高的上相中CA的降解越少，而含水量越低的乙酸乙酯脫色液中CA越穩(wěn)定。同時(shí)，推斷在理想

4、狀態(tài)下、完全沒有雜質(zhì)的CA的降解為非自發(fā)的反應(yīng)，且該過程吸熱、熵減。最后，研究了一步結(jié)晶法制備克拉維酸鉀結(jié)晶。通過考察反應(yīng)策略、助溶劑種類、助溶劑含水量對(duì)結(jié)晶收率和雜質(zhì)的影響，選擇了無水甲醇作為助溶劑，并將異辛酸鉀的無水甲醇溶液逐滴加入到乙酸乙酯脫色液中進(jìn)行反應(yīng)結(jié)晶。考察了無水甲醇與異辛酸鉀用量對(duì)CA結(jié)晶的影響，最優(yōu)體系的克拉維酸鉀結(jié)晶收率達(dá)到66.57％，雜質(zhì)含量符合藥典標(biāo)準(zhǔn)。綜上所述，從發(fā)酵液中直接鹽析萃取CA，或一步法結(jié)晶制備CA