抗生素制药工艺清洁生产技术的现状及应用

宋穆娟

摘要：抗生素药物的使用范围越来越大，现阶段我国在世界上已经成为最大的抗生素原料生产国。但是不能忽略其中的不足与缺陷，大规模的生产抗生素会对生态环境造成较为严重的污染。末端治理已经不能实现对上述问题的改善，因此我们必须针对抗生素的生产技术进行进一步的改造与研究，从源头上实现对污染物排放的有效减少。本文首先对抗生素制药工艺清洁生产技术的现状进行分析，并针对其中存在的问题提出措施与建议。

关键词：抗生素；制药工艺；清洁生产

在杀灭以及抑制病毒微生物方面抗生素所起到的作用相当重要，这也是抗生素在各种非病毒感染中进行使用原因。在不断发展过程当中我国的抗生素原料生产已经逐步排名世界第一，废水排放量大以及处理不当等是大规模生产抗生素所带来的严重污染。地表水或者是地下水中所检测出的抗生素物质都可实现对上述现象的直观体现。在此种背景之下已经有越来越多的学者加大对抗生素清洁生产的重视力度，致力于从源头上实现对污染物有效的抑制。

一、采用新型抗生素生产工艺

1.发酵法

抗生素在繁殖生成菌丝的过程当中需要通过优质菌种进行一系列的孢子制备工作，在此基础上发酵产生大量的抗生素。在自然界中对产生抗生素的微生物进行寻找是培育新型菌种的明显特征，此过程涉及到筛选、复壮以及自然选育等。也就是说在实际改良菌种的过程当中必须实现对上述环节的综合考虑。

例如有学者在不吸水链霉菌的发酵液中实现对一种新型抗生素的科学分离，这说明抗生素抑菌能力在白念珠方面所发挥着相当强的作用。尤其是在不断优化改良菌种的过程当中所产生的抗生素品种品质会受到较为直接的影响，在实际对抗生素高产菌株进行选择的过程当中可利用诱变育种的方式进行筛选。

2.酶法

随着生物工程技术的不断进步，酶工程制药开始进入人们的视野，它利用生物酶催化抗生素中间体形成，原材料毒性低，产生污染量小，減少后续末端治理的压力。早在20世纪60年代就出现了酶法制备抗生素中间体，人们利用青霉素酰化酶直接裂解青霉素G来生产6-APA。

3.基因工程

基因工程技术最早兴起于20世纪70年代，这在生物工程领域可以说是一场巨大的变革。人们在改造代谢途径或者微生物相关合成基因的方面都需要使用基因重组技术，核糖体的改变也需要在这一过程中进行，因此我们说抗生素的合成基因可通过基因工程技术得到较为直观的体现。

在改良微生菌种的方面重组基因是现阶段基因工程应用抗生素制药的直接体现，在提高产率以及研究方法方面克隆关键酶基因或者抑制副产物酶基因起着不可替代的重要作用，但是受到多种因素的影响该研究仍然处于一种较为初级的阶段，在不断深入转基因以及克隆等技术的过程当中克隆外源基因等方法都可实现对抗生药物的有效获取，但是我们也不能忽略微生物在这一过程当中所发挥的重要作用。

二、采用清洁原材料

在生产抗生素的工艺中很多步骤，例如发酵过程中的过滤与预处理、提取和精制、脱色等步骤都需要相应的化学试剂对母液进行处理。部分化学试剂毒性大，污染大，耗能高，这就需要研发新型的清洁辅料来进行生产，从材料选取的源头上减少污染物的产生。

在企业中创新利用碱液代替氨水进行7-ADCA结晶，不但解决了上述问题，大幅降低生产废水中的氨氮浓度，减少生产废水处理费用，同时也使7-ADCA成品质量显著提高，为下游工序制备头孢菌素提供了更优质的生产原料。

三、替换新型设备

在科学技术发展的大力推动之下新型的仪器设备已经逐步实现在制药企业各个生产环节中的大范围使用。从设备自身角度对其进行分析后我们可以发现，在减少污染物产生方面新型仪器设备所发挥的作用相当重要，主要是在达到节能降耗的基础上促使清洁生产的目标得以顺利实现。

1.发酵设备

制药企业的发酵设备一般指发酵罐，用来进行微生物发酵的设备。一般为用不锈钢板制成的主式圆筒，其容积在1m3至数百m3。有学者对于通用的发酵罐进行了改造。在发酵罐清洁生产改造中应注意结构严密、合理。能耐受蒸汽灭菌、有一定操作弹性、内部附件尽量减少、物料与能量传递性能强，并可进行一定调节以便于清洗、减少污染的产生。

2.过滤设备

通过相关实践我们可以发现会有大量的菌丝以及代谢产物等组分存在于发酵液当中，这也是抗生素在实际生产过程时存在于发酵过程中不可避免的一种问题，对过滤工作提出一定的要求与挑战。板框过滤机、洁的生产改造。、离心分离机以及膜过滤等是现在过滤机的几种主要形式。这要求我们在实际过滤过程当中需要结合实际情况与生产需求实现对上述机器的科学选择。

过滤面积较大以及适应性较强势板框过滤机的明显优势与特征，也是现阶段制药企业在过滤当中最常使用的一种过滤机，多数企业在生产过程当中都面对不能连续操作以及过滤效率较低的现象，这要求相关部门以及工作人员必须在提高重视程度的基础上对其进行清洁的生产改造。

四、加强循环利用

1.废水的循环利用

废水排放可以说作为一个重要环节存在于抗生素生产过程当中，尤其是在进行清洁生产改造的过程当中我们需要将废水的特性作为主要依据对其进行科学的分类处理。回收后的水源要借助必要的措施与手段对其进行充分利用。提取工艺需要对大量的水资源进行使用。

在分类过程当中我们也需要充分结合其特征，主要是在回收解析液、工艺用水以及强酸碱水的基础上促使高浓度废水得到顺利排放。在这一过程当中我们可实现对一定产品的有效回收，最终促使环境效益实现较大幅度的进步。

在减少水源浪费方面改造输水设备起到的作用也相当重要，部分制药集团会对水环真空泵的闭路循环进行科学改造，这是减少清水使用的手段之一，帮助相关集团实现对理想社会效益以及经济效益的获取。

2.废物的循环利用

制药过程中产生的固体废物主要是指菌渣，除了传统的焚烧和填埋处理之外，由于菌渣蛋白质含量较高，有许多研究将其加工生产成肥料和饲料，已达到循环利用的目的。

例如郑州大学学生张红娟试验证明用菌渣堆肥比普通牛粪能更好地促进土壤中微生物的繁殖，同时没有破坏土壤中微生物的多样性，抗生素残留已基本降解，达到无害化标准。目前不光是废水，制药企业的废物利用也成为现在学术研究的热点，如研发抗生素菌渣的肥料化技术和能源化技术、研发安全可靠的蛋白质饲料技术，同时还应当鼓励企业采用就地无害化治理和循环利用。

结语：

目前的抗生素清洁生产技术多集中在技术理论的研究，真正大规模应用企业上还需要进行一系列的小试和中试。此外制药企业对于清洁生产的改造不能只局限于某几个方面，应当结合自身的状况，从整个生产流程上进行技术的集成改造，同时引进先进的管理经验，才能从源头削减污染、提高资源能源利用率，减少或避免生产过程中污染物的产生和排放，改善制药企业污染严重的问题。

参考文献：

[1]刘冲.制药企业清洁生产技术的应用[J].环境保护与循环经济，2011，31（4）：35-36.

[2]赵伟锋.煤炭清洁生产技术的现状与开发应用[J].硅谷，2012（14）：135-136.