林可霉素绿色提取工艺研究

2020-11-12鲍永健

山西化工 2020年5期

赵鑫，鲍永健

(1.长治医学院医学检验系，山西长治 046000；2.江苏海阔生物医药有限公司，江苏盐城 224000)

引言

林可霉素又称洁霉素，是林肯链霉菌发酵产生的次级代谢产物。林可霉素没有交叉耐药性且本身毒性较低，广泛应用于由革兰氏阳性菌引起的疾病[1]。林可霉素及其下游产品已成为临床应用上主要的抗生素之一，在抗生素产业中占有重要地位[2]。目前我国主要通过发酵法生产林可霉素，工业提取林可霉素的主流工艺为溶媒萃取法[3]。

本文以江苏海阔生物医药有限公司为研究对象，该公司林可霉素提取工艺为溶媒萃取法。经调研发现，公司在采用该工艺提取林可霉素过程中存在提取收率低、溶媒异味大、作业环境差和环保“三废”处理困难等问题，公司生产长期处于不正常状态。通过分析提取工艺中的不足并进行小试试验研究，提出一条全新的绿色提取工艺，以达到提升林可霉素提取收率，降低“三废”处理难度，推动企业绿色化学技术的发展。

1 原有提取工艺分析

1.1 原有提取工艺流程

原有提取工艺流程如图1所示。

图1 原有提取工艺流程图

工艺流程：林可霉素发酵液酸化后通过板框过滤得到酸化滤液，然后碱化得到碱化液，之后加入仲辛醇进行十级逆流萃取，萃取液加入盐酸溶液酸洗，收集有机相加入纯化水后进行三次水洗，收集下层水相，移入脱媒柱中进行脱媒，向脱媒液中加入活性炭脱色过滤得到脱色液。脱色液进入树脂柱吸附解析后得到解析液，解析液浓缩结晶干燥后得到成品。

1.2 原提取工艺存在的不足

经研究分析造成林可霉素提取收率低、环保“三废”处理难度大的主要原因包括：

1) 采用板框压滤机进行过滤，存在工作强度大、现场废气处理难度大、过滤速度慢、不连续、收率低等缺点，此外板框过滤需添加硫酸锌进行絮凝助滤，过滤产生的菌渣含有大量硫酸锌，硫酸锌有毒是环保处理的难题。

2) 萃取溶剂用仲辛醇，而且需要十级逆流萃取和高温(65 ℃)，仲辛醇回收能耗高，不但有机溶剂和能源动力消耗大，而且作业现场溶媒味道大对员工职业健康不利。

3) 酸洗、水洗和脱媒工艺过程产生大量含溶媒废水，这些废水中溶媒浓度低无法回收，进入污水处理系统后水处理难度大，且水中仲辛醇异味大消除困难，不利于废气控制处理。

4) 活性炭脱色过程中产生大量的废弃活性炭，再生困难，增加环保固废处理量。

2 绿色提取工艺研究

2.1 改进工艺流程

经过对原有工艺分析后针对原有工艺的不足，通过进行小试试验研究提出了新的绿色提取工艺方案，如图2所示。

2.2 改进流程说明

1) 缩短工艺流程：将原来发酵液到解析液的八步工艺流程简化为六步，简化工艺流程。

图2 绿色提取工艺流程图

2) 改进过滤方式：针对过滤除菌方式存在的问题，提出通过陶瓷膜替代板框，陶瓷膜分离技术具有机械强度高、耐酸碱性强、分离精度高、易清洗再生、在常温下易操作等优点，在抗生素发酵行业中获得广泛应用[4]。

3) 改进溶媒萃取除杂方式：超滤的主要目的是去除蛋白质等大分子杂质[5]，脱色树脂可以去除色素，蛋白脱色树脂可以去除色素和蛋白[6]，纳滤可以对提取液进行浓缩同时去除水溶性小分子色素[7]；采用超滤除杂、树脂脱色和纳滤浓缩的组合工艺替代溶媒萃取法和活性炭脱色。

3 改进工艺效果分析

3.1 提取收率提高

1) 过滤收率。通过小试试验，利用50 nm孔径的陶瓷膜进行试验，过滤收率可以达到95%以上，对比公司以往生产数据分析可知，板框过滤收率基本在90%左右，该步收率可以提高5%以上。

2) 除杂过程收率提高。根据截留率和蛋白去除效果，通过试验验证选择截留分子量为5 000的超滤膜；根据脱色效率和处理量的比较，通过试验验证选择LX-98脱色树脂；纳滤膜对脱色液进行浓缩，使料液浓度达到吸附树脂要求，通过试验验证选择截留分子量200的纳滤膜；三步工艺组合的收率可达到94%以上，对比公司以往生产数据分析可知，除杂过程收率在90%左右，本过程收率可以提高4%以上。

3) 经济效益提高。新提取工艺收率可达到80%以上；原有工艺只有73%，收率提高7%。按照单批产量可提高100 kg，市场售价500元/kg计算单批可增加收入5万元，按照一年320批计算每年可增加收入1 600万元，经济效益可观。