陳東，王維興，白海龍，王文亮

(寧夏泰益欣生物科技股份有限公司，寧夏 銀川 750205)

0 引言

硫氰酸紅霉素(erythromycin thiocyanate)，別名高力霉素；外觀為白色或類白色晶體粉末，晶型為棒狀，難溶于水，易溶于乙醇、甲醇、丙酮等有機(jī)溶劑[1]。紅霉素抗菌譜與青霉素相似但略廣，對G+菌有強(qiáng)大抗菌作用，尤其對青霉素的金葡萄菌有效，G+菌如腦膜炎雙球菌、淋球菌、流感桿菌、百日咳桿菌、布氏桿菌和部分痢疾桿菌等對其較敏感，對立克次體、支原體、螺旋體有較強(qiáng)的抑制作用。對阿米巴蟲、滴蟲也有抑制作用。紅霉素抗菌機(jī)制：通過與敏感細(xì)菌核蛋白體的50s 亞基結(jié)合，主要抑制?；?tRNA 有A 位移向P 位，抑制移位酰，阻礙肽鏈延長，抑制敏感細(xì)菌蛋白質(zhì)合成，發(fā)揮抑菌和殺菌作用[2]。

硫氰酸紅霉素屬大環(huán)內(nèi)酯類抗生素，本品在堿性或中性溶液中抗菌作用較強(qiáng)，但當(dāng)pH 值低于4 時，大量紅霉素轉(zhuǎn)為紅霉素A 烯醇醚，抗菌作用幾乎完全消失。硫氰酸紅霉素分子中含有一個14 元內(nèi)脂環(huán)、兩分子糖苷及一份子硫氰酸，分子量：793.02，結(jié)構(gòu)式如圖1 所示。

圖1 硫氰酸紅霉素結(jié)構(gòu)

目前，國內(nèi)硫氰酸紅霉素生產(chǎn)廠家主要生產(chǎn)工序為，紅霉素發(fā)酵液經(jīng)過陶瓷膜過濾、樹脂脫色、納濾濃縮、水相結(jié)晶粗品、然后再丙酮溶解精制而來[1]，目前總收率在70%～80%之間，因此各工序收率優(yōu)化迫在眉睫。雖然在整個紅霉素提取過程中都會存在自然降解[3]，但是主要的損失點在精制工序中產(chǎn)生的母液中(下文統(tǒng)稱為丙酮母液)殘留了大量紅霉素，選擇經(jīng)濟(jì)又實用的途徑來完成對損失在丙酮母液中的紅霉素進(jìn)行回收是十分有必要的。

在硫氰酸紅霉素精制步驟中，丙酮母液中含有大量的紅霉素相關(guān)物質(zhì)，丙酮母液紅霉素A 含量高達(dá)5 000～15 000 μg/mL 左右，且相對水相結(jié)晶母液，雜質(zhì)含量低，更加有利于回收。限于設(shè)備條件和現(xiàn)有工藝，大幅度提高精制工序收率有一定難度，并且現(xiàn)有丙酮母液萃取回收工藝收率也比較低[4]，如能提升丙酮母液回收收率，就會產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)收益。本研究立足實際生產(chǎn)，研究丙酮母液回收工藝優(yōu)化，以提高丙酮母液回收收率，降低生產(chǎn)成本。

1 試劑與儀器

實驗中用到的試劑和儀器如表1 和表2 所示。

表1 所用主要試劑列表

表2 所用主要設(shè)備儀器列表

2 材料與方法

2.1 試驗原材料

丙酮母液來自泰益欣生物科技股份有限公司。

2.2 試驗步驟

2.2.1 不同丁酯萃取硫紅丙酮母液

萃取：取丙酮母液1.5 L，加入定量純化水?dāng)嚢柘♂專缓蠹尤?.2～1.0 倍乙酸丁酯，利用NaOH 溶液將萃取pH 值調(diào)至9.0～10.0，攪拌萃取30 min。靜置分相，完成分相后對萃取液、萃余液分別取樣檢測，并記錄體積；

結(jié)晶：向萃取液中加入0.1～0.5 倍的純化水，加入萃取液中紅霉素等摩爾量的硫氰酸鈉，滴加冰醋酸將pH 值調(diào)至6.5～7.5，結(jié)晶1 h，過濾得到回收粗品，稱重，烘干后取樣檢測；將結(jié)晶液分相，分別取樣檢測，并記錄體積。

重復(fù)以上實驗步驟控制其他條件不變，只改變萃取劑，其中萃取劑分別為：未使用過的乙酸丁酯、套用乙酸丁酯和NaOH 水溶液洗滌后的套用乙酸丁酯。

2.2.2 增加旋蒸濃縮析晶工序驗證

蒸餾析晶：量取丙酮母液1.0 L，加入預(yù)先洗凈烘干且稱重的旋蒸瓶中，一起稱重后開始濃縮，溫度30～45 ℃。觀察旋蒸瓶內(nèi)情況，當(dāng)蒸餾出丙酮母液體積的20% 左右時暫停，將丙酮母液濃縮液用布氏漏斗抽濾，收集濾液繼續(xù)濃縮，蒸餾出體積10%左右時，停止?jié)饪s。抽濾后兩次晶體分別收集烘干后稱重。

萃?。簩⒌诙螡饪s過濾后母液，加入0.2～1.0倍乙酸丁酯(AR)，再用 NaOH 溶液將萃取pH 值調(diào)至9.0～10.0，攪拌萃取30 min，分相。

結(jié)晶：向萃取液中加入萃取液體積0.1～0.5 倍的純化水，加入萃取液中紅霉素等摩爾量的硫氰酸鈉，滴加冰醋酸將pH 值調(diào)至6.5～7.5，結(jié)晶1 h，過濾得到回收粗品，稱重，烘干后取樣檢測；將結(jié)晶液分相，分別取樣檢測，并記錄體積。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同乙酸丁酯對萃取收率影響實驗結(jié)果分析

取用寧夏泰益欣生物科技股份有限公司硫氰酸紅霉素丙酮母液，在工廠現(xiàn)有工藝條件等比例縮小后進(jìn)行試驗驗證，不同萃取劑萃取后的收率情況如表3所示。

表3 不同丁酯對回收收率的影響數(shù)據(jù)

由表3 可知不同丁酯萃取硫紅丙酮母液試驗可以得出，目前使用萃取劑中結(jié)晶還是不夠徹底，殘留較多，套用丁酯收率明顯比新的丁酯高8.06%，對套用丁酯進(jìn)行堿洗處理后無明顯優(yōu)勢，在考慮時間及經(jīng)濟(jì)成本，增加堿洗不利于提高丙酮母液回收收率提升。

3.2 增加旋蒸濃縮工序?qū)κ章视绊憣嶒灲Y(jié)果分析

考慮直接用丁酯萃取回收，萃取液結(jié)晶不徹底，紅霉素在丁酯中也會降解，另外丁酯還要進(jìn)行精餾回收后再用于萃取，整個流程計算成本較高，因此考慮減小丁酯量，且在前期降低萃取體積，因此增加旋蒸濃縮析晶既可以實現(xiàn)收率提升，又可以降低回收成本，具體數(shù)據(jù)如表4 所示。

表4 增加旋蒸濃縮對回收收率的影響實驗數(shù)據(jù)

由表4 增加旋蒸濃縮對回收收率的影響實驗數(shù)據(jù)可知，先旋蒸后萃取的工藝比直接用乙酸丁酯萃取收率提高4.5%；增加蒸餾的這一步經(jīng)過兩次分步濃縮將丙酮母液中大部分硫紅由結(jié)晶的方式析出來，剩余的濃度較低，且使用丁酯量少，萃取過程遵循二相平衡，萃余液相對正常工藝硫紅殘留較少，因此收率提高。另外旋蒸濃縮一次析出晶含量比直接萃取結(jié)晶含量高2.19%，在后續(xù)獸用級硫氰酸紅霉素制備中就能提高產(chǎn)品競爭力。實驗中使用新乙酸丁酯進(jìn)行實驗。

從表5 兩種回收工藝萃取液和萃余液體積記錄表及體積比圖可知，加旋蒸濃縮工藝萃取液平均體積為447 mL，萃余液908 mL，直接萃取工藝萃取液體積為628 mL，萃余液1 920 mL。增加旋蒸濃縮后萃取劑使用量減少，萃余液體積也大幅降低，增加旋蒸濃縮的優(yōu)勢在不僅僅能提升收率，另外可以降低丙酮在回收過程中自然揮發(fā)損耗、丁酯使用量以及污水處理量。

表5 萃取前后各溶解體積記錄

4 結(jié)論

(1)用不同乙酸丁酯萃取回收丙酮母液中的紅霉素，通過實驗結(jié)果對比可知，套用乙酸丁酯比單次使用乙酸丁酯收率高，萃取后結(jié)晶殘留在丁酯中的紅霉素較多，需要套用以提高收率降低損失。

(2)在原有丙酮母液回收工藝的基礎(chǔ)上，增加兩次旋蒸析晶工序后平均收率比原工藝提高4.5%。從萃取溶劑使用量方面來看，減少了乙酸丁酯使用量，降低了回收過程成本投入。從污水處理方面來看，萃余液體積不到原工藝的一半，減少了污水處理量，降低生產(chǎn)成本。