林可霉素綠色提取工藝研究

趙 鑫，鮑永健

(1.長治醫學院醫學檢驗系，山西 長治 046000；2.江蘇海闊生物醫藥有限公司，江蘇 鹽城 224000)

引 言

林可霉素又稱潔霉素，是林肯鏈霉菌發酵產生的次級代謝產物。林可霉素沒有交叉耐藥性且本身毒性較低，廣泛應用于由革蘭氏陽性菌引起的疾病[1]。林可霉素及其下游產品已成為臨床應用上主要的抗生素之一，在抗生素產業中占有重要地位[2]。目前我國主要通過發酵法生產林可霉素，工業提取林可霉素的主流工藝為溶媒萃取法[3]。

本文以江蘇海闊生物醫藥有限公司為研究對象，該公司林可霉素提取工藝為溶媒萃取法。經調研發現，公司在采用該工藝提取林可霉素過程中存在提取收率低、溶媒異味大、作業環境差和環保“三廢”處理困難等問題，公司生產長期處于不正常狀態。通過分析提取工藝中的不足并進行小試試驗研究，提出一條全新的綠色提取工藝，以達到提升林可霉素提取收率，降低“三廢”處理難度，推動企業綠色化學技術的發展。

1 原有提取工藝分析

1.1 原有提取工藝流程

原有提取工藝流程如圖1所示。

圖1 原有提取工藝流程圖

工藝流程：林可霉素發酵液酸化后通過板框過濾得到酸化濾液，然后堿化得到堿化液，之后加入仲辛醇進行十級逆流萃取，萃取液加入鹽酸溶液酸洗，收集有機相加入純化水后進行三次水洗，收集下層水相，移入脫媒柱中進行脫媒，向脫媒液中加入活性炭脫色過濾得到脫色液。脫色液進入樹脂柱吸附解析后得到解析液，解析液濃縮結晶干燥后得到成品。

1.2 原提取工藝存在的不足

經研究分析造成林可霉素提取收率低、環保“三廢”處理難度大的主要原因包括：

1) 采用板框壓濾機進行過濾，存在工作強度大、現場廢氣處理難度大、過濾速度慢、不連續、收率低等缺點，此外板框過濾需添加硫酸鋅進行絮凝助濾，過濾產生的菌渣含有大量硫酸鋅，硫酸鋅有毒是環保處理的難題。

2) 萃取溶劑用仲辛醇，而且需要十級逆流萃取和高溫(65 ℃)，仲辛醇回收能耗高，不但有機溶劑和能源動力消耗大，而且作業現場溶媒味道大對員工職業健康不利。

3) 酸洗、水洗和脫媒工藝過程產生大量含溶媒廢水，這些廢水中溶媒濃度低無法回收，進入污水處理系統后水處理難度大，且水中仲辛醇異味大消除困難，不利于廢氣控制處理。

4) 活性炭脫色過程中產生大量的廢棄活性炭，再生困難，增加環保固廢處理量。

2 綠色提取工藝研究

2.1 改進工藝流程

經過對原有工藝分析后針對原有工藝的不足，通過進行小試試驗研究提出了新的綠色提取工藝方案，如圖2所示。

2.2 改進流程說明

1) 縮短工藝流程：將原來發酵液到解析液的八步工藝流程簡化為六步，簡化工藝流程。

圖2 綠色提取工藝流程圖

2) 改進過濾方式：針對過濾除菌方式存在的問題，提出通過陶瓷膜替代板框，陶瓷膜分離技術具有機械強度高、耐酸堿性強、分離精度高、易清洗再生、在常溫下易操作等優點，在抗生素發酵行業中獲得廣泛應用[4]。

3) 改進溶媒萃取除雜方式：超濾的主要目的是去除蛋白質等大分子雜質[5]，脫色樹脂可以去除色素，蛋白脫色樹脂可以去除色素和蛋白[6]，納濾可以對提取液進行濃縮同時去除水溶性小分子色素[7]；采用超濾除雜、樹脂脫色和納濾濃縮的組合工藝替代溶媒萃取法和活性炭脫色。

3 改進工藝效果分析

3.1 提取收率提高

1) 過濾收率。通過小試試驗，利用50 nm孔徑的陶瓷膜進行試驗，過濾收率可以達到95%以上，對比公司以往生產數據分析可知，板框過濾收率基本在90%左右，該步收率可以提高5%以上。

2) 除雜過程收率提高。根據截留率和蛋白去除效果，通過試驗驗證選擇截留分子量為5 000的超濾膜；根據脫色效率和處理量的比較，通過試驗驗證選擇LX-98脫色樹脂；納濾膜對脫色液進行濃縮，使料液濃度達到吸附樹脂要求，通過試驗驗證選擇截留分子量200的納濾膜；三步工藝組合的收率可達到94%以上，對比公司以往生產數據分析可知，除雜過程收率在90%左右，本過程收率可以提高4%以上。

3) 經濟效益提高。新提取工藝收率可達到80%以上；原有工藝只有73%，收率提高7%。按照單批產量可提高100 kg，市場售價500元/kg計算單批可增加收入5萬元，按照一年320批計算每年可增加收入1 600萬元，經濟效益可觀。

3.2 環保“三廢”處理難度降低

1) 陶瓷膜替代板框過濾，過濾過程不添加絮凝劑硫酸鋅助濾，菌渣中沒有硫酸鋅，經無害化處理去除抗生素殘留后，可以加工成蛋白飼料或者制取有機肥料。

2) 除雜過程應用膜技術結合脫色樹脂組合工藝替代溶媒萃取和活性炭脫色，去除仲辛醇的使用，廢氣和廢水中無溶媒，處理更加容易；生產過程中不再產生廢棄活性炭，減少固廢處理量。

3) 工藝過程廢水回用。脫色樹脂再生廢鹽水進行膜回收回用；納濾膜透析水用于發酵生產配料和陶瓷膜頂水，降低環保廢水處理量。

3.3 職業健康安全改善

隨著員工職業健康安全要求的不斷提高，開發環境友好的生產工藝很有必要性。改進后的生產工藝，生產環境清潔，生產過程簡單安全，是環境友好的綠色生產過程。

1) 整個提取工藝過程物料采取全密閉管道輸送，徹底消除了生產過程中的氣體，對現場作業環境起到較好的改善作用。

2) 工藝設備自動化程度提高，降低員工的工作強度，提高工作效率。

3) 改進后的工藝發酵液均在水相中進行提取，去除溶媒的使用，提取工段的工藝防爆等級降低，降低安全風險。

4 結語

林可霉素作為重要的抗生素，市場潛力巨大，因此林可霉素綠色提取工藝意義重大。新的提取工藝，技術含量高，流程簡單容易操作，產品收率高，大大降低“三廢”排放，具有明顯的經濟效益和社會效益，是理想的綠色生產工藝。