1、鏈霉素的制備工藝,化學式：,目 錄,鏈霉素概述 鏈霉素的合成工藝 三廢處理,鏈 霉 素 簡 介,鏈霉素（streptomycin）是一種氨基葡萄糖型抗生素，分子式C21H39N7O12，分子量： 581.59 。 1943年美國 S.A.瓦克斯曼從鏈霉素中析離得到，是繼青霉素后第二個生產(chǎn)并用于臨床的抗生素。它的抗結(jié)核桿菌的特效作用，開創(chuàng)了結(jié)核病治療的新紀元。從此，結(jié)核桿菌肆虐人類生命幾千年的歷史得以有了遏制的希望。,毒性LD50(mg/kg)：對許多革蘭氏染色陰性或陽性細菌有效，鼷鼠急性經(jīng)口9000。對人低毒。性狀：白色或類白色粉末，無臭或微臭。溶解情況：易溶于水，微溶于乙醇，不溶于甲醇、氯仿

2、和丙酮。制備或來源：由灰色鏈霉菌的發(fā)酵液提取得的一種抗生素。,鏈霉素的作用機理 鏈霉素主要與原核細胞(如 細菌)核糖體30S亞單位結(jié)合，抑制細菌蛋白質(zhì)(酶)的合成,使細菌不能正常生長或者代謝而死亡。,鏈霉素,鏈 霉 素 理 化 性 質(zhì),1.物理性質(zhì),鏈霉素游離堿為白色粉末。其大多數(shù)鹽類也是白色粉末或結(jié)晶，無嗅，味微苦。,鏈霉素在中性溶液中能以三級陽離子形式存在，所以可以用離子交換法進行提取。,2.穩(wěn)定性,鏈霉素的水溶液比較穩(wěn)定，但其易受pH和溫度的影響較大。短時間加熱，如在70oC加熱半小時，對活性無明顯影響。100oC加熱10min，活性約損失一半。最穩(wěn)定的pH是4.04.5。,3.溶解度,

3、由于鏈霉素分子中含很多親水基團（羥基和胺基），故很容易容易水，而很難溶于有機溶劑中。鏈霉素鹽酸鹽易溶于甲醇，難溶于乙醇，而硫酸鹽即使在甲醇中也很難溶解。,鏈霉素硫酸鹽的溶解度（28oC）,工 藝 合 成,傳 統(tǒng) 工 藝 國 外 工 藝 離 子 交 換 法 D- 葡 萄 糖 和 N H 3 合成,鏈霉素是由鏈霉胍、鏈霉糖和N-甲基-L-葡萄糖胺組成的三糖苷，屬于氨基糖苷類抗生素。鏈霉胍是在l，3-位置上帶有2個孤基的l，3-去氧青蟹肌醇，去掉2個脒基后稱為鏈霉胺。鏈霉糖是帶有支鏈的5-脫氧五碳糖，在第3碳上有一個醛基。N-甲基-L-葡萄糖胺是在第2碳上的-NH2被甲基化(-CH3NH)的L-葡萄

4、糖胺。這三糖連接的糖苷鍵都是型的糖苷鍵。,傳統(tǒng)工藝合成鏈霉素,一般采用蒸汽加熱（7075）方法使蛋白質(zhì)凝固變性。添加磷酸或一些絡合劑如三聚磷酸等使高價離子草酸、磷酸生成不溶性沉淀物，然后通過板框過濾或離心分離將這些沉淀物除去。這一預處理將導致10%以上的鏈霉素所添加的草酸、磷酸或絡合劑，既增加了鏈霉素提煉成本，又會降低產(chǎn)品純度、污染環(huán)境。同時所得的發(fā)酵濾液中仍存在許多蛋白、多肽和其它各種雜質(zhì)，將會減少樹脂的吸附容量或污染樹脂，造成樹脂的沉降和堵塞，進而縮短樹脂的壽命，增加 抗生素提煉的成本。,國外合成鏈霉素法,離 子 交 換 法,D-葡 萄 糖 和 N H 3合成鏈霉素,從圖l可看出，每生成1

5、個鏈霉素分子都需消耗3個葡萄糖分子、7個HN3分子、2個CO2分子和l個甲硫氨酸分子。其中，有3個NH3分子是通過轉(zhuǎn)氨基反應，分別把氨基供體谷氨酰氨、丙氨酸和谷氨酸的氨基結(jié)合到鏈霉胍上和L-葡萄糖胺的氨基上，另外4個NH3分子是通過鳥氨酸環(huán)供給的，其中2個分子又由氨甲酰磷酸酯，另外2分子由天冬氨酸引入，最后轉(zhuǎn)變?yōu)榫彼岬碾呋?，再轉(zhuǎn)移到鏈霉胺衍生物上。2個CO2也是通過鳥氨酸循環(huán)固定的。 在灰色鏈霉素的發(fā)酵過程中，與鏈霉素同時產(chǎn)生的還有甘露糖鏈霉素(鏈霉素B)，其化學結(jié)構(gòu)為N-甲基-L-葡萄糖胺的C4與D-甘露糖的C4以D-糖苷鍵相連接的糖苷，經(jīng)過甘露糖苷酶作用，可水解為鏈霉素和甘露糖。,鏈霉素

6、生物合成的調(diào)節(jié)機制 在鏈霉素生物合成中的調(diào)節(jié)機制主要有發(fā)酵階段的轉(zhuǎn)變、分解產(chǎn)物的調(diào)節(jié)以及無機磷的反饋抑制等方面。 1.2.1 發(fā)酵階段的轉(zhuǎn)變 催化鏈霉胍的2個轉(zhuǎn)脒基反應的酶，在合成階段開始時的突然出現(xiàn)是由于新的蛋白質(zhì)的合成，而不是蛋白質(zhì)的激活。 1.2.2 分解代謝產(chǎn)物的調(diào)節(jié) 在發(fā)酵過程中，除形成鏈霉素外，還形成一種支路產(chǎn)物甘露糖鏈霉素(又叫鏈霉素B)。對大多數(shù)微生物來說，甘露糖鏈霉素的生物活性只有鏈霉素的20%-25%。直到發(fā)酵后期才產(chǎn)生水解甘露糖鏈霉素的-D-甘露糖苷酶，能迅速把甘露糖鏈霉素水解成鏈霉素和甘露糖，反應如下： 甘露糖苷酶 鏈霉素-甘露糖 鏈霉素+甘露糖,1.2.3 無機磷的反

7、饋抑制 正常生長所需的無機磷濃度抑制鏈霉素的形成。磷酸鹽與鏈霉素的生物合成過程有密切關系，在鏈霉素生物合成中有幾步磷酸酯酶所催化的去磷酸化反應。過量的磷酸鹽會產(chǎn)生反饋抑制，阻抑這幾步的一個或多個磷酸酯酶的活性或形成，因而抑制鏈霉素的合成，因此磷酸酯酶的活力與鏈霉素的形成有密切關系。此外磷酸鹽還能調(diào)節(jié)鏈霉胍合成的關鍵酶脒基轉(zhuǎn)移酶的形成，高濃度磷酸鹽嚴重阻遏該酶的形成。,三 廢 處 理,鏈霉素生產(chǎn)廢水是一類含硫酸鹽的高濃度有機廢水，水質(zhì)情況見表，比值一般為，碳氮比偏低，在左右，同時廢水中含有較多生化抑制物質(zhì)，如甲醛、草酸、鏈霉素單位及其降解物等。較高濃度硫酸鹽的存在對正常的厭氧消化可能會造成嚴重影響。,U A SB 是升流式厭氧污泥床反應器的簡稱, 是由荷蘭W agen ingen 農(nóng)業(yè)大學教授L ettinga 等人于19721978 年間開發(fā)研制的一項厭氧生物處理技術(shù), 國內(nèi)對U A SB 反應器的研究是從20 世紀80 年代開始的. 由于U A SB 反應器具有工藝結(jié)構(gòu)緊湊,處理能力大, 無機械攪拌裝置, 處理效果好及投資省等特點, U A SB 反應器是目