二元双水相体系萃取分离抗生素的研究进展
摘要:综述了新型二元双水相体系在抗生素的萃取分离中的研究进展，研究了影响抗生素分配行为的因素，结果表明，二元双水相体系在抗生素的萃取分离中较单一的双水相体系具有减少体系用量、降低实验成本、易成相、无乳化现象，使得抗生素更容易分离和萃取等优点。
随着抗生素研究领域的不断发展，抗生素不仅用作抗菌药物，在农牧业、食品保藏等许多领域都显示了卓越的成果。它不仅具有灭菌作用，而且对病毒、寄生虫、肿瘤等均有不同治疗效果，目前已有数百种抗生素投入医疗市场。抗生素的过量使用，不但会造成持续性的污染，而且会危害人类健康，有研究表明，环境中残留的抗生素会产生一系列潜在的风险，例如诱导耐药性细菌、影响生态平衡，对生物产生影响等。
现代抗生素提取技术主要有双水相萃取、反胶团萃取、膜分离提取。研究表明，这些分离技术提取抗生素效果显著，使改进传统抗生素生产工业具有广阔的前景，其中双水相萃取技术是抗生素提取工程中的研究热点。本文主要介绍了利用双水相萃取分离技术提取抗生素。而传统的萃取方法在实际应用中往往存在许多困难。随着研究的进展，基于传统双水相萃取技术上建立起来的新型的双水相体系逐渐受到人们的广泛关注。
1双水相萃取技术的发展
关于双水相萃取技术的研究最早可以追溯到上世纪中期，瑞典伦德大学的阿尔伯特森教授最先发现双水相体系，中国对于这项技术的研究起步于1980年，经过30多年的研究，现在已经可以有效应用于中药药物成分的提取以及抗生素、蛋白质等的分离和纯化。当两种不同的高分子聚合物溶于某一溶剂或者一种聚合物和无机盐溶于某一溶剂时，改变聚合物或者无机盐的浓度到一定合适值，体系就会由均相自然分离成互不相溶的上下两相，这种现象称为双水相现象。由于使用的溶剂是水，因此称为双水相。随着研究进展，高分子聚合物双水相体系、小分子有机溶剂双水相体系、离子液体双水相体系(ILATPS) 和表面活性剂双水相体系是几种基于传统双水相萃取技术上发展起来的萃取方法。但仍具有成相物质易损耗、成相成本高等缺点，如小分子有机溶剂易挥发，离子液体可用种类少，且价格昂贵。
本文介绍了分别基于小分子醇/盐一元双水相体系和小分子有机溶剂/盐一元双水相体系、小分子醇/盐一元双水相体系和离子液体/盐一元双水相体系以及一元醇/盐双水相体系的基础上建立起来的三种新型二元双水相体系:①小分子醇/小分子有机物/盐二元双水体系，即乙醇/丙酮/ ( NH4 ) 2SO4二元双水相体系;②小分子醇/离子液体/盐二元双水相体，即正丙醇/离子液体BF4 / ( NH4 )2SO4二元双水相体系;③乙醇/正丙醇/(NH4 ) 2SO、二元双水相体系，乙醇/正丙醇/NaH2PO、二元双水相体系。考察了影响双水相成相以及抗生素萃取率的因素，包括成相物质的种类和浓度、分相盐的种类和浓度、pH值、温度、静置时间等对所萃取的抗生素分配行为的影响。
2二元双水相萃取抗生素的研究进展
近年来，二元双水相萃取技术在萃取分离抗生素中得到了广泛的应用。二元体系较一元体系有诸多优点，萃取效果更为理想。
2. 1醇与离子液体二元双水相体系萃取半合成类抗生素
盐酸多西环素(DC )是一种半合成类抗生素，它是以土霉素为原料的广谱抗生素，主要用于治疗细菌引起的呼吸道、胆道、尿道、皮肤软组织感染类疾病及菌痢。黎某等对盐酸多西环素在二元双水相体系中的分配特性进行了研究，建立了正丙醇与亲水性离子液体1-丁基-3-甲基咪咄四氟硼酸[Bmim] BF4和(NH4 ) 2SO4形成的双水相体系萃取盐酸多西环素。实验表明，当醇和离子液体二元双水相体系的pH值在4.0~5.0范围内，(NH4 ) 2 SO4的含量为34%，且盐酸多西环素的质量浓度在25 ~95 mg / L时，盐酸多西环素的萃取率可达90. 26%一95. 71%，分配系数可达62. 452~149.401。在实验过程中，改变pH值，相比变化不大，这是由于(NH4 ) 2 SO、使得体系具有较高的离子强度，少量改变酸碱度，对体系成相不明显，由于体系pH为4. 67，故实验中不调节pH。随着体系中(NH4 ) 2 SO、含量的增加，体系由均相逐渐变为上下两相，随后相比逐渐增加。(NH4 ) 2 SO、的含量为34%时，盐酸多西环素萃取率达到最大值，然后随(NH4 ) 2 SO、的含量的升高而降低。原因是盐酸多西环素在水溶液中以硫酸根的形式存在，随着体系中盐含量的增加，硫酸根含量相应增加，因此对盐酸多西环素的盐析作用加强。表明盐的浓度对双水相的形成具有较大影响。选择合适的无机盐并适量添加，可有效的增加盐酸多西环素的萃取率。
与小分子醇/盐一元双水相体系和离子液体/盐一元双水相体系相比，[Bmim]BF4/正丙醇/(NH4 ) 2 SO、形成的新型二元双水相体系具有诸多优点。如体系粘度低、分相速度快、对环境低污染，同时又降低了小分子醇易挥发和离子液体用量过大造成的成相成本高等问题，比一元体系更适用于大规模萃取分离。
邓某等叫还建立了乙醇与丙酮和(NH4 ) 2SO4形成的二元双水相体系萃取盐酸多西环素。探讨了(NH4 ) 2 SO、浓度、pH值、温度、乙醇和丙酮的用量和盐酸多西环素浓度对盐酸多西环素在二元双水相体系中分配特性的影响。实验表明，萃取盐酸多西环素的最佳条件是:41 % ( NH4 ) 2 SO4 ,pH值4. 5~5. 0，温度25℃，盐酸多西环素的质量浓度为70 mg/L时，萃取率可达93. 61 %，分配系数可达83. 081。改变实验条件，逐渐增加体系温度，发现盐酸多西环素的萃取率及分配系数也相应增加。当体系温度逐渐增加到25℃时，萃取率为91. 17 %，分配系数为59. 05，此时为最大值。随后随温度的升高而逐渐降低。原因是外界温度的改变，会影响体系中盐酸多西环素被萃取进入上相的速度以及浓度。由此表明，温度的改变会对盐酸多西环素的萃取率和分配行为产生一定的影响。
新型二元双水相体系与小分子醇/盐和小分子有机物/盐一元双水相体系相比，还可以通过调节二元双水相体系极性，达到减少小分子醇的挥发、小分子有机物用量的效果。
2. 2小分子醇/盐二元双水相体系萃取磺胺类抗���素
磺胺类抗生素是具有对氨基苯磺酞胺结构的一种化学合成抗生素，抗菌谱较广、性质稳定、使用方便，被大量用于防治细菌感染性疾病的药物中。柴某等M利用乙醇与正丙醇和硫酸铰形成的二元小分子醇/盐双水相体系萃取磺胺嘧啶，结果表明，盐的种类和浓度、pH值以及静置时间等因素对双水相体系的相比、分配系数及磺胺嘧啶的收率有一定影响。当成相物质乙醇与正丙醇的用量比为1,(NH4 ) 2SO、浓度为40% , pH值4. 0~5. 0，温度25℃，静置10 h，磺胺嚓咤在该双水相体系中的分配系数达33.49，萃取率达96. 97%。磺胺嚓咤属于两性抗生素，实验过程中选取不同种类的盐，在相同条件下进行实验。结果磺胺Au;11j}的分配系数由于盐种类的不同而不同。其中(NH4 ) 2 SO4 > NaH2 PO4 >NaOH。磺胺嘧啶具有憎水性，其憎水性和盐析作用是促使磺胺Au;11j}被萃取到上相的原因。由此表明，分相盐种类的不同，会影响双水相体系的组成以及抗生素在体系中的分配行为。离心后让体系静置，发现被萃取到上相的磺胺嘧啶浓度随时间的增长而升高，这也是由于磺胺嘧啶的憎水作用以及盐析作用所导致。
实验过程中磺胺嘧啶能被很好的萃取到上相。乙醇/正丙醇/硫酸铰形成的二元双水相体系振荡摇匀后静置1一2 min即可成相，一元醇/盐体系则需要3一4 min。可见二元体系成相速度快，效果好。
2. 3小分子醇和小分子有机物二元双水相萃取四环素类抗生素
盐酸土霉素是一种四环素类的广谱抗菌素，对治疗肠道感染、阿米巴痢疾等具有很强疗效，也被大量用于饲料添加剂，具有促进生长、提高饲料转化率的作用。柴某等建立了新型的二元双水相体系萃取盐酸土霉素，体系组成为乙醇/正丙醇/磷酸二氢钠。结果表明，在乙醇和正丙醇的体积比为1:1，磷酸二氢钠浓度在48 % , pH值在4. 0~5. 0，温度25℃，静置12h的条件下，盐酸土霉素在该二元双水相体系中的分配系数为21. 95，萃取率达86. 09%。在相同条件下，改变体系中小分子醇的种类，以乙醇、正丙醇、异丙醇三种小分子醇两两组合，形成三种不同二元双水相体系进行实验。结果发现，以乙醇和正丙醇组合形成的二元双水相体系中，盐酸土霉素的分配系数为6. 34，比其他两组高。乙醇和正丙醇的用量比例为2:1时，盐酸土霉素的分配系数最高，为6. 87。所以选择合适的成相体系及体系组成物质的比例对抗生素的分配行为有一定影响。
实验表明，乙醇/正丙醇/磷酸二氢钠形成的二元双水相体系的成相效果好、速度快，不存在相乳化现象，而且小分子醇价格低廉，降低了实验成本;其沸点较低，后
