月产一吨水蛭素提取纯化工艺设计资料

目录第一章项目总论.......................................................................................11.1水蛭素的介绍.................................................................................11.1.1水蛭素的化学结构和理化性质...............................................11.1.2水蛭素的生理功能.................................................................21.2水蛭素的应用前景...........................................................................31.3水蛭素生产工艺..............................................................................31.3.1粗提纯..................................................................................31.3.2水蛭素的纯化......................................................................41.3.3水蛭素蛋白质分析方法..........................................................5第二章方案设计.......................................................................................12.1产品方案概述...................................................................................12.1.1进行产品方案选择....................................................................12.1.2简要论述选定方案...................................................................12.2工艺流程..........................................................................................22.2.1工程流程示意图........................................................................22.2.2工艺流程说明............................................................................22.2.3工艺流程论证阐述以及工艺参数..............................................32.3物料衡算.........................................................................................42.3.1技术参数...............................................................................42.3.2计算......................................................................................5第三章设备选型.......................................................................................13.1粉碎机.............................................................................................13.2过滤装置.........................................................................................23.3离心装置.........................................................................................33.4凝胶层析装置.................................................................................33.5浓缩结晶装置..................................................................................33.6冷冻干燥装置..................................................................................4第四章防污措施.........................................................................64.1车间环境.........................................................................................64.2设备和管道的清洗与杀菌...............................................................64.3废水的处理....................................................................................64.4废渣的处理....................................................................................6第五章结语................................................................................7参考文献........................................................................................8第一章项目总论1.1水蛭素的介绍水蛭素(hirudin)是水蛭（Leech）及其唾液腺中已提取出多种活性成分中活性最显著并且研究得最多的一种成分，它是由65—66个氨基酸组成的小分子蛋白质（多肽）。水蛭素对凝血酶有极强的抑制作用，是迄今为止所发现最强的凝血酶天然特异抑制剂。近年来在我国以水蛭素为主要成分的中成药已有许多种，如抗血栓片、活血通胶囊等，其年产值达数千万元。含水蛭的新药也在不断研究和推出。利用基因工程生产重组水蛭类多肽药物，以取代水蛭素或作为抗凝化瘀药的添加成分，这在近期内就可实现。作为注射剂用于心血管系统疾病和肿瘤治疗药物，则还需要进一步的临床研究。毋庸置疑，重组水蛭素类多肽药物的开发将会带来巨大的社会效益和经济效益。所以对水蛭素生产工艺研究的不断深入,完善水蛭素提取工艺就显得尤为重要。1.1.1水蛭素的化学结构和理化性质水蛭（Hirudo）为水蛭科动物蚂蟥（WhitmaniapigraWhitman）、水蛭（HirudonipponicaWhitman）或柳叶蚂蟥（WhitmaniaacranulataWhitman）的干燥全体，具有破血、逐瘀、通经作用，用于癥瘕痞块、血瘀经闭、跌扑损伤治疗。作为常用的活血化瘀中药，水蛭在临床广泛用于脑血栓、冠心病、脑水肿等疾病的治疗，其有效成分主要为一种抗凝血物质，名为水蛭素（Hirudin）。它能阻止凝血酶对血小板的作用，抑制血小板受凝血酶的刺激而释放，从而延缓或阻止血液的凝固。研究表明，水蛭素是由65个氨基与3个二硫键组成的多肽，分子量约为7000，在干燥状态下稳定存在;室温下，在水中稳定存在6个月，80℃下加热15min不被破坏;提高溶液的pH值，其稳定性下降;20℃下，在0.1mol/L的HCl或NaOH中可稳定15min。水蛭素是一类很有前途的抗凝化瘀药物，它可用于治疗各种血栓疾病，尤其是静脉血栓和弥漫性血管凝血的治疗；也可用于外科手术后预防动脉血栓的形成，预防溶解血栓后或血管再造后血栓的形成；改善体外血液循环和血液透析过程。在显微外科手术中常因为吻合处血管栓塞而导致失败，采用水蛭素可促进伤口愈合。研究还表明，水蛭素在肿瘤治疗中也能发挥作用。它能阻止肿瘤细胞的转移，已证明有疗效的肿瘤如纤维肉瘤，骨肉瘤，血管肉瘤，黑素瘤和白血病等。水蛭素还可配合化学治疗和放射治疗，由于促进肿瘤中的血流而增强疗效。动物试验和临床研究表明，静脉或皮下注射水蛭素均无明显毒副作用，无论急性、亚急性的毒性试验，对血压、心率、血相、出血时间和血液化学成分均不受影响，呼吸系统也没有影响，无过敏反应，一般无特异抗体发现。半致死剂量LD50＞50mgAg，远大于治疗所用的剂量(1mgAg)。尤其值得指出的是，水蛭素可以口服，这给用药带来很大方便。水蛭素比较稳定，胰蛋白酶和糜蛋白酶并不破坏其活性，而且水蛭素的某些水解片段仍有抑制凝血酶的作用，这就可以解释为何口服中药水蛭提取液仍然有疗效的原理。1.1.2水蛭素的生理功能动物试验与临床研究表明，水蛭素能高效抗凝血、抗血栓形成，以及阻止凝血酶催化的凝血因子活化和血小板反应等进一步血瘀现象。此外，它还能抑制凝血酶诱导的成纤维细胞的增殖和凝血酶对内皮细胞的刺激。与肝素相比，它不仅用量少，不会引起出血，也不依赖于内源性辅助因子；而肝素则有引起出血的危险，在弥漫性血管内凝血的发病过程中抗凝血酶III往往减少，这将限制肝素的疗效，采用水蛭会有较好的效果。天然水蛭素是由65或66个氨基酸残基组成的单链多肽,分子量约为7000,能在极端的pH和热条件下稳定存在。水蛭素的形状类似蝌蚪,蝌蚪头部是多肽的N端,富含半胱氨酸(cys),半胱氨酸间相互作用形成3个二硫键(Cys6-Cys14,Cys16-Cys28,Cys22-Cys39)。使N末端结构紧密;蝌蚪尾部是含有多个酸性氨基酸和一个被磺酸化的酪氨酸(Tyr63)的多肽C末端。凝血酶(thrombin)是血液凝固和止血过程中的中心酶,它不但能剪切纤维蛋白原,将纤维蛋白原转化为纤维蛋白;还能激活其它的凝固血液的酶类,如凝血因子Ⅴ、Ⅷ、ⅩⅢ和抗凝血酶蛋白C(Fenton,1981)等。凝血酶与大分子底物的相互作用取决于三个不同的区域:催化反应位点的初级结合部位C(Magnusen,1971),邻近催化位点的非极性结合位点AB(BrlinrandShen,1977;SonderandFenton,1984)和负责凝血酶与纤维蛋白原专一性作用的阴离子结合位点(识别位点)R(Fentonetal.1989;HenriksenandMann,1988)。水蛭素的N端能封阻凝血酶的活性位点,其疏水结构域与凝血酶的非极性结合位点(AB)互补,该非极性结合位点靠近凝血酶的催化中心。水蛭素C末端有6个酸性氨酸,能与带正电的凝血