Phương pháp hóa học
Phương pháp hóa học có hiệu suất chuyển hóa cao đến 90 đến 95 phần trăm và tốc độ phản ứng xảy ra nhanh, tuy nhiên phương pháp này lại tiêu hao nhiều năng lượng, nhiều dung môi và chứa đựng nguy cơ ô nhiễm môi trường cao, đòi hỏi các điều kiện phản ứng rất khó (nhiệt độ -400C, hóa chất đắt tiền…)
Phương pháp sinh học
6 – APA (6 – amino penicillanic acid) có thể được sản xuất bằng phương pháp lên men từ các chủng penicillium. Động học qua trình lên men tạo ra penicillin: đồng hóa hydrat ccarrbon nhanh, pH tăng dần và trong giai đoạn tạo 6 – APA có khi lên đến 7,0 – 7,4. Thời gian lên men kéo dài 108 – 120 giờ. Tuy nhiên quá trình này cho hiệu suất thấp vì 6 – APA được tạo thành đồng thời với các penicillin tự nhiên khác, mặt khác chi phí cho việc tách chiết cao. Vì vậy, thực tế trong công nghiệp người ta không sử dụng phương pháp này. Hiện nay phương pháp enzyme vi sinh vật là phương pháp phổ biến để sản xuất 6 – APA trong công nghiệp. người ta sử dụng penicillinacylase để cắt mạch nhánh của penicillin G hay penicillin V. Phương pháp này có nhiều ưu điểm, điều kiện phản ứng dễ dàng nên mang lại hiệu quả kinh tế cao. Hiện nay nhiều hang dược phẩm trên thế giới đã sản xuất 6 – APA với tấn lượng lớn theo phương pháp này, điển hình là hang sản phẩm Snam Progetti của Italia với sản lượng khoảng 40 tấn/năm.
Có nhiều vi sinh vật có khả năng sinh enzyme penicillinamidase: xạ khuẩn, nấm men, nấm mốc có chứa penicillinamidase ngoại bào. Loại enzyme này có khả năng thủy phân các penicillin K, F, V nhanh, còn đối với penicillin G lại thủy phân rất chậm, thấp hơn khoảng 100 lần. penicillinamidase nội bào có trong vi khuẩn chủ yếu có tác dụng thủy phân nhanh phân tử penicillin G, cắt đứt dây nối peptid ở mạch bên 6 – APA . Enzyme nội bào và enzyme ngoại bào coa pH hoạt động khác nhau: nội bào hoạt động mạnh ở pH 7,3 đến 8,5; còn enzyme ngoại bào hoạt động mạnh ở pH 9,0. Trong công nghiệp hieenjnay dùng E. coli và B. megatherium vì chúng cho hoạt tính enzyme mạnh nhất. vi khuẩn E. coli 9637 và B. megetherium được nuôi dưỡng trong môi trường có thành phần dinh dưỡng như sau:
Cao ngô: 2%
Pepton: 0,5%
Glucose: 2%
Acid phenylacetic: 0,15%
Nhiệt độ: 30 độ C
Thời gian: 24 giờ
Kết thúc quá trình nuôi cấy chiết suất lấy penicillinamidase rồi cố định enzyme trên polyacriamid – thực hiện quá trình deacyl liên tục phân tử penicillin G thu lấy 6 – APA. Cũng có nhà máy sử dụng phương pháp bất động tế bào E. coli và B. megatherium để sản xuất 6 – APA hiệu quả cao như dùng phương pháp bất động enzyme. Phương pháp này có thể sử dụng nhiều lần và dịch penicillin G chưa bị deacyl hóa có thể sử dụng lại. 6 – APA được tách ra và tinh chế bằng sắc kí trao đổi ion, sấy phun sương hoặc kết tủa ở điểm đẳng điện pH = 4,3.
Phương pháp enzyme bất động để sản xuất ra 6-APA cho hiệu suất tương đối cao 90-95% và đã được áp dụng rộng rãi ở nhiều nước. hơn 50% sản lượng 6-APA trên thế giới được sản xuất theo phương pháp này. Hiện nay một số nhà máy lên men penicillin chỉ cho xuất xưởng thành phẩm là 6-APA.
