相轉變萃取從發酵液中提取紅黴素的方法
2023-05-07 08:13:26
專利名稱：相轉變萃取從發酵液中提取紅黴素的方法
技術領域：
本發明屬於分離工程技術領域，涉及一種利用萃取劑從發酵液提取紅黴素的方法，尤其涉及一種通過加入第三介質、致使萃取劑與發酵液分相而直接從未經過濾的發酵液中提取紅黴素的方法。
紅黴素是一種重要的大環內酯類抗生素，它的抗菌譜與青黴素G相似，是治療耐藥性金黃色葡萄球菌和溶血性鏈球菌感染所引起的疾病的首選藥物。近年來，由於各種紅黴素衍生物(如克拉黴素、阿齊黴素等)的不斷湧現，以及人們對紅黴素藥理作用的重新認識，使紅黴素的應用領域大大拓展。紅黴素來源於紅色鏈黴菌的培養發酵液，發酵液中紅黴素的含量一般為3000μg/ml左右，近年來，隨著菌種的改進，紅黴素的發酵單位已提高到8000μg/ml以上。但是，要獲得符號藥典要求的純的紅黴素，還需要進行分離和提純。
溶媒萃取法是從發酵液的濾液中提取紅黴素的主要工業生產方法。溶媒萃取法具有濃縮倍數大，產品質量高，生產周期短的優點。文獻「俞文和，《新編抗生素工藝學》，中國建材工業出版社，1996」和「上海第三製藥廠編，《抗生素生產》，化學工業出版社，1979」分別報導了如下幾種溶媒萃取法①溶媒反覆萃取法此法以醋酸丁酯為萃取劑，醋酸緩衝液為反萃劑，對紅黴素發酵液的濾液進行多級萃取，然後在丙酮作用下冷凍結晶，得到產品；②溶媒萃取結合中間鹽沉澱法此法是用醋酸丁酯萃取紅黴素後，在萃取液中加入乳酸，使紅黴素轉化成紅黴素乳糖鹽沉澱出來，然後將其溶於丙酮液中，調節pH值使之轉化成紅黴素鹼；③薄膜濃縮結合萃取法此法將發酵液的濾液首先通過薄膜蒸發，將濾液濃縮6倍左右，然後用醋酸丁酯萃取。
在上述這些傳統的溶媒萃取工藝中，由於發酵液中各種代謝產物，如蛋白質的存在，使系統極易出現乳化現象，導致相分離困難，產品損失。因此，採用上述萃取方法，都必須用硫酸鋅或氯化鋁對發酵液進行預處理，將蛋白質等物質絮凝、過濾掉，並在濾液中加入各種破乳劑，以克服乳化問題。儘管如此，仍未能徹底有效地解決乳化問題，乳化現象仍然是困擾溶媒萃取法的一個技術難題。
因此研究開發一種新的直接從發酵液中提取紅黴素的方法具有十分重要的現實意義。
本發明的目的在於提出一種通過加入第三介質、致使萃取劑與發酵液分相而直接從未經過濾的發酵液中提取紅黴素的方法，所說的方法也可稱為相轉變萃取法，以克服現有技術的上述缺陷。
本發明的構思是這樣的首先選擇一種能與發酵液完全互溶的有機萃取劑，將其與發酵液以一定比例混合，然後在混合液中添加一種溶於水而不溶於萃取劑的惰性物質，該物質溶於發酵液和有機萃取劑的混合溶液後，能顯著降低萃取劑在發酵液中的溶解度，使萃取劑從發酵液中游離出來，系統由均相轉變成非均相，伴隨著相轉變紅黴素從發酵液中轉移到萃取劑中，從而實現紅黴素的分離。
本發明的關鍵在於改變了傳統萃取法中，利用外力產生液—液界面進行傳質的方法，選擇能與發酵液完全互溶的有機萃取劑，使紅黴素能與萃取劑達到分子水平的混合接觸，無傳質阻力存在。然後，通過添加一種能顯著降低發酵液與有機萃取劑互溶度的物質，誘導萃取劑與發酵液相分離，隨之完成紅黴素的萃取。在整個過程中，因不存在穩定、大量的傳質界面，故破壞了乳化形成的基本條件，有效地克服了乳化問題，可直接以未經過濾的發酵液為原料提取紅黴素。
本發明中所說的萃取劑為這樣一類有機溶劑，它們對紅黴素有很強的溶解能力，且通常情況下，能與水完全互溶。但是，隨著水中極性離子強度的增加，它們與水的互溶度會顯著降低而從水中析出，與水形成兩相。常用的萃取劑如乙晴、丙酮和乙二醇等。
本發明中誘導相轉變所用的物質是一類能溶解於水而不溶於萃取劑、且不與紅黴素和溶劑發生化學反應的惰性物質，包括各種無機鹽，如NaCl、KCl和Na2SO4等。優選的物質為NaCl，其價廉易得，且作用顯著。
本發明亦是這樣實現的所說的方法主要依次包括如下步驟(1)首先將未經過濾的、紅黴素含量一般為3000～10000μg/ml的紅黴素發酵液與萃取劑混合，用鹼調節pH值為10～11.5，pH值的高低對紅黴素的提取率和質量有很大的影響，pH值太低，則將影響收率，pH值過高將導致乳化，優選的pH為10～10.8，所說的鹼可選自氨水、NaOH、NaCO3中的一種及其混合物；溫度為25～35℃；(2)向混合液中加入惰性物質，系統不宜劇烈攪拌，只需稍微攪拌片刻，使惰性物質溶解即可。惰性物質的作用是使有機萃取劑在發酵液中的溶解度降低，而從發酵液中游離出來，系統由均相轉變成非均相，發酵液中的紅黴素伴隨著相轉變而轉移到有機相中，其萃取率可達97％以上；(3)採用常規的方法從有機相中分離紅黴素靜置分層，分離出有機相，接著將有機相進行真空蒸餾，蒸去萃取劑，濃縮紅黴素，真空蒸餾時，蒸餾釜溫度控制在45～48℃，蒸餾後，有機相中紅黴素被濃縮至20～25萬單位/毫升，並回收萃取劑；在濃縮液中加入50℃～55℃的熱水，析出的紅黴素經洗滌，乾燥，便得到生物效價為920～940單位/毫克的紅黴素鹼。
所說的萃取劑包括乙晴、丙酮或乙二醇中等有機溶劑中的一種或一種以上，萃取劑的加入量為發酵液∶萃取劑＝1∶1～3∶1，體積比，比值低，萃取率高，但濃縮比小，比值高，萃取率低，濃縮比大，優選的比例為1.5∶1～2.5∶1，體積比。
所說的惰性物質包括各種無機鹽，如NaCl、KCl和Na2SO4等中的一種或一種以上；優選的為NaCl，惰性物質投放量為發酵液重量的10％～30％，投放量太高，將造成浪費，增加成本，太少則相分離效果不佳，優選的比例為15％～25％。
由上述公開的技術方案可見，本發明所說的方法操作簡便，萃取率高，便於工業化生產，是一種較有前景的從發酵液中分離紅黴素的方法。下面將結合實施例對本發明的有關細節作進一步的闡述。
實施例1將1000毫升紅黴素含量為6200μg/ml的發酵液與400毫升乙晴混合，用氨水調節pH值為10.5，溫度為28℃。然後，加入200克NaCl，緩慢攪拌使鹽溶解後，系統分相，上層乙晴相體積為175毫升，紅黴素濃度為34542μg/ml，萃取率為97.5％；將靜置後分出的乙晴萃取液置於帶冷凝管的玻璃蒸餾釜中，蒸餾釜置於45℃的恆溫浴中，用真空泵將釜內抽真空，直至溶液沸騰，冷凝收集蒸出的乙晴，待80％(體積)的乙晴被蒸出時，停止抽真空，加入55℃的熱水120毫升，紅黴素析出後，過濾，洗滌，於45℃下真空乾燥，得晶體4.835克，產品的生物效價為935單位/毫克。
實施例2將1500毫升紅黴素含量為3200μg/ml的發酵液平均分成三份，用NaOH調節pH值為10.5，溫度為28℃。然後，取200毫升乙晴加入第一份發酵液中，混合後，添加100克NaCl，NaCl溶解後，有86毫升乙晴析出。將析出的乙晴加入到第二份發酵液中，並補加110毫升乙晴，混合後，添加100克NaCl，有87毫升乙晴析出。再將析出的乙晴加入到第三份發酵液中，補加110毫升乙晴，混合後，添加100克NaCl，有88毫升乙晴析出。乙晴相紅黴素濃度為52909μg/ml，總萃取率為97％；採用與實施例相同的方法進行萃取液的後處理方法，可得晶體3.632克，產品的生物效價為935單位/毫克。
實施例3採用與實施例1相同的方法，但以KCl取代NaCl，得晶體4.423克，產品的生物效價為938單位/毫克。
實施例4採用與實施例1相同的方法，但以Na2SO4取代NaCl，得晶體4.642克，產品的生物效價為930單位/毫克。
實施例5採用與實施例1相同的方法，但以丙酮代替乙晴，NaCl的投放量為300克，得晶體3.876克，產品的生物效價為937單位/毫克。
實施例6採用與實施例1相同的方法，但以丙酮和乙二醇的混合物(1∶1)(重量)代替乙晴，以NaCl和Na2SO4的混合物(1∶1)(重量)取代NaCl，得晶體4.259克，產品的生物效價為928單位/毫克。
權利要求
1.一種相轉變萃取從發酵液中提取紅黴素的方法，其特徵在於主要依次包括以下步驟(1)首先將未經過濾的紅黴素發酵液與萃取劑混合，用鹼調節pH值為10～11.5，溫度為25～35℃；(2)向混合液中加入惰性物質，系統分相，發酵液中的紅黴素轉移到有機相；(3)採用常規的方法從有機相中分離紅黴素；所說的萃取劑包括乙晴、丙酮或乙二醇中的一種或一種以上，萃取劑的加入量為發酵液∶萃取劑＝1∶1～3∶1，體積比；所說的惰性物質包括NaCl、KCl或Na2SO4中的一種或一種以上；惰性物質投放量為發酵液重量的10％～30％。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於向混合液中加入惰性物質後，系統進行緩慢攪拌。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於pH為10～10.8。
4.如權利要求2所述的方法，其特徵在於pH為10～10.8。
5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於萃取劑的加入量為1.5∶1～2.5∶1，體積比。
6.如權利要求2所述的方法，其特徵在於萃取劑的加入量為1.5∶1～2.5∶1，體積比。
7.如權利要求1所述的方法，其特徵在於惰性物質為NaCl。
8.如權利要求2所述的方法，其特徵在於惰性物質為NaCl。
9.如權利要求1所述的方法，其特徵在於惰性物質投放量為發酵液重量的15％～25％。
10.如權利要求2所述的方法，其特徵在於惰性物質投放量為發酵液重量的15％～25％。
全文摘要
本發明公開了一種相轉變萃取從發酵液中提取紅黴素的方法,所說的方法通過加入惰性物質,致使萃取劑與發酵液分相而直接從未經過濾的發酵液中提取紅黴素。本方法操作簡便,萃取率高,便於工業化生產,是一種較有前景的從發酵液中分離紅黴素的方法。
文檔編號C07H17/00GK1259521SQ9911980
公開日2000年7月12日 申請日期1999年10月21日 優先權日1999年10月21日
發明者樂清華, 宋龍林, 曹正芳 申請人:華東理工大學