一種赤黴素GA₃純化及其水溶性粉劑的製備方法

2023-06-04 19:52:21 2

專利名稱：一種赤黴素GA3純化及其水溶性粉劑的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種植物生長調節劑赤黴素GA3的純化及復配形成赤黴素GA3水溶性粉劑的方法。
背景技術：
赤黴素是一種廣譜植物生長調節劑，為五大植物激素之一。主要用於促進瓜果植物的座果或無核果實的形成，促進葉菜類蔬菜植物的營養體的生長，打破植物種子的休眠， 促進種子發育，延緩水果的衰老，起到保鮮作用，用於雜交水稻制種時，可調節花期，促進位種父母本的抽穗，增加有效穗數和粒數，明顯提高結實率。從生理效應和應用效果來看，赤黴素作為植物生長調節劑，是其中的GA3產生明顯的作用，而GA1的存在，則降低了 GA3的純度，從而影響了 GA3的植物生長調節作用。GA3和GA1是同時存在於赤黴素中的一對極性相似的物質，在發酵過程中，由於自溶產物的增加，PH的變化，菌株的差異而導致GA1的產生， 傳統的分離方法都無法使GA1與GA3有效分離。赤黴素純品為白色結晶粉末，能溶於甲醇、 乙醇、丙酮、乙酯等，難溶於煤油、氯仿、醚、苯、水等。乾燥狀態及酸性條件下較穩定，遇鹼易分解。曾有人以乙醇、甲醇、丙酮和酯等為溶劑，對赤黴素GA3進行重結晶，去除其中的GA1, 但效果都不明顯，一次操作收率低，純度差。專利CN89104019. 6公開了採用丁酯等為溶劑對酸化的固體培養基中直接提取赤黴素。專利CN90102217. 9公開了以大孔樹脂吸附固體培養基中的赤黴素，再採用5(Γ90 % (為質量百分比，下同)丙酮水溶液或6(Γ95 %乙醇水溶液作為溶劑提純大孔樹脂吸附的赤黴素GA3。專利CN91100074. 7公開了採用有機磷或胺萃取劑和磺化煤油組成的有機相萃取赤黴素，用碳酸氫鈉水溶液反萃提純赤黴素GA3。專利 US4814470A採用乙醚和丙酮作為溶劑，而在專利CN2005100496180公開了沸騰的50 %丙酮水溶液為溶劑進行重結晶。同時，GA3結構含有四個環，一個內酯環，八個手性碳，二個羥基，二個雙鍵和一個羧基，由於官能團的特殊排列方式以及幾個易變化部位的相互牽制，使得它在很溫和的條件下就有發生重排或異構化的可能，尤其水溶液為中性或鹼性條件。雖然其結晶在常溫避光條件下是穩定的，便於運輸，且保質期較長，但使用時需先用少量酒精或白酒將其溶解， 再按所需濃度兌水稀釋，而加水不當又容易再結晶，從而影響藥效，給實際應用帶來不便。 一些復配工藝可以一定程度上提高赤黴素的穩定性和溶解能力。專利CN99109696. 7公開了一種將將醇溶性赤黴素和多效唑復配的工藝，能有效提高作物對赤黴素的吸收效果。專利CN90106601. X公開了醇溶性赤黴素與硼酸和尿素等復配工藝，降低了赤黴素用量且還具有一定增產作用。專利CN2010102020M公開了赤黴素與潤溼滲透劑、分散劑、崩解劑、粘合劑、填料和泡騰劑等進行造粒或壓片，形成可在水相中穩定分散的赤黴素復配產品。目前還很少水溶性赤黴素產品製備的報導。在CN20100202M專利中需要造粒和壓片等步驟，增加了製備成本，且產品尺寸增加降低了溶解速率，顆粒及片劑溶解的首要推動力是泡騰劑水解形成的分散作用。本發明提供了一種製備水溶性赤黴素GA3粉劑的方法，該赤黴素GA3 粉劑復配配方中包括GA3細晶粒、分散劑、pH值調節助溶劑、表面活性劑、保溼劑和抗氧化劑，復配過程僅將各原料簡單機械混合即可，不需要造粒和壓片等繁瑣過程，操作簡單，降低製備成本。本發明製備的GA3復配產品細度均勻、流動性好、在水中溶解迅速、有效成分以分子狀態均勻地分散於水中，能充分發揮藥效。本發明製備的GA3復配產品能直接溶於水， 用戶使用簡單便利，且使用的PH值調節助溶劑能保證GA3在較大的稀釋倍數的水溶液中仍能保持穩定的物質結構，利於作物吸收。

發明內容
本發明的目的在於提供一種有效地提純赤黴素GA3,並將其復配形成水溶性粉劑的方法。赤黴素GA3微溶於水，水中的溶解度僅為5 g/L，同時，其溶解速率與晶體純度和顆粒大小有明顯關係。本發明通過控制赤黴素GA3晶體純度與大小以及採用復配工藝大大提高了赤黴素GA3在水中的溶解速率和溶解能力，並提高了藥劑的穩定性。本發明提出了整體研究方案以改進GA3的水溶性，首先通過新穎的複合溶劑提純工藝將6^粗品一次提純至98 %以上，通過引入攪拌過程和程序降溫過程，獲得高純度細小GA3晶粒，高純細小晶粒有利於晶體溶解；然後通過復配工藝進一步提高晶體水溶性，復配配方中包括採用酸性PH值調節助溶劑磷酸二氫鈉用於維持稀釋液為弱酸性，酸性條件促進GA3晶體溶解，採用十二烷基二甲基苄基氯化銨等表面活性劑，利用親油基團對GA3晶體的溶解作用促進晶體溶解，且有利於懸浮液的穩定，採用矽酸鈉等分散劑減少晶體受壓等作用結塊，有助於晶體在水中溶解。具體地，(1)採用四氫呋喃/乙酸乙酯/水混合溶劑將赤黴素粗品重結晶提純，結晶時控制攪拌速度和料液的降溫速度，一次操作產品純度可達98. 5 %以上，GA3收率達90 % 以上，原粉細度200目篩通過率在98 %以上。四氫呋喃的加入使得三元溶劑的共沸點下降， 降低重結晶過程能耗，且晶體更容易析出。與傳統GA3重結晶工藝相比，本發明專利添加了攪拌和程序降溫控制的操作，對形成晶體大小有很好的控制作用，細小均勻且純度高的GA3 晶體有利於在水中分散且提高溶解速度。(2)以純化的GA3晶體為原料，將分散劑、pH值調節助溶劑、表面活性劑、保溼劑和抗氧化劑與其復配，通過簡單機械混合即可得赤黴素GA3水溶性粉劑。粉劑中GA3的顆粒小於200目，純度大於98 %，含量為廣40 %;分散劑可選用矽酸鈉或碳酸鈣，矽酸鈉為優選，含量為1(Γ30 %，分散劑加入後可以避免GA3晶粒在受潮和壓實過程中結塊而影響溶解，同時在溶解過程中分散劑的溶解加快GA3晶粒的溶解；pH值調節助溶劑選用磷酸二氫鈉，含量為3(Γ60 %，將粉劑投入水中後，磷酸二氫鈉水溶液呈弱酸性(pH值在6左右)，促進且增加了赤黴素GA3在水中的溶解能力，且弱酸環境使得赤黴素GA3在水溶液中能更穩定存在，提高了 GA3的藥效。表面活性劑選用度米芬(十二烷基二甲基-2-苯氧基-乙基溴化銨)或潔爾滅(十二烷基二甲基苄基氯化銨)或新潔爾滅(十二烷基二甲基苄基溴化銨)，含量為5 15 %，由於這些季銨鹽具有廣譜、高效殺菌作用，同赤黴素GA3 —起使用時能夠提高GA3的藥理活性，降低用量，同時表面活性劑的親油基團對GA3具有更好的溶解能力，從而促進了 GA3的溶解；保溼劑選用白糖或葡萄糖粉，含量為Γ10 %，組分安全可靠，價格較低易獲取，多羥基化合物具有較好的保溼功能，加快復配粉劑在水中的潤溼速度；抗氧化劑選用維生素C，含量為廣5 %。該粉劑組成成分均對人體和其他動植物無明顯毒副作用，添加食品級的輔料， 可用於生產啤酒的麥芽生長等食品行業。該粉劑經測定各項指標均符合要求。本研究採用赤黴素結晶粉粗品作為原料進行提純製備赤黴素GA3純品，其製備按如下步驟
1)以四氫呋喃、乙酸乙酯、水作為溶劑原料，配製母液，並攪拌10分鐘使各組分混合均勻，各組份質量比為
四氫呋喃/乙酸乙酯/水=1 :2 :1。2)投入赤黴素結晶粉粗品，每升溶劑投入5(T100 g赤黴素粗品，升溫至35、0 °C，溶解至完全。3)加入0. Γ0. 2 %活性炭，35 40 °C攪拌半小時，抽濾。4)在上一步驟結果的溶液，在伴有攪拌條件下減壓濃縮析出晶體，將溶液加熱，體系壓力控制在10(Γ1000 pa，夾套溫度控制在6(T70 °C，降溫速率為5 40 °C/小時，攪拌速率為50 500轉/分鐘，濃縮至母液體積的5 10 %，析出赤黴素GA3結晶，粉末純度為98 99. 5 %，晶體大小為200 500目。本發明將赤黴素GA3晶粒、分散劑、PH值調節助溶劑、表面活性劑、保溼劑和抗氧化劑復配，製成水溶性粉劑，其製備按如下步驟
1)依次將提純後的赤黴素GA3與分散劑矽酸鈉或碳酸鈣、pH值調節助溶劑磷酸二氫鈉、表面活性劑度米芬(十二烷基二甲基-2-苯氧基-乙基溴化銨)或潔爾滅(十二烷基二甲基苄基氯化銨)或新潔爾滅(十二烷基二甲基苄基溴化銨)、保溼劑白糖或葡萄糖粉和抗氧化劑維生素C機械混合攪拌均勻。2)混合物乾燥、裝袋，得赤黴素GA3水溶性粉劑產品。本發明方法一次重結晶純化出的赤黴素GA3純度在98. 5 %以上，收率90 %以上， 細度為20(Γ500目；溶液色澤(甲醇溶液)為澄清、無色。本發明方法製備的水溶性粉溶於水後獲得儲存容易，運輸、使用方便，安全性高，不含有機溶劑，不會因有機溶劑對環境造成汙染，符合當前綠色化學的要求。
具體實施例為了進一步描述本發明，下面給出了幾個具體實施案例，但專利權利不局限於這些例子。實施例1
10 L反應釜中依次加入水2 Kg、四氫呋喃2 Kg和乙酸乙酯4 Kg，攪拌十分鐘，使各組分混合均勻，投入結晶粉粗品500 g，粗品純度(GA3含量)為78 %，升溫到35、0 ！溶解至完全，加入活性炭0.5 g，保溫攪拌30分鐘，抽濾，在過濾的溶液中，控制料液溫度2(T28。C， 體系壓力200 pa，夾套溫度控制在65 °C，降溫速率為8 °C /小時，攪拌速率為200轉/分鐘，濃縮至母液體積的5 %，析出赤黴素GA3結晶，經分離、乾燥得赤黴素GA3原粉382 g，粉末純度為99 %，晶體大小透過300目篩子率達到98 %。實施例2
混合機中依次加入提純後的赤黴素GA3原粉30 g、矽酸鈉15 g、磷酸二氫鈉40 g、度米芬8 g、白糖5 g和維生素C 2 g，攪拌30 min，使各組分混合均勻，所得混合物50 ！下乾燥，裝袋，得赤黴素GA3水溶性粉劑。經檢測，懸浮率在97 %以上、潤溼時間小於30 s，符合水溶性粉劑的質量標準。實施例3混合機中依次加入提純後的赤黴素GA3原粉20 g、矽酸鈉20 g、磷酸二氫鈉45 g、度米芬8 g、白糖5 g和維生素C 2 g，攪拌30 min，使各組分混合均勻，所得混合物50 ！下乾燥，裝袋，得赤黴素GA3水溶性粉劑。經檢測，懸浮率在98 %以上、潤溼時間小於30 s，符合水溶性粉劑的質量標準。實施例4
混合機中依次加入提純後的赤黴素GA3原粉10 g、矽酸鈉20 g，磷酸二氫鈉45 g，度米芬13 g、白糖10 g、維生素C 2 g，攪拌30 min，使各組分混合均勻，所得混合物50 ！下乾燥，裝袋，得赤黴素GA3水溶性粉劑。經檢測，懸浮率在98. 5 %以上、潤溼時間小於20 s, 符合水溶性粉劑的質量標準。實施例5
混合機中依次加入提純後的赤黴素GA3原粉4 g、矽酸鈉20 g、磷酸二氫鈉47 g、度米芬13 g、白糖14 g和維生素C 2 g，攪拌30 min，使各組分混合均勻，所得混合物50 ！下乾燥，裝袋，得赤黴素GA3水溶性粉劑。經檢測，懸浮率在99 %以上、潤溼時間小於20 s，符合水溶性粉劑的質量標準。實施例6
混合機中依次加入赤黴素GA3原粉30 g、矽酸鈉15 g、磷酸二氫鈉40 g、潔爾滅8 g、 白糖5 g和維生素C 2 g，攪拌30 min，使各組分混合均勻，所得混合物50 ！下乾燥，裝袋， 得赤黴素GA3水溶性粉劑。經檢測，懸浮率在97. 5 %以上、潤溼時間小於30 s，符合水溶性粉劑的質量標準。實施例7
混合機中依次加入赤黴素GA3原粉30 g、矽酸鈉15 g、磷酸二氫鈉40 g、新潔爾滅8 g、白糖5 g和維生素C 2 g，攪拌30 min，使各組分混合均勻，所得混合物50 °C下乾燥，裝袋，得赤黴素GA3水溶性粉劑。經檢測，懸浮率在98 %以上、潤溼時間小於30 s，符合水溶性粉劑的質量標準。實施例8
混合機中依次加入提純後的混合機中依次加入赤黴素GA3原粉30 g、矽酸鈉15 g、磷酸二氫鈉40 g、潔爾滅8 g、葡萄糖5 g和維生素C 2 g，攪拌30 min，使各組分混合均勻， 所得混合物50 °C下乾燥，裝袋，得赤黴素GA3水溶性粉劑。經檢測，懸浮率在97. 5 %以上、 潤溼時間小於25 s，符合水溶性粉劑的質量標準。實施例9
混合機中依次加入提純後的赤黴素GA3原粉30 g、碳酸鈣15 g、磷酸二氫鈉40 g、潔爾滅8 g、白糖5 g和維生素C 2 g，攪拌30 min，使各組分混合均勻，所得混合物50 °〇下乾燥，裝袋，得赤黴素GA3水溶性粉劑。經檢測，懸浮率在96 %以上、潤溼時間小於40 s，符合水溶性粉劑劑的質量標準。
權利要求
1.一種赤黴素GA3水溶性粉劑的製備方法，其特徵是首先將赤黴素GA3粗品純化並形成細小晶粒，然後將赤黴素GA3粉末與各種輔料復配形成能直接溶於水形成穩定分散相，包括以下步驟1) 赤黴素GA3晶粒製備a)以四氫呋喃和乙酸乙酯以及水為混合溶劑，將赤黴素結晶粉粗品投入溶劑中，每升溶劑投入5(T100 g赤黴素粗品，升溫至35、0 °C，攪拌至固體溶解完全；b)再加入質量百分比0. Γ0. 2 %活性炭，在35、0 °C下保溫攪拌30分鐘，冷卻至室溫抽濾，以脫除色素等雜質；c)上一步驟得到的溶液，在伴有攪拌條件下減壓濃縮析出晶體，將溶液加熱，體系壓力控制在10(T1000 pa，夾套溫度控制在6(T70 °C，降溫速率為 5 40 °C/小時，攪拌速率為50 500轉/分鐘，濃縮至母液體積的5 10 %，析出赤黴素GA3 結晶，粉末純度為98 99. 5 %，晶體大小為200 500目；2) 赤黴素GA3水溶性粉劑的製備將純化後的赤黴素GA3細小晶粒與分散劑矽酸鈉或碳酸鈣、PH值調節助溶劑磷酸二氫鈉、表面活性劑度米芬(十二烷基二甲基-2-苯氧基-乙基溴化銨)或潔爾滅(十二烷基二甲基苄基氯化銨)或新潔爾滅(十二烷基二甲基苄基溴化銨)、保溼劑白糖或葡萄糖粉和抗氧化劑維生素C機械混合攪拌均勻，乾燥，得赤黴素 GA3水溶性粉劑。
2.根據權利要求1所述的赤黴素GA3水溶性粉劑製備方法，其特徵是四氫呋喃、乙酸乙酯、水混合溶劑各組份質量比為1 2 :1。
3.根據權利要求1所述的赤黴素GA3水溶性粉劑製備方法，其特徵是在重結晶過程控制攪拌速度和降溫速率，攪拌速率為5(Γ300轉/分鐘，降溫速率為1(T20 °C /小時。
4.根據權利要求1所述的赤黴素GA3水溶性粉劑製備方法，其特徵是粉劑中GA3細晶粒、分散劑、PH值調節助溶劑、表面活性劑、保溼劑和抗氧化劑質量比為30 15 40 8 5 :2。
全文摘要
本發明提供了一種高純度赤黴素GA3純化及其水溶性粉劑製備其水溶性粉劑工藝的方法。本發明提出了控制赤黴素GA3純度和顆粒大小及採用復配方法製備水溶性粉劑。以四氫呋喃/乙酸乙酯/水混合溶劑進行赤黴素GA3粗品重結晶，工藝合理、操作簡便，一次操作產品純度可達98.5%以上，收率90%以上；採用復配工藝，通過控制晶體顆粒大小，採用酸性緩衝試劑、分散劑和表面活性劑等輔料，實現赤黴素GA3能水相中快速溶解形成穩定分散相，使赤黴素GA3更容易儲存、運輸，使用時更為方便、且提高了藥效和利用率。
文檔編號A01N25/14GK102246756SQ20111013046
公開日2011年11月23日 申請日期2011年5月19日 優先權日2011年5月19日
發明者周榮飛, 安順永 申請人:江西立豐生物科技有限公司