一種新的分離提純紅黴素方法
2023-10-05 00:14:34 1
專利名稱：一種新的分離提純紅黴素方法
技術領域：
本發明涉及一種新的紅黴素分離提純方法，特別是涉及利用一種新型功能性高分子吸附材料分離提純紅黴素的方法，所述功能性高分子吸附材料是以合成纖維為骨架的弱酸性陽離子交換纖維和強鹼性陰離子交換纖維。
背景技術：
由發酵法製得的紅黴素，在發酵液中含量低，並與多種物質同時存在，通常用溶媒萃取法提取。但由於發酵液中蛋白質含量高，萃取過程易發生乳化現象，因此需要高速離心萃取機，價格高、耗電多、維修費用貴。基於此，國內外現大多改用大孔網狀吸附樹脂吸附法來提取紅黴素。這種方法改善了紅黴素大分子在樹脂微孔結構中擴散的障礙，洗脫也比較容易，總收率相當或高於溶媒法，質量與溶媒法相當，但樹脂吸附紅黴素後往往再生較困難，能耗大，生產周期較長，成本較高。由此可見，尋求能降低成本、提高收率的紅黴素分離、提取新方法具有實際意義。
離子交換纖維是新型的高分子材料，它是以纖維材料為基體，通過接枝，引入交換基團而製成的直徑2-50μm的高聚物，具有比表面大、交換速度快、容易脫洗、流通阻力小等優點。離子交換纖維的製備可參見，例如，CN1172870A、CN1347761A、CN1438074A、RU1051989A等。離子交換纖維比大孔吸附樹脂顯示出收率高、再生速度快和親和力強的特點。由於其作用原理主要是離子交換作用，特別是其比表面積大、骨架結構和引入交換基團等性能都可以控制調節並進行選擇，因此將在抗生素工業生產中達到縮短生產周期、提高收率與降低成本的作用，為抗生素的分離純化提供了新途徑。
現有技術中未提示採用離子交換纖維來分離紅黴素。本發明者通過深入的研究發現，採用離子交換纖維可以利用其特殊的纖維狀物理形態使其與紅黴素具有較大的接觸面積，對流體具有較小的阻力，並利用離子交換纖維的功能集團使吸附、解吸速度快，較現有的大孔吸附樹脂洗脫容易和徹底，再生速度快，親和力強，達到分離提純的紅黴素的目的。
發明內容
本發明提供了一種新的紅黴素分離提純方法，該方法包括如下步驟(1)預處理將弱酸性陽離子交換纖維和強鹼性陰離子交換纖維用去離子水洗至pH值在7.5～8.0，待用；(2)紅黴素分離在室溫32℃下，按紅黴素發酵液(ml)∶分離材料(g)＝4～18∶1的比例浸泡上述步驟(1)處理得的作為分離材料的離子交換材料，優選弱酸性陽離子交換纖維，靜置30～90分鐘，然後將所得發酵液按一定的速率例如5-20ml/分鐘濾出；(3)紅黴素洗脫將氨水加熱至一定溫度，例如50～55℃，氨水的pH值為例如9.0-9.5，取大約1.5～3倍體積的氨水浸泡上述已吸附了紅黴素的離子交換纖維30～120分鐘，濾去氨水；加入乙酸丁酯，其量為離子交換纖維量的1.5倍；(4)紅黴素提純取上述丁酯液，在室溫下，按所述丁酯液(ml)∶分離材料(g)＝4～18∶1的比例浸泡上述步驟(1)處理得的作為分離材料的離子交換纖維，優選強鹼性陰離子交換纖維，靜置30～90分鐘，然後將丁酯液按一定速率例如5-20ml/分鐘濾出；在流出的丁酯液中加入硫氰酸，將結晶鹽真空抽乾便得到硫氰酸紅黴素鹽。在硫氰酸紅黴素鹽中加入有機溶劑例如丙酮，將所得結晶溼粉用蒸餾水洗滌後，用離心機甩幹，烘乾即得紅黴素。
任選採用下述步驟對離子交換纖維進行再生處理。
(5)再生取紅黴素提取處理後的弱酸性陽離子交換纖維，用0.5-2mol/L的碳酸氫銨浸泡2～5小時，然後用去離子水洗至中性，去水待用；或者，取紅黴素提取處理後的強鹼性陰離子交換纖維，用10％的食鹽水浸泡2～5小時，然後用去離子水洗至中性，去水待用。
可用於本發明的離子交換纖維無特別的限定，或者用本身已知的方法製備，也可以採用下文提供的離子交換纖維製備方法得到。
本發明採用的弱酸性陽離子交換纖維可由下述反應步驟製備A、洗滌。將聚丙烯(PP)纖維用丙酮抽提24h，真空乾燥，恆重；B、溶脹。將預處理好的PP纖維浸於適量溶脹劑如濃度為90-98％的丙酮溶液中，到一定時間後取出甩幹；C、浸漬。將已經溶脹好的PP纖維浸於適量接枝液例如丙烯酸和二乙烯苯中，反覆搖動，到一定時間後取出甩幹；D、接枝共聚。在裝有壓浮器、溫度計的反應釜中，放入用浸漬液處理好的PP纖維和介質水，升溫到60～90℃範圍，進行接枝共聚反應。反應完畢後，降至室溫，反應結束；E、後處理。取出步驟D)得到的纖維，將所述纖維中餘液甩幹，再經去離子水洗，去均聚物。將脫均聚物的纖維風乾，恆重後，測交換容量，裝袋貼上聚丙烯基弱酸性陽離子交換纖維產品標號標籤，封好乾燥保存；本發明採用的強鹼性陰離子交換纖維可由下述反應步驟製備A、預處理將聚丙烯(pp)基纖維在溶脹劑如濃度為90～98％的丙酮溶液中浸泡一周；真空乾燥後備用，工業苯乙烯和二乙烯苯用5～10％NaOH溶液或用陰離子交換樹脂分離柱洗滌，備用。
B、接枝液配製將含二乙烯苯2％～4％的苯乙烯和甲醇(或乙醇)溶液以15～40％比例混合，倒入不鏽鋼反應釜中，將上述步驟A)得到的纖維按1∶10～30(重量)浴比放入反應釜中。加蓋密封，然後充氮氣20～30分鐘；C、輻照接枝將裝填步驟B)得到的纖維和接枝液的反應釜於室溫下置於60Co源裝置中進行輻照。輻照時間在7～18小時，輻照總計量在10～35KGy；D、洗滌將輻照後的產品取出，抽濾除去剩餘接枝液，通入甲醇(或乙醇)洗滌，甩幹後經50～60℃真空乾燥至恆重；E、氯甲基化反應以上述步驟D)得到的接枝纖維為原料，以無水氯化鋅為催化劑，接枝物與氯化鋅的比例為1∶0.5～1.5(質量比)，接枝纖維與氯甲醚的浴比為1∶10～20(質量∶體積)。在45～55℃時反應6～10小時，反應完畢後以乙醇浸泡，4～10小時，真空抽濾洗去母液。用自來水洗至中性。
F、胺化反應將氯甲基化纖維與三甲胺溶液反應，反應溫度25～50℃，反應時間為16～24小時；G、轉型處理在胺化反應後，在步驟F)得到的纖維中通入10％～20％的HCl溶液進行反應，反應時間25～30分鐘；H、水洗利用自來水衝洗，直至pH為中性，得到陰離子交換纖維。
本發明方法利用離子交換纖維(IEF)的離子交換作用原理達到吸附、提取紅黴素的目的，與目前通用的大孔吸附樹脂相比，具有以下特點(1)離子交換纖維特殊的纖維狀物理形態使其與紅黴素具有較大的接觸面積，對紅黴素發酵液或含有紅黴素的液體具有較小的阻力，其分離紅黴素作用原理主要是離子交換作用，再加上纖維的纖度小，紅黴素在纖維內的擴散途徑很短，因而顯示出高的收率和一定的選擇性。
(2)再生速度快，並且還省去大孔吸附樹脂再生所需的鹼水浸泡和水洗這一工序，能耗大大減少。
(3)離子交換纖維較大孔吸附樹脂分離提純紅黴素具有親和力強的特點。
應用本發明方法進行紅黴素分離提取，比現有的1300-I樹脂提取法收率提高4.12％，生產周期縮短8小時，紅黴素生物效價能達931U/mg，紅黴素A組分含量在92％以上，可達93.8％，在紅黴素B組分上與大孔吸附樹脂比相差無幾，在紅黴素C組分上有差別，低3.78％～13.21％。應用本發明方法也解決了大孔樹脂吸附紅黴素後再生過程較困難這一難題，從而降低成本。本發明方法在應用過程中不會釋放出有害物質，對環境汙染小，符合綠色環保的工業發展趨勢。
實施方式實施例採用上述方法製備弱酸性陽離子交換纖維和強鹼性陰離子交換纖維。
將弱酸性陽離子交換纖維和通用的大孔吸附樹脂(1300-I)分別進行預處理後，從發酵液中分離、提取紅黴素，比較兩種材料對紅黴素的收率和再生情況。具體實施步驟為1.弱酸性陽離子交換纖維和強鹼性陰離子交換纖維用去離子水洗至pH值7.5～8.0，待用；大孔吸附樹脂用乙醇浸泡3h，自來水洗淨，再用氫氧化鈉溶液(pH值9.0～9.5)浸泡2h，自來水洗至pH值7.5～8.0，待用；2.在室溫下，按發酵液(ml)∶分離材料(g)＝250∶15的比例浸泡上述步驟1處理的作為分離材料的弱酸性陽離子交換纖維和大孔吸附樹脂(1300-I)，靜置30分鐘，然後將發酵液以15ml/min的流速濾出；3.將氨水加熱至50～55℃，取大約2倍體積的氨水浸泡上述已吸附了紅黴素的分離材料，濾去氨水。
4.加入乙酸丁酯，其量為離子交換纖維量的1.5倍。取所述丁酯液，在室溫下，按所述丁酯液(ml)∶分離材料(g)＝4～18的比例浸泡上述步驟1處理的作為分離材料的強鹼性陰離子交換纖維，靜置30～90分鐘，然後將丁酯液按15ml/min的流速濾出；在流出的丁酯液中加入硫氰酸，將結晶鹽真空抽乾便得到硫氰酸紅黴素鹽。在硫氰酸紅黴素鹽中加入有機溶劑丙酮，將所得結晶溼粉用蒸餾水洗滌後，用離心機甩幹，烘乾即得紅黴素。
5.測紅黴素的收率，見表1。
表1離子交換纖維(IEF)與大孔吸附樹脂法對紅黴素收率的比較
結果表明，離子交換纖維對紅黴素有較高的收率，比1300-I大孔樹脂提高收率高4.12％。
測定紅黴素生物效價在918U/mg以上，最高能達931U/mg。
5.測定紅黴素A、B和C的含量，紅黴素A、B和C的含量見表2。
表2 紅黴素A、B和C的含量一覽表
從表2可以看出，離子交換纖維提純的紅黴素與1300-I大孔吸附樹脂相比，在紅黴素A組分上相對較高，在92％以上，可達93.8％，高出0.4％～2％。在紅黴素B組分上相差不多，在1.3％～1.5％之間。在紅黴素C組分上為4.6％～5.1％之間，與1300-I大孔吸附樹脂比較有差別，低3.78％～13.21％。
6.再生情況比較，取弱酸性陽離子交換纖維，用1.5mol/L碳酸氫銨溶液浸泡2小時，用去離子水洗至中性，去水待用。
大孔吸附樹脂(1300-I)第一步用70％乙醇浸泡8小時，用自來水洗淨，第二步用鹼水(pH值9.0～9.5)浸泡4小時，用自來水洗至pH值7.5～8.0，去水待用。
測定兩種材料處理紅黴素發酵液的飽和吸附量，結果見表3。
表3洗脫後離子交換纖維與大孔吸附樹脂再生情況比較
結果表明，弱酸性陽離子交換纖維再生時間是2小時，而大孔吸附樹脂(1300-I)的再生時間為12小時。可見，離子交換纖維的再生時間遠遠低於大孔吸附樹脂，並且還省去大孔吸附樹脂再生所需的鹼水浸泡和水洗這一工序。
權利要求
1.一種分離提純紅黴素的方法，該方法包括如下步驟(1)預處理將弱酸性陽離子交換纖維和強鹼性陰離子交換纖維用去離子水洗至pH值在7.5～8.0，待用；(2)紅黴素分離在室溫下，按紅黴素發酵液(ml)分離材料(g)＝4～18∶1的比例浸泡上述步驟(1)處理得的作為分離材料的離子交換纖維，靜置30～90分鐘，然後將所得發酵液濾出；(3)紅黴素洗脫將氨水加熱至一定溫度，取大約1.5～3倍體積的氨水浸泡上述已吸附了紅黴素的離子交換纖維30～120分鐘，濾去氨水；加入乙酸丁酯，其量為離子交換纖維量的1.5倍；(4)紅黴素提純取上述丁酯液，在室溫下，按所述乙酸丁酯液(ml)分離材料(g)＝4～18∶1的比例浸泡上述步驟(1)處理得的作為分離材料的離子交換纖維，靜置30～90分鐘，然後將丁酯液濾出；在流出的丁酯液中加入硫氰酸，將結晶鹽真空抽乾便得到硫氰酸紅黴素鹽；在硫氰酸紅黴素鹽中加入有機溶劑，將所得結晶溼粉用蒸餾水洗滌後，用離心機甩幹，烘乾即得紅黴素。
2.根據權利要求1的方法，其中，在步驟(2)中採用的分離材料為弱酸性陽離子交換纖維。
3.根據權利要求1或2的方法，其中，在步驟(4)中採用的分離材料強鹼性陰離子交換纖維。
4.根據權利要求1-3之任一的方法，其中，步驟(3)中所述氨水的pH值為9.0～9.5。
5.根據權利要求1-4之任一的方法，其中，步驟(2)中所述發酵液的濾出速率為5～20ml/分鐘。
6.根據權利要求1-5之任一的方法，其中，步驟(4)中所述溶劑為丙酮。
7.根據權利要求1-6之任一的方法，其中，還包括如下步驟(5)再生取弱酸性陽離子交換纖維，用碳酸氫銨溶液浸泡2～5小時，然後用去離子水洗至中性，去水待用；或者，取強鹼性陰離子交換纖維，食鹽溶液浸泡2～5小時，然後用去離子水洗至中性，去水待用。
8.根據權利要求7的方法，其中所述碳酸氫銨溶液的濃度為0.5～2mol/L，食鹽溶液的濃度為10％。
全文摘要
本發明公開了一種採用以合成纖維為骨架的離子交換纖維，從含有紅黴素的液體中分離提純紅黴素的新方法。本發明方法利用其特殊的纖維狀物理形態使其與紅黴素具有較大的接觸面積，對流體具有較小的阻力，利用離子交換纖維的功能集團使吸附、解吸速度快，較現有的大孔吸附樹脂洗脫容易和徹底，再生速度快，親和力強，達到分離提純的目的。應用本發明方法也解決了大孔樹脂吸附紅黴素後再生過程較困難這一難題，從而降低成本。
文檔編號C07H17/08GK1696143SQ20041004838
公開日2005年11月16日 申請日期2004年6月30日 優先權日2004年5月13日
發明者馮長根, 曾慶軒, 胡秀峰, 鄧瓊, 鄭波 申請人:桂林正翰科技開發有限責任公司