一種米貝爾黴素製備方法與流程
2023-06-11 03:14:06 4
本發明涉及生物製藥領域，特別涉及一種米貝爾黴素製備方法。
背景技術：
米爾貝黴素是一種具有十六環內酯的化合物，作為一種新的生物農藥，具有廣譜、高效、低毒的特性，和阿維菌素一起被譽為活性最高的殺蟲劑。同時米爾貝黴素也是合成米爾貝肟的直接原料，米爾貝肟則是一種新型的本合成大環內酯類驅蟲藥物，對控制和預防大部分寄生蟲疾病都有良好效果。因此，高純度米爾貝黴素的製備生產對農業、醫藥行業與動物保健行業具有十分積極的作用。
在現有的米爾貝黴素生產方法中多採用甲醇等有機溶劑對溼菌渣直接浸提，存在以下不足：發酵液過濾後得到的溼菌渣未經過乾燥處理，容易發生黴變，影響產品質量；提取和製備過程使用到甲醇等毒性溶劑，不利於對操作者的保護；步驟繁雜，使用有機溶劑種類多且消耗量大，安全風險大；同時整個工藝流程需要耗費大量的有機溶劑，且所製得的米爾貝黴素的純度較低且收率不理想。
作為改進，謝捷等於2014年在《浙江工業大學學報》第42卷(第4期)第413-417頁上發表了「大孔樹脂分離純化米爾貝黴素工藝研究」，用7bv的70％乙醇溶液進行洗滌，然後用4bv的90％乙醇溶液以1.5bv/h流速進行洗脫；申請號為201410815127.9的中國專利公開了一種高純度米爾貝黴素的生產方法，將含米爾貝黴素α1和α3的發酵液的菌渣用第一溶媒水溶液進行提取，提取液經非極性大孔樹脂層析純化，將解吸液超濾，並納濾濃縮小體積後加入水通過第二溶媒反萃，得到的萃取液濃縮後，在8～13℃用第三溶媒水溶液洗滌，得到的第三溶媒水溶液濃縮後再次加水和用第二溶媒反萃。反萃液濃縮，降溫結晶，潮晶用無水乙醇溶解，過濾膜後滴加到純化水中再次結晶，分離晶體，減壓乾燥得到高純度米爾貝黴素的類白色粉末；雖然上述兩個工藝製備所得的米爾貝黴素的純度得到了一定的提高，但是米爾貝黴素的收率均較低。
技術實現要素：
本發明的目的在於克服了上述缺陷，提供一種米爾貝黴素純度高且收率高的米貝爾黴素製備方法。
為了解決上述技術問題，本發明採用的技術方案為：
本發明提供一種米貝爾黴素製備方法，包括以下步驟：
步驟1：將米爾貝黴素溼菌渣乾燥成水分含量為4～6％的米爾貝黴素幹菌渣；
步驟2：向步驟1的米爾貝黴素幹菌渣添加乙醇進行浸提，然後過濾，得到米爾貝黴素浸提乙醇液；
步驟3：用正己烷、正庚烷或正辛烷中的任意一種溶劑與水對步驟2的米爾貝黴素浸提乙醇液進行萃取得萃取液，並將萃取液進行濃縮，製得待上柱液；
步驟4：將步驟3的待上柱液用柱層析法進行分離純化，以100～200目柱層析矽膠為固定相，以丙酮-正己烷、丙酮-正庚烷或丙酮-正辛烷中的任意一種為洗脫液，得米爾貝黴素有效組分，然後濃縮得到米爾貝黴素。
本發明還提供一種米貝爾黴素製備方法，包括以下步驟：
步驟1：利用板框過濾器將米爾貝黴素發酵液進行固液分離，製得米爾貝黴素溼菌渣，將米爾貝黴素溼菌渣用閃蒸乾燥機乾燥成水分含量為4～6％的米爾貝黴素幹菌渣，控制進風溫度為105～120℃、出風溫度為70～80℃；
步驟2：向步驟1每1kg米爾貝黴素幹菌渣中添加3～4l體積濃度為92～97％的乙醇進行攪拌浸提4～5h，然後過濾，得到米爾貝黴素浸提乙醇液；
步驟2與步驟3之間：向步驟2所得米爾貝黴素浸提乙醇液中添加活性炭進行攪拌脫色30～40min，得到脫色後的米爾貝黴素浸提乙醇液；
步驟3：用正庚烷與水對脫色後的米爾貝黴素浸提乙醇液進行萃取得萃取液，並將萃取液進行濃縮，製得待上柱液；
步驟4：將步驟3的待上柱液用柱層析法進行分離純化，以100～200目柱層析矽膠為固定相，以丙酮-正庚烷為洗脫液，洗脫的方法為梯度洗脫，具體包括以下步驟：
步驟a：先用3％丙酮-正庚烷作為洗脫液進行洗脫至米爾貝黴素的色譜純度為60％，3％丙酮-正庚烷表示丙酮與正庚烷的體積比為3∶97；
步驟b：當米爾貝黴素的色譜純度為60％後，用3.5％丙酮-正庚烷作為洗脫液進行洗脫，直至米爾貝黴素的色譜純度為80％，3.5％丙酮-正庚烷表示丙酮與正庚烷的體積比為3.5∶96.5；
步驟c：當米爾貝黴素的色譜純度為80％後，用4.0％丙酮-正庚烷作為洗脫液進行洗脫，直至米爾貝黴素的色譜純度為90％以上，得米爾貝黴素有效組分，然後濃縮得到米爾貝黴素，其中4.0％丙酮-正庚烷表示丙酮與正庚烷的體積比為4∶96。
本發明的有益效果在於：(1)將米爾貝黴素溼菌渣乾燥成低水分含量的幹菌渣再進行浸提，相對溼菌渣直接浸提可以節約98.5％的浸提試劑量，有效降低了有機溶劑的使用量，降低生產成本，且有助於菌渣中米爾貝黴素被提取完全，提高米爾貝黴素的收率；(2)將米爾貝黴素菌渣乾燥有助於米爾貝黴素菌渣的保存，減小黴變雜質的產生，經試驗證明菌渣乾燥後浸提，可將浸提液中米爾貝黴素的純度提高至70～75％，方便後續層析純化以提高最終的純度；(3)提取純化過程採用乙醇和正庚烷，這兩種溶劑對人體無害，相對毒性大的甲醇而言，更加安全；(4)本方法萃取後再進行層析純化，可以在相轉移過程中將部分雜質通過水層去除，這可以在一定程度上提高層析柱的上柱量，也能提高洗脫後的米爾貝黴素純度，從而提高產品收率；(5)通過採用柱層析的方法進行分離純化，選用上述試劑為洗脫液達到很好的純化效果；(6)本發明的提取純化方法，相對傳統的樹脂分離方法而言，簡化了步驟，減小了米爾貝黴素在各步驟中的損耗，同時操作方便，且製備出的米爾貝黴素的純度高(94％以上)且收率高(81％以上)。
具體實施方式
為詳細說明本發明的技術內容、構造特徵、所實現目的及效果，以下結合實施方式詳予說明。
本發明最關鍵的構思在於：利用將米爾貝黴素菌渣乾燥及層析方法對米爾貝黴素進行純化以製備出純度高且收率高的米爾貝黴素。
本發明提供一種米貝爾黴素製備方法，包括以下步驟：
步驟1：將米爾貝黴素溼菌渣乾燥成水分含量為4～6％的米爾貝黴素幹菌渣；
步驟2：向步驟1的米爾貝黴素幹菌渣添加乙醇進行浸提，然後過濾，得到米爾貝黴素浸提乙醇液；
步驟3：用正己烷、正庚烷或正辛烷中的任意一種溶劑與水對步驟2的米爾貝黴素浸提乙醇液進行萃取得萃取液，並將萃取液進行濃縮，製得待上柱液；
步驟4：將步驟3的待上柱液用柱層析法進行分離純化，以100～200目柱層析矽膠為固定相，以丙酮-正己烷、丙酮-正庚烷或丙酮-正辛烷中的任意一種為洗脫液，得米爾貝黴素有效組分，然後濃縮得到米爾貝黴素。
本發明的工作原理為：將米爾貝黴素乾燥減小水分含量以減小提取所需的試劑，同時存放時可以有效避免產生黴變雜質的產生，有利於後續層析純化；矽膠層析主要是根據物質在矽膠上的吸附力不同而得以分離，其中有微孔，對不同化合物的吸附能力不同，然後選用合適的洗脫劑進行洗脫從而達到分離；整個工藝的流程為：菌渣乾燥、浸提、萃取然後層析純化，萃取後再層析純化，可以在相轉移過程中將部分雜質通過水層去除，這可以在一定程度上提高層析柱的上柱量，也能提高洗脫後的米爾貝黴素純度，從而提高產品收率；若直接進行層析純化，由於雜質量較大只能控制降低層析上柱量，以保證層析純化效果，同時也不利於純化後純度的提高，從而不利於產品收率的提高。
從上述描述可知，本發明的有益效果在於：((1)將米爾貝黴素溼菌渣乾燥成低水分含量的幹菌渣再進行浸提，相對溼菌渣直接浸提可以節約98.5％的浸提試劑量，有效降低了有機溶劑的使用量，降低生產成本，且有助於菌渣中米爾貝黴素被提取完全，提高米爾貝黴素的收率；(2)將米爾貝黴素菌渣乾燥有助於米爾貝黴素菌渣的保存，減小黴變雜質的產生，經試驗證明菌渣乾燥後浸提，可將浸提液中米爾貝黴素的純度提高至70～75％，方便後續層析純化以提高最終的純度；(3)提取純化過程採用乙醇和正庚烷，這兩種溶劑對人體無害，相對毒性大的甲醇而言，更加安全；(4)本方法萃取後再進行層析純化，可以在相轉移過程中將部分雜質通過水層去除，這可以在一定程度上提高層析柱的上柱量，也能提高洗脫後的米爾貝黴素純度，從而提高產品收率；(5)通過採用柱層析的方法進行分離純化，選用上述試劑為洗脫液達到很好的純化效果；(6)本發明的提取純化方法，相對傳統的樹脂分離方法而言，簡化了步驟，減小了米爾貝黴素在各步驟中的損耗，同時操作方便，且製備出的米爾貝黴素的純度高(94％以上)且收率高(81％以上)。
進一步的，步驟4中以丙酮-正庚烷為洗脫液，洗脫的方法為梯度洗脫，具體包括以下步驟：
步驟a：先用3％丙酮-正庚烷作為洗脫液進行洗脫至米爾貝黴素的色譜純度為60％，3％丙酮-正庚烷表示丙酮與正庚烷的體積比為3∶97；
步驟b：當米爾貝黴素的色譜純度為60％後，用3.5％丙酮-正庚烷作為洗脫液進行洗脫，直至米爾貝黴素的色譜純度為80％，3.5％丙酮-正庚烷表示丙酮與正庚烷的體積比為3.5∶96.5；
步驟c：當米爾貝黴素的色譜純度為80％後，用4.0％丙酮-正庚烷作為洗脫液進行洗脫，直至米爾貝黴素的色譜純度為90％以上，4.0％丙酮-正庚烷表示丙酮與正庚烷的體積比為4∶96。
由上述描述可知，由於柱層析矽膠中除了吸附有米爾貝黴素還吸附有與米爾貝黴素結構相似的雜質，由於丙酮是極性溶劑，正庚烷為非極性溶劑，丙酮體積濃度過高則可能導致吸附在柱層析矽膠上的不同物質全部被洗脫下來，達不到分離純化的效果，而正庚烷的體積濃度過高則吸附在柱層析矽膠上的不同物質無法洗脫，也達不到洗脫的效果，而採用上述比例的丙酮-正庚烷進行梯度洗脫，有利於先將雜質洗脫，再將有效成分洗下，即有利於洗脫掉雜質但較好保留有效成分，分離純化效果好，提高米爾貝黴素的純度及收率。
進一步的，在步驟2與步驟3之間，還包括將步驟2所得米爾貝黴素浸提乙醇液進行脫色，得到脫色後的米爾貝黴素浸提乙醇液。
由上述描述可知，對浸提乙醇液進行脫色，可以去除一些有顏色的雜質，減小雜質對層析純化的幹擾，進一步提高層析純度，進而提高最終製得的米爾貝黴素的純度。
進一步的，所述脫色包括向步驟2所得米爾貝黴素浸提乙醇液添加活性炭，攪拌30～40min。
由上述描述可知，用活性炭進行攪拌脫色，脫色方法簡單，活性炭的脫色效果好且成本低，還方便後續與液體的分離。
進一步的，步驟2的具體操作為：向步驟1每1kg米爾貝黴素幹菌渣中添加3～4l體積濃度為92～97％的乙醇進行攪拌浸提4～5h，然後過濾，得到米爾貝黴素浸提乙醇液。
由上述描述可知，採用體積濃度為92～97％的乙醇進行浸提，能同時兼顧成本與米爾貝黴素的收率，收率較高且成本較低，濃度太低則會降低米爾貝黴素的收率，濃度太高則成本需大幅度提升且濃度再提高對收率改善甚微，攪拌浸提4～5h確保米爾貝黴素菌渣與乙醇充分接觸，進一步提高最終的米爾貝黴素的收率。
進一步的，還包括米爾貝黴素溼菌渣的製備，具體操作為：將米爾貝黴素發酵液進行固液分離，製得米爾貝黴素溼菌渣。
進一步的，所述步驟1的具體操作為：將米爾貝黴素溼菌渣用閃蒸乾燥機乾燥成含量為4～6％的米爾貝黴素幹菌渣，控制進風溫度為105～120℃、出風溫度為70～80℃。
由上述描述可知，採用閃蒸乾燥機對米爾貝黴素溼菌渣進行乾燥，快速高效且不破壞米爾貝黴素菌渣中的米爾貝黴素。
本發明還提供一種米貝爾黴素製備方法，包括以下步驟：
步驟1：利用板框過濾器將米爾貝黴素發酵液進行固液分離，製得米爾貝黴素溼菌渣，將米爾貝黴素溼菌渣用閃蒸乾燥機乾燥成水分含量為4～6％的米爾貝黴素幹菌渣，控制進風溫度為105～120℃、出風溫度為70～80℃；
步驟2：向步驟1每1kg米爾貝黴素幹菌渣中添加3～4l體積濃度為92～97％的乙醇進行攪拌浸提4～5h，然後過濾，得到米爾貝黴素浸提乙醇液；
步驟2與步驟3之間：向步驟2所得米爾貝黴素浸提乙醇液中添加活性炭進行攪拌脫色30～40min，得到脫色後的米爾貝黴素浸提乙醇液；
步驟3：用正庚烷與水對脫色後的米爾貝黴素浸提乙醇液進行萃取得萃取液，並將萃取液進行濃縮，製得待上柱液；
步驟4：將步驟3的待上柱液用柱層析法進行分離純化，以100～200目柱層析矽膠為固定相，以丙酮-正庚烷為洗脫液，洗脫的方法為梯度洗脫，具體包括以下步驟：
步驟a：先用3％丙酮-正庚烷作為洗脫液進行洗脫至米爾貝黴素的色譜純度為60％，3％丙酮-正庚烷表示丙酮與正庚烷的體積比為3∶97；
步驟b：當米爾貝黴素的色譜純度為60％後，用3.5％丙酮-正庚烷作為洗脫液進行洗脫，直至米爾貝黴素的色譜純度為80％，3.5％丙酮-正庚烷表示丙酮與正庚烷的體積比為3.5∶96.5；
步驟c：當米爾貝黴素的色譜純度為80％後，用4.0％丙酮-正庚烷作為洗脫液進行洗脫，直至米爾貝黴素的色譜純度為90％以上，得米爾貝黴素有效組分，然後濃縮得到米爾貝黴素，其中4.0％丙酮-正庚烷表示丙酮與正庚烷的體積比為4∶96。
從上述描述可知，本發明的有益效果在於：(1)將米爾貝黴素溼菌渣乾燥成低水分含量的幹菌渣再進行浸提，相對溼菌渣直接浸提可以節約98.5％的浸提試劑量，有效降低了有機溶劑的使用量，降低生產成本，且有助於菌渣中米爾貝黴素被提取完全，提高米爾貝黴素的收率；(2)將米爾貝黴素菌渣乾燥有助於米爾貝黴素菌渣的保存，減小黴變雜質的產生，經試驗證明菌渣乾燥後浸提，可將浸提液中米爾貝黴素的純度提高至70～75％，方便後續層析純化以提高最終的純度；(3)提取純化過程採用乙醇和正庚烷，這兩種溶劑對人體無害，相對毒性大的甲醇而言，更加安全；(4)本方法萃取後再進行層析純化，可以在相轉移過程中將部分雜質通過水層去除，這可以在一定程度上提高層析柱的上柱量，也能提高洗脫後的米爾貝黴素純度，從而提高產品收率；(5)通過採用柱層析的方法進行分離純化，選用上述試劑為洗脫液達到很好的純化效果；(6)本發明的提取純化方法，相對傳統的樹脂分離方法而言，簡化了步驟，減小了米爾貝黴素在各步驟中的損耗，同時操作方便，且製備出的米爾貝黴素的純度高(94％以上)且收率高(81％以上)。
實施例1
一種米貝爾黴素製備方法(以800kg米爾貝黴素溼菌渣生產為例)，包括以下步驟：
步驟1：利用板框過濾器將米爾貝黴素發酵液進行固液分離，製得米爾貝黴素溼菌渣800kg，測定溼菌渣中米爾貝黴素的含量，將米爾貝黴素溼菌渣用閃蒸乾燥機乾燥成水分含量為4～6％的米爾貝黴素幹菌渣，控制進風溫度為105～120℃、出風溫度為70～80℃；
步驟2：向步驟1每1kg米爾貝黴素幹菌渣中添加3l體積濃度為92％的乙醇進行攪拌浸提4h，然後過濾，得到米爾貝黴素浸提乙醇液；
步驟2與步驟3之間：向步驟2所得米爾貝黴素浸提乙醇液中添加活性炭進行攪拌脫色30min，得到脫色後的米爾貝黴素浸提乙醇液；
步驟3：用正庚烷與水對脫色後的米爾貝黴素浸提乙醇液進行萃取得萃取液，並將萃取液進行濃縮，製得待上柱液；
步驟4：將步驟3的待上柱液用柱層析法進行分離純化，以100～200目柱層析矽膠為固定相，以丙酮-正庚烷為洗脫液，洗脫的方法為梯度洗脫，具體包括以下步驟：
步驟a：先用3％丙酮-正庚烷作為洗脫液進行洗脫至米爾貝黴素的色譜純度為60％，3％丙酮-正庚烷表示丙酮與正庚烷的體積比為3∶97；
步驟b：當米爾貝黴素的色譜純度為60％後，用3.5％丙酮-正庚烷作為洗脫液進行洗脫，直至米爾貝黴素的色譜純度為80％，3.5％丙酮-正庚烷表示丙酮與正庚烷的體積比為3.5∶96.5；
步驟c：當米爾貝黴素的色譜純度為80％後，用4.0％丙酮-正庚烷作為洗脫液進行洗脫，直至米爾貝黴素的色譜純度為90％以上，得米爾貝黴素有效組分，然後濃縮得到米爾貝黴素，其中4.0％丙酮-正庚烷表示丙酮與正庚烷的體積比為4∶96。採用hplc法測定產品中米爾貝黴素的純度。
米爾貝黴素溼菌渣的米爾貝黴素含量、層析後米爾貝黴素含量、所製得的米爾貝黴素收率及純度詳見表1。
實施例2
一種米貝爾黴素製備方法(以800kg米爾貝黴素溼菌渣生產為例)，本實施例的操作方法與實施例1相同，不同之處在於，步驟2為向步驟1每1kg米爾貝黴素幹菌渣中添加4l體積濃度為97％的乙醇進行攪拌浸提5h，然後過濾，得到米爾貝黴素浸提乙醇液；
步驟2與步驟3之間：向步驟2所得米爾貝黴素浸提乙醇液中添加活性炭進行攪拌脫色40min，得到脫色後的米爾貝黴素浸提乙醇液。
米爾貝黴素溼菌渣的米爾貝黴素含量、層析後米爾貝黴素含量、所製得的米爾貝黴素收率及純度詳見表1。
實施例3
一種米貝爾黴素製備方法(以800kg米爾貝黴素溼菌渣生產為例)，本實施例的操作方法與實施例1相同，不同之處在於，步驟2為向步驟1每1kg米爾貝黴素幹菌渣中添加3.5l體積濃度為95％的乙醇進行攪拌浸提4.5h，然後過濾，得到米爾貝黴素浸提乙醇液；
步驟2與步驟3之間：向步驟2所得米爾貝黴素浸提乙醇液中添加活性炭進行攪拌脫色35min，得到脫色後的米爾貝黴素浸提乙醇液。
米爾貝黴素溼菌渣的米爾貝黴素含量、層析後米爾貝黴素含量、所製得的米爾貝黴素收率及純度詳見表1。
實施例4
一種米貝爾黴素製備方法(以800kg米爾貝黴素溼菌渣生產為例)，本實施例的操作方法與實施例1相同，不同之處在於，步驟2為向步驟1每1kg米爾貝黴素幹菌渣中添加3.5l體積濃度為95％的乙醇進行攪拌浸提4.5h，然後過濾，得到米爾貝黴素浸提乙醇液；
步驟2與步驟3之間：向步驟2所得米爾貝黴素浸提乙醇液中添加活性炭進行攪拌脫色35min，得到脫色後的米爾貝黴素浸提乙醇液。
米爾貝黴素溼菌渣的米爾貝黴素含量、層析後米爾貝黴素含量、所製得的米爾貝黴素收率及純度詳見表1。
表1實施例1～4中米爾貝黴素溼菌渣的米爾貝黴素含量、層析後米爾貝黴素含量、所製得的米爾貝黴素收率及純度詳見表1。
實施例5
本實施例的操作方法同實施例1，不同之處在於，改變洗脫試劑，
洗脫液a為實施例1中的3.0％丙酮-正庚烷洗脫液、3.5％丙酮-正庚烷洗脫液、4.0％丙酮-正庚烷洗脫液；
洗脫液b為謝捷等於2014年在《浙江工業大學學報》第42卷(第4期)第413-417頁的「大孔樹脂分離純化米爾貝黴素工藝研究」7bv的70％乙醇溶液進行洗滌，然後用4bv的90％乙醇溶液以1.5bv/h流速進行洗脫；
洗脫液c為申請號為201410815127.9的中國專利公開了一種高純度米爾貝黴素的生產方法的：70％乙醇溶液進行洗脫，得到的結果如表2，
表2
實施例6
(1)米爾貝黴素溼菌渣乾燥後進行浸提的優勢見表3，
表3菌渣含水量對浸提乙醇的消耗量及浸提收率的影響
由上表可知，乾燥後，乙醇使用量節省98.5％，浸提得到的浸提液中米爾貝黴素純度提高至70％～75％。
(2)米爾貝黴素溼菌渣乾燥後對堆放過程中雜質的影響見表4，
表4米爾貝黴素溼菌渣乾燥後對堆放過程中雜質的影響
由上表可知，乾燥菌渣，可以降低堆放過程中雜質的生成。
綜上所述，本發明提供的米貝爾黴素製備方法，將米爾貝黴素溼菌渣乾燥成低水分含量的幹菌渣再進行浸提，相對溼菌渣直接浸提可以節約98.5％的浸提試劑量，有效降低了有機溶劑的使用量，降低生產成本，且有助於菌渣中米爾貝黴素被提取完全，提高米爾貝黴素的收率；將米爾貝黴素菌渣乾燥有助於米爾貝黴素菌渣的保存，減小黴變雜質的產生，經試驗證明菌渣乾燥後浸提，可將浸提液中米爾貝黴素的純度提高至70～75％，方便後續層析純化以提高最終的純度；提取純化過程採用乙醇和正庚烷，這兩種溶劑對人體無害，相對毒性大的甲醇而言，更加安全；本方法萃取後再進行層析純化，可以在相轉移過程中將部分雜質通過水層去除，這可以在一定程度上提高層析柱的上柱量，也能提高洗脫後的米爾貝黴素純度，從而提高產品收率；通過採用柱層析的方法進行分離純化，選用上述試劑為洗脫液達到很好的純化效果；本發明的提取純化方法，相對傳統的樹脂分離方法而言，簡化了步驟，減小了米爾貝黴素在各步驟中的損耗，同時操作方便，且製備出的米爾貝黴素的純度高(94％以上)且收率高(81％以上)。
以上所述僅為本發明的實施例，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。