CN101130562B - 一种高纯度井冈霉素粉剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种井冈霉素粉剂的制备方法，按如下步骤制备：将井冈霉素的发酵液过滤，取滤液、用强碱性阴离子树脂除去杂质，再用强酸性阳离子吸附井冈霉素，吸附完毕，用去离子水洗涤，再用0.5-1.5N氨水洗脱，收集含有井冈霉素A的洗脱液，将有井冈霉素A的洗脱液进行减压蒸发，除去氨气，得到井冈霉素水溶液，调整井冈霉素水溶液的浓度为100～500mg/ml，泵入喷雾干燥器；进行喷雾干燥，得到井冈霉素粉剂。该方法制得的井冈霉素粉剂有较强的吸湿性的问题，色泽佳，水容性，抗吸湿性，速溶性均较好。
Description
技术领域：
本发明涉及高纯度井冈霉素粉剂的制备方法，这种方法特别指是用喷雾干燥法制备高纯度井冈霉素粉剂。
背景技术：
1973年上海农药研究所在江西省井冈山、浙江省杭州植物园等地同时分离得到对水稻纹枯病有很好防治效果的抗生素产生菌，产物经过提纯鉴定，并将其命名为“井冈霉素(Jinggangmycins)”。
1975年井冈霉素正式投产，随后继续进行菌种选育和发酵工艺的研究，生产水平逐步提高，生产成本不断下降，产量逐渐增加。目前，井冈霉素已经成为我国最大的农用抗生素品种，是一个重要的生物农药产业。
井冈霉素由A、B、C、D、E、F等几种成分组成。其主要组分A对水稻纹枯病的活性最强，由于井冈霉素毒性低，药效长，活力稳定，已成为生物农药中的主要产品，深受广大农民的欢迎。当水稻纹枯病菌的菌丝接触到井冈霉素后，能很快被菌体细胞吸收并在菌体内传导，干扰和抑制菌体细胞正常生长发育，从而起到防治作用。井冈霉素以它的高效、安全、经济性代替了化学农药——有机砷制剂，成了防治水稻纹枯病的当家药剂，80年代以来生产水平不断提高，成本不断降低，90年代的年产量稳定在3000-4000t(以原药计)，在防治对象上也有进展，除水稻纹枯病外，近年来，已在水稻稻曲病、小麦纹枯病，及玉米纹枯病等的防治中取得了很好的效果。另外，还可以用于果树病虫害。
总的说来，井冈霉素作为一种理想的生物农药，具有以下优点：1、具高效性、持效长；2、有内吸性和治疗作用；3、毒性低，对环境安全；4、成本低廉；5、未发现抗药性，可以认为至今尚没有发现水稻纹枯病菌对井冈霉素产生抗药性，其原因是纹枯病菌对药物难以产生抗性。
如果有安全性、经济性更好，更高效的新农药出现，老品种即可被逐步替代。井冈霉素是目前防治水稻纹枯病药剂中最安全、最经济、最有效的微生物农药。它在30余年中战胜了各种纹枯病的防治手段，至今尚未发现一种在总体性能上能超过井冈霉素防治纹枯病的药剂。即使目前发现有一个化合物具有优良的性状，有可能和井冈霉素竞争，实现产业化也至少需10年时间。从以上分析可见，井冈霉素虽然已使用了很长时间，但经久不衰的局面还将会继续下去。
近年来，井冈霉素的应用范围在不断的扩大，这对井冈霉素的纯度提出了更高的要求，由A组分含量较高的高纯度井冈霉素粉剂配制而成的复合农药已在水稻稻曲病、小麦纹枯病，及玉米纹枯病等的防治中取得了很好的效果。
分析井冈霉素A的结构可以发现，井冈霉素A是由氨基环醇类化合物构成。用微生物酶解的方法，裂解井冈霉素的C-N键，生产井冈霉烯胺(有效霉烯胺)，再通过化学合成技术可以生产井冈霉醇胺。井冈霉醇胺是合成新一代降糖药——伏格列波糖的关键中间体。糖尿病是人类的多发病和常见病，井冈霉醇胺作为糖尿病治疗药物中间体，具有良好的应用前景，其需求量很大。井冈霉素生物催化技术生产井冈霉醇胺的产业化技术开发，可以形成从生物农药到生物医药的产业链。但是需要高纯度的井冈霉素粉剂做原料。
目前，井冈霉素的产品分为水剂和粉剂两种，水剂的生产工艺为发酵液经过预处理再过滤，通过浓缩而得，含有较多的糖、蛋白质等培养基残留成分，水剂中有效成分井冈霉素A的浓度为1-10％，井冈霉素A的纯度≤40％；井冈霉素粉剂的生产方法是采用传统的浓缩，脱色，真空干燥等工艺，粉剂中有效成分井冈霉素A的纯度只有10-40％。
另外，井冈霉素A是氨基糖苷类抗生素，由β葡萄糖与井冈霉亚基胺A通过糖苷键连接而成，当加热浓缩时，少部分发生脱水或降解，然后进一步缩合生成粘稠状的黑褐色产物，它们给产品带来不良的色泽。
推广使用高纯度井冈霉素粉剂产品，复合健康、环保、绿色和可持续发展的要求，特别是环境压力的增大，世界各国都提高了井冈霉素的质量标准，现有的工艺生产的井冈霉素无法满足市场的需要。
现工艺生产井冈霉素粉剂存在的问题主要有：1、产品质量低：粉剂中有效成分井冈霉素A的含量低，产品颗粒大而且不均匀，色泽差，速溶性差，干燥后的产品仍然有较强的吸湿性；2、生产效率低：工艺为间歇操作，干燥周期长。因此，现有的工艺生产的产品难以打开国际市场，也难以满足井冈霉素下游产品开发的需要。
发明内容：
本发明针对现有的井冈霉素粉剂制备方法中存在的问题，提供了一种以较低浓度高纯度(井冈霉素A的浓度为100-500mg/ml)的井冈霉素水溶液不经过浓缩和脱色直接喷雾干燥制备高纯度井冈霉素粉剂的方法。
本发明所述的高纯度井冈霉素粉剂的制备方法，所述的方法按如下方法制得：将井冈霉素的发酵液过滤，取滤液、用强碱性阴离子树脂除去杂质，再用强酸性阳离子树脂吸附井冈霉素，吸附完毕，用去离子水洗涤，再用0.5-1.5N氨水洗脱，收集含有井冈霉素A的洗脱液，将洗脱液进行减压蒸发，除去氨气，得到井冈霉素A水溶液，调整井冈霉素A水溶液的浓度为100-500mg/ml，泵入喷雾干燥器，进行喷雾干燥，得到井冈霉素粉剂。
在用氨水洗脱同时用高效液相色谱进行检测，收集含有井冈霉素A的洗脱液。
本发明中所用的强碱性阴离子树脂型号为：201×4或201×7；
本发明所用的强酸性阳离子树脂型号为：001×4或001×7。
本发明方法喷雾干燥器的气流进风温度为130-200℃，出风温度为40-120℃。
具体的，本发明所述的井冈霉素的发酵液按如下方法制备：取菌种为Streptomyces hygroscopicus var.Jinggangensis接种入发酵培养基，在搅拌式或气升式发酵罐中进行发酵，发酵温度38-40℃，通气量0.7-1.3vvm，发酵40-50h即得井冈霉素发酵液，所述的培养基组成：90g/l玉米粉，40g/1大豆粉，5g/l酵母膏，0.1g/l K2HPO4，溶剂为水。
再将含有井冈霉素的发酵液经过过滤，得到滤液、用强碱性阴离子树脂除去杂质，再用强酸性阳离子树脂吸附井冈霉素，吸附完毕，用2倍树脂体积的去离子水洗涤，再用0.5-1.5N氨水洗脱，边洗脱边用高效液相色谱进行检测，收集含有井冈霉素A的洗脱液，将洗脱液进行常规减压蒸发，除去氨气，得到井冈霉素A的水溶液，通过高效液相色谱进行检测调整井冈霉素A浓度为100-500mg/ml。
将上述得到的浓度为100-500mg/ml的井冈霉素水溶液，泵入喷雾干燥器，通过雾化器形成雾滴，喷射进入干燥室，气流与雾滴运动方向相同，进风温度为130-200℃，出风温度为40-120℃，干燥获得的井冈霉素粉末沉降进入收集室，废气沿回风管导入袋虑器或旋风分离器，收集随废气带走的粉末状产品，然后经过排风机排入大气中。得到的井冈霉素粉末中井冈霉素A的纯度用液相进行分析，在60％-90％之间。
本发明的喷雾干燥方法中，雾化的方法有三种：
(1)离心喷雾：将井冈霉素溶液注于急速的水平旋转的喷洒盘上，借助离心力使料液沿喷洒盘的沟道散布到盘的边缘，分散成雾滴，离心喷洒盘的转速为10000-40000rpm。
(2)压力喷雾：用高压泵以5~20MPa的压力将井冈霉素液体从φ5~1.5mm喷孔喷出。分散成50~100μm的均匀液滴。
(3)气流喷雾：依靠压力为0.25~0.6MPa的压缩空气通过喷嘴时产生的高速度，将液体吸出并被雾化。此种喷嘴孔径较大，为1~4mm。
本发明获得的井冈霉素粉剂为浅黄色粉末，颗粒度小，色泽均一，含水量≤5％，水不溶物≤0.5％。
含水量的测定方法如下：取10g的样品，在105℃±2℃下烘至恒重，求算样品失水重量占样品重量百分数。
水不溶物的测定方法如下：取10g样品，熔解于100ml蒸馏水中，搅拌溶解，加热至沸腾，然后乘热过滤，用蒸馏水洗涤3次，每次25ml，滤渣在105℃±2℃下烘至恒重，求算滤渣占样品重量百分数。
本发明中井冈霉素的高效液相色谱检测方法：岛津液相色谱仪一套(包括双泵LC-10AT VP，紫外检测器SPD-10A VP)；色谱柱：依兰特Hypersil ODS2 5u(250×4.6cm)，流动相：1.8gNa2HPO4·12H2O和25ml甲醇，用纯净水定容1000mL；检测波长：210nm；进样量：20μL。
本发明的有益效果：1、大幅度提高产品质量，改善原来工艺制备的产品速溶性差，干燥后的产品仍然有较强的吸湿性的问题，本发明工艺可以获得色泽佳，水容性，抗吸湿性，速溶性均优良的产品。产品的含水量≤5％，水不溶物≤0.5％。2、能以工业规模连续化生产，产品质量稳定，便于长期保存，方便应用。3、减少了传统工艺中井冈霉素水溶液的浓缩工序和脱色工序，降低了能耗、设备投资、从而降低了成本。
具体实施方式：
实施例1：
井冈霉素的发酵：使用的菌种为Streptomyces hygroscopicus var.Jinggangensis。发酵培养基组成(g/l)：90g玉米粉，40g大豆粉，5g酵母膏，0.1gK2HPO4，在搅拌式发酵罐中进行发酵，发酵温度40℃，通气量1.0vvm，发酵时间44h，即可得到井冈霉素发酵液。经过高效液相分析，发酵液中井冈霉素A的浓度为20mg/ml。
取上面方法得到的含有井冈霉素的发酵液18L经过过滤，得到滤液、用5L 201×4树脂除去杂质，再用5L 001×7树脂吸附井冈霉素，吸附完毕，10L去离子水洗涤，再用1.0N氨水洗脱，边洗脱边用高效液相色谱进行检测，收集含有井冈霉素A的洗脱液，将洗脱液进行减压蒸留，除去氨气，得到1升井冈霉素水溶液，检测可知井冈霉素A的浓度为300mg/ml，用计量泵以2.0升/小时的流速流加进入离心喷雾器中，离心喷盘的转速为30000rpm，喷距直径1.5米，进风温度为200℃，出风温度为120℃，气流与雾滴运动方向相同，经过0.5小时的喷雾干燥，获得了0.28公斤的井冈霉素粉剂，含水量4％，水不溶物0.3％。井冈霉素A的纯度为65％。
实施例2：
井冈霉素的发酵的方法同实施例1。
取上面方法得到的含有井冈霉素的发酵液225L经过过滤，得到滤液、用50L 201×7树脂除去杂质，再用50L 001×4树脂吸附井冈霉素，吸附完毕，100L去离子水洗涤，再用1.5N氨水洗脱，边洗脱边用高效液相色谱进行检测，收集含有井冈霉素A的洗脱液，将洗脱液进行减压蒸发，除去氨气，得到9L的井冈霉素水溶液(井冈霉素A的浓度为500mg/ml)，用高压(6MPa)泵喷射入干燥室，干燥室的进风温度为180℃，出风口温度为100℃，气流与雾滴运动方向相同，经过1.0小时的干燥，获得了4.3公斤的井冈霉素粉剂，含水量5％，水不溶物0.4％。井冈霉素A的纯度为65％。
实施例3：
井冈霉素的发酵液的制备同实施例1。
取上面方法得到的含有井冈霉素的发酵液40L经过过滤，得到滤液、用3L 201×4树脂除去杂质，再用3L 001×4树脂吸附井冈霉素，吸附完毕，6L去离子水洗涤，再用0.5N氨水洗脱，边洗脱边用高效液相色谱进行检测，收集含有井冈霉素A的洗脱液，将洗脱液进行减压蒸发，除去氨气，得到6L的井冈霉素水溶液(井冈霉素A的浓度为100mg/ml)，依靠压力为0.3MPa的压缩空气通过喷嘴时产生的高速度将井冈霉素水溶液吸出并被雾化。干燥室的进风温度为180℃，出风口温度为100℃，气流与雾滴运动方向相同，经过0.5小时的干燥，获得0.57公斤的井冈霉素粉剂，含水量4％。水不溶物0.4％。井冈霉素A的纯度为65％。
实施例4：
取实施例1方法制得的井冈霉素的发酵液18L经过过滤，得到滤液、用5L 201×4树脂除去杂质，再用5L 001×7树脂吸附井冈霉素，吸附完毕，10L去离子水洗涤，再用1.0N氨水洗脱，边洗脱边用高效液相色谱进行检测，收集含有井冈霉素A的洗脱液，将洗脱液进行减压蒸馏浓缩，真空冷冻干燥，获得的了0.29公斤的井冈霉素粉剂，含水量8％，水不溶物0.6％，井冈霉素A的纯度为65％。
实施例5：
效果例
实施1-4得到的井冈霉素粉剂产品的吸湿进行比较：
吸湿试验：将实施例1、2、3、4得到井冈霉素粉剂产品暴露在空气中10小时，观察他们的吸湿情况。结果实施例1、2、3通过喷雾干燥得到的井冈霉素粉剂产品增重1.0％，而实施例4通过真空冷冻干燥得到的井冈霉素粉剂产品增重达5.0％。说明实施例1、2、3得到的井冈霉素粉剂产品的抗吸湿性优于实施例4得到的产品。
比较实施1-4得到的井冈霉素粉剂产品的含水量、水不溶物，均会发现实施例1、2、3得到的井冈霉素粉剂产品优于实施例4得到的产品。
Claims (5)
1.一种井冈霉素粉剂的制备方法，其特征在于所述的方法按如下步骤制备：将井冈霉素的发酵液过滤，取滤液、用强碱性阴离子树脂除去杂质，再用强酸性阳离子树脂吸附井冈霉素，吸附完毕，用去离子水洗涤，再用0.5-1.5N氨水洗脱，收集含有井冈霉素A的洗脱液，将有井冈霉素A的洗脱液进行减压蒸发，除去氨气，得到井冈霉素A水溶液，调整井冈霉素A水溶液的浓度为100-500mg/ml，泵入喷雾干燥器；通过雾化器形成雾滴，喷射进入干燥室，气流与雾滴运动方向相同，进风温度为130-200℃，出风温度为40-120℃，干燥获得的井冈霉素粉末沉降进入收集室，即为所述的井冈霉素粉剂；所述的雾化器中的雾化方法选自下列之一：
(1)离心喷雾：将井冈霉素A水溶液注于急速的水平旋转的喷洒盘上，借助离心力使料液沿喷洒盘的沟道散布到盘的边缘，分散成雾滴，离心喷洒盘的转速为10000-40000rpm；
(2)压力喷雾：用高压泵以5-20MPa的压力将井冈霉素A水溶液从φ5-1.5mm喷孔喷出，分散成50-100μm的均匀雾滴；
(3)气流喷雾：依靠压力为0.25-0.6MPa的压缩空气通过孔径1-4mm的喷嘴时产生的高速度，将井冈霉素A水溶液吸出并被雾化。
2.如权利要求1所述井冈霉素粉剂的制备方法，其特征在于所述的氨水洗脱同时用高效液相色谱进行检测，收集含有井冈霉素A的洗脱液。
3.如权利要求1所述的井冈霉素粉剂的制备方法，其特征在于所述的强碱性阴离子树脂型号为：201×4或201×7。
4.如权利要求1所述的井冈霉素粉剂的制备方法，其特征在于所述的强酸性阳离子树脂型号为：001×4或001×7。
5.如权利要求1所述的井冈霉素粉剂的制备方法，其特征在于所述的井冈霉素的发酵液按如下方法制备：取菌种为Streptomyces hygroscopicus var.Jinggangensis接种入发酵培养基，在搅拌式或气升式发酵罐中进行发酵，发酵温度38-40℃，通气量0.7-1.3vvm，发酵40-50h即得井冈霉素发酵液，所述的培养基组成：90g/l玉米粉，40g/l大豆粉，5g/l酵母膏，0.1g/l K2HPO4，溶剂为水。
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| 郑裕国，陈小龙等.离子交换法提取井冈霉素的研究.农药35 11.1996,35(11),9-10. |
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