CN102127127A - 一种卡那霉素提取工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种卡那霉素提取工艺，将卡那霉素结晶母液回收乙醇后的废水按0.05-0.07亿卡那霉素单位/升树脂量·小时的速度通入装有CD180树脂的树脂柱动态吸附，进行组分收集，然后再进行解析，在不同时段收集不同的解析液达到分离废水中不同组分的目的，然后再将不同解析液进行浓缩结晶，从而得到不同组分的成品。

Description

一种卡那霉素提取工艺

技术领域

本发明涉及生物发酵产品生产领域，特别涉及一种从卡那霉素废水中提取卡那霉素的生产工艺。

背景技术

卡那霉素是一种氨基糖苷类抗生素，对大多数革兰氏阴性菌、肠杆菌、变形杆菌、沙门氏菌、多杀性巴氏杆菌等有强大抗菌作用，对金黄色葡萄球菌和结核杆菌也较敏感。但是敏感菌对卡那霉素易产生抗药性，故现在市场上卡那霉素已不再直接用于临床，而是经过深加后生成单硫酸卡那霉素、硫酸阿米卡星等产品用于临床。

目前的卡那霉素提取工艺，在最后的结晶过程中，采用向浓缩液加入乙醇后结晶然后离心分离的方式进行，产生的结晶母液中除了有乙醇外，还有少量的卡那霉素A和卡那霉素B组分，乙醇经过回收可以重复利用，其中卡那霉素A是合成硫酸阿米卡星和单硫酸卡那霉素的原料，而近年来，国际上开发以卡那霉素B为原料的合成工艺，经化学结构改造而生产出半合成抗生素(阿贝卡星、地贝卡星)，经过改造后，既减低了卡B的耳肾毒性.又保持了卡B的强抗菌活性，是一种高附加值的产品。

中国专利CN1110687A公开了一种从卡那霉素母液中提取卡那霉素的方法，其工艺方法为：(1)稀释母液∶母液∶水＝1∶8～10，(2)加盐：在(1)中加1～3克当量浓度硫酸氢钠和/或硫酸钠和/或磷酸氢钠和/或磷酸二氢钠和/或磷酸钠溶液，直至母液变清，(3)酸化：在(2)中加入2克当量浓度的盐酸和/或硫酸，调节溶液PH≤1，(4)加醇：在(3)中加入体积1～5倍，浓度为60～90％的乙醇溶液，边加边搅拌，(5)分离：在(4)中当溶液重新出现母液时，则分离出上层乳白溶液，剩下母液再处理利用，(6)加碱：在(5)中加入浓度为1～3克当量的氢氧化钠，调节PH值至8.0～9.0之间，(7)静置：把(6)液于4～10℃静置0.5～2小时，(8)过滤：(7)液经过滤得结晶及滤液，(9)干燥：(8)的结晶于700毫米汞柱真空下干燥2～4小时得干粉产品。在该工艺中，由于卡那霉素母液中含有较多的卡那霉素B组分，而用该方法不能有效将卡那霉素A和卡那霉素B组分分离，导致所得到的干粉产品中卡那霉素A和卡那霉素B相互混合，无法有效使用。因而研发适当工艺将结晶母液中的卡那霉素A和卡那霉素B组分分别进行回收利用就变成必要。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种卡那霉素提取工艺，以解决现有生产中存在的问题。

本发明以现有技术制备的卡那霉素结晶母液回收乙醇后的废水为原料，通过有效成分收集、吸附、解析、浓缩、结晶、烘干一系列工艺步骤制得结晶卡那霉素A和卡那霉素B。

本发明的技术方案如下：

一种卡那霉素提取工艺，包括以下步骤：

(1)有效成分的收集：取卡那霉素结晶母液回收乙醇后的废水，降至常温，用盐酸将pH调至6-8之间，按0.05-0.07亿卡那霉素单位/升树脂量·小时的速度通入装有CD180树脂的树脂柱动态吸附，树脂柱的高/径为3-5∶1，采用薄层层析法检测解析液成分，有卡那霉素B漏吸时停止吸附；水洗树脂至硝酸银测定无C1离子，水洗结束；然后用浓度为2.0mol/L、流速按每小时树脂体积的0.85倍的氨水解析，当解析液单位低于300U/ml时，停止解析，收集解析液，得到含少量杂质、卡那霉素A和卡那霉素B的混合解析液，经测定其中含杂质占10-24％，卡那霉素A占55-60％，卡那霉素B占15-35％。

(2)吸附、解析：将步骤(1)得到的混合解析液用盐酸调pH3-5之间，测定解析液的单位，按解析液单位总亿数乘以4-5再除以每毫升树脂的吸附容量，以此来确定CD180树脂的用量，所述每毫升树脂的吸附容量为10-12万单位，将上述量树脂投入分离柱，分离柱的高径比10-20∶1，按每小时0.08-0.12倍树脂体积的流速通入解析液进行吸附，解析液通完吸附完毕；用水洗树脂至硝酸银测定无Cl离子，然后用浓度为0.2mol/L氨水按每小时树脂量的0.04-0.06倍的流速解析，检测解析液的单位，解析过程中检测到解析液中出现杂质时开始收集含杂质的解析液，检测到解析液中出现卡那霉素A时停止收集含杂质的解析液而开始收集含卡那霉素A的解析液，检测到解析液中出现卡那霉素B时停止收集含卡那霉素A的解析液而开始收集含卡那霉素B的解析液，当解析液单位低于300U/ml时，停止解析，含卡那霉素B的解析液收集完毕。

(3)浓缩、结晶、烘干：

卡那霉素A：将步骤(2)收集的卡那霉素A解析液在80-85℃、真空度＞0.06MPa的条件下浓缩，至浓缩液效价50-55万单位/毫升；然后降温至30℃冷却结晶，得卡那霉素A结晶，在60-65℃、真空度＞0.06MPa的条件下烘干得成品，收率75-80％，烘干后得到的成品中卡那霉素A含量在920-930单位/毫克，卡那霉素B含量少于1.0％。

卡那霉素B：将步骤(2)收集的卡那霉素B解析液在80-85℃、真空度＞0.06MPa的条件下浓缩，至浓缩液效价60-65万单位/毫升；然后降温至30℃冷却结晶，得卡那霉素B结晶，在60-65℃、真空度＞0.06MPa的条件下烘干得成品，收率92-95％，烘干后得到的成品中卡那霉素B含量在90％-92％。

优选的，上述步骤(1)中，废水流速按0.06-0.07亿卡那霉素单位/升树脂量·小时的速度通入树脂柱。

上述步骤(2)中，分离柱的高径比15-20∶1；优选的，分离柱的高径比为20∶1。

上述步骤(2)中，CD180树脂的用量是按解析液单位总亿数乘以4-5再除以每毫升树脂的吸附容量来确定，所述每毫升树脂的吸附容量为10-12万单位。

上述步骤(2)中，吸附阶段所述解析液按每小时0.1-0.12倍树脂体积的流速通入分离柱中。

上述步骤(2)中，解析时所述氨水的流速按每小时树脂量的0.045-0.055倍的流速控制。

优选的技术方案之一是：一种卡那霉素提取工艺，所述步骤(1)中：所用吸附柱型号为Φ50×300mm，装有500ml CD180树脂，废水的流速为7ml/min；所述步骤(2)中：所用分离柱高径比20∶1，容积12L，其中装有CD180树脂8L；解析液按13ml/min的速度通入树脂柱；用浓度为0.2mol/L氨水解析，氨水流速6ml/min。

优选的技术方案之二是：所述步骤(1)中：所用吸附柱型号为Φ50×300mm，装有500mlCD180树脂，废水的流速为2ml/min；所述步骤(2)中：所用分离柱高径比20∶1，容积12L，其中装有CD180树脂9L，解析液以15ml/min速度通入树脂柱；用浓度为0.2mol/L的氨水解析，氨水流速7ml/min

优选的技术方案之三是：所述步骤(1)中：所用吸附柱型号为Φ50×300mm，装有400mlCD180树脂，废水的流速为2ml/min；所述步骤(2)中：所用分离柱高径比10∶1，容积12L，其中装有CD180树脂8L，解析液以13ml/min速度通入树脂柱；用浓度为0.2mol/L的氨水解析，流速6.5ml/min，

本发明通过树脂分离技术的使用，利用特殊高径比的分离柱配合物料的流速，能够有效地先将结晶母液中的卡那霉素A和B组分进行分离，然后再结晶得到干粉，使所得到的干粉组分单一，纯度较高，利于后期的进一步利用。

本发明的技术特点及优良效果如下：

1、本发明步骤(1)是对结晶母液回收乙醇后的废液中的有效成分进行收集，所选用的树脂已有大工业生产，废液为卡那霉素正常生产过程中的废料，设备均为正常规格，能够实现对废料中成分的有效回收，成本低但经济效益可观。

2、本发明步骤(2)的解析分离过程通过选择特定的工艺条件，通过控制解析分离速度，能够有效地保证各杂质组分之间的分离，保证各组分之间的有效分离。

3、本发明制得的卡那霉素A和卡那霉素B的结晶，纯度高，含杂质低，保证了产品质量，降低了因杂质组分导致的不良反应发生的可能，有利于提高治疗效果，具有深远的社会意义。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例1

一种卡那霉素提取工艺，包括以下步骤：

(1)有效成分收集：

所用吸附柱型号为Φ50×300mm，装有500ml CD180树脂。

取结晶母液回收乙醇后的废水，降至常温，用HCL调pH为7.5，测效价为7454U/ml，以7ml/min流速通入装有CD180树脂的树脂柱动态吸附，采用薄层层析法检测解析液成分，吸附105小时后开始有大量杂质和KA、少量KB漏吸，停止吸附，吸附体积44.1升，0.33个十亿。水洗吸附树脂至硝酸银检测无Cl离子。

用浓度为2mol/L氨水以7ml/min的流速进行解析，至解析液单位低于300U/ml时，停止解析，收集解析液，得到混合样3.48L，测效价为60282U/ml，0.21个十亿，收率68％，杂质占10％，KA占58％，KB占32％。

(2)吸附、解析：

所用分离柱高径比20∶1，容积12L。

将步骤(1)得到的混合解析液用盐酸调pH为5，测定解析液的效价2.3万U/ml，取调好pH值的解析液体积7.8L，解析液单位总亿数约0.177个十亿，CD180树脂8L，解析液按13ml/min的速度通入树脂柱，吸附10h结束；水洗7h后硝酸银检测无氯离子；用浓度为0.2mol/L氨水解析，氨水流速6ml/min，解析24h后出杂质，收集杂质解析液36小时后出现卡A组分停止收集杂质解析液，共收集杂质解析液14.32L，效价1187U/ml，约0.017个十亿，占9.6％；从出现卡A组分开始收集卡A组分解析液至出现卡B组分停止收集卡A组分解析液，共收集52h，得卡A组分解析液体积20.4L，效价4804U/ml，其中含少量卡B，约0.098个十亿，占55.4％；从卡B组分出现后开始收集卡B解析液，至解析液单位低于300U/ml时，停止解析，共收集18小时，得卡B解析液体积7L，效价7643U/ml，约0.0535个十亿，占30.2％。

(3)结晶、烘干

卡那霉素A结晶：收集步骤(2)得到的卡那霉素A解析液20.4L，效价4804U/ml，约0.098个十亿，在85℃、真空度0.07MPa的条件下浓缩结晶，得浓缩液测效价54万U/ml，体积165ml；降温至30℃冷却结晶，得卡那霉素A结晶，在65℃、真空度0.07MPa的条件下烘干得干粉0.077个十亿，收率78.6％，成品效价920U/mg，卡那霉素B含量0.83％。

卡那霉素B结晶：收集步骤(2)得到的卡那霉素B解析液7L，效价7643U/ml，约0.0535个十亿，在85℃、真空度0.07MPa的条件下浓缩结晶，得浓缩液测效价62.7万U/ml，体积98ml；降温至30℃冷却结晶，得卡那霉素B结晶，在65℃、真空度0.07MPa的条件下烘干得干粉0.052个十亿，收率95.23％，成品卡那霉素B含量90.49％。

实施例2

一种卡那霉素提取工艺，包括以下步骤：

(1)有效成分收集：

所用吸附柱型号为Φ50×300mm，装有500ml CD180树脂。

取结晶母液回收乙醇后的废水，降至常温，用HCL调pH为6.5，测效价为18605U/ml，以2ml/min流速通入装有CD180树脂的树脂柱动态吸附，采用薄层层析法检测解析液成分，吸附约60h时开始有大量杂质和KA、少量KB漏吸，停止吸附，吸附体积17.2升，0.32个十亿。水洗吸附树脂至硝酸银检测无Cl离子。

用浓度为2mol/L氨水以5ml/min的流速进行解析，至解析液单位低于300U/min时，停止解析，收集解析液，得到混合样4.0L，测效价为62750U/ml，0.251个十亿，收率78.3％，组分杂质占11％，KA占59％，KB占30％。

(2)吸附、解析：

所用分离柱高径比20∶1，容积12L。

将步骤(1)得到的混合解析液用盐酸调pH为3.5，测定解析液的效价19106U/ml，取调好pH值的解析液体积10L，解析液单位总亿数约0.191个十亿，CD180树脂9L，解析液以15ml/min速度通入树脂柱，吸附11h结束；水洗6h后硝酸银检测无氯离子；用浓度为0.2mol/L的氨水解析，氨水流速7ml/min，解析24h后出杂质，收集杂质解析液36小时至出现卡A组分停止收集杂质解析液，共收集杂质解析液体积14.45L，效价1730U/ml，约0.025个十亿，占13％；从出现卡A组分时开始收集卡A组分解析液，至检测出现卡B组分停止收集卡A组分解析液，共收集51小时，得解析液体积20.4L，效价4717U/ml，其中含少量KB，约0.096个十亿，占50.2％；从出现卡B组分开始收集卡B解析液，至当解析液单位低于300U/ml时，停止解析，共收集15小时，得解析液体积5.7L，效价7519U/ml，约0.043个十亿，占22.2％。

(3)结晶、烘干

卡那霉素A结晶：收集步骤(2)得到的卡那霉素A解析液20.4L，效价4717U/ml，约0.096个十亿，在80℃、真空度0.08MPa的条件下浓缩，得浓缩液测效价约53万U/ml，体积181ml；降温至30℃结晶，得卡那霉素A结晶，在60℃、真空度0.08MPa的条件下烘干得干粉0.077个十亿，收率80.2％，成品效价921U/mg，卡那霉素B含量0.77％。

卡那霉素B结晶：收集步骤(2)得到的卡那霉素B解析液5.7L，效价7519U/ml，约0.043个十亿，在80℃、真空度0.08MPa的条件下浓缩，得浓缩液测效价59.7万U/ml，体积72ml；降温至30℃结晶，得卡那霉素B结晶，在60℃、真空度0.08MPa的条件下烘干得干粉0.042个十亿，收率97.7％，成品卡那霉素B含量91.0％。

实施例3

一种卡那霉素提取工艺，包括以下步骤：

(1)有效成分收集：

所用吸附柱型号为Φ50×300mm，装有400ml CD180树脂。

取结晶母液回收乙醇后的废水，降至常温，用HCL调pH为6.5，测效价为18939U/ml，以2ml/min流速通入装有CD180树脂的树脂柱动态吸附，采用薄层层析法检测解析液成分，吸附约65h时开始有大量杂质和KA、少量KB漏吸，停止吸附，吸附体积13.2升，0.25个十亿。水洗吸附树脂至硝酸银检测无Cl离子。

用浓度为2mol/L氨水以5ml/min的流速进行解析，至解析液单位低于300U/min时，停止解析，收集解析液，得到混合样3.1L，测效价为61290U/ml，0.19个十亿，收率76.0％，组分杂质占12％，KA占58％，KB占30％。

(2)吸附、解析：

所用分离柱高径比10∶1，容积12L。

将步骤(1)得到的混合解析液用盐酸调pH为3.5，测定解析液的效价22973U/ml，取调好pH值的解析液体积7.4L，解析液单位总亿数约0.17个十亿，CD180树脂8L，解析液以13ml/min速度通入树脂柱，吸附10h结束；水洗6h后硝酸银检测无氯离子；用浓度为0.2mol/L氨水解析，流速6.5ml/min，解析20h后出杂质，收集杂质解析液27小时至出现卡A组分停止收集杂质解析液，共收集杂质解析液体积10.83L，效价1939U/ml，约0.021个十亿，占12.3％；从出现卡A组分时开始收集卡A组分解析液，收集至检测出现卡B组分，共51小时，得卡A组分解析液体积18.4L，效价4782U/ml，其中含少量KB，约0.088个十亿，占51.8％；从出现卡B组分开始收集卡B解析液，至当解析液单位低于300U/ml时，停止解析，共15小时，得卡B组分解析液体积5.7L，效价7193U/ml，约0.041个十亿，占24.1％。

(3)结晶、烘干

卡那霉素A结晶：收集步骤(2)得到的卡那霉素A解析液18.4L，效价4782U/ml约0.088个十亿，在80℃、真空度0.08MPa的条件下浓缩，得浓缩液测效价约53万U/ml，体积166ml；降温至30℃结晶，得卡那霉素A结晶，在60℃、真空度0.08MPa的条件下烘干得干粉0.0704个十亿，收率80.0％，成品效价927U/mg，卡那霉素B含量0.80％。

卡那霉素B结晶：收集步骤(2)得到的卡那霉素B解析液5.7L，效价7193U/ml，约0.041个十亿，在80℃、真空度0.08MPa的条件下浓缩，得浓缩液测效价59.7万U/ml，体积100ml；降温至30℃结晶，得卡那霉素B结晶，在60℃、真空度0.08MPa的条件下烘干得干粉0.039个十亿，收率95.1％，成品卡那霉素B含量90.7％。

Claims (9)

1.一种卡那霉素提取工艺，包括以下步骤：

(1)有效成分的收集：取卡那霉素结晶母液回收乙醇后的废水，降至常温，用盐酸将pH调至6-8之间，按0.05-0.07亿卡那霉素单位/升树脂量·小时的速度通入装有CD180树脂的树脂柱动态吸附，树脂柱的高/径为3-5∶1，采用薄层层析法检测解析液成分，有卡那霉素B漏吸时停止吸附；水洗树脂至硝酸银测定无C1离子，水洗结束；然后用浓度为2.0mol/L、流速按每小时树脂体积的0.85倍的氨水解析，当解析液单位低于300U/ml时，停止解析，收集解析液，得到含少量杂质、卡那霉素A和卡那霉素B的混合解析液，经测定其中含杂质占10-15％，卡那霉素A占50-55％，卡那霉素B占20-35％；

(2)吸附、解析：将步骤(1)得到的混合解析液用盐酸调pH3-5之间，测定解析液的单位，按解析液单位总亿数乘以4-5再除以每毫升树脂的吸附容量，以此来确定CD180树脂的用量，每毫升树脂的吸附容量为10-12万单位，将上述量树脂投入分离柱，分离柱的高径比10-20∶1，按每小时0.08-0.12倍树脂体积的流速通入解析液进行吸附，解析液通完吸附完毕；用水洗树脂至硝酸银测定无Cl离子，然后用浓度为0.2mol/L氨水按每小时树脂量的0.04-0.06倍的流速解析，检测解析液的单位，解析过程中检测到解析液中出现杂质时开始收集含杂质的解析液，检测到解析液中出现卡那霉素A时停止收集含杂质的解析液而开始收集含卡那霉素A的解析液，检测到解析液中出现卡那霉素B时停止收集含卡那霉素A的解析液而开始收集含卡那霉素B的解析液，当解析液单位低于300U/ml时，停止解析，含卡那霉素B的解析液收集完毕；

(3)浓缩、结晶、烘干：

卡那霉素A：将步骤(2)收集的卡那霉素A解析液在80-85℃、真空度＞0.06MPa的条件下浓缩，至浓缩液效价50-55万单位/毫升；然后降温至30℃冷却结晶，得卡那霉素A结晶，在60-65℃、真空度＞0.06MPa的条件下烘干得成品，收率75-80％，烘干后得到的成品中卡那霉素A含量在920-930单位/毫克，卡那霉素B含量少于1.0％；

卡那霉素B：将步骤(2)收集的卡那霉素B解析液在80-85℃、真空度＞0.06MPa的条件下浓缩，至浓缩液效价60-65万单位/毫升；然后降温至30℃冷却结晶，得卡那霉素B结晶，在60-65℃、真空度＞0.06MPa的条件下烘干得成品，收率92-95％，烘干后得到的成品中卡那霉素B含量在90％-92％。

2.如权利要求1所述的一种卡那霉素提取工艺，其特征在于，所述步骤(1)中废水流速按0.06-0.07亿卡那霉素单位/升树脂量·小时的速度通入树脂柱。

3.如权利要求1所述的一种卡那霉素提取工艺，其特征在于，所述步骤(2)中分离柱的高径比15-20∶1，优选高径比为20∶1。

4.如权利要求1所述的一种卡那霉素提取工艺，其特征在于，所述步骤(2)中CD180树脂的用量是按解析液单位总亿数乘以5再除以每毫升树脂的吸附容量来确定，所述每毫升树脂的吸附容量为10-12万单位。

5.如权利要求1所述的一种卡那霉素提取工艺，其特征在于，所述步骤(2)中吸附时解析液按每小时0.1-0.12倍树脂体积的流速通入分离柱中。

6.如权利要求1所述的一种卡那霉素提取工艺，其特征在于，所述步骤(2)中解析时氨水的流速按每小时树脂量的0.045-0.055倍的流速控制。

7.如权利要求1所述的一种卡那霉素提取工艺，其特征在于，所述步骤(1)中：所用吸附柱型号为Φ50×300mm，装有500ml CD180树脂，废水的流速为7ml/min；所述步骤(2)中：所用分离柱高径比20∶1，容积12L，其中装有CD180树脂8L；解析液按13ml/min的速度通入树脂柱；用浓度为0.2mol/L氨水解析，氨水流速6ml/min。

8.如权利要求1所述的一种卡那霉素提取工艺，其特征在于，所述步骤(1)中：所用吸附柱型号为Φ50×300mm，装有500ml CD180树脂，废水的流速为2ml/min；所述步骤(2)中：所用分离柱高径比20∶1，容积12L，其中装有CD180树脂9L，解析液以15ml/min速度通入树脂柱；用浓度为0.2mol/L的氨水解析，氨水流速7ml/min。

9.如权利要求1所述的一种卡那霉素提取工艺，其特征在于，所述步骤(1)中：所用吸附柱型号为Φ50×300mm，装有400ml CD180树脂，废水的流速为2ml/min；所述步骤(2)中：所用分离柱高径比10∶1，容积12L，其中装有CD180树脂8L，解析液以13ml/min速度通入树脂柱；用浓度为0.2mol/L的氨水解析，流速6.5ml/min。