CN102246756B

CN102246756B - 一种赤霉素ga3纯化及其水溶性粉剂的制备方法

Info

Publication number: CN102246756B
Application number: CN 201110130464
Authority: CN
Inventors: 周荣飞; 安顺永
Original assignee: JIANGXI LIFENG BIOLOGICAL TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: JIANGXI LIFENG BIOLOGICAL TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2011-05-19
Filing date: 2011-05-19
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2031-05-19
Also published as: CN102246756A

Abstract

本发明提供了一种高纯度赤霉素GA₃纯化及其水溶性粉剂制备其水溶性粉剂工艺的方法。本发明提出了控制赤霉素GA₃纯度和颗粒大小及采用复配方法制备水溶性粉剂。以四氢呋喃/乙酸乙酯/水混合溶剂进行赤霉素GA₃粗品重结晶，工艺合理、操作简便，一次操作产品纯度可达98.5%以上，收率90%以上；采用复配工艺，通过控制晶体颗粒大小，采用酸性缓冲试剂、分散剂和表面活性剂等辅料，实现赤霉素GA₃能水相中快速溶解形成稳定分散相，使赤霉素GA₃更容易储存、运输，使用时更为方便、且提高了药效和利用率。

Description

一种赤霉素GA3纯化及其水溶性粉剂的制备方法

技术领域

本发明涉及一种植物生长调节剂赤霉素GA₃的纯化及复配形成赤霉素GA₃水溶性粉剂的方法。

背景技术

赤霉素是一种广谱植物生长调节剂，为五大植物激素之一。主要用于促进瓜果植物的座果或无核果实的形成，促进叶菜类蔬菜植物的营养体的生长，打破植物种子的休眠，促进种子发育，延缓水果的衰老，起到保鲜作用，用于杂交水稻制种时，可调节花期，促进制种父母本的抽穗，增加有效穗数和粒数，明显提高结实率。从生理效应和应用效果来看，赤霉素作为植物生长调节剂，是其中的GA₃产生明显的作用，而GA₁的存在，则降低了GA₃的纯度，从而影响了GA₃的植物生长调节作用。GA₃和GA₁是同时存在于赤霉素中的一对极性相似的物质，在发酵过程中，由于自溶产物的增加，pH的变化，菌株的差异而导致GA₁的产生，传统的分离方法都无法使GA₁与GA₃有效分离。赤霉素纯品为白色结晶粉末，能溶于甲醇、乙醇、丙酮、乙酯等，难溶于煤油、氯仿、醚、苯、水等。干燥状态及酸性条件下较稳定，遇碱易分解。曾有人以乙醇、甲醇、丙酮和酯等为溶剂，对赤霉素GA₃进行重结晶，去除其中的GA₁，但效果都不明显，一次操作收率低，纯度差。专利CN89104019.6公开了采用丁酯等为溶剂对酸化的固体培养基中直接提取赤霉素。专利CN90102217.9公开了以大孔树脂吸附固体培养基中的赤霉素，再采用50~90 %（为质量百分比，下同）丙酮水溶液或60~95 %乙醇水溶液作为溶剂提纯大孔树脂吸附的赤霉素GA₃。专利CN91100074.7公开了采用有机磷或胺萃取剂和磺化煤油组成的有机相萃取赤霉素，用碳酸氢钠水溶液反萃提纯赤霉素GA₃。专利US4814470A采用乙醚和丙酮作为溶剂，而在专利CN2005100496180公开了沸腾的50 %丙酮水溶液为溶剂进行重结晶。

同时，GA₃结构含有四个环，一个内酯环，八个手性碳，二个羟基，二个双键和一个羧基，由于官能团的特殊排列方式以及几个易变化部位的相互牵制，使得它在很温和的条件下就有发生重排或异构化的可能，尤其水溶液为中性或碱性条件。虽然其结晶在常温避光条件下是稳定的，便于运输，且保质期较长，但使用时需先用少量酒精或白酒将其溶解，再按所需浓度兑水稀释，而加水不当又容易再结晶，从而影响药效，给实际应用带来不便。一些复配工艺可以一定程度上提高赤霉素的稳定性和溶解能力。专利CN99109696.7公开了一种将将醇溶性赤霉素和多效唑复配的工艺，能有效提高作物对赤霉素的吸收效果。专利CN90106601.X公开了醇溶性赤霉素与硼酸和尿素等复配工艺，降低了赤霉素用量且还具有一定增产作用。专利CN201010202024公开了赤霉素与润湿渗透剂、分散剂、崩解剂、粘合剂、填料和泡腾剂等进行造粒或压片，形成可在水相中稳定分散的赤霉素复配产品。目前还很少水溶性赤霉素产品制备的报道。在CN2010020224专利中需要造粒和压片等步骤，增加了制备成本，且产品尺寸增加降低了溶解速率，颗粒及片剂溶解的首要推动力是泡腾剂水解形成的分散作用。本发明提供了一种制备水溶性赤霉素GA₃粉剂的方法，该赤霉素GA₃粉剂复配配方中包括GA₃细晶粒、分散剂、pH值调节助溶剂、表面活性剂、保湿剂和抗氧化剂，复配过程仅将各原料简单机械混合即可，不需要造粒和压片等繁琐过程，操作简单，降低制备成本。本发明制备的GA₃复配产品细度均匀、流动性好、在水中溶解迅速、有效成分以分子状态均匀地分散于水中，能充分发挥药效。本发明制备的GA₃复配产品能直接溶于水，用户使用简单便利，且使用的pH值调节助溶剂能保证GA₃在较大的稀释倍数的水溶液中仍能保持稳定的物质结构，利于作物吸收。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有效地提纯赤霉素GA₃，并将其复配形成水溶性粉剂的方法。赤霉素GA₃微溶于水，水中的溶解度仅为5 g/L，同时，其溶解速率与晶体纯度和颗粒大小有明显关系。本发明通过控制赤霉素GA₃晶体纯度与大小以及采用复配工艺大大提高了赤霉素GA₃在水中的溶解速率和溶解能力，并提高了药剂的稳定性。本发明提出了整体研究方案以改进GA₃的水溶性，首先通过新颖的复合溶剂提纯工艺将GA₃粗品一次提纯至98 %以上，通过引入搅拌过程和程序降温过程，获得高纯度细小GA₃晶粒，高纯细小晶粒有利于晶体溶解；然后通过复配工艺进一步提高晶体水溶性，复配配方中包括采用酸性pH值调节助溶剂磷酸二氢钠用于维持稀释液为弱酸性，酸性条件促进GA₃晶体溶解，采用十二烷基二甲基苄基氯化铵等表面活性剂，利用亲油基团对GA₃晶体的溶解作用促进晶体溶解，且有利于悬浮液的稳定，采用硅酸钠等分散剂减少晶体受压等作用结块，有助于晶体在水中溶解。

具体地，（1）采用四氢呋喃/乙酸乙酯/水混合溶剂将赤霉素粗品重结晶提纯，结晶时控制搅拌速度和料液的降温速度，一次操作产品纯度可达98.5 %以上，GA₃收率达90 %以上，原粉细度200目筛通过率在98 %以上。四氢呋喃的加入使得三元溶剂的共沸点下降，降低重结晶过程能耗，且晶体更容易析出。与传统GA₃重结晶工艺相比，本发明专利添加了搅拌和程序降温控制的操作，对形成晶体大小有很好的控制作用，细小均匀且纯度高的GA₃晶体有利于在水中分散且提高溶解速度。

(2) 以纯化的GA₃晶体为原料，将分散剂、pH值调节助溶剂、表面活性剂、保湿剂和抗氧化剂与其复配，通过简单机械混合即可得赤霉素GA₃水溶性粉剂。粉剂中GA₃的颗粒小于200目，纯度大于98 %，含量为1~40 %；分散剂可选用硅酸钠或碳酸钙，硅酸钠为优选，含量为10~30 %，分散剂加入后可以避免GA₃晶粒在受潮和压实过程中结块而影响溶解，同时在溶解过程中分散剂的溶解加快GA₃晶粒的溶解；pH值调节助溶剂选用磷酸二氢钠，含量为30~60 %，将粉剂投入水中后，磷酸二氢钠水溶液呈弱酸性（pH值在6左右），促进且增加了赤霉素GA₃在水中的溶解能力，且弱酸环境使得赤霉素GA₃在水溶液中能更稳定存在，提高了GA₃的药效。表面活性剂选用度米芬(十二烷基二甲基-2-苯氧基-乙基溴化铵)或洁尔灭（十二烷基二甲基苄基氯化铵）或新洁尔灭（十二烷基二甲基苄基溴化铵），含量为5~15 %，由于这些季铵盐具有广谱、高效杀菌作用，同赤霉素GA₃一起使用时能够提高GA₃的药理活性，降低用量，同时表面活性剂的亲油基团对GA₃具有更好的溶解能力，从而促进了GA₃的溶解；保湿剂选用白糖或葡萄糖粉，含量为4~10 %，组分安全可靠，价格较低易获取，多羟基化合物具有较好的保湿功能，加快复配粉剂在水中的润湿速度；抗氧化剂选用维生素C，含量为1~5 %。该粉剂组成成分均对人体和其他动植物无明显毒副作用，添加食品级的辅料，可用于生产啤酒的麦芽生长等食品行业。该粉剂经测定各项指标均符合要求。

本研究采用赤霉素结晶粉粗品作为原料进行提纯制备赤霉素GA₃纯品，其制备按如下步骤：

1）以四氢呋喃、乙酸乙酯、水作为溶剂原料，配制母液，并搅拌10分钟使各组分混合均匀，各组份质量比为：

四氢呋喃/乙酸乙酯/水=1：2：1。

2）投入赤霉素结晶粉粗品，每升溶剂投入50~100 g赤霉素粗品，升温至35~40 ℃，溶解至完全。

3）加入0.1~0.2 %活性炭,35~40 ℃搅拌半小时，抽滤。

4）在上一步骤结果的溶液，在伴有搅拌条件下减压浓缩析出晶体，将溶液加热，体系压力控制在100~1000 pa，夹套温度控制在60~70 ℃，降温速率为5~40 ℃/小时，搅拌速率为50~500转/分钟，浓缩至母液体积的5~10 %，析出赤霉素GA₃结晶，粉末纯度为98~99.5 %，晶体大小为200~500目。

本发明将赤霉素GA₃晶粒、分散剂、pH值调节助溶剂、表面活性剂、保湿剂和抗氧化剂复配，制成水溶性粉剂，其制备按如下步骤：

1) 依次将提纯后的赤霉素GA₃与分散剂硅酸钠或碳酸钙、pH值调节助溶剂磷酸二氢钠、表面活性剂度米芬(十二烷基二甲基-2-苯氧基-乙基溴化铵)或洁尔灭（十二烷基二甲基苄基氯化铵）或新洁尔灭（十二烷基二甲基苄基溴化铵）、保湿剂白糖或葡萄糖粉和抗氧化剂维生素C机械混合搅拌均匀。

2）混合物干燥、装袋，得赤霉素GA₃水溶性粉剂产品。

本发明方法一次重结晶纯化出的赤霉素GA₃纯度在98.5 %以上，收率90 %以上，细度为200~500目；溶液色泽（甲醇溶液）为澄清、无色。本发明方法制备的水溶性粉溶于水后获得储存容易，运输、使用方便，安全性高，不含有机溶剂，不会因有机溶剂对环境造成污染，符合当前绿色化学的要求。

具体实施例

为了进一步描述本发明，下面给出了几个具体实施案例，但专利权利不局限于这些例子。

实施例1

10 L反应釜中依次加入水2 Kg、四氢呋喃2 Kg和乙酸乙酯4 Kg，搅拌十分钟，使各组分混合均匀，投入结晶粉粗品500 g，粗品纯度（GA₃含量）为78 %，升温到35~40 ℃溶解至完全，加入活性炭0.5 g，保温搅拌30分钟，抽滤，在过滤的溶液中，控制料液温度20~28 ℃，体系压力200 pa，夹套温度控制在65 ℃，降温速率为8 ℃/小时，搅拌速率为200转/分钟，浓缩至母液体积的5 %，析出赤霉素GA₃结晶，经分离、干燥得赤霉素GA₃原粉382 g，粉末纯度为99 %，晶体大小透过300目筛子率达到98 %。

实施例2

混合机中依次加入提纯后的赤霉素GA₃原粉30 g、硅酸钠 15 g、磷酸二氢钠40 g、度米芬8 g、白糖5 g和维生素C 2 g，搅拌30 min，使各组分混合均匀，所得混合物50 ℃下干燥，装袋，得赤霉素GA₃水溶性粉剂。经检测，悬浮率在97 %以上、润湿时间小于30 s，符合水溶性粉剂的质量标准。

实施例3

混合机中依次加入提纯后的赤霉素GA₃原粉20 g、硅酸钠 20 g、磷酸二氢钠45 g、度米芬8 g、白糖5 g和维生素C 2 g，搅拌30 min，使各组分混合均匀，所得混合物50 ℃下干燥，装袋，得赤霉素GA₃水溶性粉剂。经检测，悬浮率在98 %以上、润湿时间小于30 s，符合水溶性粉剂的质量标准。

实施例4

混合机中依次加入提纯后的赤霉素GA₃原粉10 g、硅酸钠 20 g，磷酸二氢钠45 g，度米芬13 g、白糖10 g、维生素C 2 g，搅拌30 min，使各组分混合均匀，所得混合物50 ℃下干燥，装袋，得赤霉素GA₃水溶性粉剂。经检测，悬浮率在98.5 %以上、润湿时间小于20 s，符合水溶性粉剂的质量标准。

实施例5

混合机中依次加入提纯后的赤霉素GA₃原粉4 g、硅酸钠 20 g、磷酸二氢钠47 g、度米芬13 g、白糖14 g和维生素C 2 g，搅拌30 min，使各组分混合均匀，所得混合物50 ℃下干燥，装袋，得赤霉素GA₃水溶性粉剂。经检测，悬浮率在99 %以上、润湿时间小于20 s，符合水溶性粉剂的质量标准。

实施例6

混合机中依次加入赤霉素GA₃原粉30 g、硅酸钠 15 g、磷酸二氢钠40 g、洁尔灭8 g、白糖5 g和维生素C 2 g，搅拌30 min，使各组分混合均匀，所得混合物50 ℃下干燥，装袋，得赤霉素GA₃水溶性粉剂。经检测，悬浮率在97.5 %以上、润湿时间小于30 s，符合水溶性粉剂的质量标准。

实施例7

混合机中依次加入赤霉素GA₃原粉30 g、硅酸钠 15 g、磷酸二氢钠40 g、新洁尔灭8 g、白糖5 g和维生素C 2 g，搅拌30 min，使各组分混合均匀，所得混合物50 ℃下干燥，装袋，得赤霉素GA₃水溶性粉剂。经检测，悬浮率在98 %以上、润湿时间小于30 s，符合水溶性粉剂的质量标准。

实施例8

混合机中依次加入提纯后的混合机中依次加入赤霉素GA₃原粉30 g、硅酸钠 15 g、磷酸二氢钠40 g、洁尔灭8 g、葡萄糖5 g和维生素C 2 g，搅拌30 min，使各组分混合均匀，所得混合物50 ℃下干燥，装袋，得赤霉素GA₃水溶性粉剂。经检测，悬浮率在97.5 %以上、润湿时间小于25 s，符合水溶性粉剂的质量标准。

实施例9

混合机中依次加入提纯后的赤霉素GA₃原粉30 g、碳酸钙 15 g、磷酸二氢钠40 g、洁尔灭8 g、白糖5 g和维生素C 2 g，搅拌30 min，使各组分混合均匀，所得混合物50 ℃下干燥，装袋，得赤霉素GA₃水溶性粉剂。经检测，悬浮率在96 %以上、润湿时间小于40 s，符合水溶性粉剂剂的质量标准。

Claims

1.一种赤霉素GA₃水溶性粉剂的制备方法，其特征是首先将赤霉素GA₃粗品纯化并形成细小晶粒，然后将赤霉素GA₃粉末与各种辅料复配，形成能直接溶于水的稳定分散相，包括以下步骤：

1) 赤霉素GA₃晶粒制备：a）以四氢呋喃和乙酸乙酯以及水为混合溶剂，将赤霉素结晶粉粗品投入溶剂中，每升溶剂投入50~100 g赤霉素粗品，升温至35~40 ℃，搅拌至固体溶解完全；b)再加入赤霉素结晶粉粗品质量百分含量0.1~0.2 %的活性炭，在35~40 ℃下保温搅拌30分钟，冷却至室温抽滤，以脱除色素杂质；c)上一步骤得到的溶液，在伴有搅拌条件下减压浓缩析出晶体，将溶液加热，体系压力控制在100~1000 Pa，夹套温度控制在60~70 ℃，降温速率为5~40 ℃/小时，搅拌速度为50~500转/分钟，浓缩至母液体积的5~10 %，析出赤霉素GA₃结晶,粉末纯度为98~99.5 %，晶体大小为200~500目；

2) 赤霉素GA₃水溶性粉剂的制备：将纯化后的赤霉素GA₃细小晶粒与分散剂硅酸钠或碳酸钙、pH值调节助溶剂磷酸二氢钠、表面活性剂度米芬(十二烷基二甲基-2-苯氧基-乙基溴化铵)或洁尔灭（十二烷基二甲基苄基氯化铵）或新洁尔灭（十二烷基二甲基苄基溴化铵）、保湿剂白糖或葡萄糖粉和抗氧化剂维生素C机械混合搅拌均匀，干燥，得赤霉素GA₃水溶性粉剂。

2.根据权利要求1所述的赤霉素GA₃水溶性粉剂制备方法，其特征是四氢呋喃、乙酸乙酯、水混合溶剂各组分质量比为：1：2：1。

3.根据权利要求1所述的赤霉素GA₃水溶性粉剂制备方法，其特征是在重结晶过程控制搅拌速度和降温速率，搅拌速度为50~300 转/分钟，降温速率为10~20 ℃/小时。

4.根据权利要求1所述的赤霉素GA₃水溶性粉剂制备方法，其特征是粉剂中GA₃细晶粒、分散剂、pH值调节助溶剂、表面活性剂、保湿剂和抗氧化剂质量比为30：15：40：8：5：2。