CN102718842B

CN102718842B - 沉淀法提取硫酸粘菌素的工艺

Info

Publication number: CN102718842B
Application number: CN 201210244549
Authority: CN
Inventors: 孟繁珠; 谷新华; 常国栋; 宋志倩
Original assignee: HEBEI SHENGXUE DACHENG PHARMACEUTICAL CO Ltd
Current assignee: HEBEI SHENGXUE DACHENG PHARMACEUTICAL CO Ltd
Priority date: 2012-07-16
Filing date: 2012-07-16
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2032-07-16
Also published as: CN102718842A

Abstract

本发明公开了一种沉淀法提取硫酸粘菌素的工艺，包括以下步骤：（a）将含有多粘菌素E的发酵液用草酸或浓硫酸调节pH值，经过滤装置过滤；（b）滤液中加入0金属络合剂、无机絮凝剂，常温反应0.5~4.0h；（c）反应液加热、降温、抽滤；（d）上述滤液用碱溶液调节pH值，固液分离得到滤饼；用硫酸溶液溶解滤饼，得酸化液；向酸化液中分别加入高锰酸钾和活性炭，搅拌0.5~2.0h，抽滤得硫酸粘菌素液；（e）将硫酸粘菌素液进行离心式喷雾干燥。本发明克服了现有发酵液提纯工艺中普遍存在的步骤繁杂、周期冗长、劳动强度较大及废水治理困难的问题。

Description

沉淀法提取硫酸粘菌素的工艺

技术领域

本发明涉及化工技术领域，尤其是一种从粘菌素发酵液中提取分离硫酸粘菌素的工艺方法。

背景技术

硫酸粘菌素（Colistin Sulphate），又称硫酸粘杆菌素、多粘菌素E等。系由多粘芽孢杆菌培养液中获得的碱性琐环状多肽类抗生素，是多粘菌素E1和E2的混合物，为白色或类白色粉末，易溶于水，耐热，消化道不易吸收，排泄迅速，毒副作用小，不易产生耐药菌株，是最安全的畜禽促生长抗生素之一。硫酸粘菌素对革兰氏阴性菌具有强大的抗菌作用，几乎对所有的革兰氏阴性菌有效，对绿脓杆菌、大肠杆菌、肺炎杆菌、沙门氏菌等尤为敏感。治疗时常与抗革兰氏阳性菌的杆菌肽锌、黄霉素合用，用作饲料添加剂可有效的刺激幼畜生长，提高饲料效率，防止肉鸡、猪、牛等畜禽传染性肠炎，防治革兰氏阴性菌引起的肠道疾病。

工业上通常采用生物发酵的方式制备硫酸粘菌素培养物，然后再采用离子交换法将硫酸粘菌素分离出来，基本工艺过程为：发酵液→酸化、固液分离→弱酸性阳离子树脂→树脂脱盐、中和→活性炭脱色→纳滤浓缩→成品液喷干。上述工艺步骤繁杂、周期冗长、劳动强度大、设备投资大，并且树脂的吸附和再生过程中要产生大量废水，治理成本高。专利CN101974075 A公开了一种从发酵技术培养物中提取多粘菌素E的方法，在0~25℃条件下将发酵技术培养物用碱性物质调节pH至10.0~14.0后搅拌30分钟，固液分离收集菌渣得到多粘菌素游离碱沉淀，将上述沉淀用酸性物质或溶液调节pH值至1.0~6.0，溶解后经固液分离得到含有多粘菌素的浓缩液，经纳滤去除无机盐，最后喷干得到成品。该方法利用多粘菌素与杂质在酸性环境中的溶解度差异，达到除杂的目的，该方法操作方式较为粗犷，制得的产品颜色深，含量低，不利于工业化推广。目前，缺少一种操作简便、效果稳定、成本低廉的硫酸粘菌素分离纯化方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种操作简便、效果稳定、成本低廉的硫酸粘菌素提取方法。

为实现本发明目的，本发明所采用的技术方案为：

沉淀法提取硫酸粘菌素的工艺，包括以下步骤：

（a）将含有多粘菌素E的发酵液用草酸或浓硫酸调节pH值至2.0～5.0，经微孔过滤装置过滤，得滤液Ⅰ；

（b）向滤液Ⅰ中依次加入0.1~5.0% w/v的金属络合剂和0.1~5.0% w/v的无机絮凝剂，常温反应0.5~4.0h，得反应液；

（c）将反应液加热，控制反应液温度在70～95℃，保温0.5～2.0 h；在0.5~1.0h内将温度降至15~35℃，抽滤，得滤液Ⅱ；

（d）将上述滤液Ⅱ用2.0~5.0M的碱溶液调节pH值至9.5～13.0，搅拌0.5~1.0h；固液分离得到滤饼，用去离子水洗涤滤饼至洗液pH值≤10.0；用1.0~2.5M的硫酸溶液溶解滤饼，调节pH值至3.0~6.0，得酸化液；向酸化液中分别加入0.5~2.0% w/v的高锰酸钾和0.5~2.0% w/v的活性炭，搅拌0.5~2.0h，抽滤得硫酸粘菌素液；

（e）将硫酸粘菌素液进行离心式喷雾干燥，控制进风温度为160~200℃，出风温度为80~120℃，得硫酸粘菌素颗粒。

本发明b步骤中所述金属络合剂为乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠、三聚磷酸钠中的任意一种；所述无机絮凝剂是氯化铝、硫酸铝、聚合硫酸铝、聚合氯化铝、聚硅硫酸铝、聚硅氯化铝、聚硅酸、聚硅酸金属盐中的任意一种或任意两种的混合物。金属络合剂能够有效地降低滤液中的金属离子含量及灰分；无机絮凝剂能够有去除滤液中的悬浮颗粒及蛋白、色素等大分子物质。

本发明b步骤中所述金属络合剂最好为乙二胺四乙酸二钠，能够更有效地去除滤液中的金属离子及灰分。

本发明b步骤中所述无机絮凝剂最好为聚合硫酸铝、聚硅硫酸铝、聚硅酸钠中的任意一种。上述无机絮凝剂能够更有效地去除滤液中的悬浮颗粒及蛋白、色素等大分子物质。

本发明a步骤中调节pH值时，最好为pH3.5～5.0，此时，发酵液中酸性环境难溶的杂质能够有效去除，同时能够进一步提高多粘菌素的收率。

本发明a步骤中微孔过滤装置中的滤膜采用截留直径为50~200nm的陶瓷膜，所述陶瓷膜由9孔、19孔或37孔膜元件组成。

本发明a步骤微孔过滤装置中的滤膜最好采用截留孔径为50～100 nm的由19孔膜元件组成陶瓷膜，该种陶瓷膜过滤效率较高的同时，所得多粘菌素产品的纯度和收率均较高。

本发明c步骤中抽滤时，最好添加珍珠岩助滤，能够提高过滤效率。

本发明采用微孔过滤技术、并结合了络合及絮凝技术，有效地去除了发酵液中的金属离子等无机杂质、蛋白及色素等有机高分子杂质，大大提高了净化液的质量，配合后续的碱化、过滤、水洗、酸化、脱色、干燥操作，使整个工艺过程可操作性较强，质量容易控制。本工艺制得的产品质量稳定、含量在85%以上，收率在80%以上。发酵液酸化过滤后，加入金属络合剂、无机絮凝剂的滤液在常温下反应后，再加热至70~95℃下，保温0.5~2.0h，能够使金属络合剂、无机絮凝剂与杂质充分结合，再通过降温，抽滤，使杂质迅速沉淀出来，从而达到了除杂的目的。

本发明优化了提取工艺，减少了污染，克服了现有发酵液提纯工艺中普遍存在的步骤繁杂、周期冗长、劳动强度较大及废水治理困难的问题，产品的各项指标符合EP7及USP34质量标准，具有积极的社会意义及广阔的应用前景。

具体实施方式

下面用具体实施例来进一步说明本发明的内容，但并不以任何方式意味着对本发明进行限制。

下述实施例中使用的原料粘菌素发酵液制备方法如下：

由多粘芽孢杆菌为产生菌，以玉米淀粉、豆粉、硫酸铵、磷酸二氢钾、玉米油、泡敌为原料，经过二级发酵制备。发酵过程中温度控制为27~33℃、罐压控制在0.02~0.06MPa、通气比约为1:2、培养时间为80-100h、pH 全程控制在5.0~6.0。最终发酵液的标准为：pH 5.0~6.0，放罐周期为80~100h，残糖 <3.0g/100ml，无杂菌，效价不低于50万u/ml。

实施例1

（a）取1.8L含有多粘菌素E的原料粘菌素发酵液，用草酸调节pH值至2.5～3.5，经微孔过滤装置过滤，得1.5L滤液Ⅰ,效价为37.2万u/mL。其中，所述微孔过滤装置的滤膜由19孔、截留孔径为100nm的陶瓷膜元件组成。

（b）分别取7.5 g 的Na₂EDTA和聚合硫酸铝分先后顺序加入到滤液Ⅰ中，搅拌至溶解，常温反应0.5h，得反应液。

（c）迅速加热反应液至85℃，保温1h；用冷却液在0.5~1.0h内迅速将反应液温度降至20℃。取1.0g珍珠岩助滤，抽滤得滤液Ⅱ。

（d）用5.0M的NaOH溶液将上述滤液Ⅱ的pH值调节至12.5，以60r/min转速反应1h，固液分离得到滤饼，将滤饼用去离子水洗涤至洗液的pH值为9.5，用1.0M的硫酸溶液溶解滤饼，调节pH值至4.0，得酸化液；向酸化液中分别加入1.0% w/v的高锰酸钾和1.0% w/v的活性炭，搅拌0.5~2.0h，抽滤，得硫酸粘菌素液。

（e）利用离心式喷雾干燥塔对硫酸粘菌素液进行干燥，控制进风温度为160~200℃，出风温度为80~120℃，最终得25.6g硫酸粘菌素颗粒。经检测，其硫酸化灰分为0.3%，含量为85.5%，提取总收率为83.4%。其他指标均符合EP7质量标准。

实施例2

（a）取1.3L含有多粘菌素E的原料粘菌素发酵液，用浓硫酸调节pH值至3.7~4.0，经微孔过滤装置过滤，得1L滤液Ⅰ，效价为37.9万u/mL。其中，所述微孔过滤装置的滤膜由9孔、截留孔径为200nm的陶瓷膜元件组成。

（b）分别取10.0 g 的Na₂EDTA和10.0 g 的硫酸铝分先后顺序加入到滤液Ⅰ中，搅拌至溶解，常温反应1h，得反应液。

（c）迅速加热反应液至70℃，保温0.8h；用冷却液在0.5~1.0h内迅速将反应液温度降至20℃。取1.0g珍珠岩助滤，抽滤得滤液Ⅱ。

（d）用5.0M的NaOH溶液将上述滤液Ⅱ的pH值调节至12.5，以40r/min转速反应1h，固液分离得到滤饼，将滤饼用去离子水洗涤至洗液的pH值为9.78，用1.0M的硫酸溶液溶解滤饼，调节pH值至3.89，得酸化液；向酸化液中分别加入1.0% w/v的高锰酸钾和1.0% w/v的活性炭，搅拌1.5h脱色，抽滤得硫酸粘菌素液。

（e）利用离心式喷雾干燥塔对硫酸粘菌素液进行干燥，控制进风温度为160~180℃，出风温度为80~100℃，最终得17.1g硫酸粘菌素颗粒。经检测，其硫酸化灰分为0.3%，含量为85.4%，提取总收率为82.2%。其他指标均符合EP7质量标准。

实施例3

（a）取1.8L含有多粘菌素E的原料粘菌素发酵液，用浓硫酸调节pH值至3.3~3.6，经微孔过滤装置过滤，得1.5L滤液Ⅰ，效价为36.0万u/mL。其中，所述微孔过滤装置的滤膜由19孔、截留孔径为50nm的陶瓷膜元件组成。

（b）取15.0 g 的Na₂SiO₃,配制成饱和溶液，将其缓慢加入到上述滤液中，常温反应3.5h，之后向料液中加入6.0g Na₂EDTA，常温反应0.5h，得反应液。

（c）迅速加热反应液至90℃，保温1h；用冷却液在0.5~1.0h内迅速将反应液温度降至20℃。取1.0g珍珠岩助滤，抽滤得滤液Ⅱ。

（d）用5.0M的NaOH溶液将上述滤液Ⅱ的pH值调节至12.0，以60r/min转速反应0.75h，固液分离得到滤饼，将滤饼用去离子水洗涤至洗液的pH值为10.21，用1.0M的硫酸溶液溶解滤饼，调节pH值至4.13，得酸化液；向酸化液中分别加入1.0% w/v的高锰酸钾和1.0% w/v的活性炭，搅拌0.5h脱色，抽滤得硫酸粘菌素液。

（e）利用离心式喷雾干燥塔对硫酸粘菌素液进行干燥，控制进风温度为160~200℃，出风温度为80~120℃，最终得24.4g硫酸粘菌素颗粒。经检测，其硫酸化灰分为0.4%，含量为85.9%，提取总收率为83.1%。其他指标均符合EP7质量标准。

实施例4

（a）取1.7L含有多粘菌素E的原料粘菌素发酵液，用草酸调节pH值至3.0～3.5，经微孔过滤装置过滤，得1.45L滤液Ⅰ,效价为34.0万u/mL。其中，所述微孔过滤装置的滤膜由19孔、截留孔径为80nm的陶瓷膜元件组成。

（b）分别取15g 的Na₂EDTA和聚硅硫酸铝分先后顺序加入到滤液Ⅰ中，搅拌至溶解，常温反应1h，得反应液。

（d）用5.0M的NaOH溶液将上述滤液Ⅱ的pH值调节至12.29，以60r/min转速反应1h，固液分离得到滤饼，将滤饼用去离子水洗涤至洗液的pH值为10.18，用1.0M的硫酸溶液溶解滤饼，调节pH值至3.86，得酸化液；向酸化液中分别加入1.0% w/v的高锰酸钾和1.0% w/v的活性炭，搅拌1h脱色，抽滤得硫酸粘菌素液。

（e）利用离心式喷雾干燥塔对硫酸粘菌素液进行干燥，控制进风温度为160~200℃，出风温度为80~120℃，最终得22.7g硫酸粘菌素颗粒。经检测，其硫酸化灰分为0.3%，含量为86.5%，提取总收率为83.2%。其他指标均符合EP7质量标准。

实施例5

（a）取1.8L含有多粘菌素E的原料粘菌素发酵液，用草酸调节pH值至2.5～3.5，经微孔过滤装置过滤，得1.5L滤液Ⅰ,效价为37.1万u/mL。其中，所述微孔过滤装置的滤膜由19孔、截留孔径为200nm的陶瓷膜元件组成。

（b）分别取1.5g 的Na₂EDTA和聚合硫酸铝分先后顺序加入到滤液Ⅰ中，搅拌至溶解，常温反应0.5h，得反应液。

（c）迅速加热反应液至95℃，保温0.5h；用冷却液在0.5~1.0h内迅速将反应液温度降至15℃。取1.0g珍珠岩助滤，抽滤得滤液Ⅱ。

（d）用2.0M的NaOH溶液将上述滤液Ⅱ的pH值调节至12.5，以60r/min转速反应1h，固液分离得到滤饼，将滤饼用去离子水洗涤至洗液的pH值为9.5，用2.5M的硫酸溶液溶解滤饼，调节pH值至3.0，得酸化液；向酸化液中分别加入0.5% w/v的高锰酸钾和2.0% w/v的活性炭，搅拌0.5h脱色，抽滤得硫酸粘菌素液。

（e）利用离心式喷雾干燥塔对硫酸粘菌素液进行干燥，控制进风温度为160~200℃，出风温度为80~120℃，最终得25.6g硫酸粘菌素颗粒。经检测，其硫酸化灰分为0.4%，含量为85.2%，提取总收率为81.4%。其他指标均符合EP7质量标准。

实施例6

（a）取1.8L含有多粘菌素E的原料粘菌素发酵液，用草酸调节pH值至4.5～5.0，经微孔过滤装置过滤，得1.5L滤液Ⅰ,效价为36.4万u/mL。其中，所述微孔过滤装置的滤膜由37孔、截留孔径为50nm的陶瓷膜元件组成。

（b）分别取75g 的Na₂EDTA和聚合硫酸铝分先后顺序加入到滤液Ⅰ中，搅拌至溶解，常温反应4h，得反应液。

（c）迅速加热反应液至70℃，保温2h；用冷却液在0.5~1.0h内迅速将反应液温度降至35℃。取1.0g珍珠岩助滤，抽滤得滤液Ⅱ。

（d）用3.0M的NaOH溶液将上述滤液Ⅱ的pH值调节至13.0，以60r/min转速反应1h，固液分离得到滤饼，将滤饼用去离子水洗涤至洗液的pH值为9.5，用2.0M的硫酸溶液溶解滤饼，调节pH值至6.0，得酸化液；向酸化液中分别加入2.0% w/v的高锰酸钾和0.5% w/v的活性炭，搅拌2h脱色，抽滤得硫酸粘菌素液。

（e）利用离心式喷雾干燥塔对硫酸粘菌素液进行干燥，控制进风温度为170~200℃，出风温度为90~120℃，最终得20.6g硫酸粘菌素颗粒。经检测，其硫酸化灰分为0.4%，含量为85.1%，提取总收率为81.2%。其他指标均符合EP7质量标准。

Claims

1.沉淀法提取硫酸粘菌素的工艺，其特征在于包括以下步骤：

（b）向滤液Ⅰ中依次加入0.1～5.0%w/v的金属络合剂和0.1～5.0%w/v的无机絮凝剂，常温反应0.5～4.0h，得反应液；

（c）将反应液加热，控制反应液温度在70～95℃，保温0.5～2.0h；在0.5～1.0h内将温度降至15～35℃，抽滤，得滤液Ⅱ；

（d）将上述滤液Ⅱ用2.0～5.0M的碱溶液调节pH值至9.5～13.0，搅拌0.5～1.0h；固液分离得到滤饼，用去离子水洗涤滤饼至洗液pH值≤10.0；用1.0～2.5M的硫酸溶液溶解滤饼，调节pH值至3.0～6.0，得酸化液；向酸化液中分别加入0.5～2.0%w/v的高锰酸钾和0.5～2.0%w/v的活性炭，搅拌0.5～2.0h，抽滤，得硫酸粘菌素液；

（e）将硫酸粘菌素液进行离心式喷雾干燥，控制进风温度为160～200℃，出风温度为80～120℃，得硫酸粘菌素颗粒。

2.根据权利要求1所述的沉淀法提取硫酸粘菌素的工艺，其特征在于：b步骤中所述金属络合剂为乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠、三聚磷酸钠中的任意一种；所述无机絮凝剂是氯化铝、硫酸铝、聚合硫酸铝、聚合氯化铝、聚硅硫酸铝、聚硅氯化铝、聚硅酸、聚硅酸金属盐中的任意一种或任意两种的混合物。

3.根据权利要求1或2所述的沉淀法提取硫酸粘菌素的工艺，其特征在于：a步骤中调节pH值至3.5～5.0。

4.根据权利要求1或2所述的沉淀法提取硫酸粘菌素的工艺，其特征在于：a步骤中所述微孔过滤装置其滤膜采用截留孔径为50～200nm的陶瓷膜，所述陶瓷膜由9孔、19孔或37孔膜元件组成。

5.根据权利要求4所述的沉淀法提取硫酸粘菌素的工艺，其特征在于：a步骤中所述微孔过滤装置其滤膜采用截留孔径为50～100nm的陶瓷膜。

6.根据权利要求1或2所述的沉淀法提取硫酸粘菌素的工艺，其特征在于：c步骤中抽滤时，添加珍珠岩助滤。