CN102718842B - 沉淀法提取硫酸粘菌素的工艺 - Google Patents

沉淀法提取硫酸粘菌素的工艺 Download PDF

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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
[0001] 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
[0002] 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El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。
[0003] 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:发酵液一酸化、固液分离一弱酸性阳离子树脂一树脂脱盐、中和一活性炭脱色一纳滤浓缩一成品液喷干。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(T25°C条件下将发酵技术培养物用碱性物质调节PH至10.(Γ14.0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.(Γ6.0,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
[0004] 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。
[0005] 为实现本发明目的,本发明所采用的技术方案为:
[0006] 沉淀法提取硫酸粘菌素的工艺,包括以下步骤:
[0007] (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 ;
[0008] (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;
[0009] (C)将反应液加热,控制反应液温度在70〜95°C,保温0.5〜2.0 h ;在0.5〜1.0h内将温度降至15〜35°C,抽滤,得滤液II ;
[0010] (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l.(T2.5Μ的硫酸溶液溶解滤饼,调节PH值至3.(Γ6.0,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;
[0011] (e)将硫酸粘菌素液进行离心式喷雾干燥,控制进风温度为16(T200°C,出风温度为8(Tl20°C,得硫酸粘菌素颗粒。
[0012] 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。
[0013] 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。
[0014] 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。
[0015] 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,同时能够进一步提闻多粘菌素的收率。
[0016] 本发明a步骤中微孔过滤装置中的滤膜采用截留直径为5(T200nm的陶瓷膜,所述陶瓷膜由9孔、19孔或37孔膜元件组成。
[0017] 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。`
[0018] 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。
[0019] 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7(T95°C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。
[0020] 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
[0021] 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。
[0022] 下述实施例中使用的原料粘菌素发酵液制备方法如下:
[0023] 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°C、罐压控制在0.02、.06MPa、通气比约为1:2、培养时间为80-100h、pH全程控制在5.(Γ6.0。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。
[0024] 实施例1
[0025] (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IOOnm的陶瓷膜元件组成。
[0026] (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。
[0027] (C)迅速加热反应液至85°C,保温Ih ;用冷却液在0.5^1.0h内迅速将反应液温度降至20°C。取1.0g珍珠岩助滤,抽滤得滤液II。
[0028] (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Ih,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。
[0029] (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160^2000C,出风温度为8(Tl20°C,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。
[0030] 实施例2
[0031] (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IL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。
[0032] (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lh,得反应液。
[0033] (C)迅速加热反应液至70°C,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°C。取1.0g珍珠岩助滤,抽滤得滤液II。
[0034] (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Ih,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。
[0035] (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16(Tl80°C,出风温度为8(Tl00°C,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。
[0036] 实施例3
[0037] (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。
[0038] (10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。[0039] (c)迅速加热反应液至90°C,保温Ih ;用冷却液在0.5^1.0h内迅速将反应液温度降至20°C。取1.0g珍珠岩助滤,抽滤得滤液II。
[0040] (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。
[0041] (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160^2000C,出风温度为8(Tl20°C,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。
[0042] 实施例4
[0043] (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SOnm的陶瓷膜元件组成。
[0044] (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Ih,得反应液。
[0045] (C)迅速加热反应液至85°C,保温Ih ;用冷却液在0.5^1.0h内迅速将反应液温度降至20°C。取1.0g珍珠岩助滤,抽滤得滤液II。
[0046] (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lh,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Ih脱色,抽滤得硫酸粘菌素液。
[0047] (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160^2000C,出风温度为8(Tl20°C,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。
[0048] 实施例5
[0049] (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。
[0050] (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。
[0051] (C)迅速加热反应液至95°C,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°C。取1.0g珍珠岩助滤,抽滤得滤液II。
[0052] (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Ih,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。
[0053] (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160^2000C,出风温度为8(Tl20°C,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。[0054] 实施例6
[0055] (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。
[0056] (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。
[0057] (C)迅速加热反应液至70°C,保温2h ;用冷却液在0.5^1.0h内迅速将反应液温度降至35°C。取1.0g珍珠岩助滤,抽滤得滤液II。
[0058] (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Ih,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。
[0059] (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170^2000C,出风温度为9(Tl20°C,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 (6)

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: Ca)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0.1〜5.00Zow/V的金属络合剂和0.1〜5.0%ψ/v的无机絮凝齐U,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°C,保温0.5〜2.0h ;在0.5〜1.0h内将温度降至15〜35°C,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; Ce)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°C,出风温度为80〜120°C,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〜IOOnm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。
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