CN103073623B

CN103073623B - 硫酸粘菌素的分离提纯方法

Info

Publication number: CN103073623B
Application number: CN201210583410.4A
Authority: CN
Inventors: 许云鹏; 杜明华; 何阿云; 叶亚洲; 林雄水; 林丽华; 方富林; 蓝伟光
Original assignee: SUNTAR MEMBRANE ENVIRONMENT TECHNOLOGY Co Ltd; Suntar Membrane Technology Xiamen Co Ltd
Current assignee: SUNTAR MEMBRANE ENVIRONMENT TECHNOLOGY Co Ltd; Suntar Membrane Technology Xiamen Co Ltd
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2014-10-15
Anticipated expiration: 2032-12-28
Also published as: CN103073623A

Abstract

本发明公开了硫酸粘菌素的分离提纯方法，将生产上的发酵液经预处理后，进入连续移动床系统；连续移动床设有30根树脂柱，分为3功能区；其中第一个区为1-14号柱，为吸附区；第二个区再生区为15-24，第三个区解析区，为25-30号柱，采用多柱串联的方式，料液从6-8号柱进入，经过1次吸附以后，再在9-11号柱进行2次吸附，吸附结束的料液和一次洗料水混合，进入12-14号柱进行最后吸附；30号柱为ER柱，利用产品把柱子里面的纯水顶出，不让柱内的水进入产品；此流程中，料液由树脂柱数字递增方向流动，树脂柱由树脂柱数字递减的方向转动，反向作用，不断循环，连续生产。本发明收率比现有技术高4-5个点。

Description

硫酸粘菌素的分离提纯方法

技术领域

本发明涉及化工领域，具体地涉及一种硫酸粘菌素的分离提纯方法。

背景技术

硫酸粘菌素（Colistin Sulphate，又称硫酸粘杆菌素、硫酸抗敌素、克利斯汀(Colistin)、多粘菌素E(Polymyxin E)、抗敌素等）分子式为C₅₂H₉₈N₁₆O₁₃·2H₂SO₄，分子量为1352。纯品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,毒性小,无副作用,不易产生耐药菌株,是最安全的畜禽促生长抗生素之一。硫酸粘菌素是碱性多肽类抗生素，主要用于防治敏感菌的感染和促进畜禽生长。硫酸粘菌素可以与细胞膜脂蛋白游离磷酸盐结合，使得细胞膜表面张力减小、通透性增加，导致胞浆外流，细胞死亡。硫酸粘菌素对革兰氏阴性菌（尤其大肠杆菌、沙门氏菌、绿脓杆菌、变形杆菌和嗜血杆菌等）有强抑制作用，对革兰氏阳性菌（除金黄葡萄球菌和溶血性链球菌外）和真菌无作用。按干燥品计算，每1mg的效价不得少于17000粘菌素单位。

现有的硫酸粘菌素提取工艺流程如下：发酵液用40%硫酸调pH至4.0，再加2.4%珍珠岩粉和1.2%粉碳稀释一倍后过滤，滤液加1.2%（V/V）草酸，0.17%亚硫酸钠，再用0.5Mol/l NaOH调pH7.0-7.2,压滤，脱钙液用Na型弱酸性树脂过滤，再用硫酸在饱和树脂透析，透析液调pH2.8-3.2后，用活性炭和硅藻土脱色，再用氢型强酸阳离子树脂脱盐，脱盐液用弱碱性树脂中和，中和液条pH6.0左右，纳滤浓缩至比重约1.03-1.04，在薄膜浓缩至比重1.08-1.10,浓缩液用硫酸调pH4.8-5.0，再喷雾干燥得到干粉。

现有技术的以上路线，缺点是硫酸用量大，且工艺复杂，周期长。为此，需要有新的工艺来提取硫酸粘菌素。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硫酸粘菌素的提取方法，以解决现有技术中存在的上述问题。

本发明提供的技术方案如下：

硫酸粘菌素的分离提纯方法，将生产上的发酵液经预处理后，进入连续移动床系统；连续移动床设有30根树脂柱，分为3功能区；其中第一个区为1-14号柱，为吸附区；第二个区再生区为15-24，第三个区解析区，为25-30号柱，采用多柱串联的方式，料液从6-8号柱进入，经过1次吸附以后，再在9-11号柱进行2次吸附，吸附结束的料液和一次洗料水混合，进入12-14号柱进行最后吸附；30号柱为ER柱，利用产品把柱子里面的纯水顶出，不让柱内的水进入产品；此流程中，料液由树脂柱数字递增方向流动，而树脂柱由树脂柱数字递减的方向转动，反向作用，不断循环，以实现连续生产的过程。

预处理为发酵液调pH值4.0-4.5后，用陶瓷膜过滤，陶瓷膜孔径为0.2微米，操作条件为温度低于65℃，进压2.5-3.4bar，出压2-1.3bar。

陶瓷膜过滤的发酵液调pH值4.0-4.5或7.5后，进入连续移动床。

酸为硫酸或盐酸，碱为氢氧化钠。较佳地，酸采用浓度为0.3-0.4mol/L的硫酸或0.9-1.1mol/l的盐酸，碱采用浓度为1.4-1.6mol/L的NaOH。

操作条件为，进料区：进料100-200ml/min，洗料20-30ml/min，水反洗90-100ml/min，解析区：ER10-20ml/min，洗酸10-20ml/min，解析酸40-60ml/min，再生区：再生酸10-20ml/min，洗酸40-50ml/min，进碱20-40ml/min，洗碱40-60ml/min。

操作条件进料区：进料150ml/min，洗料25ml/min，水反洗95ml/min，解析区：ER12ml/min，洗酸12ml/min，解析酸50ml/min，再生区：再生酸14ml/min，洗酸45ml/min，进碱25ml/min，洗碱45ml/min。

同现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、目前生产上均按照旋光效价来计算收率，最高只能达到90%，而本发明连交收率比现有技术高4-5个点，提高了收率。

2、现有生产上，水挤料直接排放浪费，而本发明水挤液再次吸附利用；料液在柱子中停留的时间远小于在固定床中停留的时间，降解少，也避免染菌造成效价降低。

3、节约树脂、酸、碱和水的用量。树脂用量减少30%，酸减少20%，碱减少15%，水减少20%。

附图说明

图1为本发明实施例1离子交换分离图；

图2为本发明实施例2微调后的离子交换分离图；

图3为本发明实施例2的单柱解析曲线图。

具体实施方式

实施例1

发酵液效价55万单位，用40%硫酸调pH至4.0。

陶瓷膜过滤：陶瓷膜选用型号为19-3.8，孔径为200nm，操作条件为进压3.5bar,出压2.0bar，将pH4.0的发酵液浓缩2倍，滤渣另行处理，透析清液效价约20万，调节pH至4.5-5，另一批调节至7.5。

实施例2连续离子交换参数确定

1、设备：所使用的设备为三达膜科技有限公司提供的30阀口连续离子交换系统,单柱体积900ml，树脂填充量为单柱650ml，总用量为19.5L。

2、料液：生产上的陶瓷膜滤清液，分别调节pH值4.5-5.0和pH值7.5左右

3、化学品使用：H₂SO₄溶液（0.5mol/L）

NaOH溶液（1mol/L)

4、水：工业用纯水

解析液效价：液相色谱检测

物料重量：台秤称重

5、方法：连续离交试验的工艺流程图如图1所示：

如图1所示，流程说明：

1）把连续移动床的30根树脂柱分为3个区，每个区实现不同的功能。其中第一个区为1-14号柱，为吸附区；第二个区再生区为15-24，第三个区解析区，为25-30号柱。解析区采用多柱串联的方式，这样可以有效的利用解析剂，减少硫酸用量。

2）图中，6-14号为吸附柱，料液从6-8号柱进入，经过1次吸附以后，进行2次吸附，即9-11号柱，吸附结束的料液和一次洗料水混合，进入12-14号柱进行最后吸附，以此保证树脂不发生穿透，保证树脂的单位吸附量。

3）其中，30号柱为ER柱，即利用产品把柱子里面的纯水顶出，不让柱内的水进入产品，影响到最终产品的浓度。

4）此流程中，料液由左向右流动，而树脂柱由右向左转动，反向作用，不断循环，以实现连续生产的过程。

六、结果

以下数据是3种阳离子交换树脂的试验所得数据，具体如下表1所示：

表1各批次对比

在本次试验中，转盘周期为24H/周，单柱停留时间为48min。以24小时为一批次，吸附区以吸附废水（吸流液）的效价在5000以下为标准，实际检测中基本在2000左右。解析区的解析终点为效价5万以下，实际检测中，终点一般在2万以下。

在上表中，批次1的料液为pH调至7.5左右的料液，其余的2-7批进料为pH值4.5-5.0的料液。在验证试验前期，有对树脂进行穿透试验，以确定树脂的动态吸附量。通过多批次的验证试验，发现在连续离子交换系统上，pH调整为7.5与pH为4.5-5.0的料液的动态吸附量是很接近的，基本没什么变化。而在单柱试验上，pH为7.5的料液更容易被树脂吸附，且pH在7.5左右的单柱比pH为4.5-5.0的单柱多出将近40%的吸附量。

树脂吸附容量：经过连续离子交换系统的多批次的试验数据显示，在离子交换系统中，单位树脂吸附硫酸粘菌素的效价应该在420万/L左右（按38万效价的料液，进料速度为150ml/min计）。而且，因为在连续离交系统上，吸附流程远远大于传统的固定床模式，所以，料液pH值的变化并不能对树脂的吸附总量带来影响。当然，在弱碱性条件下，硫酸粘菌素更容易被树脂吸附。经过计算，单位树脂在单位时间内吸附的总效价为525万/LH{计算方法为：(单位时间进料量*单柱停留时间)/单柱树脂体积}。

物耗

（1）纯水用量。试验中，洗料水的速度为130-140ml/min左右。根据生产，还可以降到100ml/min以下。

（2）硫酸用量。以解析终点来判断，即解析液效价为5万以下。但通过实际的试验发现，在解析过程中，树脂体积缩小，解析结束后，树脂上方存在没有使用的硫酸溶液，通过对流程做一些小的更改，可以减少硫酸用量。如图2所示。硫酸的使用量可以再减少1/6。

在此过程中，解析曲线如图3：由图3可以看出，在解析的第3号柱，即时间为144min的时候，解析液效价已经在5万以下，因此，改变流程后，减少硫酸用量，不会发生解析不彻底问题。

（3）碱用量。试验中碱的速度为22ml/min左右，可以调整至25ml/min。

从试验结果分析，各区的进料流速确定调整为如表2所示：

表2 连续移动床最佳条件

3、收率

由于连续离子交换系统采用的是多级吸附，可以在提高进料速度的基础上保证树脂的吸附量和树脂不发生穿透。根据要求，吸附区下柱液效价在5000以下，解析终点效价为5万以下。从前面的表1-试验结果数据看，解析液的效价应该在75万到110万之间。通过正算，整个系统的平均收率应该为95%。比传统的固定床工艺高5%左右。

4、产品质量

试验的整个过程有对解析液进行实时检测，做液相色谱检测效价，效价在75万到110万之间，呈浅褐色，pH值在2.5左右。符合生产质量要求。

Claims

1.硫酸粘菌素的分离提纯方法，将生产上的发酵液经预处理后，进入连续移动床系统；连续移动床设有30根树脂柱，分为3功能区；其中第一个区为1-14号柱，为吸附区；第二个区再生区为15-24，第三个区解析区，为25-30号柱，采用多柱串联的方式，料液从6-8号柱进入，经过1次吸附以后，再在9-11号柱进行2次吸附，吸附结束的料液和一次洗料水混合，进入12-14号柱进行最后吸附；30号柱为ER柱，利用产品把柱子里面的纯水顶出，不让柱内的水进入产品；

吸附区中，洗料水从4号柱进入，再经5号柱，5号柱的洗料水和9-11号柱料液混合；洗水从1号柱进入，顺次经2号、3号柱出；

再生区中，洗碱水从15号柱进入，再顺次经16号柱，19号柱，碱从18号柱进入，之后和19号柱的料液混合产生废水；洗酸水从20号柱进入，再进入21号柱，之后和22号柱进入的盐酸混合，再进入23号柱，之后经24号柱排出；其中，碱为氢氧化钠；

解析区中，硫酸从25号柱进入，再顺次经过26-29号柱，产品从29号柱解析出来；

此流程中，料液由树脂柱数字递增方向流动，而树脂柱由树脂柱数字递减的方向转动，反向作用，不断循环，连续生产；

其中，预处理为发酵液调pH值4.0-4.5后，用陶瓷膜过滤，陶瓷膜孔径为0.2微米，操作条件为温度低于65℃，进压2.5-3.4bar，出压1.3-2bar；

陶瓷膜过滤的发酵液调pH值4.0-4.5或7.5后，进入连续移动床；

操作条件为：吸附区：进料100-200ml/min，洗料20-30ml/min，水反洗90-100ml/min，解析区：ER10-20ml/min，洗酸10-20ml/min，解析酸40-60ml/min，再生区：再生酸10-20ml/min，洗酸40-50ml/min，进碱20-40ml/min，洗碱40-60ml/min。

2.如权利要求1所述的一种硫酸粘菌素的分离提纯方法，其特征在于：操作条件为，吸附区：进料150ml/min，洗料25ml/min，水反洗95ml/min，解析区：ER12ml/min，洗酸12ml/min，解析酸50ml/min，再生区：再生酸14ml/min，洗酸45ml/min，进碱25ml/min，洗碱45ml/min。