CN103360449B - 一种膜法提取雄烯二酮的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种膜集成技术提取雄烯二酮的方法，该方法包括下列步骤：用发酵法制备雄烯二酮，得到含有雄烯二酮的油相液和水相；静置分层，将两相料液分离；将油相料液经过陶瓷膜处理，将含有雄烯二酮的油相同菌渣等杂质分离，渗透侧是陶瓷膜净化液；将陶瓷膜净化液用甲醇萃取，得到甲醇萃取液。将甲醇萃取液送入纳滤膜中进行浓缩，由截留侧得到的纳滤膜浓缩液；将纳滤膜浓缩液打浆，结晶沉淀、离心、烘干后，得到雄烯二酮干粉。本发明所提取的雄烯二酮收率及纯度高，可加快后萃取工艺，整体工艺可操作性强，对环境污染小，成品完全满足出口西班牙等国家的技术要求，可以达到工业化生产的需求。

Description

一种膜法提取雄烯二酮的方法
技术领域
本发明涉及一种雄烯二酮的提取方法，尤其涉及一种膜集成技术提取雄烯二酮的方法。
背景技术
雄烯二酮学名：Δ4-雄烯-3,17二酮。由孕酮经雄酮生物合成睾酮的中间物，其生物活性较睾酮弱。在体内亦可转化为雌酮，最后以更极性的化合物——17-酮类固醇的形式由尿中排泄。作为简体激素药物，从精巢或尿中提取出的具有雄性激素作用的一种甾类化合物，炔诺酮、睾丸素丙酸酯的中间体，被广泛应用丁风湿性关节炎、避孕利尿和各种将感染性炎症控制等，系从17α-羟孕酮由C17-C20裂解酶的作用形成的C19甾类化合物，以此为中间体在17β-羟甾脱氢酶作用下生成睾酮。此化合物具有睾酮的约1/10的雄性激素的作用。由于国内生产量不大，生产工艺粗糙且合成技术指标达不到，因此国内只是做出口原料，并对雄烯二酮的生产工艺没有很好的阐述，且在仅有的生产工艺上收率很低。
中国专利CN102432657A报道了一种提取纯化4-雄烯二酮的方法，该工艺采用乙酸乙酯溶解、减压蒸馏、甲醇萃取、脱色及重结晶后得到4-雄烯二酮纯品，该工艺采用萃取、蒸馏以及重结晶等传统方法实现4-雄烯二酮的提取纯化，对环境污染较大，能耗高，不利于实现连续化生产。
    且随着雄烯二酮一起发酵出的副产物也有很大的市场，生产过程中没有对副产物进行很好的收集，有较大的损失。
发明内容
针对雄烯二酮收率低、品质不高、工艺粗糙、提取困难等特点，本发明采用膜集成技术提取雄烯二酮，可以有效地解决目前雄烯二酮的提取纯化问题，该方法等缺点，对雄烯二酮的生产提供更有效的提取方法。具体的技术方案是：
一种膜法提取雄烯二酮的方法，包括如下步骤：
S1，用发酵法制备雄烯二酮，得到含有雄烯二酮的油相和水相；静置分层，将两相料液分离；
S2，将油相经过陶瓷膜处理，将含有雄烯二酮的油相同菌渣等杂质分离，渗透侧是陶瓷膜净化液；
S3，将陶瓷膜净化液用甲醇萃取，得到甲醇萃取液。
S4，将甲醇萃取液送入纳滤膜中进行浓缩，由截留侧得到的纳滤膜浓缩液；
S5，将纳滤膜浓缩液打浆，结晶沉淀、离心、烘干后，得到雄烯二酮干粉。
上述的步骤S1和步骤S2，是通过发酵法来制得雄烯二酮，发酵法制备雄烯二酮已经有较多文献报道，可以采用常见的分枝杆菌来实现这一目的，发酵液也可以根据现有的技术进行选择。在发酵过程中，由于菌种发酵时需要加入大豆油或者其它的油类作为菌种的营养物质的，随着发酵的进行，发酵产物会从水相转移至油相中。另外，在发酵结束之后，油相与水相的分层不彻底，导致油相中含水量会比较高，如果按照常规的对油相进行雄烯二酮的萃取时，萃取搅拌的过程中会出现乳化，如果要将乳化物分离掉，就会使产品的收率受到影响，如果过多地将乳化物分到产品中，则会影响产品的纯度和含量；而且，由于乳化层的存在，使得萃取分层的步骤时间延长，影响生产效率。在发明的技术方案中，对分层后的油相使用陶瓷膜进行分离，可以去除掉油相中的一些胶体、颗粒、杂质、菌体残渣等，另外由于在油相当中，水的含量较少，油占绝大部分，因此在使用陶瓷膜过滤时，油相是连续相，油相会携带有雄烯二酮进入到陶瓷膜的渗透侧中，在萃取步骤中，由于被萃取物料含水量减少，就避免了萃取时界面乳化的情况的发生，提高了萃取效率、提高了产率和产物的纯度。
步骤S2中，较优选的陶瓷膜的平均孔径是50～200nm，可以选用氧化硅、氧化铝、氧化锆、莫来石、氧化钛等陶瓷膜，操作压力为0.15～0.3 MPa，膜面流速为2～4m/s。
步骤S3中，采用的常规的萃取操作，由于雄烯二酮在油相和甲醇中的溶解度不同，在萃取中会转移至甲醇中。
上述的步骤S4，其作用是将发酵产生的雄烯二酮和通过纳滤膜进行浓缩，较优选的纳滤膜可以是截留分子量是100～300道尔顿，膜材质可以采用聚醚砜、聚砜、聚丙烯腈等；操作压力为0.8～1 MPa，循环流量为2.0～3.0m3/h，浓缩倍数可以控制在7～10倍。
上述步骤中的S6，其作用是先将雄烯二酮副产物萃取液进行结晶沉淀，后雄烯二酮及其副产物离心以及烘干直接得到干粉。
技术效果
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点： 
（1）采用陶瓷膜处理发酵液的油相，提高了雄烯二酮的纯度和产率。
（2）避免了萃取过程中界面乳化的问题。
（3）生产工艺简单，生产周期短，易于实现自动化，适合工业化大生产。
（4）对最后的萃取工艺能减少提取时间，提高收率及产品品质，达到出口的需求。
具体实施方式
对照实施例
以葵花籽油160g/L、植物甾醇5 g/L、NH4NO3 5.4g/L、K2HPO4 0.6g/L为培养基，将微物分枝杆菌菌种加入到培养基中，接种量10%(v/v)，经过好氧发酵7天后静置分层，粗略地分层，将油相直接进行甲醇萃取，在萃取过程中，分层界面出现有乳化层，导致分层操作时间长，分层不长度。收集甲醇，减压蒸发浓缩，用乙酸乙酯打浆后，分离烘干，得到雄烯二酮粉状物。此传统工艺因甲醇直接萃取，此部收率只能达到30%，且后期直接经过减压蒸发，极大耗能，整体工艺时间长，对生产成本增加；产品的纯度经HPLC分析，为96.1%。
注：收率的计算方法是最终产品折纯之后与投入的甾醇的重量之比，是指重量收率。
实施例1
以葵花籽油160g/L、植物甾醇5 g/L、NH4NO3 5.4g/L、K2HPO4 0.6g/L为培养基，将微物分枝杆菌菌种加入到培养基中，接种量10%(v/v)，经过好氧发酵7天后静置分层。
    油相发酵液经过氧化铝陶瓷膜处理，陶瓷膜孔径为200nm，操作压力为0.25MPa，膜面流速为3m/s，去除发酵液中的菌体杂质及残留的水。
将陶瓷膜的滤液用甲醇进行直接萃取，采用由下向上方式充加甲醇，使萃取更完全，在萃取过程中，分层界面清晰，工人操作耗时短。
将甲醇萃取液经过分子量为150的聚醚砜有机膜进行浓缩，操作压力控制在1MPa，循环流量控制在2.0m3/h条件下进行过滤，去除甲醇及水分子，浓缩10倍，收集浓缩液。
用乙酸乙酯打浆后，再进行冷却结晶，离心过滤后，烘干得成品。收率38.8%，雄烯二酮产品的纯度经HPLC分析，是98.9%。
实施例2
以葵花籽油160g/L、植物甾醇5 g/L、NH4NO3 5.4g/L、K2HPO4 0.6g/L为培养基，将微物分枝杆菌菌种加入到培养基中，接种量10%(v/v)，经过好氧发酵7天后静置分层。
    油相发酵液经过氧化锆陶瓷膜处理，陶瓷膜孔径为100nm，操作压力为0.15MPa，膜面流速为2m/s，去除发酵液中的菌体杂质及残留的水。
将陶瓷膜的滤液用甲醇进行直接萃取，采用由下向上方式充加甲醇，使萃取更完全。在萃取过程中，分层界面清晰，工人操作耗时短。
将甲醇萃取液经过分子量为100的聚丙烯腈有机膜进行浓缩，操作压力控制在0.8MPa，循环流量控制在3.0m3/h条件下进行过滤，去除甲醇及水分子，浓缩7倍，收集浓缩液。
用乙酸乙酯打浆后，再进行冷却结晶，离心过滤后，烘干得成品。收率39.0%，雄烯二酮产品的纯度经HPLC分析，是98.9%。
实施例3
以葵花籽油160g/L、植物甾醇5 g/L、NH4NO3 5.4g/L、K2HPO4 0.6g/L为培养基，将微物分枝杆菌菌种加入到培养基中，接种量10%(v/v)，经过好氧发酵7天后静置分层。
    油相发酵液经过氧化钛陶瓷膜处理，陶瓷膜孔径为50nm，操作压力为0.15MPa，膜面流速为4m/s，去除发酵液中的菌体杂质及残留的水。
将陶瓷膜的滤液用甲醇进行直接萃取，采用由下向上方式充加甲醇，使萃取更完全。在萃取过程中，分层界面清晰，工人操作耗时短。
将甲醇萃取液经过分子量为300的聚砜有机膜进行浓缩，操作压力控制在0.8MPa，循环流量控制在2.5m3/h条件下进行过滤，去除甲醇及水分子，浓缩8倍，收集浓缩液。
用乙酸乙酯打浆后，再进行冷却结晶，离心过滤后，烘干得成品。收率39.2%，雄烯二酮产品的纯度经HPLC分析，是99.0%。

Claims (8)

1.一种膜法提取雄烯二酮的方法，包括如下步骤：
S1，用发酵法制备雄烯二酮，得到含有雄烯二酮的油相和水相；静置分层，将两相料液分离；
S2，将油相经过陶瓷膜处理，将含有雄烯二酮的油相同菌渣杂质分离，渗透侧是陶瓷膜净化液；
S3，将陶瓷膜净化液用甲醇萃取，得到甲醇萃取液；
S4，将甲醇萃取液送入纳滤膜中进行浓缩，由截留侧得到的纳滤膜浓缩液；
S5，将纳滤膜浓缩液打浆，结晶沉淀、离心、烘干后，得到雄烯二酮干粉。
2.根据权利要求1所述的膜法提取雄烯二酮的方法，其特征在于：所述的步骤S2中，陶瓷膜的材质是氧化硅、氧化铝、氧化锆、莫来石或者氧化钛。
3.根据权利要求1所述的膜法提取雄烯二酮的方法，其特征在于：所述的步骤S2中，陶瓷膜的过滤时，操作压力为0.15～0.3 MPa，膜面流速为2～4m/s。
4.根据权利要求1所述的膜法提取雄烯二酮的方法，其特征在于：所述的步骤S2中，陶瓷膜的平均孔径是50～200nm。
5.根据权利要求1所述的膜法提取雄烯二酮的方法，其特征在于：所述的步骤S4中，纳滤膜的截留分子量在100～300道尔顿。
6.根据权利要求1所述的膜法提取雄烯二酮的方法，其特征在于：所述的步骤S4中，纳滤膜的材质是聚醚砜、聚砜、聚丙烯腈。
7.根据权利要求1所述的膜法提取雄烯二酮的方法，其特征在于：所述的步骤S4中，纳滤工艺的操作压力为0.8～1 MPa，循环流量为2.0～3.0m3/h。
8.根据权利要求1所述的膜法提取雄烯二酮的方法，其特征在于：所述的步骤S4中，纳滤工艺的浓缩倍数是7～10倍。
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