CN103694295B - 一种优化可利霉素组分的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种优化可利霉素组分的方法,首先通过膜分离、大孔树脂吸附洗脱、洗涤和萃取操作,将可利霉素发酵液中的可利霉素萃取到水相中,使水相中的异戊酰螺旋霉素III>25wt%;向所得水相中滴加碱液,至pH为6.9~7.2,使可利霉素在水相中部分结晶,抽滤,获得固体粗产品和母液;向母液中继续滴加碱液至pH为8.3~8.7时停止,抽滤,得到固体精产品,即为可利霉素最终成品;回收粗产品,将之归并到洗脱液中,并通过洗涤、萃取和结晶的方法完成回收利用。与现有技术相比,本发明采用分步结晶,能有效优选异戊酰螺旋霉素III,去除弱极性杂质;通过回收套用粗产品,有效提高产品收率。
Description
技术领域
本发明涉及一种抗生素分离纯化的方法,尤其是涉及一种优化可利霉素组分的方法。
背景技术
可利霉素是由4″异戊酰基转移酶基因克隆至螺旋霉素产生菌中,形成的以4″位异戊酰基螺旋霉素为主要组分的新型抗生素,其结构式如图1所示,图1中,R2=OCOCH2CH(CH3)2,R1不同时,表示三种异戊酰螺旋霉素,具体为:R1=H(异戊酰螺旋霉素I),R1=COCH3(异戊酰螺旋霉素II),R1=COCH2CH3(异戊酰螺旋霉素III)。
与螺旋霉素(SPM)相比,异戊酰螺旋霉素在4″位具有异戊酰基侧链,且其理化性质与SPM也不同,在体内稳定性也较强,对革兰氏阳性菌和红霉素耐药菌等具有更好的抗菌活性。
由于异戊酰基转移酶对底物的不专一性,致使可利霉素是具有多种组分的混合物,除了已知结构的异戊酰螺旋霉素等有效组分外,还存在许多未知杂质。作为国家一类多组分抗生素新药,对其产品中各活性组分和杂质的含量有严格而可控的质量标准。在分离纯化过程中,极性较强的杂质可以通过吸附、萃取、洗涤等分离方法去除,但是与异戊酰螺旋霉素III极性及其相近的杂质则无法去除,甚至会因在洗涤过程中去除了强极性杂质而使其在产品中的含量有所增加,不符合药物控制指标。因此,在原有分离技术的基础上,开发主要针对弱极性杂质的具有分离特异性的工艺方法,可以进一步提高可利霉素产品的质量和生产效率。
目前,对可利霉素组分优化的工艺研究较少,大多数研究主要集中在螺旋霉素的组分优化上,其中邢冰梅研究了降低螺旋霉素成品中杂质含量的提取工艺,在溶剂萃取法的工艺基础上,对萃取液用缓冲液洗涤,以除去前杂质,工艺条件为:0.01mol/LKH2PO4、pH3.8~4.0缓冲液,下相pH7.0~7.4,温度20~25℃;提高反萃pH以降低后杂质,反萃取工艺条件为:0.1mol/L,KH2PO4,pH2.6缓冲液,下相pH5.9~6.2,温度30~33℃。由于反萃取pH较高,回收率受到一定限制。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种优化可利霉素组分的方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
一种优化可利霉素组分的方法,采用分步结晶的方法从水相中提取可利霉素,富集异戊酰螺旋霉素III,去除弱极性杂质,具体包括如下步骤:
(1)通过膜分离、大孔树脂吸附洗脱、洗涤和萃取操作,将可利霉素发酵液中的可利霉素萃取到水相中,使水相中的异戊酰螺旋霉素III>25wt%;
(2)向步骤(1)所得水相中滴加碱液,至pH为6.9~7.2,使可利霉素在水相中部分结晶,抽滤,获得固体粗产品和母液,其中弱极性杂质更多的存在于粗产品中,而母液中弱极性杂质则含量较少;
(3)向母液中继续滴加碱液至pH为8.3~8.7时停止,抽滤,得到固体精产品,即为可利霉素最终成品;
(4)回收粗产品,将之归并到步骤(1)的洗脱液中,并通过洗涤、萃取和结晶的方法完成回收利用。
其中,粗产品富集了大部分弱极性杂质。
步骤(1)中可利霉素发酵液的效价为1000~1400u/ml。
步骤(1)所述的膜分离指:将可利霉素发酵液采用无机陶瓷膜过滤后,滤液用纳滤膜浓缩至效价为4000~5000u/ml,其中,无机陶瓷膜的孔径为100~300nm,无机陶瓷膜过滤的压力为0.1MPa,温度为15~39℃,纳滤膜的孔径为1nm,纳滤膜过滤的压力1.0MPa,温度为17~35℃。
步骤(1)所述的大孔树脂吸附洗脱具体为:纳滤膜浓缩后的浓缩液以3~4BV/h的流速经过大孔树脂吸附,用乙酸丁酯洗脱,洗脱流速为2~3BV/h,洗脱体积为2~3BV,洗脱液效价为15000~17000u/ml。
步骤(1)中洗涤用液为0.5~0.7wt%的磷酸盐溶液。
步骤(1)中萃取是指:先用0.5~0.7wt%的磷酸盐溶液进行萃取,萃取时水相与酯相体积比为1∶2~1∶4,再滴加磷酸溶液,使得平衡时的pH为4.2~4.4,使水相效价为40000~45000u/ml。
所述的磷酸盐为NaH2PO4。
步骤(2)与步骤(3)中所述的碱液为1mol/L的氢氧化钠或碳酸钠。
步骤(2)与步骤(3)均在25~30℃下进行。
由于可利霉素发酵液中各组分极性不同,亲水性也不同,极性强的组分水溶性强,分子中的二甲胺基更容易结合水相中的H+后存在于水相,而弱极性的杂质结合H+能力较弱,反应结晶时容易失去H+转变为分子形态而首先从水相中析出。本发明基于各组分和杂质极性不同,通过在不同pH条件下对水相分步结晶,有效去除可利霉素弱极性杂质,具体体现在:首先通过膜分离、大孔树脂吸附洗脱、洗脱液洗涤和萃取操作去除色素以及大部分杂质,然后第一步结晶时,弱极性杂质大多富集到粗产品中,而母液中弱极性杂质则含量较少,在对初级结晶母液进行第二步结晶时,得到的精产品中弱极性杂质含量减少,可以使所结晶晶体的质量符合药物质量标准要求。而粗产品则回到乙酸丁酯洗脱液中回收,继续通过洗涤、萃取和结晶的方法完成回收利用,以提高总收率。
与现有技术相比,本发明具有以下优点及有益效果:
(1)本方法的分步结晶能有效地使弱极性杂质富集在粗产品中,使精产品中的杂质含量小于5%。
(2)分离出的粗产品继续回收利用,提高可利霉素的总收率。
(3)本方法亦能对不合格的可利霉素粗品进行再处理,最后得到合格的成品。
附图说明
图1为可利霉素结构图;
图2为本发明的工艺流程图;
图3为实施例1中水相的HPLC图谱;
图3中:23-异戊酰螺旋霉素III,24、25、26、27-弱极性杂质;
图4为实施例1制得的粗产品的HPLC图谱;
图4中:20-异戊酰螺旋霉素III,21、22、23、24、25-弱极性杂质;
图5为实施例1制得的精产品的HPLC图谱:
图5中:20-异戊酰螺旋霉素III,21、22、23、24-弱极性杂质。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
以下实施例中:
可利霉素发酵液由同联集团沈阳抗生素厂提供。
乙酰螺旋霉素标准品(中国食品药品检定研究院,效价1348u/mg);
乙酸丁酯、磷酸二氢钠和硫酸均为分析纯;甲醇、乙腈为色谱纯。
HPLC法测定各组分含量:
采用1100型高效液相色谱仪(美国Agilent公司),色谱柱C18柱(4.6mm×150mm,5μm);流动相乙腈-85.1mmol/L磷酸铵溶液(53∶47);流速1.0ml/min;检测波长231nm;进样量20μl。用面积归一化法计算。
实施例1
一种优化可利霉素组分的方法,工艺流程图如图2所示。
用膜孔为200nm的无机陶瓷膜过滤效价为1104u/ml、体积为40L的可利霉素发酵液,进口压力0.1MPa,温度15℃,过滤后得到滤效价为1071u/ml的滤液40L;滤液在进口压力1.0MPa,温度17℃的条件下用膜孔为1nm的纳滤膜浓缩至效价为4857u/ml的浓缩液,浓缩液共8L左右;浓缩液经过填装有大孔树脂的层析柱吸附,流速3BV/h,得到效价为45.7u/ml的8L流出液;层析柱用清水冲洗后再用磷酸盐-乙醇溶液洗涤,去除部分色素;用乙酸丁酯洗脱,洗脱流速2BV/h,洗脱体积4BV,洗脱液效价15350u/ml,洗脱液共2L;用0.5%的磷酸盐溶液洗涤去除极性较强的杂质,得到效价为11886u/ml的洗涤后乙酸丁酯洗脱液2L左右;继续用0.5%的磷酸盐(NaH2PO4)溶液进行萃取,滴加一定浓度的磷酸溶液,使得平衡时的pH为4.2左右,得到水相,水相效价为32658u/ml,水相体积为0.5L,对水相进行HPLC测试,结果如图3所示,异戊酰螺旋霉素III和弱极性杂质的含量分别为36.05%和4.60%。
将水相转移至恒温结晶釜中,用恒温水浴锅控制温度为25℃,逐滴滴加1mol/L氢氧化钠,当pH升高至6.9左右时开始析出晶体,当pH至7.2时停止滴加,抽滤这部分产品,作为粗产品,对粗产品进行HPLC测试,结果如图4所示,异戊酰螺旋霉素III和弱极性杂质的含量分别为39.03和6.97%。母液继续滴加氢氧化钠结晶,当pH至8.5左右时停止,抽滤这部分产品,作为精产品,对精产品进行HPLC测试,结果如图5所示,异戊酰螺旋霉素III和弱极性杂质的含量分别为33.28%和1.84%,总杂质含量为4.7%,符合药物质量标准。
将粗产品抽滤干燥后溶解于乙酸丁酯洗脱液中,洗涤后再用0.7%NaH2PO4溶液进行萃取,调节萃取pH为4.4,得到的水相中弱极性杂质含量为3.8%,将水相转移至恒温结晶釜中,用恒温水浴锅控制温度为29℃,逐滴滴加1mol/L氢氧化钠,当pH升高至6.8左右是开始析出晶体,当pH至7.1时停止滴加,抽滤这部分产品作为粗产品,母液继续滴加氢氧化钠结晶,当pH至8.5左右时停止,抽滤这部分产品,作为精产品,其中异戊酰螺旋霉素III和弱极性杂质含量分别为34.23%和1.76%,总杂质含量为4.9%,符合药物质量标准。
本实施例采用分步结晶所得可利霉素成品(精产品)的各组分含量和指标如表1所示,可见本实施例制得的精产品符合药物质量标准的要求。
表1:实施例1所得精产品的各组分含量
项目 | 组分含量 | 药物标准 |
异戊酰螺旋霉素III | 33.28% | ≥30% |
总异戊酰螺旋霉素 | 71.56% | ≥60% |
总酰化螺旋霉素 | 89.49% | ≥80% |
总未知杂质 | 4.7% | ≤5% |
其中,总异戊酰螺旋霉素是指异戊酰螺旋霉素I、异戊酰螺旋霉素II及异戊酰螺旋霉素III之和。
本实施例中各步骤的可利霉素收率如表2所示。
表2各步骤的可利霉素收率
操作步骤 | 分离液中可利霉素含量 | 可利霉素收率/% |
发酵液初始量 | 1104u/ml | |
无机膜过滤 | 1071u/ml | 97 |
纳滤 | 4857u/ml | 96 |
吸附 | 45.7u/ml流出液 | 97 |
洗脱 | 15350u/ml洗脱液 | 79 |
洗涤 | 11886u/ml洗脱液 | 78 |
萃取 | 32658u/ml萃取液 | 87 |
分步结晶 | 10.1g粗产品 |
11.5g精产品 | 53 | |
阶段总收率 | 26 | |
回收粗产品 | 6.2g精产品 | |
总收率 | 40 |
技术效果:本实施例的分步结晶工艺和传统的一步结晶工艺相比,批次合格率50%左右,远远高于一步结晶的15%左右的批次合格率,而通过回收利用粗产品,能将总收率提高至40%左右,与一步结晶的收率相当。
实施例2
一种优化可利霉素组分的方法,工艺流程图如图2所示。
用膜孔为100nm的无机陶瓷膜过滤效价为1000u/ml的可利霉素发酵液,进口压力0.1MPa,温度25℃;滤液用膜孔为1nm的纳滤膜浓缩至效价约为4000u/ml,进口压力1.0MPa,温度25℃;浓缩液经过大孔树脂吸附,流速2.5BV/h;用清水冲洗后再用磷酸盐-乙醇溶液洗涤,去除部分色素;用乙酸丁酯洗脱,洗脱流速2.5BV/h,洗脱体积2.5BV左右,洗脱液效价16000u/ml左右;用0.6%的磷酸盐溶液洗涤去除极性较强的杂质;继续用0.6%的磷酸盐(NaH2PO4)溶液进行萃取,滴加一定浓度的磷酸溶液,使得平衡时的pH为4.3左右,得到水相,水相效价约为42000u/ml。
将水相转移至恒温结晶釜中,用恒温水浴锅控制温度为35℃,逐滴滴加1mol/L碳酸钠,当pH升高至6.6左右时开始析出晶体,当pH至6.9时停止滴加,抽滤这部分产品,作为粗产品,母液继续滴加碳酸钠结晶,当pH至8.5左右时停止,抽滤这部分产品,作为精产品,对精产品进行检测结果为:异戊酰螺旋霉素III和弱极性杂质的含量分别为36.38%和1.78%,总杂质含量为4.9%,符合药物质量标准。
将粗产品抽滤干燥后溶解于乙酸丁酯洗脱液中,洗涤后再用0.5%NaH2PO4溶液进行萃取,调节pH使萃取平衡时pH为4.3,得到的水相中弱极性杂质含量为3.9%,将水相转移至恒温结晶釜中,用恒温水浴锅控制温度为33℃,逐滴滴加1mol/L碳酸钠,当pH升高至6.7左右是开始析出晶体,当pH至7.0时停止滴加,抽滤这部分产品作为粗产品,母液继续滴加碳酸钠结晶,当pH至8.5左右时停止,抽滤这部分产品,作为精产品,其中异戊酰螺旋霉素III和弱极性杂质含量分别为35.20%和1.76%,总杂质含量为4.9%,符合药物质量标准。
本实施例采用分步结晶所得可利霉素成品(精产品)的各组分含量和指标如表3所示,可见本实施例制得的精产品符合药物质量标准的要求。
表3:实施例2所得精产品的各组分含量
项目 | 组分含量 | 药物标准 |
异戊酰螺旋霉素III | 36.38% | ≥30% |
总异戊酰螺旋霉素 | 72.36% | ≥60% |
总酰化螺旋霉素 | 90.29% | ≥80% |
总未知杂质 | 4.9% | ≤5% |
实施例3
一种优化可利霉素组分的方法,工艺流程图如图2所示,采用分步结晶的方法从水相中提取可利霉素,富集异戊酰螺旋霉素III,去除弱极性杂质,具体包括如下步骤:
(1)通过膜分离、大孔树脂吸附洗脱、洗涤和萃取操作,将可利霉素发酵液中的可利霉素萃取到水相中,使水相中的异戊酰螺旋霉素III>25wt%:
用膜孔为300nm的无机陶瓷膜过滤效价为1400u/ml的发酵液,进口压力0.1MPa,温度39℃;滤液用膜孔为lnm的纳滤膜浓缩至效价约为5000u/ml,进口压力1.0MPa,温度35℃;浓缩液经过大孔树脂吸附,流速4BV/h;用清水冲洗后再用磷酸盐-乙醇溶液洗涤,去除部分色素;用乙酸丁酯洗脱,洗脱流速3BV/h,洗脱体积3BV左右,洗脱液效价17000u/ml左右;用0.7%的磷酸盐溶液洗涤去除极性较强的杂质;继续用0.7%的磷酸盐溶液进行萃取,滴加一定浓度的酸溶液,使得平衡时的pH为4.4左右,水相效价约为45000u/ml;
(2)30℃下,向步骤(1)所得水相中滴加1mol/L的氢氧化钠,至pH为7.0,使可利霉素在水相中部分结晶,抽滤,获得固体粗产品和母液,其中弱极性杂质更多的存在于粗产品中,而母液中弱极性杂质则含量较少;
(3)30℃下,向母液中继续滴加1mol/L的氢氧化钠至pH为8.5时停止,抽滤,得到固体精产品,即为可利霉素最终成品;
(4)回收粗产品,将之归并到步骤(1)的洗脱液中,并通过洗涤、萃取和结晶的方法完成回收利用。
本实施例采用分步结晶所得可利霉素成品(精产品)的各组分含量和指标如表4所示,可见本实施例制得的精产品符合药物质量标准的要求。
表4:实施例3所得精产品的各组分含量
项目 | 组分含量 | 药物标准 |
异戊酰螺旋霉素III | 35.43% | ≥30% |
总异戊酰螺旋霉素 | 75.33% | ≥60% |
总酰化螺旋霉素 | 89.25% | ≥80% |
总未知杂质 | 4.8% | ≤5% |
Claims (8)
1.一种优化可利霉素组分的方法,其特征在于,采用分步结晶的方法从水相中提取可利霉素,富集异戊酰螺旋霉素Ⅲ,去除弱极性杂质,具体包括如下步骤:
(1)通过膜分离、大孔树脂吸附洗脱、洗涤和萃取操作,将可利霉素发酵液中的可利霉素萃取到水相中,使水相中的异戊酰螺旋霉素Ⅲ>25wt%;
(2)向步骤(1)所得水相中滴加碱液,至pH为6.9~7.2,使可利霉素在水相中部分结晶,抽滤,获得固体粗产品和母液;
(3)向母液中继续滴加碱液至pH为8.3~8.7时停止,抽滤,得到固体精产品,即为可利霉素最终成品;
(4)回收粗产品,将之归并到步骤(1)的洗脱液中,并通过洗涤、萃取和结晶的方法完成回收利用;
步骤(1)中洗涤用液为0.5~0.7wt%的磷酸盐溶液。
2.根据权利要求1所述的一种优化可利霉素组分的方法,其特征在于,步骤(1)中可利霉素发酵液的效价为1000~1400u/ml。
3.根据权利要求1所述的一种优化可利霉素组分的方法,其特征在于,步骤(1)所述的膜分离是将可利霉素发酵液采用无机陶瓷膜过滤后,滤液用纳滤膜浓缩至效价为4000~5000u/ml,其中,无机陶瓷膜的孔径为100~300nm,无机陶瓷膜过滤的压力为0.1MPa,温度为15~39℃,纳滤膜的孔径为1nm,纳滤膜过滤的压力1.0MPa,温度为17~35℃。
4.根据权利要求1所述的一种优化可利霉素组分的方法,其特征在于,步骤(1)所述的大孔树脂吸附洗脱是将纳滤膜浓缩后的浓缩液以3~4BV/h的流速经过大孔树脂吸附,用乙酸丁酯洗脱,洗脱流速为2~3BV/h,洗脱体积为2~3BV,洗脱液效价为15000~17000u/ml。
5.根据权利要求1所述的一种优化可利霉素组分的方法,其特征在于,步骤(1)中萃取是先用0.5~0.7wt%的磷酸盐溶液进行萃取,萃取时水相与酯相体积比为1:2~1:4,再滴加磷酸溶液,使得平衡时的pH为4.2~4.4,使水相效价为40000~45000u/ml。
6.根据权利要求1或5所述的一种优化可利霉素组分的方法,其特征在于,所述的磷酸盐为NaH2PO4。
7.根据权利要求1所述的一种优化可利霉素组分的方法,其特征在于,步骤(2)与步骤(3)中所述的碱液为1mol/L的氢氧化钠或碳酸钠。
8.根据权利要求1所述的一种优化可利霉素组分的方法,其特征在于,步骤(2)与步骤(3)均在25~30℃下进行。
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