CN103724380A

CN103724380A - 一种林可霉素的提取方法

Info

Publication number: CN103724380A
Application number: CN201310723011.8A
Authority: CN
Inventors: 秦泗光; 熊福军; 陈磊; 王贝贝; 彭文博; 张宏
Original assignee: Jiangsu Jiuwu Hi Tech Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Jiuwu Hi Tech Co Ltd
Priority date: 2013-12-25
Filing date: 2013-12-25
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2033-12-25
Also published as: CN103724380B

Abstract

本发明提供一种林可霉素的提取方法，该方法主要包括下列步骤：发酵液调酸后经陶瓷超滤膜过滤，然后调碱后再次经陶瓷超滤膜过滤，之后进行一次仲辛醇萃取与盐酸反萃取，将一次反萃取液调碱后再经陶瓷超滤膜过滤，进行二次仲辛醇萃取与盐酸反萃取，最后将二次反萃取液加丙酮进行蒸发结晶。该方法提取林可霉素的收率高，可明显提高产品色级，减少产品中B组分含量。本发明通过膜处理工艺提高其他提取工艺的料液质量，进而提高整体提取效率，降低萃取工序萃余液中仲辛醇的残余量，提高产品质量，同时降低生产废水的COD，具有一定的经济效益和环境效益。

Description

一种林可霉素的提取方法

技术领域

本发明涉及一种林可霉素的提取方法，尤其涉及采用膜过滤与萃取相结合提取林可霉素的方法。

背景技术

林可霉素，英文名Lincomycin。作用于敏感菌核糖体的50S亚基，阻止脓链的延长，从而抑制细菌细胞的蛋白质合成。通用名：林可霉素，中文别名：洁霉素、林肯霉素、洁霉素；化学名：6-（1-甲基-反-4-丙基-L-2-吡咯烷甲酰氨基）-1-硫代-6，8-二脱氧-D-赤式-α-D-半乳辛吡喃糖苷盐酸盐一水合物。分子式： C₁₈H₃₄N₂O₆S·HCl·H₂O，分子量：461.02，本品为白色结晶性粉末；有微臭或特殊臭；味苦。本品在水或甲醇中易溶，在乙醇中略溶。

目前林可霉素的生产工艺较传统，如有生产厂家发采用板框过滤、混合醇萃取、盐酸反萃取、蒸发、结晶等组合工艺从发酵液中提取林可霉素。板框过滤精度低、只能将发酵液中的悬浮物部分去除，且劳动量大。板框过滤后的碱化液中含有部分悬浮物及其他可溶性大分子杂质，丁醇或混合醇萃取过程中会形成明显的乳化层，萃取效率低，萃余液中丁醇或混合醇残留量大，萃取有机相中杂质含量也较多，且有机相中的部分杂质会随着反萃取进入反萃取液中最终残留在产品中，导致产品杂质含量低。由于萃余液中丁醇或仲辛醇残留量大，造成溶媒浪费，同时增加了萃余液的COD，增加了废水处理负荷。专利CN102746348A公布了一种林可霉素的分离方法，主要包括如下步骤：将含林可霉素发酵液酸化后过滤，然后调碱后再次过滤取滤液，之后上样聚苯乙烯-二乙烯苯反相吸附树脂柱吸附，先用与上样液同pH的碱性水溶液洗脱除杂，再用正丁醇洗脱林可霉素，收集林可霉素正丁醇溶液进行浓缩、酸化后结晶，然后再用丙酮重结晶。该方法中林可霉素酸化液及碱化液均采用板框过滤，过滤精度低，过滤清液中含有部分悬浮物及蛋白等大分子杂质，影响吸附树脂吸附林可霉素的效率，同时造成树脂的使用寿命降低。吸附树脂的再生酸、碱、水用量大，成本高。刘路等在《膜分离技术在林可霉素发酵液分离浓缩中的应用》中介绍了含有有机超滤膜和有机纳滤膜的林可霉素分离工艺，主要步骤如下：发酵液调酸后经板框过滤，后精滤，将精滤液经有机超滤膜过滤后的清液再经有机纳滤膜浓缩，再将纳滤浓缩液进行脱水浓缩、萃取、结晶等工序，该分离工艺较复杂，有机纳滤膜浓缩林可霉素的浓缩效率低、通量小且在浓缩过程中也将料液中的杂质截留并浓缩，而且有机超滤、纳滤膜有不耐酸碱、使用寿命短等缺点。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中林可霉素收率低、纯度低以及溶媒消耗大的问题，提供一种溶剂损耗量少、操作简便，且产品林可霉素纯度可达98.5%以上的林可霉素提取方法。技术方案如下：

一种林可霉素的提取方法，包括如下步骤：

第1步、将灭菌后的林可霉素发酵液的pH调节至3～4，然后将料液通过第一陶瓷超滤膜进行过滤，得到第一陶瓷膜清液；

第2步、将第一陶瓷膜清液的pH调节至11～12，然后将料液通过第二陶瓷超滤膜进行过滤，得到第二陶瓷膜清液；

第3步、在第二陶瓷膜清液中加入仲辛醇，进行萃取，有机相为第一萃取液，再用pH值2～3的盐酸溶液进行反萃取，水相为一次反萃取液；

第4步、调节一次反萃取液的pH至11～12，再通过第三陶瓷超滤膜进行过滤，得到第三陶瓷膜清液；

第5步、将第三陶瓷膜清液中加入仲辛醇，进行萃取，有机相为第二萃取液，再用pH值2～3的盐酸溶液进行反萃取，水相为二次反萃取液；

第6步、在二次反萃取液中加入丙酮，进行蒸发结晶后，得到林可霉素粗品。

第1步中，通过调酸，可将发酵液中酸性蛋白析出，再将调酸后发酵液经超滤膜过滤澄清，去除菌体及蛋白等大分子杂质，优选是采用草酸对pH进行调节。第2步中，通过调碱，可将料液中的碱性蛋白析出，通过超滤之后，将这些碱性蛋白去除，并同时去除其它的一些大分子杂质，优选是采用片碱调节pH。

第3步进行萃取的过程中，是可以使第二陶瓷膜清液中的有效成分转移至仲辛醇中，反萃取中，优选采用pH2～3的盐酸溶液进行调节，可以使林可霉素返回至水相中，采用仲辛醇作为萃取液可以有效地提高产品品质，降低杂质含量。作为优选，一次萃取用仲辛醇的量为第二陶瓷膜清液体积的1/5～1/4，反萃取时使用的盐酸溶液的体积是萃取有机相体积的1/7～1/5。如果仲辛醇用量过多，会导致萃取液的用量过大，而在反萃取中会导致有一部分的萃取液进入至水相中，导致萃取液的浪费；相反地，如果仲辛醇用量过小，则会使林可霉素不能完全地转移至萃取相中，导致收率的下降。一次反萃取液的林可霉素的效价一般能够达到发酵液效价的20～25倍。

在研发过程中发现，在对一次反萃取液进行调节pH至11～12，并进行超滤，得到第三陶瓷膜清液，可以进一步地提高产品的纯度。

进一步地还发现，在第三陶瓷膜清液中加入2～3倍体积的纯水进行稀释，并保持pH为11～12，有利于提高第5步中的萃取效率，一次反萃取液较为粘稠，一次反萃取液中林可霉素效价为50000～60000，加水之后可以降低粘度、改善溶质的浓度，在二次萃取及反萃取后，可以进一步地减小杂质含量、提高产物纯度。

第5步中进行二次萃取可以进一步地提高产物纯度，二次萃取用仲辛醇的量为第三陶瓷膜清液体积的1/5～1/4，反萃取时使用的盐酸溶液的体积是萃取有机相体积的1/7～1/5。经二次萃取、反萃取后得到的二次反萃取液中杂质含量进一步降低，产品效价较碱化液提高70～80倍，可达500000～600000。

经过大量试验摸索发现，对于第一、第二、第三陶瓷超滤膜的平均孔径，如果孔径太大，会导致有较多的杂质不能被超滤膜截留，会导致后续的萃取过程中界面乳化、萃取效率低、产品的杂质含量高等问题；如果孔径太小，会导致过滤浓缩过程难以进行，渗透通量小，较优的孔径范围是20 nm～50 nm，可以保证萃取过程顺利进行，同时也能兼顾产品的收率和纯度。超滤过程中的跨膜压差与整个工艺也是密切相关的，由于析出的酸性或者碱性蛋白都是可压大分子杂质，压力过大时，其会透过超滤膜进入至渗透液侧，会影响到萃取过程中的界面乳化情况以及产品的纯度，如果压力过小时，渗透通量过低，使过滤难以进行，最终会导致产品的收率低，而且，在设定跨膜压差时，也是要结合平均孔径进行设定的，压力的大小与孔径存在着密切的关系，经过大量试验摸索，最优的跨膜压差是0.1～0.2 MPa；膜面流速的设定也与孔径、跨膜压差密切相关，流速过大时，在膜表面无法形成良好的滤饼层，就会无法通过滤饼层的形成来辅助进行对于杂质的过滤，这样就会有杂质透过膜层进入至渗透侧，影响到萃取过程和产品的纯度，虽然有可能提高过滤通量、提高产品得率，但是却会带来产品纯度的下降，相反，如果流速过小，会导致过滤通量低、产品得率低，经过大量试验综合考虑，优选的膜面流速是2～5m/s。

第5步中二次反萃取液的效价一般在500000～600000；第6步中，在二次反萃取液中加入其5～8倍体积的丙酮进行蒸发结晶。通过蒸发结晶出的晶体大，杂质含量低。

本发明所述的B组分是指发酵法生产的林可霉素中的杂质B，具体的结构及检测方法可以参照《欧洲药典7.0》。

有益效果

(1) 目前传统过滤均采用板框过滤，过滤精度低，劳动强度大。采用陶瓷超滤膜过滤，不仅可去除发酵液中的菌体等不溶物，还可去除其他大分子可溶性杂质。通过调节pH，可以更好地将料液中的酸性蛋白和碱性蛋白通过陶瓷膜过滤去除。另外，陶瓷超滤膜具有使用寿命长、易清洗再生、耐高温、耐腐蚀、强度高的特点。采用陶瓷超滤膜过滤代替酸化液及碱化液的板框过滤，提高过滤精度，降低劳动强度。

(2) 陶瓷膜过滤，具有精度高的优点，可以有效地去除料液中的大分子杂质，使萃取过程不易出现乳化现象，萃取效率高，更好的提高产品的纯度。

(3) 采用仲辛醇作为萃取剂，具有萃取效率高、残余量低、产品收率高等优点。林可霉素料液的萃取、反萃取过程同时又是产品的除杂、浓缩过程。

(4) 各阶段料液经陶瓷超滤膜过滤后去除了其中的悬浮物及其他大分子杂质，尤其是经陶瓷超滤膜过滤的碱化液、一次反萃液再进行萃取时，萃取效率明显提高，萃取过程中无乳化层，有机相中杂质含量低。同时，萃取后水相中仲辛醇残余量明显降低。

(5) 料液经膜多次陶瓷超滤膜过滤、两次萃取及反萃取后所得二次反萃取液基本无颜色，杂质含量极低，提高了结晶效率。

(6) 采用该组合提取工艺，可明显提高产品收率至96%以上，降低产品中B组分含量，提高产品质量，在本发明的一个最优实施例中，林可霉素的含量可以达到98.9%以上，B组分的含量低至0.35%，同时也能保持收率在97.5%。与板框过滤、混合醇萃取、盐酸反萃取、蒸发、结晶的传统工艺流程相比，本方法的萃余液中仲辛醇残余量减少50%以上，生产废水COD降低300mg/L以上。

具体实施方式

实施例1

取林可霉素的发酵液150kg，加草酸调节pH至3，后经第一陶瓷超滤膜过滤，陶瓷膜孔径为0.05μm，压力为0.2MPa，膜面流速2 m/s。取过滤后酸化液用浓碱调节pH至11，将碱化液再次经过第二陶瓷超滤膜过滤，陶瓷膜孔径为0.05μm，压力为0.1MPa，膜面流速2 m/s，取过滤后碱化液加仲辛醇，用量是第二陶瓷膜清液体积的1/10，室温搅拌5min静置分层，分层过程速度较快，界面清晰，无乳化现象出现。一次萃取后废液再加仲辛醇，用量是第二陶瓷膜清液体积的1/10，室温搅拌5min静置分层。合并有机相加盐酸溶液调pH为3，盐酸溶液的用量是有机相的1/5，搅拌5min，静置分层，得一次反萃取液。将一次反萃取液用浓碱调节pH至12后经第三陶瓷超滤膜过滤，陶瓷膜孔径为0.02μm，压力为0.15MPa，膜面流速5 m/s，将过滤清液加纯水稀释两倍并调节pH12。向稀释后的第三陶瓷膜清液中加入仲辛醇，用量是稀释后的第三陶瓷膜清液体积的1/5，搅拌5min静置分层，得有机相，再加入pH为3的盐酸溶液，盐酸溶液使用的体积是有机相体积的1/7，搅拌5min，静置分层得二次反萃取液。将二次反萃液中加入5倍体积的丙酮进行蒸发结晶，经体积烘干即得林可霉素粗品。取各阶段陶瓷超滤膜的过滤清液测悬浮物含量均为0，碱化液、一次反萃取液经陶瓷超滤膜过滤后清液萃取过程中无乳化层；取粗品做液相色谱检测，粗品中林可霉素含量97.9%，B组分含量0.43%，收率95.2%。

收率的计算方法是：收率=林可霉素粗品的效价×粗品的重量/(林可霉素发酵液的效价×发酵液的重量) ×100%

实施例2

关于萃取剂的选择，在本实施例中，采用了一些常见的萃取剂应用于提取步骤中，与实施例1的区别是分别用了如表1所示的萃取剂，萃取方法相同，其得到的最终的产品检测结果如表1。

表1 不同萃取剂对产品结果的影响

萃取剂	仲辛醇	正丁醇	异丁醇	异戊醇	仲戊醇
						含量 %	97.9	95.1	96.8	95.7	96.1
杂质B %	0.43	0.75	0.87	0.75	0.71
						收率 %	95.2	92.5	90.2	91.3	88.4

从表中可以看出，以仲辛醇作为萃取剂，其得到的产品的含量、收率等指标，都优于其它的萃取剂。

实施例3

取林可霉素的发酵液150kg，加草酸调节pH至4，后经第一陶瓷超滤膜过滤，陶瓷膜孔径为0.02μm，压力为0.1MPa，膜面流速5 m/s。取过滤后酸化液用浓碱调节pH至11，将碱化液再次经过第二陶瓷超滤膜过滤，陶瓷膜孔径为0.05μm，压力为0.2MPa，膜面流速5 m/s，取过滤后碱化液加仲辛醇，用量是第二陶瓷膜清液体积的1/8，室温搅拌5min静置分层，分层过程速度较快，界面清晰，无乳化现象出现。一次萃取后废液再加仲辛醇，用量是第二陶瓷膜清液体积的1/8，室温搅拌5min静置分层。合并有机相加盐酸溶液调pH为3，盐酸溶液的用量是有机相的1/5，搅拌5min，静置分层，得一次反萃取液。将一次反萃取液用浓碱调节pH至11后经第三陶瓷超滤膜过滤，陶瓷膜孔径为0.05μm，压力为0.1MPa，膜面流速2 m/s，将过滤清液加纯水稀释三倍并调节pH11。向稀释后的第三陶瓷膜清液中加入仲辛醇，用量是稀释后的第三陶瓷膜清液体积的1/4，搅拌5min静置分层，得有机相用，再加入pH为2的盐酸溶液，盐酸溶液使用的体积是有机相体积的1/5，搅拌5min，静置分层得二次反萃取液。将二次反萃液中加入8倍体积的丙酮进行蒸发结晶，经体积烘干即得林可霉素粗品。取各阶段陶瓷超滤膜的过滤清液测悬浮物含量均为0，碱化液、一次反萃取液经陶瓷超滤膜过滤后清液萃取过程中无乳化层；取粗品做液相色谱检测，粗品中林可霉素含量97.6%，B组分含量0.46%，收率96.5%。

实施例4

取林可霉素的发酵液150kg，加草酸调节pH至3，后经第一陶瓷超滤膜过滤，陶瓷膜孔径为0.05μm，压力为0.15MPa，膜面流速4 m/s。取过滤后酸化液用浓碱调节pH至12，将碱化液再次经过第二陶瓷超滤膜过滤，陶瓷膜孔径为0.05μm，压力为0.15MPa，膜面流速4 m/s，取过滤后碱化液加仲辛醇，用量是第二陶瓷膜清液体积的1/8，室温搅拌5min静置分层，分层过程速度较快，界面清晰，无乳化现象出现。一次萃取后废液再加仲辛醇，用量是第二陶瓷膜清液体积的1/9，室温搅拌5min静置分层。合并有机相加盐酸溶液调pH为3，盐酸溶液的用量是有机相的1/6，搅拌5min，静置分层，得一次反萃取液。将一次反萃取液用浓碱调节pH至12后经第三陶瓷超滤膜过滤，陶瓷膜孔径为0.05μm，压力为0.15MPa，膜面流速4 m/s，将过滤清液加纯水稀释三倍并调节pH12。向稀释后的第三陶瓷膜清液中加入仲辛醇，用量是稀释后的第三陶瓷膜清液体积的2/9，搅拌5min静置分层，得有机相用，再加入pH为2的盐酸溶液，盐酸溶液使用的体积是有机相体积的1/6，搅拌5min，静置分层得二次反萃取液。将二次反萃液中加入6倍体积的丙酮进行蒸发结晶，经体积烘干即得林可霉素粗品。取各阶段陶瓷超滤膜的过滤清液测悬浮物含量均为0，碱化液、一次反萃取液经陶瓷超滤膜过滤后清液萃取过程中无乳化层；取粗品做液相色谱检测，粗品中林可霉素含量98.9%，B组分含量0.35%，收率97.5%。

实施例5

实施例5与实施例1的区别在于：通过第三陶瓷超滤膜进行过滤之后，得到的清液未进行稀释，直接进行加仲辛醇进行萃取，在萃取过程中，分层罐中的界面不清晰，分层的速度慢，有乳化现象出现。得到的林可霉素粗品的含量是94.3%，B组分含量是0.49%，收率92.1%。

对照例1

对照例1与实施例1的区别在于：将一次反萃取液调节pH至11～12后，未对其进行超滤除杂，而是直接进行二次萃取。得到的林可霉素含量95.5%，B组分含量0.45%，收率94.8%。

Claims

1.一种林可霉素的提取方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的林可霉素的提取方法，其特征在于：所述的第一陶瓷超滤膜、第二陶瓷超滤膜或者第三陶瓷超滤膜的平均孔径是50 nm，超滤过程的跨膜压差是0.1～0.2 MPa，超滤过程的膜面流速是2～5m/s。

3.根据权利要求1所述的林可霉素的提取方法，其特征在于：所述的第3步中，仲辛醇的量为第二陶瓷膜清液体积的1/5～1/4，盐酸溶液的体积是萃取有机相体积的1/7～1/5。

4.根据权利要求1所述的林可霉素的提取方法，其特征在于：所述的第5步中，在进行萃取之前，加入一次反萃取液的2～3倍体积的纯水对第三陶瓷膜清液进行稀释，并保持pH为11～12。

5.根据权利要求1所述的林可霉素的提取方法，其特征在于：所述的第5步中，仲辛醇的量为第三陶瓷膜清液体积的1/5～1/4，盐酸溶液的体积是萃取有机相体积的1/7～1/5。

6.根据权利要求1所述的林可霉素的提取方法，其特征在于：所述的第6步中，丙酮的加入体积是二次反萃取液体积的5～8倍。