CN104262435B - 一种环磷酸腺苷的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环磷酸腺苷的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：步骤1陶瓷膜过滤除杂：将环磷酸腺苷发酵液通过陶瓷膜过滤设备过滤，除菌丝、悬浮物、胶体及大分子有机物于滤渣中，得到发酵液透析液；步骤2连续流体分离：发酵液透析液进入连续流体分离系统，有效成分被树脂吸附，无效成分被分离，同时洗脱液对树脂进行解析洗脱，得到环磷酸腺苷粗品；步骤3脱盐浓缩：将环磷酸腺苷粗品进行脱盐浓缩处理，得到高纯度高浓度的环磷酸腺溶液；步骤4浓缩、干燥：将环磷酸腺溶液进行真空浓缩与干燥，得高纯度环磷酸腺苷。本发明所述的环磷酸腺苷的生产工艺具有降低成本、增加收率、提高产品质量并可实现连续生产的优点。

Description

一种环磷酸腺苷的生产工艺
技术领域
本发明涉及一种制取环磷酸腺苷的生产领域，特别是涉及环磷酸腺苷的生产工艺。
背景技术
环磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate，简称cAMP)为当今分子生物学研究的重要内容之一，具有第二信使的作用。为蛋白激酶致活剂，是核苷酸的衍生物，它是在人体内广泛存在的一种具有生理活性的重要物质，由三磷酸腺苷在腺苷环化酶催化下生成，能调节细胞的多种功能活动。作为激素的第二信使，在细胞内发挥激素调节生理机能和物质代谢的作用，能改变细胞膜的功能，促使网织肌浆质内的钙离子进入肌纤维，从而增强心肌收缩，并可促进呼吸链氧化酶的活性，改善心肌缺氧，缓解冠心病症状及改善心电图，基础医学研究证明，至少40多种疾病(包括癌症、高血压、冠心病、心肌梗塞和心源性休克、牛皮癣等)与cAMP的代谢有关。此外，对糖、脂肪代谢、核酸、蛋白质的合成调节等起着重要的作用。
cAMP的生产方法有化学合成法、酶法和发酵法三种。但目前国内外产业化生产全部采用化学合成法，酶法和发酵法生产cAMP技术也开始逐渐发展起来，而发酵法作为生产cAMP的全新技术，关于发酵法制取的cAMP分离纯化，国内外暂无相关文献及报道亦无相应的技术报道，而传统的分离工艺普遍存在着工艺冗长、产量收率低，分离成本高，环境污染性大等缺点。如2000年出版的《最新生化药物 制备技术》报道：在化学合成的环磷腺苷结晶工艺，分离段所使用的是阳离子交换剂，吸附能力较低，分离纯化效果不佳；公开号为CN102268055A中国发明专利申请《一种分离环磷腺苷的方法》公开了一种采用固定床单柱进行环磷酸腺苷分离的工艺，但是因为其对发酵液只是经过简单的离心处理，且因为单柱生产的局限性，发酵液中未去除掉的微生物、蛋白类等物质直接进入树脂易导致树脂利用率低、产品浓度低，纯度低，生产周期长，生产成本高等弊端。
发明内容
本发明的目的是克服环磷酸腺苷分离提纯现有技术中采用分离柱进行分离时溶剂损耗量大、收率低、成本偏高、产量小以及严重的环境污染问题，在现有分离技术基础上提供一种改良的环磷酸腺苷生产，以达到降低生产成本，缩短生产周期，提高产品纯度及收率的目的。
为达到上述目的，本发明所提出的技术方案为：一种环磷酸腺苷的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1陶瓷膜过滤除杂：将环磷酸腺苷发酵液通过陶瓷膜过滤设备过滤，除菌丝、悬浮物、胶体及大分子有机物于滤渣中，得到发酵液透析液；
步骤2连续流体分离：发酵液透析液进入连续流体分离系统，有效成分被树脂吸附，无效成分被分离，同时洗脱液对树脂进行解析洗脱，得到环磷酸腺苷粗品；
步骤3脱盐浓缩：将环磷酸腺苷粗品进行脱盐浓缩处理，得到高 纯度高浓度的环磷酸腺溶液；
步骤4浓缩、干燥：将环磷酸腺溶液进行真空浓缩与干燥，得高纯度环磷酸腺苷。
优选的，步骤1中所选的陶瓷膜孔径为20-100nm，其工作环境为温度20-35℃，压力0.15-0.3Mpa;
优选的，步骤2所述的连续流体分离系统内置30个分离单元，每个分离单元装填有阴离子交换树脂，并将30个分离单元设计如下：
空压区：包含1个分离单元，正向进空气，用于将分离单元内的洗杂水压空，压出水回用至吸附后水洗区；
吸附后水洗区：包含3个分离单元，该3个分离单元以串联方式连接，位于吸附区后，采用逆流进纯水方式，分离单元旋转到吸附水洗区后，夹带在树脂间的料液被水顶出，流出液与吸附区的第一个分离单元流出液混合；
吸附区：包含6个分离单元，且第二个分离单元到第六个分离单元以串联的方式连接，环磷酸发酵液进入该区第一个分离单元后，有效成分被第一个分离单元的树脂吸附后，流出液与吸附后水洗区的水洗也混合进入吸附区第二个分离单元，吸余废液最终从第六个分离单元流出；
再生后水洗区：包含3个分离单元，以串联进纯水方式将多余的NaCl清洗干净；
再生区：包含3个分离单元，该区域的分离单元分为两组，其中第一个分离单元和第二个分离单元串联，采用1-1.5M的氯化钠进入 第一个分离单元，第二个分离单元流出液与，离开15#阀口的盐水与再生后水洗区流出液混合后一并进入第三个分离单元；
解析后水洗区：包含3个分离单元，采用串联连接进纯水方式，将树脂罐中残留的解析液全部洗出；解析后水洗区流出液与解析区第一个分离单元流出液混合后进入解析区第二个分离单元；
解析区：包含2个分离单元，碱溶液进入第一个分离单元，第一个分离单元的流出液与解析后水洗区的流出液混合进入第二个分离单元；
洗脱后水洗区：包含3个分离单元，采用串联进纯水方式将树脂罐中残留的酸全部洗出，第三个分离单元流出液与洗脱区第二个分离单元流出液混合；
洗脱区：包含5个分离单元，该区分成两组，其中第一个分离单元和第二个分离单元串联，第三个分离单元到第五个分离单元串联，第一个分离单元进盐酸，第二个分离单元流出液与洗脱后水洗区第三个分离单元流出液混合后进入第三个分离单元，第五个分离单元流出液为最终产品CMAP；
ER区(浸润区)：包含1个分离单元，将经空压区空气压空之后的分离单元通过逆流进CMAP的方式浸润分离单元内的树脂。
优选的，步骤3中所述的脱盐浓缩可以为阳离子交换树脂脱盐浓缩、电渗析脱盐浓缩、膜分离脱盐浓缩。
优选的，步骤4所述的干燥采用真空干燥。
采用上述技术方案，本发明所述的环磷酸腺苷的生产工艺与目前 现有的环磷酸腺苷生产技术相比，具有降低成本、增加收率、提高产品质量并可实现连续生产的优点。
附图说明
图1为本发明所述的环磷酸腺苷的生产工艺流程图；
图2为本发明所述的连续流体分离装置分离方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步说明。本发明所述的环磷酸腺苷的生产工艺流如图1所示。
实施例
（一）步骤1陶瓷膜过滤除杂：将环磷酸腺苷发酵液通过陶瓷膜过滤设备过滤，除菌丝、悬浮物、胶体及大分子有机物于滤渣中，得到发酵液透析液；分别用20nm/50nm/100nm的陶瓷膜系统对发酵液进行了过滤处理，温度28℃，压力0.25Mpa,分别进行了2个批次实验。
从实验数据来看，通过陶瓷膜对发酵液进行除杂，具有通量大，杂质去除率高，产品损失少等特点。
（二）步骤2连续流体分离：连续流体分离系统内置30个分离单元，每个分离单元装填有阴离子交换树脂，并将30个分离单元设计如下（具体见附图2）：
空压区（1#）：此区域主要作用为将分离单元内的洗杂水压空，压出水可回用至2#洗杂水之用；
吸附后水洗区（2-4#）：经过吸附后，各分离单元需要水洗，该区域中的3个分离单元以串联方式连接，位于吸附区后，采用逆流方式，这样有利于树脂冲洗；分离单元旋转到吸附水洗区后，夹带在树脂间的料液被水顶出，流出液与吸附区5#口的流出液混合一同进入6-10#分离单元；
吸附区（5#～10#）：该区域中各个分离单元分为两组，通过流速控制，环磷酸发酵液首先进入5#分离单元，原料液经过树脂柱，有效成分被吸附到树脂上，流出液与吸附后的水洗液（4#分离单元流出液）一并混合再进入7#分离单元，7-10##分离单元以串联的方式连接，10#分离单元流出液为吸余废液；
再生后水洗区（11#～13#）：树脂再生完全之后要用纯水将多余的NaCL清洗干净，以保证产品不会引入其他物质而影响纯度；
再生区（14-16#）：该区域的分离单元分为两组，14#-15#和16#，首先进入再生区14#分离单元的为约1-1.5M的氯化钠，离开15#分离单元的盐水与再生后水洗区13#分离单元的料液混合后一并进入16# 分离单元；
解析后水洗区（17-19#阀口）：在该区域内，采用串联连接方式。经过解析剂解析后，树脂需要经过水的冲洗，将树脂罐中残留的解析液全部洗出，才可以进入树脂转型区；与吸附区和吸附水洗区类似，解析后水洗区19#分离单元流出液与20#分离单元流出液一同进入21#分离单元，这样可以充分利用解析剂；
解析区（20-21#）：CMAP经树脂吸附后，需用解析剂将其解析下来，最终得到产品，但是还有部分非有效成分也会被树脂吸附，这就需要对该无效成分（杂质）用碱进行解析，以恢复树脂的交换容量，该区域各个分离单元分为两组，通过流速控制，高浓度的碱先进入20#分离单元，将树脂中的无效组分解析，流出的稀碱液与19#分离单元的洗碱水一并混合再进入21#分离单元，对由22#而来已经将CMAP洗脱完全的树脂进行解析，21#分离单元流出液就是废液；
洗脱后水洗区（22-24#）：在该区域内，采用串联方式，经过洗脱剂洗脱后，树脂需要经过水的冲洗，将分离单元中残留的酸全部洗出，才可以进入下一工序，与吸附区和吸附水洗区类似，转型后洗碱区24#分离单元流出液与26#分离单元流出液一同进入洗脱区27#分离单元，这样可以充分利用解析剂；
洗脱区（25-29#）：CMAP经树脂吸附后，需用盐酸将其解析下来，最终得到产品，该区域各个分离单元分为两组，与吸附区和吸附水洗区类似，洗脱后水洗区24#分离单元流出液与26#分离单元流出液一同进入初洗脱区27#分离单元，这样可以充分利用盐酸，29#分离单 元即为最终产品CMAP；
ER区(浸润区，30#)：1#分离单元被空气压空之后，在30#分离单元我们用29#分离单元出口产品CMAP逆流进料的方式作为30#的进料以浸润分离单元内树脂。
结果分析：
批次 原料浓度g/L 产品浓度g/L 产品纯度% 产品收率%
1 6.2 30.6 98.0 98.9
2 6.9 30.9 97.5 99.2
3 6.5 30.3 97.1 99.8
从表中可看出，经过连续流体分离技术分离后，不仅产品浓度大幅提升，产品纯度及产品收率均达到了较高水平，具有纯度高，浓度高，收率高等特点。
（三）步骤3脱盐浓缩：环磷酸腺苷经连续流体分离纯化之后，因为发酵过程中不可避免地引入部分无机盐类，而且洗脱液产品如果直接进行干燥将消耗大量的能耗，所以引入了脱盐浓缩工序进行预浓缩并起到进一步纯化的作用。脱盐浓缩可以为阳离子交换树脂脱盐浓缩、电渗析脱盐浓缩、膜分离脱盐浓缩；本实施例以膜分离脱盐浓缩为例：
从以上数据可看出，经过膜脱盐浓缩之后，产品的纯度和浓度均 有所提升，产品纯度达到99%以上，收率均在99%以上。
（四）步骤4浓缩、干燥：将脱盐浓缩液进行浓缩干燥如真空干燥即得最终产品。
在上述实施例中，仅对本发明进行了示范性描述，但是本领域技术人员在阅读本专利申请后可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明进行各种修改。

Claims (4)

1.一种环磷酸腺苷的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1陶瓷膜过滤除杂：将环磷酸腺苷发酵液通过陶瓷膜过滤设备过滤，除菌丝、悬浮物、胶体及大分子有机物于滤渣中，得到发酵液透析液；
步骤2连续流体分离：发酵液透析液进入连续流体分离系统，有效成分被树脂吸附，无效成分被分离，同时洗脱液对树脂进行解析洗脱，得到环磷酸腺苷粗品；步骤2所述的连续流体分离系统内置30个分离单元，每个分离单元装填有阴离子交换树脂，并将30个分离单元设计如下：
空压区：包含1个分离单元，正向进空气，用于将分离单元内的洗杂水压空，压出水回用至吸附后水洗区；
吸附后水洗区：包含3个分离单元，该3个分离单元以串联方式连接，位于吸附区后，采用逆流进纯水方式，分离单元旋转到吸附水洗区后，夹带在树脂间的料液被水顶出，流出液与吸附区的第一个分离单元流出液混合；
吸附区：包含6个分离单元，且第二个分离单元到第六个分离单元以串联的方式连接，环磷酸发酵液进入该区第一个分离单元后，有效成分被第一个分离单元的树脂吸附后，流出液与吸附后水洗区的水洗也混合进入吸附区第二个分离单元，吸余废液最终从第六个分离单元流出；
再生后水洗区：包含3个分离单元，以串联进纯水方式将多余的NaCl清洗干净；
再生区：包含3个分离单元，该区域的分离单元分为两组，其中第一个分离单元和第二个分离单元串联，采用1-1.5M的氯化钠进入第一个分离单元，第二个分离单元流出液与，离开阀口的盐水与再生后水洗区流出液混合后一并进入第三个分离单元；
解析后水洗区：包含3个分离单元，采用串联连接进纯水方式，将树脂罐中残留的解析液全部洗出；解析后水洗区流出液与解析区第一个分离单元流出液混合后进入解析区第二个分离单元；
解析区：包含2个分离单元，碱溶液进入第一个分离单元，第一个分离单元的流出液与解析后水洗区的流出液混合进入第二个分离单元；
洗脱后水洗区：包含3个分离单元，采用串联进纯水方式将树脂罐中残留的酸全部洗出，第三个分离单元流出液与洗脱区第二个分离单元流出液混合；
洗脱区：包含5个分离单元，该区分成两组，其中第一个分离单元和第二个分离单元串联，第三个分离单元到第五个分离单元串联，第一个分离单元进盐酸，第二个分离单元流出液与洗脱后水洗区第三个分离单元流出液混合后进入第三个分离单元，第五个分离单元流出液为最终产品CMAP；
浸润区：包含1个分离单元，将经空压区空气压空之后的分离单元通过逆流进CMAP的方式浸润分离单元内的树脂；
步骤3脱盐浓缩：将环磷酸腺苷粗品进行脱盐浓缩处理，得到高纯度高浓度的环磷酸腺溶液；
步骤4浓缩、干燥：将环磷酸腺溶液进行浓缩、干燥，得高纯度环磷酸腺苷。
2.根据权利要求1所述的一种环磷酸腺苷的生产工艺，其特征在于，步骤1中所选的陶瓷膜孔径为20-100nm，其工作环境为温度20-35℃，压力0.15-0.3Mpa。
3.根据权利要求1所述的一种环磷酸腺苷的生产工艺，其特征在于，步骤3中所述的脱盐浓缩为阳离子交换树脂脱盐浓缩、电渗析脱盐浓缩或膜分离脱盐浓缩。
4.根据权利要求1所述的一种环磷酸腺苷的生产工艺，其特征在于，步骤4所述的干燥采用真空干燥。
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Assignee: Xiamen Shida membrane Engineering Co.,Ltd.

Assignor: XIAMEN STARMEM TECHNOLOGY CO.,LTD.

Contract record no.: X2021980014823

Denomination of invention: A production process of cyclic adenosine monophosphate

Granted publication date: 20180403

License type: Exclusive License

Record date: 20211221

EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract