CN1050718A

CN1050718A - 从发酵液中提取洁霉素

Info

Publication number: CN1050718A
Application number: CN 89107627
Authority: CN
Inventors: 于淑秋; 徐荣芳; 陈家镛; 万钢; 杨智发
Original assignee: Institute of Chemical Metallurgy CAS
Current assignee: Institute of Process Engineering of CAS
Priority date: 1989-10-06
Filing date: 1989-10-06
Publication date: 1991-04-17
Anticipated expiration: 2004-10-06
Also published as: CN1025198C

Abstract

本发明属于生物化工领域，即研究一种新的溶剂萃取体系，该萃取剂可以从含有蛋白质、色素及其它有机和无机杂质的弱碱性发酵液中选择性地萃取洁霉素，用盐酸(或硫酸)反萃，即可获得高浓度洁霉素盐酸盐溶液，无需脱色、浓缩直接用丙酮结晶而制得合格洁霉素产品。

Description

本发明属于生物化工领域，具体属于从发酵液中提取洁霉素的技术。即研究一种新的溶剂萃取体系，该萃取剂可以从含有蛋白质、色素及其它有机及无机杂质的弱碱性发酵液中选择性地萃取洁霉素，用盐酸（或硫酸）反萃即可以获得高浓度洁霉素盐酸盐溶液。无需脱色、浓缩即可用丙酮结晶而制得质量合格产品。

从发酵液中提取抗生素是医药工业中的重要环节，洁霉素（即Lincomycin）是重要的抗生素之一，是1962年从链霉菌变种的培养液中产生的碱性抗生素。

从发酵液中提取洁霉素主要采用溶剂萃取法，最早的溶剂萃取法是1963年由E.R.Bergy等人提出的（U.S.P.3086912），大致步骤为：发酵液滤去菌丝后，用氢氧化钠调节PH为10，用滤液体积1/3量的正丁醇错流萃取两次，丁醇相用稀硫酸反萃（有/水＝2/1），反萃液再用碱调节至PH＝10.1，重复进行第一阶段的错流两次萃取操作。负荷洁霉素的有机相用少量水（O/A＝10/1）洗两次，冷冻干燥得粗品。S.L.Jariuala（U.S.P.4091204 1978）则用盐酸代替了硫酸反萃，用在60℃蒸发浓缩干燥代替了冷冻干燥，反萃液使用活性炭脱色再用二氯甲烷（CH₂Cl₂）萃取。萃取相浓缩后加盐酸反萃，丙酮结晶得产品。

国内提取洁霉素绝大多数采用丁醇萃取法，基本延续了美国专利方法，但取消了二氯甲烷萃取步骤，由于丁醇本身的特征，使提取工艺中存在若干不可克服的缺点：

1、丁醇与水互溶性较大，在常温下水相中溶解丁醇量达7.2%，丁醇中含水量达20%，因此溶剂回收系统是必不可少的工序。由于这种互溶特性，真实滤液中所含有的各种有机及无机杂质将部分进入丁醇相，为获得合格洁霉素产品，负荷了洁霉素的丁醇相必须多次用稀碱液洗涤。

2、丁醇对洁霉素萃取能力强，因而选择性较差，不能有效地分离杂质，进入丁醇相的各种色素、杂质在碱洗段并不能有效地去除，它们将随反萃剂一同进入水相。因此丙酮结晶前的活性炭脱色工序是必不可少的。

3、丁醇萃取洁霉素，在PH＜2.0的酸性介质中，丁醇将萃取部分洁霉素，这便为反萃带来困难，必须多次错流操作。在反萃段非但不能富集反而被稀释了。因而为获效价＞25万单位/毫升的洁霉素水溶液，蒸发浓缩工序是不可缺少的。

为克服丁醇提取工艺存在的上述缺点，本发明采用了较长碳链的各种醇类，一般碳原数不能低于5，包括伯碳原子醇类，基本骨架为：CH₃（CH₂）_XCH₂OH X大于3或等于3。如正己醇，正庚醇等。在惰性部分（CH₂）_X中，可含有不同结构的支链，如异辛醇

仲碳原子醇类，基本骨架为

在惰性部分可含有不同结构的支链，如仲辛醇

环己醇

叔碳原子醇类，基本骨架

如叔戊醇：

附图示出平衡PH值对萃取洁霉素的影响。图中曲线1表示用正丁醇为萃取剂，条件为：水相洁霉素2450u/ml，温度26℃，相比O/A＝1/2，萃取5分钟;曲线2表示用仲辛醇为萃取剂，条为：水相洁霉素2450u/ml，温度60℃，相比O/A＝1/2，萃取时间5分钟。

现结合附图进一步说明本发明的特点：

1、由附图曲线1可见，丁醇萃取洁霉素在平衡PH＜2.0的酸性介质中，将部分萃取洁霉素，从而使反萃发生困难。本发明所用萃取选择性较高，负荷了洁霉素的有机相可省去水洗及脱色工序;

2、本发明所用长链醇类在PH＜4.0己基本不萃取洁霉素，如附图中曲线2所示，由此为反萃富集带来方便。本发明可用大相比（有/水）有效地反萃和富集洁霉素，使水相洁霉素浓度达到25-38万单位/ml，这样便不需薄膜浓缩而可直接用丙酮结晶。正丁醇与本发明所用萃取剂反萃性能比较见表1。由表1可见丁醇做萃取剂，在平衡PH低于2反萃率近直线下降;相反仲辛醇（本发明所用其它醇类规律相近）做萃取剂，只要保持平衡PH＜4.0，便可近定量地反萃洁霉素。同时采用丁醇做萃取剂，也无法通过反萃达到富集，如表1所示，反萃率随相比增而急剧地下降，相反，本发明所采用的醇类，只要保持反萃液中洁霉素单位低于它的溶解度（约38-40万单位/ml）以及良好的相分离条件，（如充分静置或离心），反萃率与相比几乎无关，根据表1中有机相洁霉素效价及相比计算，本发明所用萃取剂，反萃液中洁霉素浓度可高达37.5万单位/ml，而丁醇做萃取剂，通过反萃富集至2万单位/ml已有困难。采用本发明所用各类萃取剂可能达到的优良的富集效果已由工厂实践所证明，表2列出了一些常用醇类萃取洁霉素结果。

表1 不同醇类盐酸反萃性能比较

名称有机相u/ml 反萃条件反萃液反萃率

℃ t/分 O/A PH %

仲辛醇 3350 25-30 5 4/1 0.7 ＞98

仲辛醇 3350 25-30 5 4/1 1.0 ＞98

仲辛醇 3350 25-30 5 4/1 4.0 ＞98

仲辛醇 3350 25-30 5 4/1 5.7 ＞98

正丁醇 4077 25-30 5 4/1 0.7 70

25-30 5 4/1 1.0 80

25-30 5 4/1 2.0 90

25-30 5 4/1 4.0 87

25-30 5 4/1 5.7 53

25-30 5 4/1 6.0 45

异辛醇 15000 25 2 4/1 2-3 ＞98

25 2 12/1 2-3 ＞98

25 2 25/1 2-3 ＞98

正丁醇 5570 25 2 2/1 2-3 97

5570 25 2 4/1 2-3 85

5570 25 2 8/1 2-3 70

5570 25 2 20/1 2-3 60

表2 不同醇类萃取洁霉素

（醇类均用不加稀释原始品）

试剂萃取条件初始料液平衡水相萃取率

名称温度时间相比效价 PH 效价 E%

℃ 分 O/A u/ml u/ml

正己醇 27 3 1/2 2500 9.82 500 80.7

正庚醇 23 5 1/1 2600 10.90 500 80.8

正辛醇 60 5 1/1 2600 11.12 320 87.7

正癸醇 23 15 1/1 4870 9.96 1500 69.2

仲辛醇 60 5 1/1 2600 10.94 400 84.6

异辛醇 60 5 1/1 2440 11.10 400 83.6

环己醇 53 15 1/1 4870 10.26 350 93.4

叔戊醇 23 15 1/1 4870 11.18 400 93.0

正如以上所述，丁醇萃取工艺欲获得合格洁霉素盐酸产品，共需要九个工序;而采用本发明工艺，只需要三个工序，即萃取、反萃和丙酮结晶。在抗菌素生产中，工序越少，收率越高。利用本发明与原工艺生产用滤液的对比试验已充分证明这一点。新工艺比原工艺洁霉素总收率提高了5-15%。

实例一：正己醇萃取洁霉素

使用正己醇可在常温下有效地萃取洁霉素。表3列出平衡水相浓度对萃取的影响，表明正己醇萃取能力随初始水相洁霉素浓度增加而增大。当相比有（O）/水（A）＝1/2时，单级萃取率均可大于80%。

已使用正己醇进行了发酵滤液的萃取实验结果如下：滤液效价2500u/ml，PH11.50，O/A01/2，30℃，接触时间2分钟，采用两级逆流萃取：一级余水效价 480u/ml PH10.7

二级余水效价 140u/ml PH10.6

表明两级逆流萃取，洁霉素萃取接近95%。

表3 水相浓度对正己醇萃取的影响

27℃，3分钟，O/A＝1/2，初始水相PH10.5-11.0

初始水相平衡水相平衡有机分配系数 E%

洁霉素效价 PH效价效价 D

u/ml u/ml u/ml

2500 9.82 500 4000 8.00 80.7

10000 9.87 1908.64 16183 8.50 80.9

20000 10.10 3570 32861 9.21 82.2

29022 9.66 5061.52 47921 9.47 82.6

40000 10.14 6372.2 67256 10.60 84.1

50000 10.27 7647 84707 11.10 84.7

60000 10.28 8547 102907 11.63 85.8

实例二：正庚醇萃取洁霉素

表4 列出水相洁霉素浓度对正庚醇萃取的影响。

表4 水相浓度对萃取的影响

25℃，5分钟，O/A＝1/1，初始水相PH11-11.24

初始水相平衡水相平衡有机相 E%

效价u/ml PH u/ml u/ml

2500 10.83 400 2100 84.0

5000 10.50 800 4200 84.0

10000 10.90 1600 8400 84.0

20000 10.86 2900 17100 85.5

30000 11.07 4300 25700 85.7

与实例一相比，正庚醇萃取能力不及正己醇，常温下，O/A＝1/1与正己醇O/A＝1/2相当。使用发酵滤液进行实验结果如下：O/A＝1/1，2分，30℃，料液PH11.5，效价2500u/m。采用两级逆流萃取后：

一级余液 PH10.9 效价（平均）488u/ml

二级余液 PH10.8 效价（平均）152u/ml

实例三：仲辛醇萃取洁霉素的温度效应

水相料液效价245u/ml，平衡水相PH10.50-10.60，5分钟，O/A＝1/2。

萃取温度℃ 洁霉素萃取率%

25 50

34 58

42 67

50 70

60 73

因此使用仲辛醇，洁霉素萃取率随温度升高而显著增大。在实际工厂实践中，需在50-60℃下作业。

实例四：仲辛醇从发酵滤液中萃取洁霉素

55-60℃，5分，O/A＝1/1，采用三级错流萃取，第一级O/A＝1/1，第二、三级O/A＝1/2结果如下：

滤液效价u/ml 三级后总萃取率（生物法）最终余液u/ml

3396 97.3 93

3634 96.3 72

因此三级错流萃取后，最终余液洁霉素含量＜100u/ml。

实例五：仲辛醇负洁有机相反萃结果

有机相u/ml 反萃相比O/A 反液u/ml 贫有u/ml 反萃率Es%

27332 11.93/1 243491 187 99.32

34957 10/1 352580 133 99.62

37141.4 12.93/1 313027 247 99.34

结果表明仲辛醇中负荷了2.7～3.7万u/ml洁霉素，采用大相比，单级反萃率均可＞99%，而反萃液中洁霉素可达到30万u/ml之多，直接用丙酮结晶便可以获得高的收率。

实例六：异辛醇萃取时温度效应

水相料液洁霉素2450u/ml，平衡水相PH10.4-10.80，5分，O/A＝1/2。

萃取温度℃ 萃取率%

25 43

30 50

40 62

50 70

60 73

因此使用异辛醇做萃取剂，也需在50-60℃方可有效地萃取洁霉素。

实例七：异辛醇从发酵滤液中提取洁霉素

实验共处理了96升真空滤液，效价1800-2500u/ml，含洁霉素总量为187.32克，折成洁霉素盐酸盐约221.6克，实得产品为170.43克洁霉素碱，折成盐酸盐为201.6克。因此提炼段收率＞85%，采用丁醇为萃取剂，洁霉素总收率一般在70-75%之间，主要决定各工厂操作及管理水平。

Claims

1、用醇类从发酵后所得的弱碱性(PH9-12)滤液中提取洁霉素的方法，其特征是使用碳原子数大于五的长链醇类萃取，用盐酸反萃，获得高浓度洁霉素水溶液，无需浓缩富集、脱色，可直接用丙酮结晶而获得合格产品。

2、按权利要求1所述方法，本发明所用长链醇类为伯醇类如正己醇、正庚醇、正辛醇、正癸醇、异辛醇等;仲醇类如仲辛醇、环己醇等;叔醇类如叔戊醇等。

3、按权利要求1、2所述方法，负荷洁霉素有机相可采用单级反萃而获得高浓度反萃液。