CN1056377C - 用环烷酸萃取体系提取和纯化抗生素 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种抗生素提取新方法，主要涉及洁霉素和大环内酯类的红霉素、吉它霉素、螺旋霉素、麦白霉素和泰乐菌素等的制备方法。该新方法是用一种新的萃取体系代替传统工艺中的醋酸丁酯和异辛醇、丁醇、中性磷类萃取溶剂。新萃取体系是由环烷酸和稀释剂组成的混合体系，必要时加进一定比例的添加剂。新的制备方法可以提高收率和质量，从而降低产品成本。
Description
本发明涉及一种抗生素提取新方法，属医药制品技术领域。
本发明主要涉及洁霉素及大环内酯类抗生素，这些抗生素分别都是用丁醇、醋酸丁酯或醇类、中性磷类萃取剂进行提取。
本发明的目的是研究一种新的提取方法，改变传统的工艺方法，特别是改变原工艺流程中的萃取体系，用一个由新的萃取剂和稀释剂及部分添加剂组成的新萃取体系，代替醋酸丁酯、丁醇、中性磷及醇类体系，以提高产品收率和质量，降低溶剂消耗和能耗，从而降低成本。
本发明所用的萃取体系，其萃取剂为环烷酸，稀释剂为正己烷、环己烷、正庚烷、磺化煤油、加氢煤油、航空煤油或普通煤油等中的一种或一种以上。萃取剂和稀释剂体积比为V萃∶V稀＝1∶0～100。添加剂视发酵液情况而定。
洁霉素及大环内酯类抗生素分子中都含有氨基，其在水溶液中均呈碱性，因而可以用有机酸作萃取剂进行反应萃取。环烷酸就是常用的一种有机酸类溶剂。
环烷酸的水溶性很小，其分子结构式为：式中R为烷烃。A.洁霉素提取
洁霉素在发酵生产过程中除生成洁霉素外，还产生4～8％的B组分，它的结构式中只比洁霉素少一个亚甲基-CH2基团。但生物活性仅为洁霉素的1/4。因而直接影响洁霉素的药用效果。而且近几年来国内外都在用洁霉素生产氯洁霉素，要求B组分＜1.7％。因此，必须在提取过程中除掉一部分B组分。
传统的丁醇法，是无法除掉B组分的，因而国内外都在研究新的萃取体系。国内专利(申请号90100389.1)提出中性磷(膦)类萃取体系可以使B组分降低到1％以下，但由于中性磷的毒性和价格昂贵，至今不能推广使用。其它研究的萃取体系(如混合醇)由于B组分的去除率低而需要级数大，设备复杂而也无法推广使用。
本发明研制出一种新方法，其特点是将提炼工序分为两个阶段，第一阶段使用本发明的新萃取体系萃取洁霉素，而把大部分B组分甩在萃残液中丢弃掉。经洗涤后用盐酸(或其它酸)反萃取。第二阶段再用少量传统的丁醇法进行二次萃取。进一步脱水结晶，得到B组分＜2％的粗晶。粗晶再用传统的丙酮结晶法精制后得成品。
本发明的洁霉素萃取方法是这样实现的：
①取工厂洁霉素发酵滤液，必要时加入NaOH溶液调pH；
②用前所述的新萃取溶剂对上述溶液进行萃取，萃取操作温度为10-40℃，流比为：水相(A)与有机相(O)之比为A∶O＝1-10∶1；
③将上述萃得有机相用0.5～5NHCl或其他酸溶液进行1-5级反萃取，反萃取温度为：10-40℃，流比为：O∶A＝1～10∶1；反萃取后有机相经NaOH溶液处理后返回复用。
④将上述第③步反萃取得液用1-40％NaOH调pH6～10，经过滤后用丁醇或用中性磷萃取剂2-5级二次萃取；二次萃取残液返回套用；
⑤将上述第④步二次萃取液，用0.001～5N的盐酸或其他酸反萃取，将反萃取液经脱色、过滤、丙酮结晶后再经过滤、洗涤、干燥得成品；
对第④步丁醇萃取液，还可经真空浓缩除水后结晶、过滤、干燥，得粗晶；粗晶进一步用水溶解、脱色、过滤、丙酮结晶后再经过滤、洗涤、干燥得成品。
⑥上述第⑤步丁醇滤液或反萃取后溶剂残液复用，丙酮回收后复用。
在该新方法中采用闭合循环设计，从而可以进一步提高产品收率。实施例表1
B.大环内酯类抗生素提取
| 序号 | 滤液效价μ/mol | 萃取剂+稀释剂+添加剂 | 萃取流比A/O | 磷酸流比O/A | 粗晶收率％ | 粗晶B组合％ | 精品收率％ | 精品B组分％ |
| 1 | 3500 | 50％环烷酸50％磺化煤油 | 5/1 | 10/1 | 88 | 1.7 | 85 | 1.3 |
| 2 | 3300 | 40％环烷酸60％加氢煤油 | 4/1 | 8/1 | 84 | 1.5 | 81 | 1.2 |
| 3 | 2900 | 50％环烷酸50％航空煤油 | 5/1 | 10/1 | 86 | 1.8 | 82 | 1.4 |
| 4 | 3100 | 30％环烷酸65％磺化煤油5％TBP | 5/1 | 8/1 | 87 | 1.4 | 83 | 1.0 |
大环内酯类抗生素主要是抗革兰式阳性菌及某些革兰式阴性菌的一类抗生素，其结构特点是分子内含有大的内酯环(14-16环)，是带有氨基的碱性抗生素。其中常用的有：红霉素(Erythromycin)、吉它霉素(Kitasamycin)、螺旋霉素(Spiramycin)、泰乐菌素(tylosin)和麦迪霉素(Midecamycin，国内产品由于组成略有不同而称之为麦白霉素，拉丁名称为Meleumycinum)等。目前大环内酯类抗生素的提取方法主要是溶剂萃取法，所用萃取溶剂为醋酸丁酯或辛醇(异辛醇或第二辛醇，下同)，即在碱性条件下从发酵滤液中用萃取剂萃取，再经其它处理而得最终结晶产品。其具体处理流程如下：
红霉素(或吉它霉素、螺旋霉素、麦白霉素、泰乐菌素)发酵液→过滤→发酵滤液→加NaOH液调pH→醋酸丁酯或辛醇萃取→酸反萃→加NaOH液调pH至碱性→结晶→过滤→干燥→产品。
以上是原则流程，不同抗生素略有不同，如红霉素可在有机相内直接结晶得乳酸盐或硫氰酸盐；吉它霉素、麦白霉素、螺旋霉素和泰乐霉素则均是在反萃取后调pH值，在碱性条件下结晶。上述流程的主要缺点是：醋酸丁酯萃取时溶剂耗量大，不同抗生素其耗量虽略有不同，但据估算其费用约占产品成本的近1/3，为了从萃残液中回收萃取溶剂，又需附加大量能耗。辛醇体系则具有难闻气味。
本发明的萃取方法，其原则流程如下所示：
本发明的大环内酯类抗生素萃取工艺中：1.螺旋霉素的制备方法是：
取工厂螺旋霉素发酵滤液，加NaOH溶液适当调pH后与本发明新萃取溶剂按一定流比进行多级逆流萃取，萃取流比水相A与有机相O之间的比即A∶O＝1-10∶1，萃得有机相再用草酸(H2C2O4)+磷酸二氢钾(KH2PO4)缓冲液(pH≈2)或其它酸按一定流比进行反萃取(多级逆流或错流)，反萃流比O∶A＝1～10∶1，萃取和反萃取操作温度为：10℃-40℃，反萃得液经除残留溶剂后加NaOH液调pH值至9～11.0，并加热至50-65℃，保温0-60分钟，而得螺旋霉素结晶，经过滤、干燥则可得螺旋霉素产品。结晶母液返回套用。下表(表2)列出了部分螺旋霉素萃取、反萃取的实施例：
表2
| 序号 | 发酵滤液u/ml | 萃取剂+稀释剂 | 萃取流比A/O | 萃取率％ | 反萃流比O/A | 反萃取率％ | 萃取、反萃温度℃ |
| 1# | 2000 | 50％环烷酸+50％磺化煤油 | 4 | 93 | 6 | 96 | 23℃ |
| 2# | 2100 | 40％环烷酸+60％加氢煤油 | 5 | 91 | 6 | 95 | 20℃ |
| 3# | 2400 | 50％环烷酸+50％环己烷 | 6 | 91 | 5 | 94 | 21℃ |
| 4# | 2000 | 30％环烷酸+70％正庚烷 | 5 | 92 | 7 | 95 | 19℃ |
| 表中：O代表有机相，A代表水相。下同。 | |||||||
2.红霉素提取
取工厂红霉素发酵滤液，加NaOH液适当调pH值与本发明新萃取体系按一定流比A∶O＝1-8∶1，进行多级(2-3级)逆流萃取，然后升温至40℃左右，在搅拌下加入硫氰酸钠(或硫氰酸钾)或其他有机酸得结晶，经过滤、洗涤、干燥得硫氰酸盐成品。
或用反萃取工艺，即将萃得有机溶液用醋酸+醋酸钠缓冲液(pH＝4.0-4.8)按一定流比(O∶A＝1～10∶1)进行多级逆流(2-3级)或错流(2-3级)反萃。萃取和反萃温度10-40℃。将反萃取得液用NaOH液调pH值至近中性(6.0-7.0)，然后加进过量硫氰化钾(KCNS)(或硫氰化钠NaCNS、硫氰化铵NH4CNS等)，硫氰化物与红霉素克分子比为2-20mol/1mol，在15℃-35℃条件下搅拌20分钟至3小时得红霉素的硫氰酸盐结晶，经过滤、水洗、烘干后即得红霉素的硫氰酸盐成品。母液部分或全部返回套用。其部分实验结果列于表3。
表3红霉素萃取、反萃取、沉盐实验结果
| 序号 | 发酵滤液u/ml | 萃取剂+稀释剂 | 萃取流比A/O | 萃取率％ | 反萃流比O/A | 反萃取率％ | KCNS加入mol/mol红霉素 | 盐收率％ |
| 1# | 2800 | 40％环烷酸+60％磺化煤油 | 4 | 97 | 3 | 93 | 11 | 80 |
| 2# | 3000 | 40％环烷酸+60％加氢煤油 | 6 | 96 | / | / | 2.5 | 83 |
| 3# | 3000 | 50％环烷酸+50％环己烷 | 5 | 97 | 2 | 95 | 12 | 79 |
| 4# | 3000 | 30％环烷酸+70％正庚烷 | 3 | 95 | 7 | 94 | 10 | 78 |
3.吉它霉素提取
取工厂吉它霉素发酵滤液(3000u/mol)，加NaOH液适当调节pH值后与本发明新萃取溶剂按一定流比(A∶O＝1-10∶1)进行多级(2-3)逆流萃取，萃得有机相再用pH＝0.5～3.5的草酸(H2C2O4)液(或其它酸)进行反萃，反萃可按多级逆流(2-3级)或多级错流方式进行，反萃取流比O∶A＝1-10∶1，萃取和反萃取温度：10℃-40℃。反萃得液经除残留溶剂后加NaOH液调pH至6.5左右，并加热至40℃，加碱至pH＝8.5-9.0，升温至50℃后保温5分钟以上，得吉它霉素结晶。过滤并于60℃下烘干。结晶母液返回套用。下表(表4)列出了部分吉它霉素萃取、反萃取实例。
表4 吉它霉素萃取、反萃实验结果
| 序号 | 发酵滤液u/ml | 萃取剂+稀释剂 | 萃取流比A/O | 萃取率％ | 反萃流比O/A | 反萃取率％ | 萃取、反萃温度℃ |
| 1# | 2500 | 50％环烷酸+50％磺化煤油 | 6 | 96 | 4 | 96 | 21℃ |
| 2# | 3000 | 40％环烷酸+60％加氢煤油 | 5 | 97 | 5 | 95 | 19℃ |
| 3# | 3000 | 50％环烷酸+50％环己烷 | 6 | 93 | 5 | 96 | 20℃ |
| 4# | 3000 | 30％环烷酸+70％正庚烷 | 5 | 93 | 5 | 94 | 22℃ |
4.麦白霉素提取
取工厂麦白霉素发酵滤液，加NaOH液适当调pH值后用本发明的新萃取体系按一定流比(A∶O＝1-10∶1)进行多级(2-3)逆流萃取，后用pH＝1.0～3.5的草酸(H2C2O4)或其它酸(HCl)进行反萃取，去除反萃得液中的残留溶剂，再加NaOH液调pH值至8.0-9.0，并加热至40℃，搅拌20分钟而得麦白霉素结晶。过滤后用pH＝8.5热水洗涤，在60-70℃下干燥而得成品。结晶母液返回套用，其部分实例列于表5。
表5麦白霉素萃取、反萃取实验结果
| 序号 | 发酵滤液u/ml | 萃取剂+稀释剂 | 萃取流比A/O | 萃取率％ | 反萃流比O/A | 反萃取率％ | 萃取、反萃温度℃ |
| 1# | 2600 | 50％环烷酸+50％磺化煤油 | 4 | 95 | 4 | 97 | 22℃ |
| 2# | 2500 | 40％环烷酸+60％加氢煤油 | 5 | 96 | 5 | 96 | 20℃ |
| 3# | 2500 | 50％环烷酸+50％环己烷 | 4 | 94 | 5 | 95 | 19℃ |
| 4# | 2800 | 30％环烷酸+70％正庚烷 | 5 | 94 | 4 | 97 | 21℃ |
5.泰乐菌素提取
取工厂泰乐菌素发酵滤液，加NaOH液适当调节pH值后用本发明的新萃取体系按一定流比(A∶O＝1-10∶1)进行多级(2-3)逆流萃取，后用pH＝1.0～3.5的草酸(H2C2O4)或其它酸(HCl)进行反萃取，去除残留溶剂再加NaOH液调pH值至8.0-10.0，并加热至60℃，搅拌30分钟而得泰乐菌素结晶。经过滤烘干得产品。结晶母液返回套用。其部分实例列于表6。
表6泰乐菌素萃取、反萃取实验结果
| 序号 | 发酵滤液u/ml | 萃取剂+稀释剂 | 萃取流比A/O | 萃取率％ | 反萃流比O/A | 反萃取率％ | 萃取、反萃温度℃ |
| 1# | 2600 | 50％环烷酸+50％磺化煤油 | 4 | 95 | 4 | 97 | 22℃ |
| 2# | 2500 | 40％环烷酸+60％加氢煤油 | 5 | 96 | 5 | 96 | 20℃ |
| 3# | 2500 | 50％环烷酸+50％环己烷 | 4 | 94 | 5 | 95 | 19℃ |
Claims (3)
1.一种抗生素提取方法，其特征在于包括以下步骤：(1)用由环烷酸和有机溶剂组成的萃取体系萃取抗生素水溶液；温度为10-40℃，(2)用酸的水溶液反萃取上述有机相；温度为10-40℃。
2.根据权利要求1所述的抗生素提取方法，其特征在于该萃取体系是由环烷酸作萃取剂，用正己烷、环己烷、正庚烷、磺化煤油、加氢煤油、航空煤油或普通煤油中的任何一种或一种以上的有机溶剂作稀释剂，混合并经酸洗处理而制成，萃取剂与稀释剂的体积比为V萃∶V稀＝1∶0～100。
3.根据权利要求1所述的抗生素提取方法，其特征在于该抗生素为洁霉素及大环内酯类的红霉素、吉它霉素、螺旋霉素、麦白霉素、麦迪霉素和泰乐霉素。
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