CN106905338A - 一种埃博霉素b的提纯方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及埃博霉素B提取纯化的方法改进，属于生物分离技术领域。该方法通过低温冷冻方法去除大部分的杂质，通过改变密度达到固液分离的效果，然后再通过两次结晶的方法，使最终产品的纯度进一步提高，减少硅胶柱层析等限速步骤，简化了埃博霉素B提取工艺过程，降低了操作成本，有更广阔的应用前景。

Description

一种埃博霉素B的提纯方法

技术领域

本发明属于生物分离技术领域，具体涉及一种埃博霉素B的提取纯化方法。

背景技术

紫杉醇的发现把抗癌药的研究推进了一个新的领域，但随着深入的研究和临床应用，紫杉醇暴露出很多不足和弊端，包括合成困难、提取资源紫杉树缺乏和临床应用中有很多副作用。之后，德国GBF研究所于1985年从南非赞比西河河滩的土壤中分离到一株粘细菌——纤维堆囊菌Soce90菌株，并测得其培养物具有抗真菌的活性和细胞毒性。1995年前后，美国宾夕法尼亚西点Merck研究实验室的Daniel M.Bollag等为了寻求具有微管蛋白(Tubulin)聚合活性的化合物从Emporia州立大学的J.E.Peterson菌种收藏室获得的纤维堆囊菌株SMP44的发酵提取物具有促进微管蛋白聚合成微管的埃博霉素。在后续研究中发现，埃博霉素的作用机制与紫杉醇相似，但结构完全不同，并且毒性比紫杉醇小，水溶性好等优点，自此开始了埃博霉素类及类似物的研究与应用。

目前已有多种埃博霉素类化合物进入不同阶段的临床评估，如BMS-247550、BMS310705、KOS-862以及ZK-EPO等，他们都为埃博霉素类或其衍生物。在埃博霉素制备方法研究中，发酵生产和半合成修饰的途径体现了自身的优势，BMS-147550(ixabepilone)是采用这种方式由施贵宝公司于2007年10月上市的应用于乳腺癌治疗的埃博霉素衍生物，几乎全面替代了紫杉醇。

埃博霉素的发酵生产一般采用在发酵过程添加前体丙酸钠或者丙酸提高埃博霉素B的比例和产量，在发酵液中加入树脂(常用XAD-16、CD180、CAD-40、S-8、NKA-Ⅱ、AB-8等)对埃博霉素进行吸附，发酵结束后收集树脂，进行提取。常规的提取纯化过程主要包括有机极性溶剂浸提(常用乙醇、乙酸乙酯、异丙醇、甲醇等)，减压浓缩后加入乙酸乙酯萃取，萃取液浓缩后一般要进行硅胶柱层析(200-300目，丙酮、石油醚、乙酸乙酯、正庚烷等两种组合为流动相)、反相色谱(C18填料，乙腈水或甲醇水为流动相)的纯化等。

埃博霉素B提取过程中，乙酸乙酯层浓缩液要通过多次硅胶柱层析达到提纯的效果，或者经过硅胶柱层析后进行反相色谱纯化。费时费力，并且要用到大量的有机溶剂，给大生产带来一定的安全风险。在其他产品的提取纯化工艺中曾有采用低温冷冻过滤的方法除杂，过滤过程需要在-20℃以下低温过程中进行，并且在过滤过程中悬浮的杂质堵塞过滤材料，给过滤和后期的清洗带来很大的难题。

发明内容

本发明的目的在于解决埃博霉素B提取生产的瓶颈，去除用柱层析或反相色谱柱的提纯方法，采用低温除杂和两步结晶来达到纯化的目的。

本发明具体技术方案如下:

(1)冷冻：埃博霉素B提取物浓缩液加入极性有机溶剂，低温冷冻，杂质析出。

(2)去除杂质：步骤(1)所得悬浊液加入极性有机溶剂静置分层，收集上层液体。

(3)结晶：步骤(2)所得液体减压浓缩至干，搅拌过程中加入极性有机溶剂加热溶解，后减压浓缩减少体积后加入反溶剂控温结晶。

(4)重结晶：步骤(3)所得晶体再用有机溶剂在搅拌过程中加热溶解，后减压浓缩减少体积后加入反溶剂进行重结晶得到纯品，即为产品。

优选地，所述步骤包括：

1)采用极性溶剂充分溶解提取过程中的乙酸乙酯层浓缩液，在低温条件下静置，使其中的杂质得到充分析出，埃博霉素B富集到极性溶液中。

2)步骤(1)为悬浊液，加入同样的或者密度小的易溶埃博霉素B的溶剂，降低液体的密度使悬浮的杂质沉淀，达到分层分离的目的。

3)收集步骤(2)的上层溶液，采用减压浓缩蒸干后，逐步加入另一极性溶剂50℃加热溶解，趁热过滤除去不溶物，开启搅拌150rpm减压浓缩减少体积的1/6-1/5，缓慢降温过程中加入反溶剂，待温度合适后，降低搅拌转速至50rpm养晶2h，过滤收集晶体，晶体为埃博霉素B粗品，此时埃博霉素B的纯度为94.31％，收率89.23％。

4)步骤(3)得到粗品用与水互溶的极性溶剂加热溶解，开启搅拌120rpm减压浓缩减少体积的1/5-1/6，缓慢降温过程中缓慢加入纯化水，待温度合适后，降低搅拌转速至30rpm养晶1h，过滤收集晶体，得到埃博霉素B的纯品，纯度为98.92％，总收率80.90％。

所述乙酸乙酯层浓缩液是由埃博霉素发酵生产过程中加入非极性大孔吸附树脂吸附后得到的提取物。具体操作方法如下：

在埃博霉素B发酵过程中加入XAD-16大孔吸附树脂，发酵结束后过滤收集树脂，分别用3倍树脂体积水洗涤2次和15％乙醇洗涤1次，除去部分极性有机物，分别用5倍树脂体积的乙醇进行两次浸提，合并浸提液，然后减压浓缩后得到浓缩液，加入乙酸乙酯(浓缩液所含埃博霉素B的量：乙酸乙酯体积＝1g：1L)，再加入浓缩液等体积的纯化水搅拌萃取分层，收集乙酸乙酯层，乙酸乙酯层减压浓缩得到的含有埃博霉素B浓缩物。

由埃博霉素发酵生产过程中加入活性炭等其他吸附剂吸附后得到的提取物浓缩液也可以适用于本发明。

步骤(1)中所用极性有机溶剂选自乙腈、丙酮、乙醇、甲醇、乙醚、异丙醇、正丙醇、乙酸乙酯中的一种或多种，进一步优选为乙腈，乙酸乙酯浓缩液中埃博霉素B的含量与所加极性有机溶剂的体积比为2-3:1(g：L)。

步骤(1)冷冻温度为-15℃至-20℃，冷冻静置时间为15h-24h。

步骤(2)所用极性有机溶剂为乙腈、丙酮、乙醇、甲醇、乙醚、异丙醇和正丙醇中的一种或多种，优选乙醚或乙腈，步骤(2)所用极性有机溶剂体积为加入溶剂前溶液体积的1/3-1/4。

步骤(3)所用极性有机溶剂可为乙腈、丙酮、乙醇、甲醇、乙醚、异丙醇、正丙醇和乙酸乙酯中的一种或多种，优选丙酮或乙酸乙酯，溶解温度为50℃，结晶前减压浓缩减少的体积为溶液的1/6-1/5，所用减压浓缩的条件：温度：40℃-42℃，真空度＜-0.08MPa。所用反溶剂可为石油醚，或正己烷，或正庚烷，加入的反溶剂体积：加入反溶剂前溶液体积＝6:4-5，流加时间为20-30min，养晶温度为3℃-6℃。

步骤(4)加入的有机溶剂为甲醇、乙醇和丙酮中的一种或多种，优选甲醇，溶解温度为50℃，减压浓缩减少的体积为溶液的1/6-1/5。步骤(4)所用反溶剂为纯化水，加入纯化水前溶液体积与纯化水的体积比1:2-4，流加时间为20-30min，养晶温度为4℃-6℃。所用减压浓缩的条件：温度：40℃-42℃，真空度＜-0.08MPa。

所用有机溶剂为分析级纯度，石油醚的沸程为60-90。

检测分析的条件：Agieint ZORBAX SB-Aq，规格为4.6×250mm，填料粒径5mm，流动相为乙腈：水＝45：55，流速1mL/min。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步说明本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。经验证所述方法适用于现有技术任意制备方法所得发酵液，使用本申请方法纯度都能得到不同程度的提高。上硅胶柱之前纯度都能达到99.1％以上。

实施例所用发酵液的制备：

埃博霉素B生产菌为纤维堆囊菌ATCC25532。培养方法为：

1)固体平板培养：其固体培养基成份为，葡萄糖0.1％、蛋白胨0.2％、硫酸镁0.1％、氯化钙0.2％、磷酸氢二钾0.2％、酵母提取物0.3％。调节pH至7.2，于121℃灭菌30分钟，菌种涂布于固体平板培养基上，30℃倒置培养6-7天。

2)摇瓶扩培：平板接种于摇瓶中，摇瓶培养基的组份为葡萄糖0.1％、可溶性淀粉2％、硫酸镁0.1％、氯化钙0.2％、磷酸氢二钾0.2％、酵母提取物0.3％。调节pH至7.2，于121℃灭菌30分钟，30℃，200rpm培养4-5天。

3)种子培养：将摇瓶接种于种子罐中，培养基与摇瓶培养基相同，121℃蒸汽灭菌30分钟，灭菌后接种，培养温度为30℃，转速为200rpm，通气量为0.5vvm，罐压为0.04kg/cm2，并流加氨水使pH维持在7.2，当溶氧下降变缓时，进行移种。

4)发酵培养：发酵培养基组份为可溶性淀粉0.3％、硫酸镁0.2％、氯化钙0.3％、磷酸氢二钾0.2％、酵母提取物0.3％，花生粉0.5％。121℃蒸汽灭菌30分钟，灭菌后压差接种，培养温度为30℃，转速为200rpm，通气量为0.5vvm，罐压为0.04kg/cm2，流加氨水或丙酸使pH维持在7.2。为了提高埃博霉素的产量，在培养48小时后，加入1.2％大孔树脂XAD-16N，这样既让菌体在发酵前期得到了充分生长，又能够避免发酵后期的产物抑制。发酵96小时开始测定效价，直至效价不再明显增加时结束发酵。

实施例1

一、浓缩液的制备

收集3吨发酵液中的大孔吸附树脂32.30kg，经过两次水洗和一次15％乙醇洗涤，加入乙醇浸提2h过滤收集一次浸提液，再次加入乙醇浸提2h过滤收集二次浸提液，合并的浸提液在40℃下减压浓缩至无醇液，加入乙酸乙酯后再加入适量纯化水进行萃取，静置分层2h，收集乙酸乙酯层并在40℃下减压浓缩至2.90L的浓缩物，含有65.30g埃博霉素B。

二、冷冻去除杂质

取上述浓缩物2.90L，充分溶解于21.80L乙腈中，在-15℃下静置15h，缓慢加入5.50L乙腈，静置30min收集上清液，埃博霉素B的收率为96.68％。

三、结晶

取上述收集的上清溶液(共含有63.13g埃博霉素B)，在40℃下减压浓缩至干，得到埃博霉素粗品。

在50℃条件下，开启搅拌，缓慢加入乙酸乙酯溶液至埃博霉素B粗品全部溶解，趁热过滤，滤液体积为1.21L，搅拌转速调至转速150rpm，减压浓缩至0.97L，缓慢加入正己烷1.16L，同时缓慢降温，待温度降至6℃，搅拌转速调至60rpm，养晶2h，过滤收集埃博霉素B粗品，粗品干燥后，为白色粉末状，埃博霉素B的纯度为95.58％，收率为89.23％。

四、重结晶

称取上一步所得的粗品58.94g，在50℃缓慢加入丙酮溶液至全部溶解，溶液总体积为1.15L，减压浓缩至体积0.92L，开启搅拌120rpm，缓慢加入纯化水1.84L，温度控制在6℃，搅拌转速调至30rpm，养晶1h，过滤收集埃博霉素B纯品，纯品干燥后重53.23g，纯度为99.25％。

五、硅胶柱分离

采用正相硅胶柱进一步纯化，取上一步所得的纯品53.23g，进行硅胶柱(200-300目)分离，硅胶用量为2662g，流动相为乙酸乙酯：石油醚＝3：7，收集富含埃博霉素B的流出液，减压浓缩至干、干燥后称重48.78g(纯度为99.92％以上)。

实施例2

一、浓缩液的制备

收集3吨发酵液中的大孔吸附树脂32.12kg，经过两次水洗和一次15％乙醇洗涤，加入乙醇浸提2h过滤收集一次浸提液，再次加入乙醇浸提2h过滤收集二次浸提液，合并的浸提液在40℃下减压浓缩至无醇液，加入乙酸乙酯后再加入适量纯化水进行萃取，静置分层2h，收集乙酸乙酯层并在40℃下减压浓缩至2.79L的浓缩物，含有63.52g埃博霉素B。

二、冷冻去除杂质

取上述浓缩物2.79L，充分溶解于31.76L乙腈中，在-20℃下静置24h，缓慢加入10.59L乙腈，静置30min收集上清液，埃博霉素B的收率为98.62％。

三、结晶

取上述收集的上清溶液(共含有62.64g埃博霉素B)，在40℃下减压浓缩至干，得到埃博霉素粗品。

在50℃条件下，开启搅拌，缓慢加入丙酮溶液至埃博霉素B粗品全部溶解，趁热过滤，滤液体积为1.14L，搅拌转速调至转速150rpm，减压浓缩至0.95L，缓慢加入石油醚1.42L，同时缓慢降温，待温度降至3℃，搅拌转速调至60rpm，养晶2h，过滤收集埃博霉素B粗品，粗品干燥后，为白色粉末状，埃博霉素B的纯度为94.31％，收率为92.32％。

四、重结晶

称取上一步所得粗品61.32g，在50℃缓慢加入乙醇溶液至全部溶解，溶液总体积为1.08L，减压浓缩至体积0.90L，开启搅拌120rpm，缓慢加入纯化水3.60L，温度控制在4℃，搅拌转速调至30rpm，养晶1h，过滤收集埃博霉素B纯品，纯品干燥后重54.98g，纯度为99.10％。

五、硅胶柱分离

采用正相硅胶柱进一步纯化，取上一步所得纯品54.98g，进行硅胶柱(200-300目)分离，硅胶用量为2456g，流动相为乙酸乙酯：石油醚＝3：7，收集富含埃博霉素B的流出液，减压浓缩至干、干燥后称重49.72g(纯度为99.92％以上)。

实施例3

一、浓缩液的制备

收集3吨发酵液中的大孔吸附树脂33.21kg，经过两次水洗和一次15％乙醇洗涤，加入乙醇浸提2h过滤收集一次浸提液，再次加入乙醇浸提2h过滤收集二次浸提液，合并的浸提液在40℃下减压浓缩至无醇液，加入乙酸乙酯后再加入适量纯化水进行萃取，静置分层2h，收集乙酸乙酯层并在40℃下减压浓缩至3.02L的浓缩物，含有65.79g埃博霉素B。

二、冷冻去除杂质

取上述浓缩物3.02L，充分溶解于25.30L乙腈中，在-17℃下静置20h，缓慢加入7.22L乙腈，静置30min收集上清液，埃博霉素B的收率为98.26％。

三、结晶

取上述收集的上清溶液(共含有64.65g埃博霉素B)，在40℃下减压浓缩至干，得到埃博霉素粗品。

在50℃条件下，开启搅拌，缓慢加入丙酮溶液至埃博霉素B粗品全部溶解，趁热过滤，滤液体积为1.22L，搅拌转速调至转速150rpm，减压浓缩至0.99L，缓慢加入石油醚1.32L，同时缓慢降温，待温度降至4℃，搅拌转速调至60rpm，养晶2h，过滤收集埃博霉素B粗品，粗品干燥后，为白色粉末状，埃博霉素B的纯度为96.12％，收率为91.87％。

四、重结晶

称取上一步所得粗品61.79g，在50℃缓慢加入甲醇溶液至全部溶解，溶液总体积为1.16L，减压浓缩至体积0.95L，开启搅拌120rpm，缓慢加入纯化水2.85L，温度控制在4℃，搅拌转速调至30rpm，养晶1h，过滤收集埃博霉素B纯品，纯品干燥后重55.91g，纯度为99.39％。

五、硅胶柱分离

采用正相硅胶柱进一步纯化，取上一步所得纯品55.91g，进行硅胶柱(200-300目)分离，硅胶用量为2796g，流动相为乙酸乙酯：石油醚＝3：7，收集富含埃博霉素B的流出液，减压浓缩至干、干燥后称重52.38g(纯度为99.92％以上)。

实施例4

一、浓缩液的制备

收集3吨发酵液中的大孔吸附树脂31.85kg，经过两次水洗和一次15％乙醇洗涤，加入乙醇浸提2h过滤收集一次浸提液，再次加入乙醇浸提2h过滤收集二次浸提液，合并的浸提液在40℃下减压浓缩至无醇液，加入乙酸乙酯后再加入适量纯化水进行萃取，静置分层2h，收集乙酸乙酯层并在40℃下减压浓缩至2.83L的浓缩物，含有62.84g埃博霉素B。

二、冷冻分层收集上清

取上述步骤得到的浓缩物2.83L，充分溶解于25.14L正丁醇中，在-20℃下静置20h，缓慢加入7.18L乙腈，静置30min收集上清液，埃博霉素B的收率为98.19％。选用正丁醇冷冻时杂质析出少，纯度低。

三、结晶

取上述收集的上清溶液(含有61.70g埃博霉素B)，在40℃下减压浓缩至干，得到埃博霉素粗品。

在50℃条件下，开启搅拌，缓慢加入氯仿溶液至埃博霉素B粗品全部溶解，趁热过滤，滤液体积为1.10L，搅拌转速调至转速150rpm，减压浓缩至0.90L，缓慢加入石油醚1.20L，同时缓慢降温，待温度降至4℃，搅拌转速调至60rpm，养晶2h，过滤收集埃博霉素B粗品，粗品干燥后，为白色粉末状，埃博霉素B的纯度为81.31％，收率为75.12％。

四、重结晶

称取上一步所得粗品57.00g，在50℃缓慢加入正丁醇溶液至全部溶解，溶液总体积为1.02L，减压浓缩至体积0.83L，开启搅拌120rpm，缓慢加入纯化水2.49L，温度控制在5℃，搅拌转速调至30rpm，养晶1h，过滤收集埃博霉素B纯品，纯品干燥后重47.58g，纯度为86.26％。

五、硅胶柱分离

采用正相硅胶柱进一步纯化，取上一步所得纯品47.58g，进行硅胶柱(200-300目)分离，硅胶用量为2379g，流动相为乙酸乙酯：石油醚＝3：7，收集富含埃博霉素B的流出液，减压浓缩至干、干燥后称重32.82g(纯度为99.10％)。

Claims (10)

1.一种埃博霉素B的提纯方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)埃博霉素B提取物浓缩液加入极性有机溶剂，低温冷冻，杂质析出。

(2)步骤(1)所得悬浊液加入极性有机溶剂静置分层，收集上层液体。

(3)步骤(2)所得液体减压浓缩至干，搅拌过程中加入有机溶剂加热溶解，后减压浓缩减少体积后加入反溶剂控温结晶。

(4)步骤(3)所得晶体再用有机溶剂在搅拌过程中加热溶解，后减压浓缩减少体积后加入反溶剂进行重结晶得到纯品，即为产品。

2.根据权利1所述一种埃博霉素B的提纯方法，其特征在于，提取物浓缩液制备方法为：发酵结束后，过滤收集树脂，洗涤树脂，洗涤后的树脂采用乙醇浸提，减压浓缩至无醇液体，无醇液体采用乙酸乙酯萃取，并加入适量纯化水进行分层，收集乙酸乙酯层，减压浓缩至无乙酸乙酯浓缩物。

3.根据权利2所述一种埃博霉素B的提纯方法，其特征在于，所述洗涤树脂的方式为2次水洗和1次15％乙醇洗，体积均为3倍树脂体积；所述乙醇浸提步骤中，乙醇体积为5倍树脂体积，乙酸乙酯体积：乙醇浸提浓缩液所含埃博霉素B的量＝1L：1g，所加水的体积等于乙醇浸提浓缩液的体积。

4.根据权利1所述一种埃博霉素B的提纯方法，其特征在于，所述步骤(1)所用极性有机溶剂为乙腈、丙酮、乙醇、甲醇、乙醚、异丙醇、正丙醇、乙酸乙酯中的一种或多种，所用极性有机溶剂体积：埃博霉素B的量＝1L：2g-3g。

5.根据权利1所述一种埃博霉素B的提纯方法，其特征在于，所述步骤(1)所述冷冻温度为-15℃至-20℃，时间为15h-24h。

6.根据权利1所述一种埃博霉素B的提纯方法，其特征在于，所述步骤(2)所用极性有机溶剂为乙腈、丙酮、乙醇、甲醇、乙醚、异丙醇和正丙醇中的一种或多种，优选乙腈或乙醚，极性有机溶剂体积为加入溶剂前溶液体积的1/3-1/4。

7.根据权利1所述一种埃博霉素B的提纯方法，其特征在于，所述步骤(3)所用有机溶剂为乙腈、丙酮、乙醇、甲醇、乙醚、异丙醇、正丙醇和乙酸乙酯中的一种或多种，优选丙酮或乙酸乙酯，溶解温度为50℃，减压浓缩减少的体积为溶液的1/6-1/5。

8.根据权利1所述一种埃博霉素B的提纯方法，其特征在于，所述步骤(3)所述反溶剂为石油醚，或正己烷，或正庚烷，加入的反溶剂体积：加入反溶剂前溶液体积＝6:4-5，流加时间为20-30min，养晶温度为3℃-6℃。

9.根据权利1所述一种埃博霉素B的提纯方法，其特征在于，所述步骤(4)所用有溶剂为乙腈、丙酮、乙醇、甲醇、乙醚、异丙醇和正丙醇中的一种或多种，溶解温度为50℃，减压浓缩减少的体积为溶液的1/6-1/5。

10.根据权利1所述一种埃博霉素B的提纯方法，其特征在于，所述步骤(4)所用反溶剂为纯化水，加纯化水前溶液体积与纯化水的体积比1：2-4，流加时间为20-30min，养晶温度为4℃-6℃。