CN107698633A - 一种利用庆大霉素b发酵液生产庆大霉素b的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用庆大霉素B发酵液生产庆大霉素B的方法，其工艺步骤为：用磷酸调节庆大霉素B发酵液pH至3～5，充分搅拌后加入氧化钙调节发酵液pH至5～6，充分搅拌，随后依次加入重金属沉淀剂和助滤剂进行处理，再经板框过滤、氯仿分层得到庆大霉素B水溶液；将上述所得庆大霉素B水溶液经陶瓷膜过滤、扩张床吸附、结晶和干燥即可得到庆大霉素B纯品。本发明可实现庆大霉素B稳定、高效地生产，能够提高庆大霉素B的提取收率和有效含量，且工艺简单，生产成本低，降低环境污染指数，降低环保处理成本。
Description
技术领域
本发明属于抗生素提取技术领域，特别是涉及一种利用庆大霉素B发酵液生产庆大霉素B的方法。
背景技术
庆大霉素 B是棘孢小单孢菌的突变体发酵生产的一种氨基糖苷类抗生素，是庆大霉素家族中的一个小组份。庆大霉素B用于合成异帕米星，异帕米星由于对细菌产生的多数氨基糖苷钝化酶稳定的特点而呈现上升趋势。
庆大霉素B是一种碱性、水溶性很强的氨基糖苷类抗生素，现有技术中，大多是采用离子交换法对其进行提取分离及纯化：国外采用弱酸性离子交换树脂，国内大多数工厂生产上都采用强酸732树脂，静态吸附、动态解吸。随着对庆大霉素提纯方法的不断研究，出现了许多新的方法技术，如泡沫分离法、反胶束萃取法、沉淀法以及膜分离法等，但上述方法目前仅仅用于庆大霉素B实验室研究。
国内以离子交换法对庆大霉素B进行提取纯化的方式主要有两种：第一种工艺，将庆大霉素B发酵液经预处理（酸化、板框过滤工艺）、离子交换、浓缩、树脂脱色、结晶、微滤、干燥得到其成品；第二种工艺，将庆大霉素B发酵液经预处理（酸化、板框过滤工艺）、离子交换、萃取、反萃取、脱色、喷雾干燥得到其成品。
以上工艺存在的问题：
1 两种工艺提取总收率低，一般在65～75%。
2 第二种工艺中使用了大量的有机溶媒，使用萃取和反萃取工艺，降低了提取收率，提高了提取成本，同时对生态环境造成了一定的污染。
3 离子交换工艺中，采用氨水溶液进行解析，导致部分庆大霉素B流失，降低了产品收率。
4 国内没有制定庆大霉素B成品质量标准，但国内生产厂家提供的庆大霉素B有效含量较低，一般在90～92%；杂质含量较高，影响了下游产品异帕米星成品质量。
发明内容
本发明目的就在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种有效提高产品收率，提高产品有效含量，降低生产成本，减少环境污染，最终实现庆大霉素B稳定、高效生产的利用庆大霉素B发酵液生产庆大霉素B的方法。
为实现上述目的所采取的技术方案为：
一种利用庆大霉素B发酵液生产庆大霉素B的方法，其特征在于其工艺步骤为：
用10～30%磷酸调节庆大霉素B发酵液pH至3～5，充分搅拌后加入氧化钙调节发酵液pH至5～6，继续充分搅拌，随后依次加入重金属沉淀剂和助滤剂进行处理，再经板框过滤、氯仿分层、过滤得到庆大霉素B水溶液；
将上述所得庆大霉素B水溶液经陶瓷膜过滤、扩张床吸附、结晶、干燥即可得到庆大霉素B纯品。
所述重金属沉淀剂加入后搅拌40～60min，再静置80～100min，其中所述重金属沉淀剂为SHH-003重金属沉淀剂，用量为庆大霉素B发酵液体积的0.1～0.3%。
所述助滤剂加入后搅拌30～50min，再静置20～40min；所述助滤剂为珍珠岩，型号为GK-110粗，用量为庆大霉素B发酵液体积的3～5%。
所述氯仿分层是指经板框过滤得到的庆大霉素B溶液中加入氯仿，搅拌60～80min，静置100～120min，分层得到庆大霉素水溶液，其中氯仿用量为庆大霉素B发酵液体积的30～50%。
所述陶瓷膜过滤中选用多通道陶瓷膜，通道数控制在8～12，其膜材质为玻璃膜，孔径为0.2μm。
所述陶瓷膜过滤采用错流模式进行循环过滤，错流流速控制在6～10m/s，压力控制0.1～0.2MPa，滤液温度控制在40～50℃。
所述扩张床吸附是指用20～40%的氢氧化钠溶液调节庆大霉素B溶pH调至7.5～8.5，再经扩张床吸附工艺得到庆大霉素B溶液，过程包括：
上样：将吸附材料装入扩张柱内，庆大霉素B溶液从下往上进入扩张柱内，流速控制在3～5BV/h，
淋洗：配置30～40%的丙酮溶液，自上而下淋洗扩张床，时间控制在20～40min，
洗脱：淋洗结束，使用20～30%的氢氧化钠溶液从上往下进入扩张柱内，流速控制在2～4BV/h，至流出的溶液中庆大霉素B效价低于5mg/L时，停止洗脱。
所述吸附材料是酚醛型超高交联树脂，其用量为发酵液总亿的30～50%；扩张柱经高比为1：8～10。
所述结晶是指加入庆大霉素B滤液体积的8～10倍的丙酮，降温至0～5℃冷藏6～10h，然后过滤得到固体庆大霉素B。
所述干燥是指将采用双锥回转真空干燥机，干燥条件：温度50～70℃，真空度为-0.02～-0.08 MPa，运行频率为8～16HZ，干燥时间8～12h。
采用本发明的方法，具有以下技术优势：
1 本发明提取收率高。经验证，本发明的提取收率≥85%，远高于国内水平。
2 本发明工艺简单，生产总成本低。采用该工艺生产庆大霉素B，其生产成本＜1300元/kg，远低于国内水平（平均1500元/kg）。
3 经本发明生产的成品有效含量高，达到了97%，远高于国内水平。
4本发明避免了常规提纯工艺中有机溶媒的污染问题，降低了环保处理成本。
具体实施方式
下面用实例予以说明本发明，应该理解的是，实例是用于说明本发明而不是对本发明的限制。本发明的范围与核心内容依据权利要求书加以确定。
下述实施例中
庆大霉素B发酵液：使用棘孢小单孢菌，采用三级发酵模式生产庆大霉素B。培养基常用碳源淀粉、麦芽糖；培养基常用氮源是豆饼粉、玉米蛋白粉。发酵培养基温度控制在28～30℃，发酵周期120小时，60m3发酵罐发酵单位控制在800mg/L。
扩张床吸附工艺中使用的树脂由上海华震科技有限公司提供的酚醛型超高交联树脂。
所述陶瓷膜过滤中选用多通道陶瓷膜，通道数控制在8～12，其膜材质为玻璃膜，孔径为0.2μm。
所述助滤剂为珍珠岩，型号为GK-110粗。
所述重金属沉淀剂为SHH-003重金属沉淀剂，来源于重庆晟汇海环保科技有限公司。
实施例1
1）发酵液预处理
庆大霉素B发酵液10m3，发酵单位是803mg/L，发酵总亿为8.03。
用10%磷酸调节庆大霉素B发酵液pH至3，充分搅拌后加入氧化钙调节发酵液pH至5。
加入重金属沉淀剂SHH-003，用量为1kg， 继续搅拌40min，再静置80min。
加入助滤剂珍珠岩，型号为GK-110粗，用量为30kg，搅拌30min，再静置20min。
经板框过滤，得到庆大霉素B溶液7.3m3。
庆大霉素B溶液中加入2.2m3氯仿，搅拌60min，再静置100min，分层后过滤，得到庆大霉素B溶液7.2m3。经检测，发酵单位是1098mg/L。
发酵液预处理的收率：98.5%。
2） 陶瓷膜过滤
陶瓷膜过滤采用错流模式进行循环过滤，错流流速控制在6m/s，压力控制0.1～0.2MPa，滤液温度控制在40℃。过滤结束，庆大霉素B水溶液7.1m3，发酵单位是1093mg/L
收率：98.2%。
3） 扩张床吸附
20%的氢氧化钠调节庆大霉素B溶液pH至7.5，再经扩张床吸附工艺得到庆大霉素B溶液，过程包括：
上样：将吸附材料装入扩张柱内，庆大霉素B溶液从下往上进入扩张柱内，流速控制在3BV/h，
淋洗：配置30%的丙酮溶液，自上而下淋洗扩张床，时间控制在20min，
洗脱：淋洗结束，使用20%的氢氧化钠溶液从上往下进入扩张柱内，流速控制在2BV/h，至流出的溶液中庆大霉素B效价为4.8mg/L时，停止洗脱。
吸附材料是酚醛型超高交联树脂，其用量为2.41kg。
收集庆大霉素B滤液8.4m3，发酵单位是878mg/L。
收率：95.1%。
4）结晶
庆大霉素B滤液中加入丙酮67.2m3，降温至0℃冷藏6h，然后过滤得到固体庆大霉素B。
5） 干燥
使用双锥回转真空干燥机干燥庆大霉素B，干燥条件：温度50℃，真空度为-0.02MPa，运行频率为8HZ，干燥时间12h。
庆大霉素B重量为6.8kg，含量为97.2%， 总收率84.3%。
实施例2
1）发酵液预处理
庆大霉素B发酵液10m3，发酵单位是814mg/L，发酵总亿为8.14。
用15%磷酸调节庆大霉素B发酵液pH至3.5，加入氧化钙调节发酵液pH至5.3。
加入重金属沉淀剂SHH-003，用量为1.5kg， 继续搅拌45min，再静置85min
加入助滤剂珍珠岩，型号为GK-110粗，用量为35kg，搅拌35min，再静置25min。
经板框过滤，得到庆大霉素B溶液7.4m3。
庆大霉素B溶液中加入2.6m3氯仿，搅拌65min，再静置105min，分层过滤，得到庆大霉素B溶液7.3m3。经检测，发酵单位是1098mg/L。
发酵液预处理的收率：98.5%。
2） 陶瓷膜过滤
陶瓷膜过滤采用错流模式进行循环过滤，错流流速控制在7m/s，压力控制0.1～0.2MPa，滤液温度控制在42℃。过滤结束，庆大霉素B水溶液7.2m3，发酵单位是1094mg/L。
收率：98.3%。
3） 扩张床吸附
25%的氢氧化钠调节庆大霉素B溶液pH至7.8，再经扩张床吸附工艺得到庆大霉素B溶液，过程包括：
上样：将吸附材料装入扩张柱内，庆大霉素B溶液从下往上进入扩张柱内，流速控制在3.5BV/h，
淋洗：配置33%的丙酮溶液，自上而下淋洗扩张床，时间控制在25min，
洗脱：淋洗结束，使用25%的氢氧化钠溶液从上往下进入扩张柱内，流速控制在2.5BV/h，至流出的溶液中庆大霉素B效价为4.5mg/L时，停止洗脱。
吸附材料是酚醛型超高交联树脂，其用量为2.85kg。
收集庆大霉素B滤液9.1m3，发酵单位是824mg/L。
收率：95.2%。
4）结晶
庆大霉素B滤液中加入丙酮77.35m3，降温至2℃冷藏7h，然后过滤得到固体庆大霉素B。
5） 干燥
使用双锥回转真空干燥机干燥庆大霉素B，干燥条件：温度55℃，真空度为-0.04MPa，运行频率为10HZ，干燥时间11h。
庆大霉素B重量为6.91kg，含量为97.4%， 总收率84.9%。
实施例3
1）发酵液预处理
庆大霉素B发酵液10m3，发酵单位是821mg/L，发酵总亿为8.21。
用20%磷酸调节庆大霉素B发酵液pH至4，加入氧化钙调节发酵液pH至5.5。
加入重金属沉淀剂SHH-003，用量为2kg， 继续搅拌50min，再静置90min
加入助滤剂珍珠岩，型号为GK-110粗，用量为40kg，搅拌40min，再静置30min。
经板框过滤，得到庆大霉素B溶液7.3m3。
庆大霉素B溶液中加入2.9m3氯仿，搅拌70min，再静置110min，分层过滤，得到庆大霉素B溶液7.2m3。经检测，发酵单位是1124mg/L。
发酵液预处理的收率：98.6%。
2） 陶瓷膜过滤
陶瓷膜过滤采用错流模式进行循环过滤，错流流速控制在8m/s，压力控制0.1～0.2MPa，滤液温度控制在45℃。过滤结束，庆大霉素B水溶液7.1m3，发酵单位是1021mg/L
收率：98.4%。
3） 扩张床吸附
30%的氢氧化钠调节庆大霉素B溶液pH至8，再经扩张床吸附工艺得到庆大霉素B溶液，过程包括：
上样：将吸附材料装入扩张柱内，庆大霉素B溶液从下往上进入扩张柱内，流速控制在4BV/h，
淋洗：配置35%的丙酮溶液，自上而下淋洗扩张床，时间控制在30min，
洗脱：淋洗结束，使用30%的氢氧化钠溶液从上往下进入扩张柱内，流速控制在3BV/h，至流出的溶液中庆大霉素B效价为4.0mg/L时，停止洗脱。
吸附材料是酚醛型超高交联树脂，其用量为3.28kg。
收集庆大霉素B滤液9.5m3，发酵单位是727mg/L。
收率：95.3%。
4）结晶
庆大霉素B滤液中加入丙酮85.5m3，降温至3℃冷藏8h，然后过滤得到固体庆大霉素B。
5） 干燥
使用双锥回转真空干燥机干燥庆大霉素B，干燥条件：温度60℃，真空度为-0.05MPa，运行频率为12HZ，干燥时间10h。
庆大霉素B重量为6.99kg，含量为97.6%， 总收率85.2%。
实施例4
1）发酵液预处理
庆大霉素B发酵液10m3，发酵单位是816mg/L，发酵总亿为8.16。
用25%磷酸调节庆大霉素B发酵液pH至4.5，加入氧化钙调节发酵液pH至5.5。
加入重金属沉淀剂SHH-003，用量为2.5kg， 继续搅拌55min，再静置95min
加入助滤剂珍珠岩，型号为GK-110粗，用量为45kg，搅拌45min，再静置35min。
经板框过滤，得到庆大霉素B溶液7.2m3。
庆大霉素B溶液中加入3.24m3氯仿，搅拌75min，再静置115min，分层过滤，得到庆大霉素B溶液7.1m3。经检测，发酵单位是1131mg/L。
发酵液预处理的收率：98.4%。
2） 陶瓷膜过滤
陶瓷膜过滤采用错流模式进行循环过滤，错流流速控制在9m/s，压力控制0.1～0.2MPa，滤液温度控制在47℃。过滤结束，庆大霉素B水溶液7m3，发酵单位是1127mg/L
收率：98.3%。
3） 扩张床吸附
35%的氢氧化钠调节庆大霉素B溶液pH至8.3，再经扩张床吸附工艺得到庆大霉素B溶液，过程包括：
上样：将吸附材料装入扩张柱内，庆大霉素B溶液从下往上进入扩张柱内，流速控制在4.5BV/h，
淋洗：配置37%的丙酮溶液，自上而下淋洗扩张床，时间控制在35min，
洗脱：淋洗结束，使用35%的氢氧化钠溶液从上往下进入扩张柱内，流速控制在3.5BV/h，至流出的溶液中庆大霉素B效价为3.8mg/L时，停止洗脱。
吸附材料是酚醛型超高交联树脂，其用量为3.67kg。
收集庆大霉素B滤液9.9m3，发酵单位是759mg/L。
收率：95.3%。
4）结晶
庆大霉素B滤液中加入丙酮89m3，降温至4℃冷藏9h，然后过滤得到固体庆大霉素B。
5） 干燥
使用双锥回转真空干燥机干燥庆大霉素B，干燥条件：温度65℃，真空度为-0.06MPa，运行频率为14HZ，干燥时间9h。
庆大霉素B重量为6.94kg，含量为97.4%， 总收率85%。
实施例5
1）发酵液预处理
庆大霉素B发酵液10m3，发酵单位是810mg/L，发酵总亿为8.1。
用30%磷酸调节庆大霉素B发酵液pH至5，加入氧化钙调节发酵液pH至6。
加入重金属沉淀剂SHH-003，用量为3kg， 继续搅拌60min，再静置100min
加入助滤剂珍珠岩，型号为GK-110粗，用量为50kg，搅拌50min，再静置40min。
经板框过滤，得到庆大霉素B溶液7.3m3。
庆大霉素B溶液中加入3.65m3氯仿，搅拌80min，再静置120min，分层过滤，得到庆大霉素B溶液7.2m3。经检测，发酵单位是1104mg/L。
发酵液预处理的收率：98.1%。
2） 陶瓷膜过滤
陶瓷膜过滤采用错流模式进行循环过滤，错流流速控制在10m/s，压力控制0.1～0.2MPa，滤液温度控制在50℃。过滤结束，庆大霉素B水溶液7.1m3，发酵单位是1099mg/L
收率：98.2%。
3） 扩张床吸附
40%的氢氧化钠调节庆大霉素B溶液pH至8.5，再经扩张床吸附工艺得到庆大霉素B溶液，过程包括：
上样：将吸附材料装入扩张柱内，庆大霉素B溶液从下往上进入扩张柱内，流速控制在5BV/h，
淋洗：配置40%的丙酮溶液，自上而下淋洗扩张床，时间控制在40min，
洗脱：淋洗结束，使用35%的氢氧化钠溶液从上往下进入扩张柱内，流速控制在4BV/h，至流出的溶液中庆大霉素B效价为3.5mg/L时，停止洗脱。
吸附材料是酚醛型超高交联树脂，其用量为4.05kg。
收集庆大霉素B滤液10.5m3，发酵单位是707mg/L。
收率：95.2%。
4）结晶
庆大霉素B滤液中加入丙酮89m3，降温至4℃冷藏9h，然后过滤得到固体庆大霉素B。
5） 干燥
使用双锥回转真空干燥机干燥庆大霉素B，干燥条件：温度70℃，真空度为-0.08MPa，运行频率为16HZ，干燥时间8h。
庆大霉素B重量为6.85kg，含量为97.1%， 总收率84.6%。
对比实施例1
庆大霉素B发酵液10m3，发酵单位是806mg/L。
庆大霉素B发酵液经盐酸酸化pH至3，板框过滤，得到滤液7.3m3，滤液效价为1086mg/L，过滤收率为98.4%。
庆大霉素B滤液经第一次离子交换，得到庆大霉素滤液9.2m3，滤液效价为759mg/L，收率为88.1%。
庆大霉素B滤液经第二次离子交换，得到庆大霉素滤液9.3m3，滤液效价为677mg/L，收率为90.2%。
庆大霉素B滤液经浓缩，脱色后，庆大霉素滤液9.2m3，滤液的效价为672 mg/L，收率为98.3%。
庆大霉素B滤液经结晶干燥后得到成品5.85kg，庆大霉素B有效含量为91.4%，总收率为72.6%。
对比实施例2
庆大霉素B发酵液10m3，发酵单位是814mg/L。
庆大霉素B发酵液经盐酸酸化pH至2.5，板框过滤，得到滤液7.1m3，滤液效价为1133mg/L，过滤收率为98.8%。
庆大霉素B滤液经萃取，其萃取液效价为1022mg/L，萃取液体积为6.7m3，萃取收率为85.1%。
庆大霉素B萃取液经离子交换、树脂脱色、结晶和干燥，得到成品5.83kg，有效含量90.7%，总收率为71.6%。
Claims (10)
1.一种利用庆大霉素B发酵液生产庆大霉素B的方法，其特征在于其工艺步骤为：
用10～30%磷酸调节庆大霉素B发酵液pH至3～5，充分搅拌后加入氧化钙调节发酵液pH至5～6，继续充分搅拌，随后依次加入重金属沉淀剂和助滤剂进行处理，再经板框过滤、氯仿分层、过滤得到庆大霉素B水溶液；
将上述所得庆大霉素B水溶液经陶瓷膜过滤、扩张床吸附、结晶、干燥即可得到庆大霉素B纯品。
2.按照权利要求1所述的利用庆大霉素B发酵液生产庆大霉素B的方法，其特征在于所述重金属沉淀剂加入后搅拌40～60min，再静置80～100min，其中所述重金属沉淀剂为SHH-003重金属沉淀剂，用量为庆大霉素B发酵液体积的0.1～0.3%。
3.按照权利要求1所述的利用庆大霉素B发酵液生产庆大霉素B的方法，其特征在于所述助滤剂加入后搅拌30～50min，再静置20～40min；所述助滤剂为珍珠岩，型号为GK-110粗，用量为庆大霉素B发酵液体积的3～5%。
4.按照权利要求1所述的利用庆大霉素B发酵液生产庆大霉素B的方法，其特征在于所述氯仿分层是指经板框过滤得到的庆大霉素B溶液中加入氯仿，搅拌60～80min，静置100～120min，分层得到庆大霉素水溶液，其中氯仿用量为庆大霉素B发酵液体积的30～50%。
5.按照权利要求1所述的利用庆大霉素B发酵液生产庆大霉素B的方法，其特征在于所述陶瓷膜过滤中选用多通道陶瓷膜，通道数控制在8～12，其膜材质为玻璃膜，孔径为0.2μm。
6.按照权利要求1或5所述的利用庆大霉素B发酵液生产庆大霉素B的方法，其特征在于所述陶瓷膜过滤采用错流模式进行循环过滤，错流流速控制在6～10m/s，压力控制0.1～0.2MPa，滤液温度控制在40～50℃。
7.按照权利要求1所述的利用庆大霉素B发酵液生产庆大霉素B的方法，其特征在于所述扩张床吸附是指用20～40%的氢氧化钠溶液调节庆大霉素B溶pH调至7.5～8.5，再经扩张床吸附工艺得到庆大霉素B溶液，过程包括：
上样：将吸附材料装入扩张柱内，庆大霉素B溶液从下往上进入扩张柱内，流速控制在3～5BV/h，
淋洗：配置30～40%的丙酮溶液，自上而下淋洗扩张床，时间控制在20～40min，
洗脱：淋洗结束，使用20～30%的氢氧化钠溶液从上往下进入扩张柱内，流速控制在2～4BV/h，至流出的溶液中庆大霉素B效价低于5mg/L时，停止洗脱。
8.按照权利要求8所述的利用庆大霉素B发酵液生产庆大霉素B的方法，其特征在于所述吸附材料是酚醛型超高交联树脂，其用量为发酵液总亿的30～50%；扩张柱经高比为1：8～10。
9.按照权利要求1所述的利用庆大霉素B发酵液生产庆大霉素B的方法，其特征在于所述结晶是指加入庆大霉素B滤液体积的8～10倍的丙酮，降温至0～5℃冷藏6～10h，然后过滤得到固体庆大霉素B。
10.按照权利要求1所述的利用庆大霉素B发酵液生产庆大霉素B的方法，其特征在于所述干燥是指将采用双锥回转真空干燥机，干燥条件：温度50～70℃，真空度为-0.02～-0.08MPa，运行频率为8～16HZ，干燥时间8～12h。
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