CN116462726A - 一种泡沫分离法分离富集多拉菌素的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种泡沫分离法分离富集多拉菌素的方法，所述的方法为：多拉菌素发酵液过滤，菌渣加入溶剂，搅拌后加入泡沫分离塔内，搅拌均匀后从塔底连续鼓入空气，形成泡沫，收集泡沫直至无泡沫产生，得到的泡沫由塔顶排出得到泡沫液，泡沫液过滤，取滤液结晶，干燥得多拉菌素成品。本发明与现有技术相比，缩短了工艺路线和工时，生产成本大幅减少，还省时、省力，成本低，并且工艺稳定、低能耗、环境友好，容易工业化。
Description
技术领域
本发明属于药物领域，具体涉及一种泡沫分离法分离富集多拉菌素的方法。
背景技术
多拉菌素是20世纪90年代研发出的第三代大环内酯类抗寄生虫药，是由阿维链霉菌的基因工程菌发酵生产的一种阿维菌素类抗生素。多拉菌素一般是以环己氨羧酸为前体进行合成。在使用范围和效果方面是内外兼杀剂，对寄生虫中的线虫和节肢动物有良好的使用效果，比第二代伊维菌素范围还要广，效果还要好。在预防寄生虫再感染方面多拉菌素的有效时间更长。因此，多拉菌素是目前世界上最具开发潜力和开发价值的兽用抗寄生虫药物。
多拉菌素又名都林霉素，颜色大多数为白色或淡黄色，无味，结晶粉末，化学名称为25-环己烷基-5-O-去甲基-25-去(1-甲丙基)阿维菌素B1，分子式C50H74O14，分子量899.11，熔点为116～119℃，易溶于有机溶剂，如甲醇、乙醇、乙酸乙酯等，但在水中的溶解度较低。多拉菌素对光比较敏感，当紫外线照射时，可导致8、9和10、11之间的双键异构化；对酸也较敏感，当用稀盐酸处理时，C-13上的二糖基会断开。多拉菌素由两种组分组成，其中主组分为B1a，占80％以上，次组分为B1b，低于20％。
作为阿维菌素类抗寄生虫类药物，多拉菌素通过特异性抑制线虫和节肢类昆虫的神经信号传递，从而使寄生虫的神经信号无法对肌肉细胞起作用，即虫体对神经刺激没有反应，从而麻痹僵硬而死。具体而言，多拉菌素是与寄生虫神经元上的特异性位点结合，改变其细胞膜上氯离子通道的通透性，使抑制性神经递质γ-氨基丁酸的释放量增加，这些γ-氨基丁酸作用于神经元，使其兴奋性神经递质的释放量减少，从而造成下一个神经元无法进入兴奋状态，达到神经信号传递阻断的目的。
现有文献主要集中在对多拉菌素生产菌株的改良以及多拉菌素制剂的研究，针对多拉菌素分离纯化的研究较少，文献“发酵液中多拉菌素的提取和萃取条件研究”(天然产物研究与开发，邹泽先等，2012年，110-113)公开了以甲醇为最佳提取试剂，浓缩提取液再经2倍体积乙酸乙酯萃取2次的方法对发酵液中的多拉菌素进行提取和萃取。文献“多拉菌素的分离纯化工艺及其微胶囊剂型的初步研究”(邹泽先，武汉工业学院硕士学位论文，2011年，第13-37页)公开了用国产DM11树脂对多拉菌素进行分离纯化，纯度由4％左右增大至约45％，其总回收率在80％左右；再通过进行硅胶柱层析精制，可以使纯度达到约92％，总回收率约为60％。
中国专利CN201310383711.7“一种多拉菌素的分离纯化方法”中采用多次结晶的方式，混合溶剂种类较多，回收困难，不利于环保，且多次结晶必然导致收率偏低。其次专利中对菌渣萃取液采用浓度成膏状的方法，在实际生产中由于菌渣含水量及含量较低的问题，浓缩到后期需要将其浓缩到膏状，耗费的能源是很高的。
中国专利CN104418927B公开了一种多拉菌素的分离纯化方法。该方法包括通过浸提，将多拉菌素从发酵液中分离，然后通过活性炭脱色处理，结合程序降温结晶法等步骤，得到高纯度的多拉菌素产品。但是现有技术中分离纯化得到的多拉菌素，其纯度、收率和脱色效果均有待进一步提高。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本发明利用泡沫分离的特点，提供一种高效率的分离富集多拉菌素的方法。
其主要技术方案为：一种泡沫分离法分离富集多拉菌素的方法，包括以下步骤：
(1)将多拉菌素发酵液加入助滤剂进行过滤，收集菌丝渣；
(2)向所得菌渣中加入极性溶剂，搅拌；
(3)将浸提液加入泡沫分离塔内，搅拌均匀后从塔底连续鼓入空气形成泡沫，收集泡沫直至无泡沫产生，得到的泡沫由塔顶排出得到泡沫液；
(4)将泡沫液过滤，得到滤液；
(5)将滤液降温结晶，过滤，得到湿晶；
(6)将所得潮晶真空减压干燥，即得到高纯度的多拉菌素结晶粉。
进一步的，所述步骤(1)中的助滤剂为硅藻土或珍珠岩，用量为发酵液体积的0.5～5％(g/ml)。
进一步的，所述步骤(2)中极性溶剂为浓度50-80％(体积分数)的甲醇溶液或乙醇溶液。
进一步的，所述步骤(3)中空气的气体流量以原料液总的体积量计为40～80ml/min·L，所述原料液为菌渣和极性溶剂的混合液。
进一步的，所述步骤(4)中所用过滤介质的孔径≤0.22um，可采用除菌板过滤或者同样孔径的滤袋、钛棒过滤器过滤。
进一步的，所述步骤(5)中的降温结晶是将温度降至0～10℃，搅拌时间为3～4小时。
进一步的，所述泡沫分离塔的柱高与内径比为10～20∶1。
本发明的有益效果在于：
泡沫分离技术是以气泡作为分离介质，利用原料液中不同组分表面活性的差异，使具有表面活性的物质被吸附在气泡表面，通过收集泡沫相，富集表面活性物质，实现分离和纯化的一种新型技术，
表面活性剂具有亲水基和亲油基，即表面活性剂具有双亲结构，能形成胶团，对多拉菌素具有增溶作用，能提高浸出效能和提取率，能显著地降低溶液的表面或界面张力，且表面活性剂可使溶液形成稳定、丰富的泡沫。因此表面活性剂参与的分离过程一般都有效率高、能耗低的特点。
表面活性剂的泡沫分离集分离和浓缩两项功能于一身，是以界面吸附为基础的分离技术。根据文献中的物理模型，吸附在泡沫表面的表面活性剂与溶质的作用力有两种：一种是表面活性剂与溶质间离子-离子作用力，它有良好的选择性和高的提浓率，表面活性离子在气/液界面上吸附，形成定向离子层，此离子层对反离子有电性引力，不同的反离子，吸引力亦不同，利用这种性质，可以把溶液中的某些物质(离子性的)随所形成的泡沫分离出来。特别是对于浓度很稀、含量很少的物质，其他方法往往不易于分离，使用此法可得到较好的效果；另一种是离子-偶极间作用力。因此，基于表面活性剂的泡沫分离能够更有效进行物质分离，达到分离效率高、耗能低、污染小的优点。
发明人利用泡沫分离技术对多拉菌素进行分离纯化，避免了现有技术中树脂和硅胶的使用，由于树脂和硅胶柱层析过程需要用到大量溶剂，同时硅胶通常不可回收重复再利用，因此与现有技术相比，本发明可通过控制泡沫分离塔的高度，将多拉菌素分离纯化，使溶剂流回底部继续进行萃取操作，减少了溶剂的使用量；同时泡沫液经过滤后可直接进行结晶处理，不仅缩短了工艺路线、工时，降低了生产成本，还省时、省力，成本低，并且工艺稳定、低能耗、环境友好，容易工业化，其工艺技术非常适合工业化生产。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明做进一步说明。下述实施例中，除非另有说明，所述的实验方案具体条件通常按照常规条件或制造厂商建议的条件实施；所述的原料、试剂均通过实收购买获得。
实施例1：
取50L多拉菌素发酵液(发酵单位1.5g/L)，加入400g硅藻土，搅拌均匀，使用板框压滤机进行过滤，获得滤渣15kg。加入15L75％甲醇，保持温度40℃，搅拌1小时。将萃取液加入泡沫分离塔，控制泡沫分离塔中的温度为30℃，经塔底引入空气，空气的气体流量为120ml/min，进行鼓泡，得到的泡沫由塔顶排入贮槽，得到泡沫液，收集泡沫直至无泡沫产生。将泡沫液过滤，滤液边搅拌边降温，直至温度降至10℃，继续搅拌3小时，抽滤，得到78g湿晶，50℃真空干燥得成品56.5g，收率75.3％，纯度达98.7％。
实施例2：
取50L多拉菌素发酵液(发酵单位1.5g/L)，加入400g珍珠岩，搅拌均匀，使用板框压滤机进行过滤，获得滤渣14.6kg。加入14.6L75％乙醇，保持温度45℃，搅拌1小时。将萃取液加入泡沫分离塔，控制泡沫分离塔中的温度为30℃，经塔底引入空气，空气的气体流量为130ml/min，进行鼓泡，得到的泡沫由塔顶排入贮槽，得到泡沫液，收集泡沫直至无泡沫产生。将泡沫液过滤，滤液边搅拌边降温，直至温度降至5℃，继续搅拌4小时，抽滤，得到80g湿晶，50℃真空干燥得成品57.5g，收率76.74％，纯度达98.8％。
实施例3：
取50L多拉菌素发酵液(发酵单位1.5g/L)，加入500g硅藻土，搅拌均匀，使用板框压滤机进行过滤，获得滤渣16.4kg。加入16.4L75％甲醇，保持温度40℃，搅拌1小时。将萃取液加入泡沫分离塔，控制泡沫分离塔中的温度为35℃，经塔底引入空气，空气的气体流量为140ml/min，进行鼓泡，得到的泡沫由塔顶排入贮槽，得到泡沫液，收集泡沫直至无泡沫产生。将泡沫液过滤，滤液边搅拌边降温，直至温度降至5℃，继续搅拌4小时，抽滤，得到76g湿晶，50℃真空干燥得成品53.9g，收率71.9％，纯度达99.1％。
对比例
取50L多拉菌素发酵液(发酵单位1.5g/L)，加入500g硅藻土，搅拌均匀，使用板框压滤机进行过滤，获得滤渣16.4kg。加入80L75％甲醇，保持温度40℃，搅拌10小时。抽滤，收集滤液约80L。将滤液倒入减压蒸馏釜进行浓缩结晶，浓缩温度控制在40-45℃，将浓缩液溶于乙醇，活性炭脱色。加入1L纯化水水相析晶，抽滤，得潮晶75.5g，50℃真空干燥得成品47.0g，纯度97.8％，收率62.7％。
综上所述，本申请利用泡沫分离技术对多拉菌素进行分离纯化，避免了现有技术中树脂和硅胶的使用，由于树脂和硅胶柱层析过程需要用到大量溶剂，同时硅胶通常不可回收重复再利用，因此与现有技术相比，本发明可通过控制泡沫分离塔的高度，将多拉菌素分离纯化，使溶剂流回底部继续进行萃取操作，不仅提高了纯度、收率和脱色效果，还减少了溶剂的使用量；同时泡沫液经过滤后可直接进行结晶处理，不仅缩短了工艺路线、工时，降低了生产成本，还省时、省力，成本低，并且工艺稳定、低能耗、环境友好，容易工业化，其工艺技术非常适合工业化生产。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (7)
1.一种泡沫分离法分离富集多拉菌素的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将多拉菌素发酵液加入助滤剂进行过滤，收集菌丝渣；
(2)向所得菌渣中加入极性溶剂，搅拌；
(3)将浸提液加入泡沫分离塔内，搅拌均匀后从塔底连续鼓入空气形成泡沫，收集泡沫直至无泡沫产生，得到的泡沫由塔顶排出得到泡沫液；
(4)将泡沫液过滤，得到滤液；
(5)将滤液降温结晶，过滤，得到湿晶；
(6)将所得潮晶真空减压干燥，即得到高纯度的多拉菌素结晶粉。
2.根据权利要求1所述的一种泡沫分离法分离富集多拉菌素的方法，其特征在于：所述步骤(1)中的助滤剂为硅藻土或珍珠岩，用量为发酵液体积的0.5～5％g/ml。
3.根据权利要求1所述的一种泡沫分离法分离富集多拉菌素的方法，其特征在于：所述步骤(2)中极性溶剂为浓度50-80％体积分数的甲醇溶液或乙醇溶液。
4.根据权利要求1所述的一种泡沫分离法分离富集多拉菌素的方法，其特征在于：所述步骤(3)中空气的气体流量以原料液总的体积量计为40～80ml/min·L，所述原料液为菌渣和极性溶剂的混合液。
5.根据权利要求1所述的一种泡沫分离法分离富集多拉菌素的方法，其特征在于：所述步骤(4)中所用过滤介质的孔径≤0.22um，可采用除菌板过滤或者同样孔径的滤袋、钛棒过滤器过滤。
6.根据权利要求1所述的一种泡沫分离法分离富集多拉菌素的方法，其特征在于：所述步骤(5)中的降温结晶是将温度降至0～10℃，搅拌时间为3～4小时。
7.根据权利要求1所述的一种泡沫分离法分离富集多拉菌素的方法，其特征在于：所述泡沫分离塔的柱高与内径比为10～20∶1。
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|---|---|---|---|
| CN202310130718.1A CN116462726A (zh) | 2023-02-17 | 2023-02-17 | 一种泡沫分离法分离富集多拉菌素的方法 |
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2023
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