CN1696143A

CN1696143A - 一种新的分离提纯红霉素方法

Info

Publication number: CN1696143A
Application number: CN 200410048381
Authority: CN
Inventors: 冯长根; 曾庆轩; 胡秀峰; 邓琼; 郑波
Original assignee: GUILIN ZHENGHAN SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: GUILIN ZHENGHAN SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2004-05-13
Filing date: 2004-06-30
Publication date: 2005-11-16
Anticipated expiration: 2024-06-30
Also published as: CN100537587C

Abstract

本发明公开了一种采用以合成纤维为骨架的离子交换纤维，从含有红霉素的液体中分离提纯红霉素的新方法。本发明方法利用其特殊的纤维状物理形态使其与红霉素具有较大的接触面积，对流体具有较小的阻力，利用离子交换纤维的功能集团使吸附、解吸速度快，较现有的大孔吸附树脂洗脱容易和彻底，再生速度快，亲和力强，达到分离提纯的目的。应用本发明方法也解决了大孔树脂吸附红霉素后再生过程较困难这一难题，从而降低成本。

Description

一种新的分离提纯红霉素方法

发明领域

本发明涉及一种新的红霉素分离提纯方法，特别是涉及利用一种新型功能性高分子吸附材料分离提纯红霉素的方法，所述功能性高分子吸附材料是以合成纤维为骨架的弱酸性阳离子交换纤维和强碱性阴离子交换纤维。

背景技术

由发酵法制得的红霉素，在发酵液中含量低，并与多种物质同时存在，通常用溶媒萃取法提取。但由于发酵液中蛋白质含量高，萃取过程易发生乳化现象，因此需要高速离心萃取机，价格高、耗电多、维修费用贵。基于此，国内外现大多改用大孔网状吸附树脂吸附法来提取红霉素。这种方法改善了红霉素大分子在树脂微孔结构中扩散的障碍，洗脱也比较容易，总收率相当或高于溶媒法，质量与溶媒法相当，但树脂吸附红霉素后往往再生较困难，能耗大，生产周期较长，成本较高。由此可见，寻求能降低成本、提高收率的红霉素分离、提取新方法具有实际意义。

离子交换纤维是新型的高分子材料，它是以纤维材料为基体，通过接枝，引入交换基团而制成的直径2-50μm的高聚物，具有比表面大、交换速度快、容易脱洗、流通阻力小等优点。离子交换纤维的制备可参见，例如，CN1172870A、CN1347761A、CN1438074A、RU1051989A等。离子交换纤维比大孔吸附树脂显示出收率高、再生速度快和亲和力强的特点。由于其作用原理主要是离子交换作用，特别是其比表面积大、骨架结构和引入交换基团等性能都可以控制调节并进行选择，因此将在抗生素工业生产中达到缩短生产周期、提高收率与降低成本的作用，为抗生素的分离纯化提供了新途径。

现有技术中未提示采用离子交换纤维来分离红霉素。本发明者通过深入的研究发现，采用离子交换纤维可以利用其特殊的纤维状物理形态使其与红霉素具有较大的接触面积，对流体具有较小的阻力，并利用离子交换纤维的功能集团使吸附、解吸速度快，较现有的大孔吸附树脂洗脱容易和彻底，再生速度快，亲和力强，达到分离提纯的红霉素的目的。

发明内容

本发明提供了一种新的红霉素分离提纯方法，该方法包括如下步骤：

(1)预处理：将弱酸性阳离子交换纤维和强碱性阴离子交换纤维用去离子水洗至pH值在7.5～8.0，待用；

(2)红霉素分离：在室温32℃下，按红霉素发酵液(ml)∶分离材料(g)＝4～18∶1的比例浸泡上述步骤(1)处理得的作为分离材料的离子交换材料，优选弱酸性阳离子交换纤维，静置30～90分钟，然后将所得发酵液按一定的速率例如5-20ml/分钟滤出；

(3)红霉素洗脱：将氨水加热至一定温度，例如50～55℃，氨水的pH值为例如9.0-9.5，取大约1.5～3倍体积的氨水浸泡上述已吸附了红霉素的离子交换纤维30～120分钟，滤去氨水；加入乙酸丁酯，其量为离子交换纤维量的1.5倍；

(4)红霉素提纯：取上述丁酯液，在室温下，按所述丁酯液(ml)∶分离材料(g)＝4～18∶1的比例浸泡上述步骤(1)处理得的作为分离材料的离子交换纤维，优选强碱性阴离子交换纤维，静置30～90分钟，然后将丁酯液按一定速率例如5-20ml/分钟滤出；在流出的丁酯液中加入硫氰酸，将结晶盐真空抽干便得到硫氰酸红霉素盐。在硫氰酸红霉素盐中加入有机溶剂例如丙酮，将所得结晶湿粉用蒸馏水洗涤后，用离心机甩干，烘干即得红霉素。

任选采用下述步骤对离子交换纤维进行再生处理。

(5)再生：取红霉素提取处理后的弱酸性阳离子交换纤维，用0.5-2mol/L的碳酸氢铵浸泡2～5小时，然后用去离子水洗至中性，去水待用；或者，取红霉素提取处理后的强碱性阴离子交换纤维，用10％的食盐水浸泡2～5小时，然后用去离子水洗至中性，去水待用。

可用于本发明的离子交换纤维无特别的限定，或者用本身已知的方法制备，也可以采用下文提供的离子交换纤维制备方法得到。

本发明采用的弱酸性阳离子交换纤维可由下述反应步骤制备：

A、洗涤。将聚丙烯(PP)纤维用丙酮抽提24h，真空干燥，恒重；

B、溶胀。将预处理好的PP纤维浸于适量溶胀剂如浓度为90-98％的丙酮溶液中，到一定时间后取出甩干；

C、浸渍。将已经溶胀好的PP纤维浸于适量接枝液例如丙烯酸和二乙烯苯中，反复摇动，到一定时间后取出甩干；

D、接枝共聚。在装有压浮器、温度计的反应釜中，放入用浸渍液处理好的PP纤维和介质水，升温到60～90℃范围，进行接枝共聚反应。反应完毕后，降至室温，反应结束；

E、后处理。取出步骤D)得到的纤维，将所述纤维中余液甩干，再经去离子水洗，去均聚物。将脱均聚物的纤维风干，恒重后，测交换容量，装袋贴上聚丙烯基弱酸性阳离子交换纤维产品标号标签，封好干燥保存；

本发明采用的强碱性阴离子交换纤维可由下述反应步骤制备：

A、预处理：将聚丙烯(pp)基纤维在溶胀剂如浓度为90～98％的丙酮溶液中浸泡一周；真空干燥后备用，工业苯乙烯和二乙烯苯用5～10％NaOH溶液或用阴离子交换树脂分离柱洗涤，备用。

B、接枝液配制：将含二乙烯苯2％～4％的苯乙烯和甲醇(或乙醇)溶液以15～40％比例混合，倒入不锈钢反应釜中，将上述步骤A)得到的纤维按1∶10～30(重量)浴比放入反应釜中。加盖密封，然后充氮气20～30分钟；

C、辐照接枝：将装填步骤B)得到的纤维和接枝液的反应釜于室温下置于⁶⁰Co源装置中进行辐照。辐照时间在7～18小时，辐照总计量在10～35KGy；

D、洗涤：将辐照后的产品取出，抽滤除去剩余接枝液，通入甲醇(或乙醇)洗涤，甩干后经50～60℃真空干燥至恒重；

E、氯甲基化反应：以上述步骤D)得到的接枝纤维为原料，以无水氯化锌为催化剂，接枝物与氯化锌的比例为1∶0.5～1.5(质量比)，接枝纤维与氯甲醚的浴比为1∶10～20(质量∶体积)。在45～55℃时反应6～10小时，反应完毕后以乙醇浸泡，4～10小时，真空抽滤洗去母液。用自来水洗至中性。

F、胺化反应：将氯甲基化纤维与三甲胺溶液反应，反应温度25～50℃，反应时间为16～24小时；

G、转型处理：在胺化反应后，在步骤F)得到的纤维中通入10％～20％的HCl溶液进行反应，反应时间25～30分钟；

H、水洗：利用自来水冲洗，直至pH为中性，得到阴离子交换纤维。

本发明方法利用离子交换纤维(IEF)的离子交换作用原理达到吸附、提取红霉素的目的，与目前通用的大孔吸附树脂相比，具有以下特点：

(1)离子交换纤维特殊的纤维状物理形态使其与红霉素具有较大的接触面积，对红霉素发酵液或含有红霉素的液体具有较小的阻力，其分离红霉素作用原理主要是离子交换作用，再加上纤维的纤度小，红霉素在纤维内的扩散途径很短，因而显示出高的收率和一定的选择性。

(2)再生速度快，并且还省去大孔吸附树脂再生所需的碱水浸泡和水洗这一工序，能耗大大减少。

(3)离子交换纤维较大孔吸附树脂分离提纯红霉素具有亲和力强的特点。

应用本发明方法进行红霉素分离提取，比现有的1300-I树脂提取法收率提高4.12％，生产周期缩短8小时，红霉素生物效价能达931U/mg，红霉素A组分含量在92％以上，可达93.8％，在红霉素B组分上与大孔吸附树脂比相差无几，在红霉素C组分上有差别，低3.78％～13.21％。应用本发明方法也解决了大孔树脂吸附红霉素后再生过程较困难这一难题，从而降低成本。本发明方法在应用过程中不会释放出有害物质，对环境污染小，符合绿色环保的工业发展趋势。

实施方式

实施例

采用上述方法制备弱酸性阳离子交换纤维和强碱性阴离子交换纤维。

将弱酸性阳离子交换纤维和通用的大孔吸附树脂(1300-I)分别进行预处理后，从发酵液中分离、提取红霉素，比较两种材料对红霉素的收率和再生情况。具体实施步骤为：

1.弱酸性阳离子交换纤维和强碱性阴离子交换纤维用去离子水洗至pH值7.5～8.0，待用；大孔吸附树脂用乙醇浸泡3h，自来水洗净，再用氢氧化钠溶液(pH值9.0～9.5)浸泡2h，自来水洗至pH值7.5～8.0，待用；

2.在室温下，按发酵液(ml)∶分离材料(g)＝250∶15的比例浸泡上述步骤1处理的作为分离材料的弱酸性阳离子交换纤维和大孔吸附树脂(1300-I)，静置30分钟，然后将发酵液以15ml/min的流速滤出；

3.将氨水加热至50～55℃，取大约2倍体积的氨水浸泡上述已吸附了红霉素的分离材料，滤去氨水。

4.加入乙酸丁酯，其量为离子交换纤维量的1.5倍。取所述丁酯液，在室温下，按所述丁酯液(ml)∶分离材料(g)＝4～18的比例浸泡上述步骤1处理的作为分离材料的强碱性阴离子交换纤维，静置30～90分钟，然后将丁酯液按15ml/min的流速滤出；在流出的丁酯液中加入硫氰酸，将结晶盐真空抽干便得到硫氰酸红霉素盐。在硫氰酸红霉素盐中加入有机溶剂丙酮，将所得结晶湿粉用蒸馏水洗涤后，用离心机甩干，烘干即得红霉素。

5.测红霉素的收率，见表1。

表1：离子交换纤维(IEF)与大孔吸附树脂法对红霉素收率的比较

分离材料	pH值	红霉素收率
分离材料	pH值	红霉素收率	离子交换纤维大孔吸附树脂	7.738.31	13.01％8.89％

结果表明，离子交换纤维对红霉素有较高的收率，比1300-I大孔树脂提高收率高4.12％。

测定红霉素生物效价在918U/mg以上，最高能达931U/mg。

5.测定红霉素A、B和C的含量，红霉素A、B和C的含量见表2。

表2 红霉素A、B和C的含量一览表

产品名称	水分/％	HPLC组分(以无水物计)
		HPLC组分(以无水物计)			A组分/％	B组分/％	C组分/％
		新IEF提纯的红霉素再生IEF提纯的红霉素1300-I大孔吸附树脂提纯的红霉素	4.84.83.9	92.293.891.8	A组分/％	B组分/％	C组分/％	1.51.31.4	5.14.65.3

从表2可以看出，离子交换纤维提纯的红霉素与1300-I大孔吸附树脂相比，在红霉素A组分上相对较高，在92％以上，可达93.8％，高出0.4％～2％。在红霉素B组分上相差不多，在1.3％～1.5％之间。在红霉素C组分上为4.6％～5.1％之间，与1300-I大孔吸附树脂比较有差别，低3.78％～13.21％。

6.再生情况比较，取弱酸性阳离子交换纤维，用1.5mol/L碳酸氢铵溶液浸泡2小时，用去离子水洗至中性，去水待用。

大孔吸附树脂(1300-I)第一步用70％乙醇浸泡8小时，用自来水洗净，第二步用碱水(pH值9.0～9.5)浸泡4小时，用自来水洗至pH值7.5～8.0，去水待用。

测定两种材料处理红霉素发酵液的饱和吸附量，结果见表3。

表3洗脱后离子交换纤维与大孔吸附树脂再生情况比较

分离材料		再生处理		结果
分离材料		再生处理		结果		型号	重量(g)	第一步处理所用时间(h)	第二步处理所用时间(h)	处理发酵液的饱和吸附量(ml/g)
再生前	再生后									处理发酵液的饱和吸附量(ml/g)
再生前	再生后	离子交换纤维大孔吸附树脂1300-I	55	28	-4					4.79	48

结果表明，弱酸性阳离子交换纤维再生时间是2小时，而大孔吸附树脂(1300-I)的再生时间为12小时。可见，离子交换纤维的再生时间远远低于大孔吸附树脂，并且还省去大孔吸附树脂再生所需的碱水浸泡和水洗这一工序。

Claims

1、一种分离提纯红霉素的方法，该方法包括如下步骤：

(2)红霉素分离：在室温下，按红霉素发酵液(ml)：分离材料(g)＝4～18∶1的比例浸泡上述步骤(1)处理得的作为分离材料的离子交换纤维，静置30～90分钟，然后将所得发酵液滤出；

(3)红霉素洗脱：将氨水加热至一定温度，取大约1.5～3倍体积的氨水浸泡上述已吸附了红霉素的离子交换纤维30～120分钟，滤去氨水；加入乙酸丁酯，其量为离子交换纤维量的1.5倍；

(4)红霉素提纯：取上述丁酯液，在室温下，按所述乙酸丁酯液(ml)：分离材料(g)＝4～18∶1的比例浸泡上述步骤(1)处理得的作为分离材料的离子交换纤维，静置30～90分钟，然后将丁酯液滤出；在流出的丁酯液中加入硫氰酸，将结晶盐真空抽干便得到硫氰酸红霉素盐；在硫氰酸红霉素盐中加入有机溶剂，将所得结晶湿粉用蒸馏水洗涤后，用离心机甩干，烘干即得红霉素。

2、根据权利要求1的方法，其中，在步骤(2)中采用的分离材料为弱酸性阳离子交换纤维。

3、根据权利要求1或2的方法，其中，在步骤(4)中采用的分离材料强碱性阴离子交换纤维。

4、根据权利要求1-3之任一的方法，其中，步骤(3)中所述氨水的pH值为9.0～9.5。

5、根据权利要求1-4之任一的方法，其中，步骤(2)中所述发酵液的滤出速率为5～20ml/分钟。

6、根据权利要求1-5之任一的方法，其中，步骤(4)中所述溶剂为丙酮。

7、根据权利要求1-6之任一的方法，其中，还包括如下步骤：

(5)再生：取弱酸性阳离子交换纤维，用碳酸氢铵溶液浸泡2～5小时，然后用去离子水洗至中性，去水待用；或者，取强碱性阴离子交换纤维，食盐溶液浸泡2～5小时，然后用去离子水洗至中性，去水待用。

8、根据权利要求7的方法，其中所述碳酸氢铵溶液的浓度为0.5～2mol/L，食盐溶液的浓度为10％。