PL134919B3 - Method of isolating tetracyclins - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wydzielania tetracykliny z wodnego roztworu tej grupy zwiaz¬ ków znajdujacych sie w bulionie lub lugach uzy¬ skanych po wytraceniu tetracykliny stanowiacy ulepszenie wynalazku wedlug patentu nr 113855 w zakresie regeneracji sorbentów.Tetracykliny stanowia grupe antybiotyków po¬ krewnych pod wzgledem chemicznym, o zblizonych wlasciwosciach fizycznych. Podstawowymi anty¬ biotykami tej grupy sa: tetracyklina, oksytetracy¬ klina i chlorotetracyklina. Antybiotyki te wytwa¬ rzane sa na drodze biosyntezy w wyniku procesu fermentacyjnego. Z uzyskanej w takim procesie brzeczki pofermentacyjnej po oddzieleniu biomasy pozostaje klarowna ciecz zwana bulionem, zawie¬ rajaca rozpuszczalne w wodzie sole antybiotyku.Wynalazek dotyczy równiez wydzielania tetracy¬ kliny z lugów powstajacych w dalszych etapach produkcyjnych.W patencie glównym nr 113 855 podano sposób izolacji tetracykliny polegajacy na przepuszczeniu bulionu badz lugów po wytraceniu tetracyklin ma¬ jacych odczyn kwasny o pH 1,5—5,6 przez uklad co najmniej dwóch kolumn pracujacych szeregowo, z których pierwsza wypelniona jest anionitem, z grupami funkcyjnymi zablokowanymi anionem kwasu mineralnego, a nastepna makroporowata zy¬ wica niejonowa. Wiekszosc smolistych substancji barwnych zostaje zasorbowana na anionicie, a anty¬ biotyk wychwytywany jest na drugiej kolumnie z niejonowa zywica sorpcyjna. Antybiotyki od¬ zyskuje sie z kolumny drugiej i ewentualnie nas¬ tepnych na drodze desorpcji selektywnej przemy¬ wajac sorbent 15—40% wodnym roztworem aceto- 5 nu lub metanolu zakwaszonym kwasem mineral¬ nym do pH 1—5. Po zdesorbowaniu antybiotyku przeprowadza sie regeneracje kolumny z anionitem oraz zywica niejonowa. Przy tym waznym zagad¬ nieniem jest równiez regeneracja zlóz sorbentu, io której celem jest calkowite usuniecie z powierzchni sorbentów substancji smolistych w celu uzdatniania ich do nastepnych cyklów wydzielania.Regeneracje sorbentów przeprowadza sie prze¬ mywajac je acetonem badz metanolem wzglednie 15 ich wodnymi roztworami, przy czym jako zalece¬ nie podaje sie zakwaszenie tych roztworów. Podczas wykonywania wielu prób stwierdzono, ze opisana metoda regeneracji sorbentów nie pozwala na pelna ich regeneracje. Na sorbentach regenerowanych ta 20 metoda pozostaja pewne ilosci substancji smoli¬ stych, które w kolejnych cyklach kumuluja sie zmniejszajac wyraznie ich pojemnosc sorpcyjna, dajac równoczesnie produkty bardziej zanieczysz¬ czone. Po dluzszym okresie pracy nastepuje calko- 25 wite ich zablokowanie.Stwierdzono jednak nieoczekiwanie, ze pelna re¬ generacje sorbentów, po wydzielaniu tetracyklin, od substancji zywicowatych osiaga sie przemywa¬ jac je wodnymi roztworami acetonu badz metanolu ^ o zawartosci do 80%) rozpuszczalnika organicznego 134 91?3 134 919 4 z dodatkiem wodorotlenku sodu czy potasu lub amoniaku w ilosci od 0,4 do 6% wagowych i nas¬ tepnie przemywajac je woda do odbycia rozpusz¬ czalnika organicznego. Stwierdzono równiez, ze , zloze anlonitu 1 fcywicy sorpcyjnej po desorpcji i antybiotyku mozna przemywac w kazdym cyklu \ wodnym roztw.ogein wodorotlenku sodowego lub | RqtaspwqgcL.,ibadM amoniaku o stezeniu 0,5 do 8% H*ragT5wychTTSez" cHodatku rozpuszczalników organicz¬ nych. Jednakze desorpcja substancji smolistych w tym przypadku nie jest calkowita i wymaga okre¬ sowego, co kilka do kilkunastu cykli, stosowania regeneracji z zastosowaniem wodnego roztworu acetonu lub metanolu o zawartosci do 80% obje¬ tosciowych rozpuszczalnika organicznego z dodat¬ kiem 0,4 do 6% wagowych wodorotlenku sodowego lub potasowego badz amoniaku. Korzystnie jest, jezeli zloze anionitu i makroporowatej zywicy sorp¬ cyjnej po regeneracji alkalicznej przemywa sie wodnym roztworem kwasu nieorganicznego.W tabeli 1 podano przykladowo desorpcje zywicy anionowymiennej po cyklu sorpcji substancji smo¬ listych. Próby wykonywane byly metoda statyczna przy zastosowaniu wodnego roztworu wodorotlenku sodowego o róznym stezeniu, Wyniki desorpcji po¬ dano okreslajac barwe roztworu po desorpcji w procentach transmisji (°/oT). Im nizszy procent transmisji, tym lepszy stopien desorpcji.Tabela 1 Skutecznosc desorpcji substancji smolistych wodnym roztworem wodorotlenku sodowego Zawartosc NaOH w roztwo¬ rze % wagowy 0 (woda) 0,2 1 0,5 0,8 1 1,0 1,3 ' Barwa roztworu po desorp¬ cji % T 88 29 3 2 1,2 1,0 Zawartosc NaOH w roztwo¬ rze % wagowy 1,5 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 Barwa | roztworu 1 1 po desorp- cji % T 1 1 1,2 1,9 4,5 7,8 Z wyników zamieszczonych w tabeli 1 wynika, ze najkorzystniej jest stosowac wodny roztwór wo¬ dorotlenku sodowego o stezeniu 0,4 do 6% wago¬ wych.Sposób wedlug wynalazku moze byc stosowany samodzielnie do izolacji tetracyklin z bulionu uzy¬ skanego z brzeczki po oddzieleniu biomasy badz tez jako metoda uzupelniajaca przy istniejacych innych metodach izolacji do wychwytywania i wy¬ dzielania resztek antybiotyków z lugów i scieków produkcyjnych. Stosowanie sposobu wedlug wyna¬ lazku umozliwia osiagniecie wysokich wydajnosci procesu izolacji i oczyszczania i pelne zregenero¬ wanie sorbentów przy równoczesnym zmniejszeniu zuzycia rozpuszczalników organicznych.Przyklad I. Bulion po biosyntezie oksytetra¬ cykliny po odsaczeniu biomasy, o pH 1,9 zawiera¬ jacy 5670 jd/cm* antybiotyku przepuszczano przez uklad trzech kolumn. Pierwsza kolumna wypelnio¬ na byla makroporowata zywica anionowymienna w formie chlorkowej (Amterlit A-21). Dwie po¬ zostale kolumny wypelnione byly makroporowata zywica sorpcyjna o wlasciwosciach hydrofobowych typu: Amberlit XAD-4. Bulion przepuszczono przez 5 uklad kolumn z predkoscia 4 objetosci na objetosc zloza na godzine. Po przepuszczeniu przez kolumny okolo 25 objetosci cieczy liczac na objetosc zloza jednej kolumny, stwierdzono, ze wyciek po kolu¬ mnie 2 zawieral 920 jd/cm3 antybiotyku, natomiast io wyciek po kolumnie 3—85 jd/cm8. W tym momencie cykl sorpcji uznano za zakonczony i kolumne, która pracowala jako druga poddano desorpcji w celu odzyskania oksytetracykliny oraz zregenero¬ waniu powierzchni adsorbentu. 15 W celu desorpcji antybiotyku przez zloze ko¬ lumny przepuszczono od góry wodny roztwór ace¬ tonu o zawartosci 30% acetonu zakwaszony kwa¬ sem siarkowym do pH 1,5. Po odebraniu okolo 2 objetosci cieczy rozpoczeto odbieranie wlasciwej io frakcji eluatu, Roztwór wodno-acetonowy przepusz¬ czano z predkoscia 1,5 objetosci na objetosc zloza na godzine. Ogólem przez zloze przepuszczono 1,5 objetosci roztworu wodno-acetonowego liczac na objetosc zloza w kolumnie. Z frakcji eluatu zawie- 25 rajacego oksytetracykline wydzielono antybiotyk przez podwyzszenie pH. W celu zregenerowania po¬ wierzchni sorbentów od zanieczyszczen na kolumny od góry dozowano 1% wodny roztwór wodorotlen¬ ku sodowego. Kazda frakcje odbierano dolem ko¬ so lumny, mieszano i oznaczana w niej pH oraz bar¬ we w procentach transmisji.W opisany sposób wykonano 4 cykle regeneracji tego samego sorbentu po kolejnych cyklach sorpcji.Po czwartej regeneracji stwierdzono zmniejszenie 31 pojemnosci sorpcyjnej i obnizenie efektywnosci usuwania substancji smolistych. Po czterech cyk¬ lach sorpcji i regeneracji sorbent w kolumnie prze¬ mywano od góry 25% wodnym roztworem acetonu z dodatkiem 0,5% wodorotlenku sodowego. Po 40 odebraniu 9 objetosci zloza sorbentu przemywano woda do zaniku zapachu acetonu. Po tak przepro¬ wadzonej regeneracji nie stwierdzono spadku po¬ jemnosci sorpcyjnej sorbentu po kolejnych kilku¬ dziesieciu cyklach sorpcji i desorpcji. 45 Przyklad II. Przez uklad trzech kolumn po¬ dobnie jak w przykladzie I przepuszczono lugi po wytraceniu technicznej tetracykliny o zawartosci antybiotyku 810 jd/cm3. Lugi przepuszczano z pred¬ koscia 5 objetosci na objetosc zloza na godzine do M chwili, kiedy po drugiej kolumnie stezenie anty¬ biotyku wynosilo 520 jd/cm3. Nastapilo to po prze¬ puszczeniu 150 objetosci cieczy, po czym druga ko¬ lumne odlaczono od odzysku antybiotyku. Desorp¬ cje tetracykliny przeprowadzono w sposób podobny 55 jak w przykladzie I z ta róznica, ze stosowano wodno-acetonowy roztwór o zawartosci 20% ace¬ tonu zakwaszony kwasem solnym do pH 1,5. Rege¬ neracje sorbentów wykonywano podobnie jak w przykladzie I z ta róznica, ze sorbenty przemywa¬ no no 4% wodnym roztworem wodorotlenku sodowego ~ w ilosci 5 objetosci na objetosc zloza sorbentu.Nastepnie sorbent przemyto 1% wodnym roztwo¬ rem kwasu siarkowego. W opisany sposób wyko¬ nano 10 cykli regeneracji tych samych sorbentów « po kolejnych cyklach sorpcji. Po dziesiatej regene-5 134 919 6 7 racji przez sorbenty przepuszczano 60% wodny roztwór metanolu z dodatkiem 1% wodorotlenku potasowego. Po odebraniu 8 objetosci zloze prze¬ myto woda do odmycia alkoholu metylowego. Tym sposobem uzyskano calkowita regeneracje powierz¬ chni sorbentów.Przyklad III. Sorpcje i desorpcje tetracykliny wykonano identycznie jak w przykladzie II. Na¬ tomiast regeneracje sorbentów przeprowadzono przemywajac sorbenty 10% wodnym roztworem acetonu zalkalizowanym amoniakiem w ilosci 2% wagowych. Wyraznie jasniejszy wyciek z kolumny osiagnieto po przepuszczeniu 4 objetosci eluenta.Nastepnie sorbent przemyto woda podobnie jak w przykladzie I. Osiagnieto pelna regeneracje sor¬ bentu nie obserwuj \c spadku pojemnosci sorpcyj¬ nej w nastepnych cyklach sorpcji i desorpcji.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób izolacji tetracyklin z wodnego roztworu soli tych zwiazków znajdujacych sie w bulionie lub lugach uzyskanych po wytraceniu tetracykliny przy uzyciu zywic sorpcyjnych i jonowymiennych, w którym wodny roztwór soli tetracyklin majacy oczyn kwasny o pH 1,5—5,6 przepuszcza sie przez zloze slabozasadowego anionitu, którego grupy funkcyjne sa zablokowane anionem kwasu mineral¬ nego, nastepnie z wycieku antybiotyk sorbuje sie na zlozu makroporowatej zywicy sorpcyjnej, po czym desorbuje przemywajac zloze 15—40% wod¬ nym roztworem acetonu lub metanolu zakwaszo¬ nym do pH 1—5 i z eluatu wydziela sie czysty zwiazek znanym sposobem, a zloze sorbentów rege- I neruje sie wodnymi roztworami acetonu lub me¬ tanolu wedlug patentu nr 113 855, znamienny tym, ze zloze anionitu i zywicy sorpcyjnej po desorpcji antybiotyku przemywa sie wodnym roztworem ace¬ tonu lub metanolu o zawartosci rozpuszczalnika organicznego do 80% objetosciowych z dodatkiem wodorotlenku sodowego lub potasowego badz amo¬ niaku w ilosci od 0,4 do 6% wagowych, po czym oba zloza przemywa sie woda do odmycia rozpusz¬ czalnika organicznego. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zloze anionitu i zywicy sorpcyjnej po desorpcji antybiotyku przemywa sie w kazdym cyklu wod¬ nym roztworem wodorotlenku sodowego lub pota¬ sowego badz amoniaku o stezeniu 0,5 do 8% wa¬ gowych, a co kilka do kilkunastu cykli wodnym roztworem acetonu lub metanolu o zawartosci roz¬ puszczalnika organicznego do 80% objetosciowych z dodatkiem 0,4 do 6% wagowych wodorotlenku sodowego lub potasowego ewentualnie amoniaku. 3. Sposób wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ze po regeneracji alkalicznej zloze anionitu i makroporowatej zywicy sorpcyjnej przemywa siej wodnym roztworem kwasu nieorganicznego. 15 20 PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób izolacji tetracyklin z wodnego roztworu soli tych zwiazków znajdujacych sie w bulionie lub lugach uzyskanych po wytraceniu tetracykliny przy uzyciu zywic sorpcyjnych i jonowymiennych, w którym wodny roztwór soli tetracyklin majacy oczyn kwasny o pH 1,5—5,6 przepuszcza sie przez zloze slabozasadowego anionitu, którego grupy funkcyjne sa zablokowane anionem kwasu mineral¬ nego, nastepnie z wycieku antybiotyk sorbuje sie na zlozu makroporowatej zywicy sorpcyjnej, po czym desorbuje przemywajac zloze 15—40% wod¬ nym roztworem acetonu lub metanolu zakwaszo¬ nym do pH 1—5 i z eluatu wydziela sie czysty zwiazek znanym sposobem, a zloze sorbentów rege- I neruje sie wodnymi roztworami acetonu lub me¬ tanolu wedlug patentu nr 113 855, znamienny tym, ze zloze anionitu i zywicy sorpcyjnej po desorpcji antybiotyku przemywa sie wodnym roztworem ace¬ tonu lub metanolu o zawartosci rozpuszczalnika organicznego do 80% objetosciowych z dodatkiem wodorotlenku sodowego lub potasowego badz amo¬ niaku w ilosci od 0,4 do 6% wagowych, po czym oba zloza przemywa sie woda do odmycia rozpusz¬ czalnika organicznego.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zloze anionitu i zywicy sorpcyjnej po desorpcji antybiotyku przemywa sie w kazdym cyklu wod¬ nym roztworem wodorotlenku sodowego lub pota¬ sowego badz amoniaku o stezeniu 0,5 do 8% wa¬ gowych, a co kilka do kilkunastu cykli wodnym roztworem acetonu lub metanolu o zawartosci roz¬ puszczalnika organicznego do 80% objetosciowych z dodatkiem 0,4 do 6% wagowych wodorotlenku sodowego lub potasowego ewentualnie amoniaku.
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ze po regeneracji alkalicznej zloze anionitu i makroporowatej zywicy sorpcyjnej przemywa siej wodnym roztworem kwasu nieorganicznego. 15 20 PL