RU2658426C1 - Method for producing nicotinamide adenine dinucleotide (nad) - Google Patents

Method for producing nicotinamide adenine dinucleotide (nad) Download PDF

Info

Publication number
RU2658426C1
RU2658426C1 RU2017119146A RU2017119146A RU2658426C1 RU 2658426 C1 RU2658426 C1 RU 2658426C1 RU 2017119146 A RU2017119146 A RU 2017119146A RU 2017119146 A RU2017119146 A RU 2017119146A RU 2658426 C1 RU2658426 C1 RU 2658426C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nad
solid phase
concentration
concentrate
temperature
Prior art date
Application number
RU2017119146A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Татьяна Васильевна Данькова
Марк Абович Малков
Никита Владимирович Малков
Евгений Александрович Савельев
Ольга Григорьевна Полатовская
Ирина Павловна Фадеева
Станислав Николаевич Мишуткин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "ЭЛЕСТ"(ООО"НПФ"ЭЛЕСТ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "ЭЛЕСТ"(ООО"НПФ"ЭЛЕСТ") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "ЭЛЕСТ"(ООО"НПФ"ЭЛЕСТ")
Priority to RU2017119146A priority Critical patent/RU2658426C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2658426C1 publication Critical patent/RU2658426C1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P19/00Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/26Preparation of nitrogen-containing carbohydrates
    • C12P19/28N-glycosides
    • C12P19/30Nucleotides
    • C12P19/36Dinucleotides, e.g. nicotineamide-adenine dinucleotide phosphate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07HSUGARS; DERIVATIVES THEREOF; NUCLEOSIDES; NUCLEOTIDES; NUCLEIC ACIDS
    • C07H1/00Processes for the preparation of sugar derivatives
    • C07H1/06Separation; Purification

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Saccharide Compounds (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: invention relates to biotechnology, namely formation of nicotinamide adenine dinucleotide (NAD) from the culture medium of the biosynthetic process. Culture liquid containing NAD is filtered on Buchner funnel mixed with kieselguhr. Purify the resulting filtrate on a weakly basic anionite in acetate form to give a slightly colored solution containing NAD. Concentrate the resulting slightly colored solution by transferring it to the solid phase at a temperature of -5±1 °C for 5 hours. Solid phase is then melted at a temperature of 2±2 °C to obtain a liquid fraction. Concentrate the obtained fraction by lyophilization and isolate NAD from the concentrate by introducing ethyl alcohol in two steps. Separate impurities are separated when the alcohol concentration reaches 55–60 %, then the precipitate of amorphous NAD is separated at an alcohol concentration of 85–90 %.
EFFECT: method provides 8-fold reduction in the volume of the NAD solution subjected to lyophilization, which ensures the availability of the method for industrial use.
1 cl, 1 ex

Description

Изобретение относится к получению лекарственной субстанции - никотинамидадениндинуклеотида (НАД), соответствующего формулеThe invention relates to the production of a drug substance - nicotinamide adenine dinucleotide (NAD), corresponding to the formula

Figure 00000001
Figure 00000001

Никотинамидадениндинуклеотид (НАД) является одним из важнейших коферментов, ответственных за окислительно-восстановительные процессы в клетках. В настоящее время выявлена потенциальная роль НАД в терапии нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона. Также препараты, содержащие НАД, используют в медицине при лечении заболеваний сердца, желудка и печени.Nicotinamide adenine dinucleotide (NAD) is one of the most important coenzymes responsible for redox processes in cells. The potential role of NAD in the treatment of neurodegenerative diseases, such as Alzheimer's disease and Parkinson's disease, has now been identified. Also, preparations containing NAD are used in medicine in the treatment of diseases of the heart, stomach and liver.

Известны методы получения НАД выделением продукта из культуральной жидкости, образующейся в процессе биосинтеза [CN 105481923, US 4515943, US 2016340378]. В способах по перечисленным патентам получение НАД из культуральной жидкости включает фильтрацию и/или ультрафильтрацию культуральной жидкости, очистку полученного раствора ионообменной хроматографией или на неионогенных сорбентах с получением малоконцентрированных растворов НАД, которые подвергаются затем концентрированию методом лиофилизации или обратного осмоса. Из полученных концентрированных растворов НАД выделяют введением в водный раствор смешивающегося с водой органического растворителя, например этилового спирта, ацетона.Known methods for producing NAD by isolating a product from a culture fluid generated during biosynthesis [CN 105481923, US 4515943, US 2016340378]. In the methods of the listed patents, the preparation of NAD from the culture fluid includes filtration and / or ultrafiltration of the culture fluid, purification of the resulting solution by ion exchange chromatography or on nonionic sorbents to obtain low concentration NAD solutions, which are then concentrated by lyophilization or reverse osmosis. From the obtained concentrated solutions, NAD is isolated by introducing into the aqueous solution a water-miscible organic solvent, for example ethyl alcohol, acetone.

Во всех известных способах для выделения НАД требуется концентрирование водных растворов НАД с низким содержанием целевого продукта (не более 3 г/л). Процесс концентрирования столь разбавленных растворов осложняется низкой термостабильностью НАД, в связи чем необходимо проведение малопроизводительного процесса лиофилизации с большим объемом раствора или обратного осмоса, сопровождающегося значительными потерями продукта.In all known methods for the isolation of NAD, concentration of aqueous NAD solutions with a low content of the target product (not more than 3 g / l) is required. The process of concentrating such dilute solutions is complicated by the low thermal stability of NAD, and therefore it is necessary to conduct a low-throughput lyophilization process with a large solution volume or reverse osmosis, accompanied by significant product losses.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ по US 3140281, в соответствии с которым НАД выделяют из культуральной жидкости фильтрацией на воронке Бюхнера в смеси с кизельгуром, предварительной очисткой на слабоосновном анионите в ацетатной форме, хроматографией на макропористом сульфокатионите с получением разбавленного водного раствора НАД. Полученный водный раствор НАД концентрируют путем отгонки воды под вакуумом. Выделение НАД из концентрата осуществляют введением в раствор этилового спирта сначала в два приема с отделением неактивного осадка при достижении концентрации спирта около 60%, затем при добавлении спирта к фильтрату до достижении концентрации этанола 90% выпадает осадок НАД. Образовавшийся аморфный осадок отфильтровывают, промывают этанолом, затем диэтиловым эфиром и сушат в вакууме. Получают НАД с чистотой около 80-90%.Closest to the claimed method is the method according to US 3140281, in accordance with which NAD is isolated from the culture fluid by filtration on a Buchner funnel mixed with kieselguhr, preliminary purification on weakly basic anion exchange resin in acetate form, chromatography on macroporous sulfocathionite to obtain a dilute aqueous solution of NAD. The resulting NAD aqueous solution was concentrated by distillation of water under vacuum. Isolation of NAD from the concentrate is carried out by introducing ethanol into the solution, first in two doses, with the separation of the inactive precipitate when the alcohol concentration reaches about 60%, then when adding alcohol to the filtrate until the ethanol concentration reaches 90%, the NAD precipitate is precipitated. The resulting amorphous precipitate is filtered off, washed with ethanol, then with diethyl ether and dried in vacuum. Obtain NAD with a purity of about 80-90%.

Существенным недостатком способа по US 3140281 является низкий выход продукта на стадии концентрирования НАД методом отгонки воды под вакуумом. Крайне низкая термостабильность водных растворов НАД обусловливает деструкцию НАД в процессе упарки с образованием продуктов разложения. Экспериментальное воспроизведение этой стадии выявило, что даже при вакууме ниже 10 мм рт.ст. в упаренном растворе содержится не более 50% продукта, взятого на концентрирование.A significant disadvantage of the method according to US 3140281 is the low yield of the product at the stage of concentration of NAD by distillation of water under vacuum. The extremely low thermal stability of aqueous NAD solutions leads to the destruction of NAD during evaporation with the formation of decomposition products. Experimental reproduction of this stage revealed that even at a vacuum below 10 mm Hg. one stripped off solution contains not more than 50% of the product taken for concentration.

Заявляемый способ направлен на повышение выхода выделяемого из культуральной жидкости НАД, снижение затрат органических растворителей и упрощение технологического процесса.The inventive method is aimed at increasing the output allocated from the culture fluid NAD, reducing the cost of organic solvents and simplifying the process.

Поставленная задача решается получением никотинамидаденин динуклеотида из культуральной жидкости процесса биосинтеза фильтрацией культуральной жидкости, предварительной очисткой полученного раствора, его концентрированием и выделением целевого продукта из концентрированного раствора.The problem is solved by obtaining nicotinamide adenine dinucleotide from the culture fluid of the biosynthesis process by filtering the culture fluid, pre-cleaning the resulting solution, concentrating it and isolating the target product from the concentrated solution.

Отличительными признаками заявляемого способа являются:Distinctive features of the proposed method are:

Концентрирование НАД переводом раствора в твердую фазу при температуре (минус 5±1)°С, плавление образовавшейся твердой фазы при температуре 2±2°С и сбор концентрированных фракций, образующихся при плавлении твердой фазы.Concentration of NAD by transferring the solution to the solid phase at a temperature of (minus 5 ± 1) ° С, melting of the formed solid phase at a temperature of 2 ± 2 ° С and collection of concentrated fractions formed during melting of the solid phase.

Положительный результат в заявленном способе достигается за счет следующих выявленных в процессе разработки особенностей выделения НАД из культуральной жидкости:A positive result in the claimed method is achieved due to the following identified in the development process features of the allocation of NAD from the culture fluid:

• Перевод разбавленного раствора НАД в твердую фазу при температуре (минус 5±1)°С, который не сопровождается деструкцией НАД;• Translation of the diluted NAD solution into the solid phase at a temperature of (minus 5 ± 1) ° С, which is not accompanied by NAD destruction;

• Плавление твердой фазы при температуре 2±2°С происходит с селективным накоплением НАД в жидкой фазе без деструкции целевого продукта;• Melting of the solid phase at a temperature of 2 ± 2 ° C occurs with selective accumulation of NAD in the liquid phase without the destruction of the target product;

ПримерExample

Культуральную жидкость объемом 6,0 л, содержащую 15 г НАД, подвергают центрифугированию на центрифуге. Фильтрат охлаждают и смешивают с 1 кг кизельгура.A 6.0 L culture fluid containing 15 g of NAD is centrifuged in a centrifuge. The filtrate is cooled and mixed with 1 kg of kieselguhr.

Смесь фильтруют через воронку Бюхнера большого диаметра, промывают осадок водой. Получают объединенный фильтрат объемом около 8 л, представляющий собой желтый прозрачный раствор.The mixture is filtered through a large diameter Buchner funnel, and the precipitate is washed with water. A combined filtrate of about 8 L volume is obtained, which is a yellow clear solution.

Полученный раствор пропускают через колонку, содержащую слабоосновной анионит в ацетатной форме. В процессе прохождения раствора на анионите сорбируется большая часть примесей состоящих из нуклеотидных веществ и пигментов. НАД практически не сорбируется на анионит и переходит в фильтрат. Первые порции фильтрата, не содержащие НАД, отделяются от основного фильтрата. Колонка промывается небольшим количеством воды для вытеснения НАД из анионита.The resulting solution was passed through a column containing weakly basic anion exchange resin in acetate form. During the passage of the solution, most of the impurities consisting of nucleotide substances and pigments are adsorbed on the anion exchange resin. NAD is practically not adsorbed on anion exchange resin and passes into the filtrate. The first portions of the filtrate not containing NAD are separated from the main filtrate. The column is washed with a small amount of water to displace NAD from the anion exchange resin.

В результате предварительной очистки раствора НАД на анионите получают 8 л слабоокрашенного раствора, содержащего 13,5 г НАД (1,7 г/л).As a result of preliminary purification of the NAD solution on anion exchange resin, 8 L of a slightly colored solution containing 13.5 g of NAD (1.7 g / L) is obtained.

Раствор переносят в полиэтиленовую емкость и выдерживают при температуре (минус 5±1)°С в течение 5 часов. Полученную твердую фазу (ледообразную массу) подвергают дроблению и переносят в вертикальную колонну диаметром 12 см и высотой 100 см, снабженную рубашкой для подачи рассола для поддержания температуры в реакционной массе на уровне 2±2°С.The solution is transferred to a polyethylene container and kept at a temperature of (minus 5 ± 1) ° C for 5 hours. The resulting solid phase (ice mass) is crushed and transferred to a vertical column with a diameter of 12 cm and a height of 100 cm, equipped with a jacket for supplying brine to maintain the temperature in the reaction mass at a level of 2 ± 2 ° C.

Образующаяся в результате плавления жидкая фаза собирается фракциями по 500 мл. Первые 2 фракции объемом 1,0 л с концентрацией 8,5 г/л используются для дальнейшего концентрирования НАД методом лиофилизации. Последующие 3 фракции объемом 1,5 л, содержащие 4,2 г НАД (концентрация 2.8 г/л), возвращают в цикл для последующего концентрирования методом вымораживания. Выход продукта на этой стадии составляет 94%.The liquid phase formed as a result of melting is collected in fractions of 500 ml. The first 2 fractions with a volume of 1.0 l with a concentration of 8.5 g / l are used for further concentration of NAD by lyophilization. The next 3 fractions with a volume of 1.5 l containing 4.2 g of NAD (concentration of 2.8 g / l) are returned to the cycle for subsequent concentration by freezing. The product yield at this stage is 94%.

Фракция объемом 1,0 л с концентрацией 8,5 г/л передается на дальнейшее концентрирование методом лиофилизации с получением раствора НАД с концентрацией 25-30%. Полученный концентрат доводят с помощью азотной кислоты до рН 2-3 и в раствор вводят этанол до достижения концентрации по этанолу 55-60%. Выпавшие в осадок примеси, состоящие преимущественно из пептидных соединений, отделяют фильтрацией. К полученному раствору дополнительно вводят этанол до достижения концентрации по этанолу 85-90%. Образовавшийся осадок аморфного НАД отделяют центрифугированием, промывают этанолом, затем диэтиловым эфиром и сушат в вакууме. Получают 7,7 г аморфного порошка НАД с чистотой 85%.A 1.0 L fraction with a concentration of 8.5 g / L is transferred to further concentration by lyophilization to obtain a NAD solution with a concentration of 25-30%. The resulting concentrate is adjusted with nitric acid to a pH of 2-3 and ethanol is introduced into the solution to achieve an ethanol concentration of 55-60%. Precipitated impurities consisting mainly of peptide compounds are separated by filtration. Ethanol is additionally added to the resulting solution until an ethanol concentration of 85-90% is reached. The resulting amorphous NAD precipitate was separated by centrifugation, washed with ethanol, then with diethyl ether and dried in vacuum. Obtain 7.7 g of an amorphous powder NAD with a purity of 85%.

Таким образом, заявляемый способ обеспечивает 8-кратное снижение объема раствора НАД, подвергаемого лиофилизации, что обеспечивает доступность способа для промышленного применения.Thus, the inventive method provides an 8-fold reduction in the volume of the NAD solution subjected to lyophilization, which ensures the availability of the method for industrial use.

Полученный аморфный НАД может быть дополнительно очищен способом по DE 3141030 с получением кристаллического НАД с чистотой не менее 95%.The obtained amorphous NAD can be further purified by the method of DE 3141030 to obtain crystalline NAD with a purity of at least 95%.

Claims (1)

Способ получения никотинамидадениндинуклеотида (НАД) из культуральной жидкости процесса биосинтеза, включающий фильтрацию культуральной жидкости, содержащей НАД, на воронке Бюхнера в смеси с кизельгуром, очистку полученного фильтрата на слабоосновном анионите в ацетатной форме с получением слабоокрашенного раствора, содержащего НАД, с последующим его концентрированием и выделением целевого продукта из концентрированного раствора, отличающийся тем, что концентрирование осуществляют переводом слабоокрашенного раствора, содержащего НАД, в твердую фазу при температуре -5±1°C в течение 5 часов и последующим плавлением твердой фазы при температуре 2±2°C с получением жидкой фракции, затем концентрируют полученную фракцию лиофилизацией и выделяют НАД из концентрата введением этилового спирта в два приема с отделением осажденных примесей при достижении концентрации спирта 55-60%, затем при концентрации спирта 85-90% отделяют осадок аморфного НАД.A method for producing nicotinamide adenine dinucleotide (NAD) from a biosynthesis culture fluid, including filtering a culture fluid containing NAD on a Buechner funnel mixed with kieselguhr, purifying the resulting filtrate on a weakly basic anion exchange resin in acetate form to obtain a slightly colored solution containing NAD, followed by concentration and the selection of the target product from a concentrated solution, characterized in that the concentration is carried out by transferring a slightly colored solution containing NAD, into the solid phase at a temperature of -5 ± 1 ° C for 5 hours and subsequent melting of the solid phase at a temperature of 2 ± 2 ° C to obtain a liquid fraction, then the obtained fraction is concentrated by lyophilization and NAD is isolated from the concentrate by adding ethyl alcohol in two doses with the separation of precipitated impurities when the alcohol concentration reaches 55-60%, then at an alcohol concentration of 85-90% the precipitate of amorphous NAD is separated.
RU2017119146A 2017-05-31 2017-05-31 Method for producing nicotinamide adenine dinucleotide (nad) RU2658426C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017119146A RU2658426C1 (en) 2017-05-31 2017-05-31 Method for producing nicotinamide adenine dinucleotide (nad)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017119146A RU2658426C1 (en) 2017-05-31 2017-05-31 Method for producing nicotinamide adenine dinucleotide (nad)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2658426C1 true RU2658426C1 (en) 2018-06-21

Family

ID=62713589

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017119146A RU2658426C1 (en) 2017-05-31 2017-05-31 Method for producing nicotinamide adenine dinucleotide (nad)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2658426C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114437162A (en) * 2020-10-30 2022-05-06 尚科生物医药(上海)有限公司 Preparation method of amorphous nicotinamide adenine dinucleotide

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3140281A (en) * 1960-06-13 1964-07-07 Sankyo Co Process for the preparation of codehydrogenase i (diphosphopyridine nucleotide) of high purity from yeast
US4515943A (en) * 1980-10-12 1985-05-07 Kohjin Co., Ltd. Crystal of beta-nicotinamide-adenine-dinucleotide and process for preparing the same
SU1693057A1 (en) * 1989-07-02 1991-11-23 Институт биохимии им.А.Н.Баха Method for preparation of nicotinamideadenine dinucleotide (nad)
CN104817604A (en) * 2015-03-16 2015-08-05 邦泰生物工程(深圳)有限公司 Purification method for beta-nicotinamide mononucleotide
CN105481923A (en) * 2015-12-30 2016-04-13 平光制药股份有限公司 Preparation method of nicotinamide adenine dinucleotide

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3140281A (en) * 1960-06-13 1964-07-07 Sankyo Co Process for the preparation of codehydrogenase i (diphosphopyridine nucleotide) of high purity from yeast
US4515943A (en) * 1980-10-12 1985-05-07 Kohjin Co., Ltd. Crystal of beta-nicotinamide-adenine-dinucleotide and process for preparing the same
SU1693057A1 (en) * 1989-07-02 1991-11-23 Институт биохимии им.А.Н.Баха Method for preparation of nicotinamideadenine dinucleotide (nad)
CN104817604A (en) * 2015-03-16 2015-08-05 邦泰生物工程(深圳)有限公司 Purification method for beta-nicotinamide mononucleotide
CN105481923A (en) * 2015-12-30 2016-04-13 平光制药股份有限公司 Preparation method of nicotinamide adenine dinucleotide

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114437162A (en) * 2020-10-30 2022-05-06 尚科生物医药(上海)有限公司 Preparation method of amorphous nicotinamide adenine dinucleotide

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP4151645A2 (en) Separation of 2'-fl from a fermentation broth
RU2206613C2 (en) Method of isolation of clavulanic acid
CN103555807B (en) Method for preparing 7-ACA (aminocephalosporanic acid) and obtaining alpha-aminoadipic acid by one-step enzymatic reaction
CN103664989A (en) Method used for preparing moxidectin using nemadectin fermentation broth
KR20070119641A (en) Isolation of galanthamine from biological material
RU2658426C1 (en) Method for producing nicotinamide adenine dinucleotide (nad)
CN111171097A (en) Separation and purification method for producing adenosine by fermentation
CN110734467A (en) method for extracting and purifying spinosad from fermentation liquor
CN102260286B (en) Method for separating and purifying crude product L-alpha-glycerophosphocholine
KR100828706B1 (en) A method for purifying 5'-Inosinic acid fermentation broth via crystallization process
CN106366159A (en) Carnosine extracting and purifying method
KR101341033B1 (en) Separating and Purifying Method of Coenzyme Q10
CN103113423A (en) Method for extracting D-ribose from fermentation broth through ion exchange and membrane separation technologies
JPH04360692A (en) Production of trehalose
CN100509757C (en) Purification method of *N-L-arginine
CN106883286B (en) Extraction and purification method of tyrosine derivative
CN114702487B (en) Purification method of lysergic acid
CN114213276B (en) Method for extracting and purifying theanine from enzyme catalytic reaction
TWI670278B (en) High purity low endotoxin carbohydrate (hple) compositions, and methods of isolation thereof
CN109096273A (en) The method for separating and preparing of mezlocillin sodium impurity C, D and F
CN216321130U (en) Extraction and concentration device for clavulanic acid fermentation liquor
CN109251229B (en) Method for separating and purifying fidaxomicin
KR101125538B1 (en) Method of micelle-fractional precipitation hybrid process for the purification of paclitaxel
CN112390817B (en) Method for salting out and extracting tacrolimus fermentation liquor
RU2644674C1 (en) Method for obtaining 3,3',3'',3'''-(3,8,13,17-tetramethylporphyrin-2,7,12,18-tetrayl) tetrapropionic acid (coproporphyrin)