專利名稱：相轉(zhuǎn)變萃取從發(fā)酵液中提取紅霉素的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于分離工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種利用萃取劑從發(fā)酵液提取紅霉素的方法，尤其涉及一種通過加入第三介質(zhì)、致使萃取劑與發(fā)酵液分相而直接從未經(jīng)過濾的發(fā)酵液中提取紅霉素的方法。
紅霉素是一種重要的大環(huán)內(nèi)酯類抗生素，它的抗菌譜與青霉素G相似，是治療耐藥性金黃色葡萄球菌和溶血性鏈球菌感染所引起的疾病的首選藥物。近年來，由于各種紅霉素衍生物(如克拉霉素、阿齊霉素等)的不斷涌現(xiàn)，以及人們對(duì)紅霉素藥理作用的重新認(rèn)識(shí)，使紅霉素的應(yīng)用領(lǐng)域大大拓展。紅霉素來源于紅色鏈霉菌的培養(yǎng)發(fā)酵液，發(fā)酵液中紅霉素的含量一般為3000μg/ml左右，近年來，隨著菌種的改進(jìn)，紅霉素的發(fā)酵單位已提高到8000μg/ml以上。但是，要獲得符號(hào)藥典要求的純的紅霉素，還需要進(jìn)行分離和提純。
溶媒萃取法是從發(fā)酵液的濾液中提取紅霉素的主要工業(yè)生產(chǎn)方法。溶媒萃取法具有濃縮倍數(shù)大，產(chǎn)品質(zhì)量高，生產(chǎn)周期短的優(yōu)點(diǎn)。文獻(xiàn)“俞文和，《新編抗生素工藝學(xué)》，中國(guó)建材工業(yè)出版社，1996”和“上海第三制藥廠編，《抗生素生產(chǎn)》，化學(xué)工業(yè)出版社，1979”分別報(bào)導(dǎo)了如下幾種溶媒萃取法①溶媒反復(fù)萃取法此法以醋酸丁酯為萃取劑，醋酸緩沖液為反萃劑，對(duì)紅霉素發(fā)酵液的濾液進(jìn)行多級(jí)萃取，然后在丙酮作用下冷凍結(jié)晶，得到產(chǎn)品；②溶媒萃取結(jié)合中間鹽沉淀法此法是用醋酸丁酯萃取紅霉素后，在萃取液中加入乳酸，使紅霉素轉(zhuǎn)化成紅霉素乳糖鹽沉淀出來，然后將其溶于丙酮液中，調(diào)節(jié)pH值使之轉(zhuǎn)化成紅霉素堿；③薄膜濃縮結(jié)合萃取法此法將發(fā)酵液的濾液首先通過薄膜蒸發(fā)，將濾液濃縮6倍左右，然后用醋酸丁酯萃取。
在上述這些傳統(tǒng)的溶媒萃取工藝中，由于發(fā)酵液中各種代謝產(chǎn)物，如蛋白質(zhì)的存在，使系統(tǒng)極易出現(xiàn)乳化現(xiàn)象，導(dǎo)致相分離困難，產(chǎn)品損失。因此，采用上述萃取方法，都必須用硫酸鋅或氯化鋁對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行預(yù)處理，將蛋白質(zhì)等物質(zhì)絮凝、過濾掉，并在濾液中加入各種破乳劑，以克服乳化問題。盡管如此，仍未能徹底有效地解決乳化問題，乳化現(xiàn)象仍然是困擾溶媒萃取法的一個(gè)技術(shù)難題。
因此研究開發(fā)一種新的直接從發(fā)酵液中提取紅霉素的方法具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
本發(fā)明的目的在于提出一種通過加入第三介質(zhì)、致使萃取劑與發(fā)酵液分相而直接從未經(jīng)過濾的發(fā)酵液中提取紅霉素的方法，所說的方法也可稱為相轉(zhuǎn)變萃取法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷。
本發(fā)明的構(gòu)思是這樣的首先選擇一種能與發(fā)酵液完全互溶的有機(jī)萃取劑，將其與發(fā)酵液以一定比例混合，然后在混合液中添加一種溶于水而不溶于萃取劑的惰性物質(zhì)，該物質(zhì)溶于發(fā)酵液和有機(jī)萃取劑的混合溶液后，能顯著降低萃取劑在發(fā)酵液中的溶解度，使萃取劑從發(fā)酵液中游離出來，系統(tǒng)由均相轉(zhuǎn)變成非均相，伴隨著相轉(zhuǎn)變紅霉素從發(fā)酵液中轉(zhuǎn)移到萃取劑中，從而實(shí)現(xiàn)紅霉素的分離。
本發(fā)明的關(guān)鍵在于改變了傳統(tǒng)萃取法中，利用外力產(chǎn)生液—液界面進(jìn)行傳質(zhì)的方法，選擇能與發(fā)酵液完全互溶的有機(jī)萃取劑，使紅霉素能與萃取劑達(dá)到分子水平的混合接觸，無傳質(zhì)阻力存在。然后，通過添加一種能顯著降低發(fā)酵液與有機(jī)萃取劑互溶度的物質(zhì)，誘導(dǎo)萃取劑與發(fā)酵液相分離，隨之完成紅霉素的萃取。在整個(gè)過程中，因不存在穩(wěn)定、大量的傳質(zhì)界面，故破壞了乳化形成的基本條件，有效地克服了乳化問題，可直接以未經(jīng)過濾的發(fā)酵液為原料提取紅霉素。
本發(fā)明中所說的萃取劑為這樣一類有機(jī)溶劑，它們對(duì)紅霉素有很強(qiáng)的溶解能力，且通常情況下，能與水完全互溶。但是，隨著水中極性離子強(qiáng)度的增加，它們與水的互溶度會(huì)顯著降低而從水中析出，與水形成兩相。常用的萃取劑如乙晴、丙酮和乙二醇等。
本發(fā)明中誘導(dǎo)相轉(zhuǎn)變所用的物質(zhì)是一類能溶解于水而不溶于萃取劑、且不與紅霉素和溶劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的惰性物質(zhì)，包括各種無機(jī)鹽，如NaCl、KCl和Na2SO4等。優(yōu)選的物質(zhì)為NaCl，其價(jià)廉易得，且作用顯著。
本發(fā)明亦是這樣實(shí)現(xiàn)的所說的方法主要依次包括如下步驟(1)首先將未經(jīng)過濾的、紅霉素含量一般為3000～10000μg/ml的紅霉素發(fā)酵液與萃取劑混合，用堿調(diào)節(jié)pH值為10～11.5，pH值的高低對(duì)紅霉素的提取率和質(zhì)量有很大的影響，pH值太低，則將影響收率，pH值過高將導(dǎo)致乳化，優(yōu)選的pH為10～10.8，所說的堿可選自氨水、NaOH、NaCO3中的一種及其混合物；溫度為25～35℃；(2)向混合液中加入惰性物質(zhì)，系統(tǒng)不宜劇烈攪拌，只需稍微攪拌片刻，使惰性物質(zhì)溶解即可。惰性物質(zhì)的作用是使有機(jī)萃取劑在發(fā)酵液中的溶解度降低，而從發(fā)酵液中游離出來，系統(tǒng)由均相轉(zhuǎn)變成非均相，發(fā)酵液中的紅霉素伴隨著相轉(zhuǎn)變而轉(zhuǎn)移到有機(jī)相中，其萃取率可達(dá)97％以上；(3)采用常規(guī)的方法從有機(jī)相中分離紅霉素靜置分層，分離出有機(jī)相，接著將有機(jī)相進(jìn)行真空蒸餾，蒸去萃取劑，濃縮紅霉素，真空蒸餾時(shí)，蒸餾釜溫度控制在45～48℃，蒸餾后，有機(jī)相中紅霉素被濃縮至20～25萬單位/毫升，并回收萃取劑；在濃縮液中加入50℃～55℃的熱水，析出的紅霉素經(jīng)洗滌，干燥，便得到生物效價(jià)為920～940單位/毫克的紅霉素堿。
所說的萃取劑包括乙晴、丙酮或乙二醇中等有機(jī)溶劑中的一種或一種以上，萃取劑的加入量為發(fā)酵液∶萃取劑＝1∶1～3∶1，體積比，比值低，萃取率高，但濃縮比小，比值高，萃取率低，濃縮比大，優(yōu)選的比例為1.5∶1～2.5∶1，體積比。
所說的惰性物質(zhì)包括各種無機(jī)鹽，如NaCl、KCl和Na2SO4等中的一種或一種以上；優(yōu)選的為NaCl，惰性物質(zhì)投放量為發(fā)酵液重量的10％～30％，投放量太高，將造成浪費(fèi)，增加成本，太少則相分離效果不佳，優(yōu)選的比例為15％～25％。
由上述公開的技術(shù)方案可見，本發(fā)明所說的方法操作簡(jiǎn)便，萃取率高，便于工業(yè)化生產(chǎn)，是一種較有前景的從發(fā)酵液中分離紅霉素的方法。下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的有關(guān)細(xì)節(jié)作進(jìn)一步的闡述。
實(shí)施例1將1000毫升紅霉素含量為6200μg/ml的發(fā)酵液與400毫升乙晴混合，用氨水調(diào)節(jié)pH值為10.5，溫度為28℃。然后，加入200克NaCl，緩慢攪拌使鹽溶解后，系統(tǒng)分相，上層乙晴相體積為175毫升，紅霉素濃度為34542μg/ml，萃取率為97.5％；將靜置后分出的乙晴萃取液置于帶冷凝管的玻璃蒸餾釜中，蒸餾釜置于45℃的恒溫浴中，用真空泵將釜內(nèi)抽真空，直至溶液沸騰，冷凝收集蒸出的乙晴，待80％(體積)的乙晴被蒸出時(shí)，停止抽真空，加入55℃的熱水120毫升，紅霉素析出后，過濾，洗滌，于45℃下真空干燥，得晶體4.835克，產(chǎn)品的生物效價(jià)為935單位/毫克。
實(shí)施例2將1500毫升紅霉素含量為3200μg/ml的發(fā)酵液平均分成三份，用NaOH調(diào)節(jié)pH值為10.5，溫度為28℃。然后，取200毫升乙晴加入第一份發(fā)酵液中，混合后，添加100克NaCl，NaCl溶解后，有86毫升乙晴析出。將析出的乙晴加入到第二份發(fā)酵液中，并補(bǔ)加110毫升乙晴，混合后，添加100克NaCl，有87毫升乙晴析出。再將析出的乙晴加入到第三份發(fā)酵液中，補(bǔ)加110毫升乙晴，混合后，添加100克NaCl，有88毫升乙晴析出。乙晴相紅霉素濃度為52909μg/ml，總萃取率為97％；采用與實(shí)施例相同的方法進(jìn)行萃取液的后處理方法，可得晶體3.632克，產(chǎn)品的生物效價(jià)為935單位/毫克。
實(shí)施例3采用與實(shí)施例1相同的方法，但以KCl取代NaCl，得晶體4.423克，產(chǎn)品的生物效價(jià)為938單位/毫克。
實(shí)施例4采用與實(shí)施例1相同的方法，但以Na2SO4取代NaCl，得晶體4.642克，產(chǎn)品的生物效價(jià)為930單位/毫克。
實(shí)施例5采用與實(shí)施例1相同的方法，但以丙酮代替乙晴，NaCl的投放量為300克，得晶體3.876克，產(chǎn)品的生物效價(jià)為937單位/毫克。
實(shí)施例6采用與實(shí)施例1相同的方法，但以丙酮和乙二醇的混合物(1∶1)(重量)代替乙晴，以NaCl和Na2SO4的混合物(1∶1)(重量)取代NaCl，得晶體4.259克，產(chǎn)品的生物效價(jià)為928單位/毫克。
權(quán)利要求
1.一種相轉(zhuǎn)變萃取從發(fā)酵液中提取紅霉素的方法，其特征在于主要依次包括以下步驟(1)首先將未經(jīng)過濾的紅霉素發(fā)酵液與萃取劑混合，用堿調(diào)節(jié)pH值為10～11.5，溫度為25～35℃；(2)向混合液中加入惰性物質(zhì)，系統(tǒng)分相，發(fā)酵液中的紅霉素轉(zhuǎn)移到有機(jī)相；(3)采用常規(guī)的方法從有機(jī)相中分離紅霉素；所說的萃取劑包括乙晴、丙酮或乙二醇中的一種或一種以上，萃取劑的加入量為發(fā)酵液∶萃取劑＝1∶1～3∶1，體積比；所說的惰性物質(zhì)包括NaCl、KCl或Na2SO4中的一種或一種以上；惰性物質(zhì)投放量為發(fā)酵液重量的10％～30％。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于向混合液中加入惰性物質(zhì)后，系統(tǒng)進(jìn)行緩慢攪拌。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于pH為10～10.8。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于pH為10～10.8。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于萃取劑的加入量為1.5∶1～2.5∶1，體積比。
6.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于萃取劑的加入量為1.5∶1～2.5∶1，體積比。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于惰性物質(zhì)為NaCl。
8.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于惰性物質(zhì)為NaCl。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于惰性物質(zhì)投放量為發(fā)酵液重量的15％～25％。
10.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于惰性物質(zhì)投放量為發(fā)酵液重量的15％～25％。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種相轉(zhuǎn)變萃取從發(fā)酵液中提取紅霉素的方法,所說的方法通過加入惰性物質(zhì),致使萃取劑與發(fā)酵液分相而直接從未經(jīng)過濾的發(fā)酵液中提取紅霉素。本方法操作簡(jiǎn)便,萃取率高,便于工業(yè)化生產(chǎn),是一種較有前景的從發(fā)酵液中分離紅霉素的方法。
文檔編號(hào)C07H17/00GK1259521SQ9911980
公開日2000年7月12日 申請(qǐng)日期1999年10月21日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月21日
發(fā)明者樂清華, 宋龍林, 曹正芳 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)