專利名稱：從發(fā)酵液中提取潔霉素的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物化工領(lǐng)域，具體屬于從發(fā)酵液中提取潔霉素的技術(shù)。即研究一種新的溶劑萃取體系，該萃取劑可以從含有蛋白質(zhì)、色素及其它有機(jī)及無(wú)機(jī)雜質(zhì)的弱堿性發(fā)酵液中選擇性地萃取潔霉素，用鹽酸(或硫酸)反萃即可以獲得高濃度潔霉素鹽酸鹽溶液。無(wú)需脫色、濃縮即可用丙酮結(jié)晶而制得質(zhì)量合格產(chǎn)品。
從發(fā)酵液中提取抗生素是醫(yī)藥工業(yè)中的重要環(huán)節(jié)，潔霉素(即Lincomycin)是重要的抗生素之一，是1962年從鏈霉菌變種的培養(yǎng)液中產(chǎn)生的堿性抗生素。
從發(fā)酵液中提取潔霉素主要采用溶劑萃取法，最早的溶劑萃取法是1963年由E.R.Bergy等人提出的(U.S.P.3086912)，大致步驟為發(fā)酵液濾去菌絲后，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)PH為10，用濾液體積1/3量的正丁醇錯(cuò)流萃取兩次，丁醇相用稀硫酸反萃(有/水＝2/1)，反萃液再用堿調(diào)節(jié)至PH＝10.1，重復(fù)進(jìn)行第一階段的錯(cuò)流兩次萃取操作。負(fù)荷潔霉素的有機(jī)相用少量水(O/A＝10/1)洗兩次，冷凍干燥得粗品。S.L.Jariuala(U.S.P.4091204 1978)則用鹽酸代替了硫酸反萃，用在60℃蒸發(fā)濃縮干燥代替了冷凍干燥，反萃液使用活性炭脫色再用二氯甲烷(CH2Cl2)萃取。萃取相濃縮后加鹽酸反萃，丙酮結(jié)晶得產(chǎn)品。
國(guó)內(nèi)提取潔霉素絕大多數(shù)采用丁醇萃取法，基本延續(xù)了美國(guó)專利方法，但取消了二氯甲烷萃取步驟，由于丁醇本身的特征，使提取工藝中存在若干不可克服的缺點(diǎn)1、丁醇與水互溶性較大，在常溫下水相中溶解丁醇量達(dá)7.2%，丁醇中含水量達(dá)20%，因此溶劑回收系統(tǒng)是必不可少的工序。由于這種互溶特性，真實(shí)濾液中所含有的各種有機(jī)及無(wú)機(jī)雜質(zhì)將部分進(jìn)入丁醇相，為獲得合格潔霉素產(chǎn)品，負(fù)荷了潔霉素的丁醇相必須多次用稀堿液洗滌。
2、丁醇對(duì)潔霉素萃取能力強(qiáng)，因而選擇性較差，不能有效地分離雜質(zhì)，進(jìn)入丁醇相的各種色素、雜質(zhì)在堿洗段并不能有效地去除，它們將隨反萃劑一同進(jìn)入水相。因此丙酮結(jié)晶前的活性炭脫色工序是必不可少的。
3、丁醇萃取潔霉素，在PH＜2.0的酸性介質(zhì)中，丁醇將萃取部分潔霉素，這便為反萃帶來(lái)困難，必須多次錯(cuò)流操作。在反萃段非但不能富集反而被稀釋了。因而為獲效價(jià)＞25萬(wàn)單位/毫升的潔霉素水溶液，蒸發(fā)濃縮工序是不可缺少的。
為克服丁醇提取工藝存在的上述缺點(diǎn)，本發(fā)明采用了較長(zhǎng)碳鏈的各種醇類，一般碳原數(shù)不能低于5，包括伯碳原子醇類，基本骨架為CH3(CH2)XCH2OH X大于3或等于3。如正己醇，正庚醇等。在惰性部分(CH2)X中，可含有不同結(jié)構(gòu)的支鏈，如異辛醇
仲碳原子醇類，基本骨架為
在惰性部分可含有不同結(jié)構(gòu)的支鏈，如仲辛醇
環(huán)己醇
叔碳原子醇類，基本骨架
如叔戊醇
附圖
示出平衡PH值對(duì)萃取潔霉素的影響。圖中曲線1表示用正丁醇為萃取劑，條件為水相潔霉素2450u/ml，溫度26℃，相比O/A＝1/2，萃取5分鐘;曲線2表示用仲辛醇為萃取劑，條為水相潔霉素2450u/ml，溫度60℃，相比O/A＝1/2，萃取時(shí)間5分鐘。
現(xiàn)結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的特點(diǎn)1、由附圖曲線1可見(jiàn)，丁醇萃取潔霉素在平衡PH＜2.0的酸性介質(zhì)中，將部分萃取潔霉素，從而使反萃發(fā)生困難。本發(fā)明所用萃取選擇性較高，負(fù)荷了潔霉素的有機(jī)相可省去水洗及脫色工序;
2、本發(fā)明所用長(zhǎng)鏈醇類在PH＜4.0己基本不萃取潔霉素，如附圖中曲線2所示，由此為反萃富集帶來(lái)方便。本發(fā)明可用大相比(有/水)有效地反萃和富集潔霉素，使水相潔霉素濃度達(dá)到25-38萬(wàn)單位/ml，這樣便不需薄膜濃縮而可直接用丙酮結(jié)晶。正丁醇與本發(fā)明所用萃取劑反萃性能比較見(jiàn)表1。由表1可見(jiàn)丁醇做萃取劑，在平衡PH低于2反萃率近直線下降;相反仲辛醇(本發(fā)明所用其它醇類規(guī)律相近)做萃取劑，只要保持平衡PH＜4.0，便可近定量地反萃潔霉素。同時(shí)采用丁醇做萃取劑，也無(wú)法通過(guò)反萃達(dá)到富集，如表1所示，反萃率隨相比增而急劇地下降，相反，本發(fā)明所采用的醇類，只要保持反萃液中潔霉素單位低于它的溶解度(約38-40萬(wàn)單位/ml)以及良好的相分離條件，(如充分靜置或離心)，反萃率與相比幾乎無(wú)關(guān)，根據(jù)表1中有機(jī)相潔霉素效價(jià)及相比計(jì)算，本發(fā)明所用萃取劑，反萃液中潔霉素濃度可高達(dá)37.5萬(wàn)單位/ml，而丁醇做萃取劑，通過(guò)反萃富集至2萬(wàn)單位/ml已有困難。采用本發(fā)明所用各類萃取劑可能達(dá)到的優(yōu)良的富集效果已由工廠實(shí)踐所證明，表2列出了一些常用醇類萃取潔霉素結(jié)果。
表1 不同醇類鹽酸反萃性能比較名稱 有機(jī)相u/ml 反萃條件 反萃液 反萃率℃ t/分 O/A PH %仲辛醇 3350 25-30 5 4/1 0.7 ＞98仲辛醇 3350 25-30 5 4/1 1.0 ＞98仲辛醇 3350 25-30 5 4/1 4.0 ＞98仲辛醇 3350 25-30 5 4/1 5.7 ＞98正丁醇 4077 25-30 5 4/1 0.7 7025-30 5 4/1 1.0 8025-30 5 4/1 2.0 9025-30 5 4/1 4.0 8725-30 5 4/1 5.7 5325-30 5 4/1 6.0 45異辛醇 15000 25 2 4/1 2-3 ＞9825 2 12/1 2-3 ＞9825 2 25/1 2-3 ＞98正丁醇 5570 25 2 2/1 2-3 975570 25 2 4/1 2-3 855570 25 2 8/1 2-3 705570 25 2 20/1 2-3 60
表2 不同醇類萃取潔霉素(醇類均用不加稀釋原始品)試劑 萃取條件 初始料液 平衡水相 萃取率名稱 溫度 時(shí)間 相比 效價(jià) PH 效價(jià) E%℃ 分 O/A u/ml u/ml正己醇 27 3 1/2 2500 9.82 500 80.7正庚醇 23 5 1/1 2600 10.90 500 80.8正辛醇 60 5 1/1 2600 11.12 320 87.7正癸醇 23 15 1/1 4870 9.96 1500 69.2仲辛醇 60 5 1/1 2600 10.94 400 84.6異辛醇 60 5 1/1 2440 11.10 400 83.6環(huán)己醇 53 15 1/1 4870 10.26 350 93.4叔戊醇 23 15 1/1 4870 11.18 400 93.0正如以上所述，丁醇萃取工藝欲獲得合格潔霉素鹽酸產(chǎn)品，共需要九個(gè)工序;而采用本發(fā)明工藝，只需要三個(gè)工序，即萃取、反萃和丙酮結(jié)晶。在抗菌素生產(chǎn)中，工序越少，收率越高。利用本發(fā)明與原工藝生產(chǎn)用濾液的對(duì)比試驗(yàn)已充分證明這一點(diǎn)。新工藝比原工藝潔霉素總收率提高了5-15%。
實(shí)例一正己醇萃取潔霉素使用正己醇可在常溫下有效地萃取潔霉素。表3列出平衡水相濃度對(duì)萃取的影響，表明正己醇萃取能力隨初始水相潔霉素濃度增加而增大。當(dāng)相比有(O)/水(A)＝1/2時(shí)，單級(jí)萃取率均可大于80%。
已使用正己醇進(jìn)行了發(fā)酵濾液的萃取實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下濾液效價(jià)2500u/ml，PH11.50，O/A01/2，30℃，接觸時(shí)間2分鐘，采用兩級(jí)逆流萃取一級(jí)余水效價(jià) 480u/ml PH10.7二級(jí)余水效價(jià) 140u/ml PH10.6表明兩級(jí)逆流萃取，潔霉素萃取接近95%。
表3 水相濃度對(duì)正己醇萃取的影響27℃，3分鐘，O/A＝1/2，初始水相PH10.5-11.0初始水相 平衡水相 平衡有機(jī) 分配系數(shù) E%潔霉素效價(jià) PH效價(jià) 效價(jià) Du/ml u/ml u/ml2500 9.82 500 4000 8.00 80.710000 9.87 1908.64 16183 8.50 80.920000 10.10 3570 32861 9.21 82.229022 9.66 5061.52 47921 9.47 82.640000 10.14 6372.2 67256 10.60 84.150000 10.27 7647 84707 11.10 84.760000 10.28 8547 102907 11.63 85.8
實(shí)例二正庚醇萃取潔霉素表4 列出水相潔霉素濃度對(duì)正庚醇萃取的影響。
表4 水相濃度對(duì)萃取的影響25℃，5分鐘，O/A＝1/1，初始水相PH11-11.24初始水相 平衡水相 平衡有機(jī)相 E%效價(jià)u/ml PH u/ml u/ml2500 10.83 400 2100 84.05000 10.50 800 4200 84.010000 10.90 1600 8400 84.020000 10.86 2900 17100 85.530000 11.07 4300 25700 85.7與實(shí)例一相比，正庚醇萃取能力不及正己醇，常溫下，O/A＝1/1與正己醇O/A＝1/2相當(dāng)。使用發(fā)酵濾液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下O/A＝1/1，2分，30℃，料液PH11.5，效價(jià)2500u/m。采用兩級(jí)逆流萃取后一級(jí)余液 PH10.9 效價(jià)(平均)488u/ml二級(jí)余液 PH10.8 效價(jià)(平均)152u/ml
實(shí)例三仲辛醇萃取潔霉素的溫度效應(yīng)水相料液效價(jià)245u/ml，平衡水相PH10.50-10.60，5分鐘，O/A＝1/2。
萃取溫度℃ 潔霉素萃取率%25 5034 5842 6750 7060 73因此使用仲辛醇，潔霉素萃取率隨溫度升高而顯著增大。在實(shí)際工廠實(shí)踐中，需在50-60℃下作業(yè)。
實(shí)例四仲辛醇從發(fā)酵濾液中萃取潔霉素55-60℃，5分，O/A＝1/1，采用三級(jí)錯(cuò)流萃取，第一級(jí)O/A＝1/1，第二、三級(jí)O/A＝1/2結(jié)果如下濾液效價(jià)u/ml 三級(jí)后總萃取率(生物法) 最終余液u/ml3396 97.3 933634 96.3 72因此三級(jí)錯(cuò)流萃取后，最終余液潔霉素含量＜100u/ml。
實(shí)例五仲辛醇負(fù)潔有機(jī)相反萃結(jié)果有機(jī)相u/ml 反萃相比O/A 反液u/ml 貧有u/ml 反萃率Es%27332 11.93/1 243491 187 99.3234957 10/1 352580 133 99.6237141.4 12.93/1 313027 247 99.34結(jié)果表明仲辛醇中負(fù)荷了2.7～3.7萬(wàn)u/ml潔霉素，采用大相比，單級(jí)反萃率均可＞99%，而反萃液中潔霉素可達(dá)到30萬(wàn)u/ml之多，直接用丙酮結(jié)晶便可以獲得高的收率。
實(shí)例六異辛醇萃取時(shí)溫度效應(yīng)水相料液潔霉素2450u/ml，平衡水相PH10.4-10.80，5分，O/A＝1/2。
萃取溫度℃ 萃取率%25 4330 5040 6250 7060 73因此使用異辛醇做萃取劑，也需在50-60℃方可有效地萃取潔霉素。
實(shí)例七異辛醇從發(fā)酵濾液中提取潔霉素實(shí)驗(yàn)共處理了96升真空濾液，效價(jià)1800-2500u/ml，含潔霉素總量為187.32克，折成潔霉素鹽酸鹽約221.6克，實(shí)得產(chǎn)品為170.43克潔霉素堿，折成鹽酸鹽為201.6克。因此提煉段收率＞85%，采用丁醇為萃取劑，潔霉素總收率一般在70-75%之間，主要決定各工廠操作及管理水平。
權(quán)利要求
1.用醇類從發(fā)酵后所得的弱堿性(PH9-12)濾液中提取潔霉素的方法，其特征是使用碳原子數(shù)大于五的長(zhǎng)鏈醇類萃取，用鹽酸反萃，獲得高濃度潔霉素水溶液，無(wú)需濃縮富集、脫色，可直接用丙酮結(jié)晶而獲得合格產(chǎn)品。
2.按權(quán)利要求1所述方法，本發(fā)明所用長(zhǎng)鏈醇類為伯醇類如正己醇、正庚醇、正辛醇、正癸醇、異辛醇等;仲醇類如仲辛醇、環(huán)己醇等;叔醇類如叔戊醇等。
3.按權(quán)利要求1、2所述方法，負(fù)荷潔霉素有機(jī)相可采用單級(jí)反萃而獲得高濃度反萃液。
全文摘要
本發(fā)明屬于生物化工領(lǐng)域，即研究一種新的溶劑萃取體系，該萃取劑可以從含有蛋白質(zhì)、色素及其它有機(jī)和無(wú)機(jī)雜質(zhì)的弱堿性發(fā)酵液中選擇性地萃取潔霉素，用鹽酸(或硫酸)反萃，即可獲得高濃度潔霉素鹽酸鹽溶液，無(wú)需脫色、濃縮直接用丙酮結(jié)晶而制得合格潔霉素產(chǎn)品。
文檔編號(hào)C07H15/26GK1050718SQ8910762
公開(kāi)日1991年4月17日 申請(qǐng)日期1989年10月6日 優(yōu)先權(quán)日1989年10月6日
發(fā)明者于淑秋, 徐榮芳, 陳家鏞, 萬(wàn)鋼, 楊智發(fā) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院化工冶金研究所