头孢菌素c吸附废液中dcpc的回收与转化方法
【技术领域】
[0001]本发明属于制药技术领域，更具体而言，涉及一种在头孢菌素C发酵生产中所产生的吸附废液中去乙酰头孢菌素C(下文简称DCPC)的回收与转化方法，即从头孢菌素C吸附废液中回收DCPC，并通过酶裂解的方式将DCPC转化为羟甲基-7-氨基头孢烷酸(下文简称D-7-ACA)加以回收利用。
【背景技术】
[0002]7-氨基头孢烷酸(简称7-ACA)是生产多种半合成头孢菌素类抗生素的重要中间体。生产7-ACA的方法主要是通过酶法裂解由发酵生产的头孢菌素C(下文简称CPC)而得至IJ。在CPC发酵生物合成过程中，去乙酰头孢菌素C是不可避免的副产物，在以发酵生产CPC为目标产物的生物合成反应达到终点时，DCPC浓度的高低主要与发酵使用的菌种及工艺有关。
[0003]—般目前CPC发酵工业生产中，DCPC在发酵液中的含量约占4%?5%。在下游CPC分离提取过程中，发酵液经酸化、固-液分离等处理后，得到澄清发酵液，该澄清发酵液通过非极性大孔吸附树脂，CPC和部分DCPC被吸附在树脂上，收集流过吸附树脂的液体即得到树脂吸附余液；由于相对于CPC，DCPC极性较强，CPC与树脂的吸附更强而DCPC与树脂的吸附较弱，因此先用水洗非极性大孔吸附树脂，得到DCPC解析液，再用弱酸盐溶液洗非极性大孔吸附树脂，得到CPC解析液，实现了 CPC和DCPC的分离；所得到的CPC解析液用于酶法裂解制备7-ACA。上述树脂吸附余液和DCPC解析液通常合并在一起，称为头孢菌素C吸附废液，作为废弃液排放。这部分吸附废液中DCPC的排放不仅造成资源的浪费，同时对环境造成了一定的压力。因此，结合目前的CPC生产工艺，在不影响CPC生产的同时，研究开发DCPC回收并将其转化为羟甲基-7-氨基头孢烷酸(D-7-ACA)的方法，具有较为重要的现实意义。
[0004]吸附废液中成分较为复杂，极性和溶解性相近的物质混合为一体，其中有氨基酸、糖类、蛋白质、无机盐类及多种未知杂质，所以DCPC分离较为困难。中国专利文献CN101875660A公开了一种从头孢菌素C发酵液中分离纯化去乙酰头孢菌素C的方法，采用苯乙烯型非极性大孔吸附树脂吸附CPC，而后采用凝胶型强碱II型阴离子交换树脂吸附DCPC，经解析、解析液结晶，得到DCPC晶体，该方法存在树脂交换容量小、脱色效果差、回收产品质量不能保证等缺陷。中国专利文献CN104673872A公开了一种从头孢菌素C树脂吸附废液中回收DCPC的方法，采用阴离子交换树脂1脱除无机阴离子，之后采用大孔吸附树脂吸附DCPC和解析液经过阴离子交换树脂2脱色，脱色液在浓缩后采用去乙酰酯酶将DCPC转化为D-7-ACA，该工艺方法亦存在诸多缺陷:(1)阴离子交换树脂1仅能吸附废液中的无机阴离子，对废液中的无机阳离子没有吸附作用，除盐不彻底；(2)非极性大孔吸附树脂对低浓度的DCPC选择吸附作用差、交换容量低，产业化推广中需要使用大量树脂，后期树脂再生用水成本、废液处理成本非常高；(3)DCPC转化为D-7-ACA过程中选用的去乙酰酯酶选择性不强，转化率低，进而导致D-7-ACA产品质量差。因此，现有技术中关于DCPC回收和转化的方法均不适用于在工业化生产中的推广和应用。
【发明内容】
[0005]技术问题
[0006]因此，本发明的目的在于提供一种工艺设计合理、回收和转化效果好、产品质量优异且适合于产业化推广的从头孢菌素C吸附废液中回收DCPC并转化DCPC的方法。
[0007]技术方案
[0008]为了实现本发明目的，本发明所采用的技术方案为:采用电渗析法去除头孢菌素C吸附废液中大部分的盐类物质，得到除盐液，然后纳滤浓缩该除盐液；之后使用非极性大孔吸附树脂吸附DCPC，解析液经过阴离子交换树脂脱色，得到DCPC脱色液；DCPC脱色液经过纳滤浓缩、酶裂解、结晶和干燥等步骤后，即可以达到回收DCPC并将其转化为D-7-ACA的目的。
[0009]根据本发明，本发明提供的头孢菌素C吸附废液中去乙酰头孢菌素C的回收与转化方法，包括如下步骤:
[0010](1)吸附废液的除盐与浓缩
[0011]采用电渗析法对头孢菌素C吸附废液进行脱盐处理，得到除盐液；然后纳滤浓缩该除盐液，得到浓缩的除盐液；
[0012](2)DCPC的分离纯化
[0013]将步骤(1)中得到的浓缩的除盐液通过非极性大孔吸附树脂，DCPC被吸附在树脂上，然后进行解析，得到DCPC解析液；将该解析液通过阴离子交换树脂进行脱色，得到DCPC脱色液；
[0014](3) DCPC脱色液的浓缩与转化
[0015]将步骤⑵中得到的DCPC脱色液纳滤浓缩后，在固定化头孢菌素C酰化酶的存在下裂解转化为D-7-ACA ;然后裂解液经结晶、过滤、干燥，得到D-7-ACA晶体。
[0016]有益效果
[0017]与现有技术相比，本发明的优点在于:(1)使用电渗析法去除了头孢菌素C吸附废液中的大部分盐类物质(包括无机阴离子和无机阳离子)和部分杂质，对料液起到了很好的纯化作用，同时对纳滤过程中DCPC浓缩倍数的提高起到了至关重要的作用；(2)由于盐类的大量去除和DCPC的高度浓缩富集，非极性大孔吸附树脂吸附容量成倍提升，DCPC吸附量增加，相应树脂使用量大幅降低，再生用水量及废液产出均大幅下降；(3)在DCPC转化为D-7-ACA过程中使用固定化头孢菌素C酰化酶，该酶对DCPC选择性强，转化率高，所制备的D-7-ACA产品质量优异。综合以上优点，本发明的去乙酰头孢菌素C的回收与转化方法非常适用于工业化生产中的推广和应用。
【具体实施方式】
[0018]下面，更具体地说明本发明的头孢菌素C吸附废液中去乙酰头孢菌素C的回收与转化方法。
[0019]在所述步骤(1)吸附废液的除盐与浓缩中，采用电渗析法对头孢菌素C吸附废液进行脱盐处理，得到除盐液；然后纳滤浓缩该除盐液，得到浓缩的除盐液。
[0020]其中，头孢菌素C吸附废液是在发酵法生产CPC的过程中树脂吸附余液和DCPC解析液的合并液，通常作为废弃液排放掉，该吸附废液一般pH为2.5?3.0，DCPC浓度为
0.3?0.7g/L，DCPC液相纯度(液相色谱峰面积百分比)为50?60%，电导率为8?12ms/cm，此外还含有糖类、蛋白质、无机盐及各种未知杂质。
[0021]在采用电渗析法对吸附废液进行脱盐处理中，使用的电渗析装置，例如由上海凯鑫分离技术有限公司提供电渗析装置，该电渗析装置使用的膜堆由20对均相阴离子交换膜和均相阳离子交换膜组成，膜的基材为聚偏氟乙烯，离子交换膜长X宽X高为400mmX200mmX0.2_。将吸附废液导入电渗析装置的淡室中，采用批量循环式脱盐流程，在5?lOA/cm2恒定电流密度条件下电渗析脱盐处理至电压稳定为20V，在20V稳压条件下电渗析脱盐一般处理至电导率为0.5?2.0ms/cm，优选0.8?1.3ms/cm,即得到除盐液。
[0022]然后，在5?8°C低温条件下，采用截留分子量为100?300道尔顿的纳滤膜，更优选截留分子量为150?200道尔顿的纳滤膜，将该除盐液浓缩，得到浓缩的除盐液。在所得到的浓缩的除盐液中，一般DCPC的浓度为4.5?14.0g/L。
[0023]在所述步骤(2)DCPC的分离纯化中，将步骤⑴中得到的浓缩的除盐液通过非极性大孔吸附树脂，DCPC被吸附在树脂上，然后进行解析，得到DCPC解析液；将该解析液通过阴离子交换树脂进行脱色，得到DCPC脱色液。
[0024]其中，将步骤(1)中得到的浓缩的除盐液通过非极性大孔吸附树脂，利用非极性大孔吸附树脂对DCPC的吸附作用，将浓缩的除盐液中的DCPC吸附在树脂上。所述非极性大孔吸附树脂可选用Resind1n SRL公司生产的W42007和W42008型号中的任意一种，或者是山东鲁抗立科药业有限公司生产的DM700型树脂。所述非极性大孔吸附树脂通过湿法装柱以圆形树脂柱床的形式应用，将上述步骤(1)得到的浓缩的除盐液以一定的流速通过非极性大孔吸附树脂，该浓缩的除盐液以每小时0.5?2.0倍树脂总体积的流速经过树脂柱床，优选每小时0.8?1.2倍树脂总体积的流速经过树脂柱床；圆形树脂柱床的高度与直径比(即高径比)为2或更大，优选大于等于4，更优选大于等于8