专利名称：一种从井冈霉素发酵液中提取井冈霉素a原粉的方法
技术领域：
本发明涉及井冈霉素发酵液生产高含量井冈霉素原粉技术领域，更具体涉 及一种从井冈霉素发酵液中提取井冈霉素A原粉的方法，可用于生产高品质的 农用杀菌剂，还可作为医药中间体，在国际市场上有很强的竞争力。
背景技术：
井冈霉素(Jinggangmycin; validamycin; validacin)是一种高效、安全的农用 抗生素，主要用于防治水稻纹枯病及小麦纹枯病。它是由吸水链霉菌井闪变种发 酵制取而成。它不污染环境，对人畜及有益生物无害。1972年，上海市农药研 究所在我国井冈山等地的土壤中发现了能够产生井冈霉素的微生物——吸水链 霉菌井冈变种。1976年起在我国大量生产使用井冈霉素，目甜已成为我国使用 面积最广，亩用成本最低的安全，无公害农药。
井冈霉素由A， B， C， D， E， F等组分组成，其中的A组分对水稻纹枯病 的活性最强，C和D组分几乎无效，A和B组分同时存在有一定增效作用，一 般产品中均以A组分的含量来标示产品的规格及产品的质量。
国内目前生产的井冈霉素类产品一般没有经过分离提纯，只是将发酵液预处 理并进行板框过滤后得到井冈滤液，再将滤液进行真空浓缩制备成不同规格的水 齐ij，或进一步真空烘干、粉碎，制成原粉，再与填料和助剂混合制备成不同规格 的水溶性纷剂。由这种方法生产的原粉杂质含量高，颜色深，有效成分含量低， A组分含量一般都低于30%， 一般只能用于制备低端农用制剂，无法满足国际市 场上对高端井冈霉素制剂和医药中间体级产品的质量要求。
国内也有一些厂家利用离子交换法提取井冈霉素，并生产出含量较高的井冈 霉素原粉，但由于工艺过于简单，杂质去除不彻底，原粉中的A组分含量最高不
4超过65%，平均水平则只能达到55%左右，原粉中无机盐和色素含量都比较高， 白度偏低。这种工艺生产的原粉，用于制备农用制剂还可以，但无法满足医药中 间体级别产品的质量要求。
发明内容
本发明的目的是在于提供了一种从井冈霉素发酵液中提取井冈霉素A原粉 的方法，方法易行，操作简便，由该工艺生产的井冈霉素原粉中的A组分的含量 可达到75%以上，灰分小于0. 1%。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术措施
本发明对目前普遍采用的离子交换法提取井冈霉素的工艺进行了很大的改 进，而且科学地将膜分离技术-离子交换分离技术-活性炭脱色技术相结合，由井
冈发酵液制备出有效成分含量高，杂质少，色泽浅的高含量井冈霉素A原粉，其
中A组分含量最高可达75呢以上，平均可达65%以上。由此工艺生产的井冈霉素
A原粉的质量水平无论在国内还是在国际上都处于领先水平。该工艺将膜分离技
术、离子交换分离技术以及活性炭脱色技术相结合，从井冈发酵液中提取井冈霉
素A,得到高纯度的井冈霉素A提取液， 一将此提取液喷雾干燥可获得高含量井冈
霉素A原粉，原粉中井冈霉素A的含量可达到75y。以上。按此工艺生产的井冈霉
素A原粉，含量高，杂质少，颜色浅，不仅可用于生产高品质的农用杀菌剂，还
可作为医药中间体，在国际市场上有很强的竞争力。
发明的目的在于改进目前普遍采用的离子交换法提取井冈霉素，生产高含量
井冈霉素A原粉工艺路线，提高原粉的品质和收率。
一种从井冈霉素发酵液中提取井冈霉素A原粉的方法，其步骤是
(1)利用膜过滤取代常规板框过滤处理井冈发酵液以去除菌丝体
利用常规板框过滤法去除井冈发酵液中的菌丝体时，需要用草酸将井冈发酵
液酸化至PH3.5-4.5，并加热至78-82°C，然后加入井冈发酵液重量的1%。的黄 血盐和2%。的硫酸锌，静置半小时后开始进行板框过滤。这样处理的板框过滤收 率只有85°/。左右，而且由于滤液是酸性的(PH4.0),温度较高，不利于后续的离子交换吸附。
而采用锯齿膜超滤系统(Suntar Utra-Flo)处理井冈发酵液时，则不必进 行预处理，井冈发酵液可直接进入膜过滤系统(为防止污染，井冈发酵液一般是 降温到1(TC以下)，得到的井冈滤液是中性到弱酸性的，PH值一般在6—7，而 且温度比较低,温度一般控制在9-irc，蛋白质类大分子也被超滤膜拦截，有利 于后续的离子交换吸附。
(2)选择合适的阳离子交换树脂(SX-4)和阴离子交换树脂(SX-14)，将井冈滤 液中的离子杂质选择性去除后再吸附
井冈滤液中含有较多的无机阳离子杂质、可溶性氨基酸、多肽类物质，通过 选择合适的阳离子交换树脂(SX-4)和阴离子交换树脂(SX-14)，可选择性吸附 这些杂质。这样滤液中的杂质大大减少，吸附树脂的工作交换容量和吸附收率都 得到明显提高。
通过与安徽三星树脂科技有限公司合作，开发出一种阳离子交换树脂(SX-4， 市场均有购置)和一种阴离子交换树脂(SX-14，市场均有购置)，将两种树脂组 合使用，可有效去除滤液中的杂质，使吸附树脂的工作交换容量提高5倍以上。 (3)选择吸附容量高，选择性好，机械强度高，使用寿命长的吸附树脂(SX-1) 用于吸附井冈霉素A: 常规离子交换工艺一般采用001X4 (苯乙烯系强酸性磺酸基树脂)吸附井冈 霉素，其吸附容量虽然比较大，但由于其交联度小，选择性较差，而且机械强度很 低，容易破碎，使用寿命短。
通过与安徽三星树脂科技有限公司合作，开发出一种大孔强酸性阳离子交换树 脂(SX-1，市场均有购置)，选择酸性阳离子交换树脂SX-1，其比表面积大，孔径 大小令适，分布均匀，交换容量大，对井冈霉素A的吸附容量大，选择性强。由于 该树脂是大 、L树脂，交联度大，机械强度好，抗污染能力强，使用寿命明显优于(苯 乙烯系强酸性磺酸基树脂)。.
(4)采用PH梯度变化和主、副柱串联的工艺吸附井冈霉素，不仅提高了吸附效
果和选择性，而且减少了阴树脂的用量和酸碱用量并冈滤液经过H-型阳离子交换树脂(SX-4)去除阳离子(如Na+、 K+、 NH/、 Mg2+、 Ca"等)后，交换下来的H+离子会使滤液PH值降至2 3，同时也会影响吸附树脂 对井冈霉素的吸附容量。利用0H-型阴离子交换树脂(SX-14市场均有购置)来中和 滤液中的H+离子，从而可调节滤液的PH值至4 8，使之达到有利于吸附树脂(SX-1) 对井冈霉素A组分吸附的范围。从离子交换反应平衡角度来分析，井冈霉素A阳离 子作为反应物，与H-型吸附树脂(SX-1)发生离子交换反应，生成井冈霉素A-型 树脂和H+离子，可见H+离子是作为产物出现的，其浓度越高(也就是滤液的PH值 越低)'，树脂对井冈霉素A的平衡吸附量就会越小。对于动态吸附过程来讲，进入 吸附柱的井冈霉素滤液的PH值不同时，树脂对井冈霉素A的工作交换容量就会不 同，PH越高(但不高于9)，工作交换容量越大。
基于以上原理，在吸附过程中，先让较低PH (2 3)值(经SX-4吸附杂质阳 离子后，不用阴树脂中和)的井冈滤液进入吸附柱，此时由于吸附树脂处于高度不 饱和状态，对井冈霉素A的吸附效果很好，溢出很低；随着树脂吸附井冈滤液体积 的增加，吸附树脂在该PH条件下对井冈霉素的吸附容量逐渐趋近饱和，溢出会逐 渐增加；此时逐渐提高井冈滤液的PH值(利用SX-14树脂中和部分井冈滤液，逐
渐提高经中和过的滤液的体积比V吸附树J旨的工作交换容量随着进入吸附柱的滤 液PH值的升高而增大，从而可以控制溢出很低；最终进入吸附柱的滤液PH值达到 8左右(全部经过阴树脂中和)，并在此PH值下使吸附树脂达到饱和状态，此时吸 附树脂对井冈霉素的吸附量较常规工艺增加了 4倍以上，吸附收率可达98%以上。 (5)采用稀硫酸解吸，并分段收集解吸液，解吸头液混入滤液中再次用于吸附， 解吸尾液用于配制稀硫酸解吸剂，中间部分收集的解吸液用轻质CaC03中和， 活性炭脱色，板框过滤去除CaS04沉淀和活性炭 吸附树脂(SX-l)完成吸附后，用去离子水顶洗树脂，将杂质清洗干净；再用 1.5N的稀硫酸解吸，并分段收集解吸液；解吸头液(井冈霉素A含量小于21 ra 值高于3的部分)收集后，混入滤液中，用于下一批吸附；解吸尾液(解吸峰出现 后，井冈霉素A含量降至2y。(w/w)以下的部分)收集后，用于配制稀硫酸解吸剂， 套用于下一批解吸；中间部分的收集液，用轻质CaCO:,中和至PH4.0—4.5，再加入解吸液重量的0. 5%粉状活性炭搅拌脱色3小时，然后用板框过滤去除中和产生的 CaS(V沉淀和脱色用的活性炭，过滤所得的中和脱色解吸液用于下一歩精制。 (6)中和脱色后的井冈霉素解吸液再次经过阳离子交换树脂和阴离子交换树脂
脱盐精制，然后再喷雾干燥，得到高含量井冈霉素A原粉
经过中和脱色后的井冈霉素解吸液中仍含有部分盐类杂质(主要是微溶的
CaS(^和其他微量硫酸盐)，通过精制用阳离子交换柱(树脂仍然采用SX-4， H-型， 市场上购置)去除杂质阳离子，并串联精制用阴离子交换柱(树脂仍然采用SX-14， 0H-型，市场上购置)中和去除硫酸根等阴离子，控制最终解吸液的混合PH值为 7-9，此时解吸液中的井冈霉素主要以游离碱(分子态)形式存在，酸根离子含量 很小。再将解吸液进行喷雾干燥，得到井冈霉素A原粉，原粉中的井冈霉素也主要 以游离碱形式存在，其中A组分含量可达到75y。以上，灰分小于O. 1%。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果(l)酸、碱、水用量少；(2) 收率高，成本低；(3)生产出来的原粉色泽白，灰分低，井冈霉素A含量高。
图1为一种从井闪霉素发酵液中提取井冈霉素A原粉的方法的方框图
具体实施例方式
一种从井冈霉素发酵液中提取井冈霉素A原粉的方法，其歩骤是
1、利用膜过滤取代常规板框过滤处理井冈发酵液以去除菌丝体
利用常规板框过滤法去除井冈发酵液中的菌丝体时，需要将井冈发酵液进行 酸化和加热处理并加入絮凝剂，否则板框过滤将难以进行。这样得到的井冈滤液 是酸性的(PH值一般在3左右)，温度比较高，不利于后续的离子交换吸附。而 采用锯齿威超滤系统Suntarlitra-Flo处理井冈发酵液时，则不必进行预处理， 井冈发酵液可直接进入膜过滤系统(为防止污染，井冈发酵液一般是降温到10 'C以下)，得到的井冈滤液是中性到弱酸性的(PH值一般在6-7)，而且温度比较 低(一般在1(TC左右)，蛋白质类大分子也被超滤膜拦截，有利于后续的离子交换吸附。
步骤l包括井冈发酵液、降温至10。C、 SuntarUtra-Flo系统过滤、井冈 滤液。
2、 选择合适的阳离子交换树脂(SX-4)和阴离子交换树脂(SX-14)，将井冈滤液 中的离子杂质选择性去除后再吸附
井冈滤液中含有较多的无机阳离子杂质、可溶性氨基酸、混合多肽类物质， 通过选择合适的阳离子交换树脂(SX-4)和阴离子交换树脂(SX-14)组合，可 选择性吸附这些杂质。这样滤液中的杂质大大减少，吸附树脂的工作交换容量和 吸附收率都得到明显提高。
通过与安徽三星树脂科技有限公司合作，丌发出一种阳离子交换树脂(SX-4， 市场均有购置)和一种阴离子交换树脂(SX-14，市场均有购置)，将阳离子交换 树脂和阴离子交换树脂组合使用，可有效去除滤液中的杂质，使吸附树脂的工作 交换容量提高5倍以上。
歩骤2包括井冈滤液、SX-4离子交换柱、SX-M离子交换柱、除杂质后井冈 滤液。
3、 选择吸附容量高，选择性好，机械强度高，使用寿命长的吸附树脂(SX-1)用 于吸附井冈霉素A:
常规离子交换工艺一般采用001X4 (苯乙烯系强酸性磺酸基树脂)吸附井闪 霉素，其吸附容量虽然比较大，但由于其交联度小，选择性较差，而且机械强度很 低，容易破碎，使用寿命短。
通过与安徽三星树脂科技有限公司合作，开发出一种大孔强酸性阳离子交换树 脂(SX-1，市场均有购置)^选择酸性阳离子交换树脂SX-1，其比表面积大，孔 径大小合适，分布均匀，交换容量大，对井冈霉素A的吸附容量大，选择性强。由 于该树脂是大孔树脂，交联度大，机械强度好，抗污染能力强，使用寿命明显优于 001X4。
步骤3包括除杂质后井冈滤液、SX-l吸附柱系统、饱和吸附树脂。
4、 采用PH梯度变化和主、副柱串联的工艺吸附井冈霉素，不仅提高了吸附效果和选择性，而且减少了阴树脂的用量和酸碱用量
井冈滤液经过H-型阳离子交换树脂(SX-4)去除阳离子(如Na+、 K+、 NH二 Mg2+、 Ca"等)后，交换下来的H+离子会使滤液PH值降至2 3，值降低，同时也会影响 吸附树脂对井冈霉素的吸附容量。利用0H-型阴离子交换树脂(SX-14市场均有购置) 来中和滤液中的H+离子，从而可调节滤液的PH值4 8，使之达到有利于吸附树脂 (SX-1)对井冈霉素A组分吸附的范围，控制PH值4-8。从离子交换反应平衡角 度来分析，井冈霉素A阳离子作为反应物，与H-型树脂发生离子交换反应，生成 井冈霉素A-型树脂和H+离子，可见H'离子是作为产物出现的，其浓度越高(也就 是滤液的PH值越低)，树脂对井冈霉素A的平衡吸附量就会越小。对于动态吸附过 程来讲，进入吸附柱的井冈霉素滤液的PH值不同时，树脂对井冈霉素A的工作交 换容量就会不同，PH越高(但不高于9)，工作交换容量越大。
基于以上原理，在吸附过程中，先让较低PH2 3 (经SX-4吸附杂质阳离子后， 不用阴树脂中和)的井冈滤液进入吸附柱,此时由于吸附树脂处于高度不饱和状态， 对井冈霉素A的吸附效果很好，溢出很低；随着树脂吸附井冈滤液体积的增加，吸 附树脂在PH2 3条件下对井冈霉素的吸附容量逐渐趋近饱和，溢出会逐渐增加； 此时逐渐提高井冈滤液的PH4 8值(利用SX-14树脂中和部分井冈滤液，逐渐提 高经中和过的滤液的体积比)，吸附树脂的工作交换容量随着进入吸附柱的滤液PH 值从PH4的升高而增大，从而可以控制溢出很低；最终进入吸附柱的滤液PH值达 到8左右(全部经过阴树脂中和)，并在此PH=8的条件下使吸附树脂达到饱和状态， 此时吸附树脂对井冈霉素的吸附量较常规工艺增加了 4倍以上，吸附收率可达98% 以上。
'步骤4包括井冈滤液、SX-4交换柱、SX-1吸附柱、SX-4交换柱和SX-14 交换柱并联进料(控制二者比例使PH值从ra4向PH8梯度增长)、SX-1吸附柱树 脂饱和。
5、采用稀硫酸解吸，并分段收集解吸液，解吸头液混入滤液中再次用于吸附，解 吸尾液用于配制稀硫酸解吸剂，中间部分收集的解吸液用轻质CaCO:,中和，活性炭 脱色，板框过滤去除CaS(^沉淀和活性炭吸附树脂SX-1完成吸附后，用去离子水顶洗树脂，将杂质清洗千净；再用1.5 当量浓度的稀硫酸溶液解吸，并分段收集解吸液；解吸头液(井冈霉素A含量小 于2%， PH值高于3的部分)收集后，混入滤液中，用于下一批吸附；解吸尾液(解 吸峰出现后，井冈霉素A含量降至2y。(质量比)以下的部分收集后，用于配制稀 硫酸解吸剂，套用于下一批解吸；中间部分的收集液，用轻质CaC0:',中和至 Hi4.0-4. 5，再加入0.5% (重量比)粉状活性炭搅拌脱色3小时，然后用板框过滤 去除中和产生的CaS(V沉淀和脱色用的活性炭，过滤所得的中和脱色解吸液用于下 一歩精制。 .
步骤5包括SX-1吸附柱树脂饱和、去离子水清洗、1. 5N硫酸溶液解吸、轻 质CaC0:,中和至PH4.0-4. 5 、活性炭脱色、板框过滤、中和脱色解吸液。
6、中和脱色后的井冈霉素解吸液再次经过阳离子交换树脂和阴离子交换树脂脱
盐精制，然后再喷雾干燥，得到高含量井冈霉素A原粉
经过中和脱色后的井冈霉素解吸液中仍含有部分盐类杂质(主要是微溶的 CaS(^和其他微量硫酸盐)，通过精制用阳离子交换柱(树脂仍然采用SX-4， H-型， 市场上购置)去除杂质阳离子，并串联精制用阴离子交换柱(树脂仍然采用SX-14， 0H-型，市场上购置))中和去除硫酸根等阴离子，控制最终解吸液的混合PH值为 7或7.5或8或8.3或9，此时解吸液中的井冈霉素主要以游离碱(分子态)形式 存在，酸根离子含量很小。再将解吸液进行喷雾干燥，得到井冈霉素A原粉，原粉 中的井冈霉素也主要以游离碱形式存在，其中A组分含量可达到75y。以上，灰分小 于0. 1%。
歩骤6包括中和脱色解吸液、SX-4精制柱、SX-14精制柱、喷雾干燥、井 冈霉素A原粉。
权利要求
1、一种从井冈霉素发酵液中提取井冈霉素A原粉的方法，其步骤是A、利用膜过滤取代常规板框过滤处理井冈发酵液以去除菌丝体，采用锯齿膜超滤系统处理井冈发酵液时，不进行预处理，井冈发酵液可直接进入膜过滤系统，得到的井冈滤液是中性到弱酸性的，PH值在6—7，温度控制在9-11℃，蛋白质类大分子被超滤膜拦截，利于后续的离子交换吸附；B、选择阳离子交换树脂和阴离子交换树脂组合，将井冈滤液中的离子杂质选择性去除后再吸附，井冈滤液中含有无机阳离子杂质、可溶性氨基酸、多肽类物质，通过选择的阳离子交换树脂SX-4和阴离子交换树脂SX-14组合，选择性吸附这些杂质；C、选择吸附容量高，选择性好，机械强度高，使用寿命长的吸附树脂SX-1用于吸附井冈霉素A，选择一种大孔强酸性阳离子交换树脂SX-1，其比表面积大，孔径大小合适，分布均匀，交换容量大，对井冈霉素A的吸附容量大，选择性强；D、采用PH梯度变化和主、副柱串联的工艺吸附井冈霉素，井冈滤液经过H-型阳离子交换树脂SX-4去除阳离子后，交换下来的H+离子会使滤液PH值降至2～3，利用OH-型阴离子交换树脂SX-14来中和滤液中的H+离子，在吸附过程中，先让PH2～3值的井冈滤液进入吸附柱，吸附树脂处于高度不饱和状态，随着树脂吸附井冈滤液体积的增加，吸附树脂在该PH条件下对井冈霉素的吸附容量逐渐趋近饱和，溢出会逐渐增加，此时逐渐提高井冈滤液的PH值，吸附树脂的工作交换容量随着进入吸附柱的滤液PH值的升高，最终进入吸附柱的滤液PH值达到8，在此PH值下使吸附树脂达到饱和状态；E、采用稀硫酸解吸，并分段收集解吸液，解吸头液混入滤液中再次用于吸附，解吸尾液用于配制稀硫酸解吸剂，中间部分收集的解吸液用轻质CaCO3中和，活性炭脱色，板框过滤去除CaSO4沉淀和活性炭，吸附树脂SX-1吸附后，用去离子水顶洗树脂，将杂质清洗；再用1.5N的稀硫酸解吸，并分段收集解吸液；解吸头液收集后，混入滤液中，用于下一批吸附；解吸尾液收集后，用于配制稀硫酸解吸剂，套用于下一批解吸；中间部分的收集液，用轻质CaCO3中和至PH4—4.5，再加入0.5％粉状活性炭搅拌脱色3小时，然后用板框过滤去除中和产生的CaSO4沉淀和脱色用的活性炭，过滤所得的中和脱色解吸液用于下一步；F、中和脱色后的井冈霉素解吸液再次经过阳离子交换树脂和阴离子交换树脂脱盐，喷雾干燥，得到高含量井冈霉素A原粉，经过中和脱色后的井冈霉素解吸液中仍含有部分盐类杂质，通过用阳离子交换柱去除杂质阳离子，并串联精制用阴离子交换柱中和去除硫酸根等阴离子，控制最终解吸液的混合PH值为7-9，此时解吸液中的井冈霉素存在，再将解吸液进行喷雾干燥，得到井冈霉素A原粉。
全文摘要
本发明公开了一种从井冈霉素发酵液中提取和精制井冈霉素A的方法，其步骤是A.利用锯齿超滤膜系统直接处理井冈发酵液，膜系统采用自动控制，井冈发酵液进入膜系统后，出来的超滤液可直接进入离子交换系统；B.选用阳离子交换树脂和阴离子交换树脂组合，去除井冈滤液中的杂质离子；C.选用大孔阳离子交换树脂吸附井冈霉素A，该树脂不仅选择性好，而且对井冈霉素A的吸附量大，机械强度大，不易破碎，抗污染能力强，使用寿命长；D.采用PH梯度吸附工艺，利用离子交换反应平衡原理，提高进入吸附柱的井冈滤液的pH值。本发明不仅提高了吸附树脂的吸附效率和饱和吸附量，而且减少了阴树脂(SX-14)及活化树脂所需的酸、碱、水的用量，提高了生产效率。
文档编号B01D61/14GK101497636SQ200910061190
公开日2009年8月5日 申请日期2009年3月20日 优先权日2009年3月20日
发明者刘华梅, 青 李, 杨克华, 程治国, 翔 谢, 郑钦位, 陈又香, 陈振民, 黄志远 申请人:武汉科诺生物科技股份有限公司