专利名称：相转变萃取从发酵液中提取红霉素的方法
技术领域：
本发明属于分离工程技术领域，涉及一种利用萃取剂从发酵液提取红霉素的方法，尤其涉及一种通过加入第三介质、致使萃取剂与发酵液分相而直接从未经过滤的发酵液中提取红霉素的方法。
红霉素是一种重要的大环内酯类抗生素，它的抗菌谱与青霉素G相似，是治疗耐药性金黄色葡萄球菌和溶血性链球菌感染所引起的疾病的首选药物。近年来，由于各种红霉素衍生物(如克拉霉素、阿齐霉素等)的不断涌现，以及人们对红霉素药理作用的重新认识，使红霉素的应用领域大大拓展。红霉素来源于红色链霉菌的培养发酵液，发酵液中红霉素的含量一般为3000μg/ml左右，近年来，随着菌种的改进，红霉素的发酵单位已提高到8000μg/ml以上。但是，要获得符号药典要求的纯的红霉素，还需要进行分离和提纯。
溶媒萃取法是从发酵液的滤液中提取红霉素的主要工业生产方法。溶媒萃取法具有浓缩倍数大，产品质量高，生产周期短的优点。文献“俞文和，《新编抗生素工艺学》，中国建材工业出版社，1996”和“上海第三制药厂编，《抗生素生产》，化学工业出版社，1979”分别报导了如下几种溶媒萃取法①溶媒反复萃取法此法以醋酸丁酯为萃取剂，醋酸缓冲液为反萃剂，对红霉素发酵液的滤液进行多级萃取，然后在丙酮作用下冷冻结晶，得到产品；②溶媒萃取结合中间盐沉淀法此法是用醋酸丁酯萃取红霉素后，在萃取液中加入乳酸，使红霉素转化成红霉素乳糖盐沉淀出来，然后将其溶于丙酮液中，调节pH值使之转化成红霉素碱；③薄膜浓缩结合萃取法此法将发酵液的滤液首先通过薄膜蒸发，将滤液浓缩6倍左右，然后用醋酸丁酯萃取。
在上述这些传统的溶媒萃取工艺中，由于发酵液中各种代谢产物，如蛋白质的存在，使系统极易出现乳化现象，导致相分离困难，产品损失。因此，采用上述萃取方法，都必须用硫酸锌或氯化铝对发酵液进行预处理，将蛋白质等物质絮凝、过滤掉，并在滤液中加入各种破乳剂，以克服乳化问题。尽管如此，仍未能彻底有效地解决乳化问题，乳化现象仍然是困扰溶媒萃取法的一个技术难题。
因此研究开发一种新的直接从发酵液中提取红霉素的方法具有十分重要的现实意义。
本发明的目的在于提出一种通过加入第三介质、致使萃取剂与发酵液分相而直接从未经过滤的发酵液中提取红霉素的方法，所说的方法也可称为相转变萃取法，以克服现有技术的上述缺陷。
本发明的构思是这样的首先选择一种能与发酵液完全互溶的有机萃取剂，将其与发酵液以一定比例混合，然后在混合液中添加一种溶于水而不溶于萃取剂的惰性物质，该物质溶于发酵液和有机萃取剂的混合溶液后，能显著降低萃取剂在发酵液中的溶解度，使萃取剂从发酵液中游离出来，系统由均相转变成非均相，伴随着相转变红霉素从发酵液中转移到萃取剂中，从而实现红霉素的分离。
本发明的关键在于改变了传统萃取法中，利用外力产生液—液界面进行传质的方法，选择能与发酵液完全互溶的有机萃取剂，使红霉素能与萃取剂达到分子水平的混合接触，无传质阻力存在。然后，通过添加一种能显著降低发酵液与有机萃取剂互溶度的物质，诱导萃取剂与发酵液相分离，随之完成红霉素的萃取。在整个过程中，因不存在稳定、大量的传质界面，故破坏了乳化形成的基本条件，有效地克服了乳化问题，可直接以未经过滤的发酵液为原料提取红霉素。
本发明中所说的萃取剂为这样一类有机溶剂，它们对红霉素有很强的溶解能力，且通常情况下，能与水完全互溶。但是，随着水中极性离子强度的增加，它们与水的互溶度会显著降低而从水中析出，与水形成两相。常用的萃取剂如乙晴、丙酮和乙二醇等。
本发明中诱导相转变所用的物质是一类能溶解于水而不溶于萃取剂、且不与红霉素和溶剂发生化学反应的惰性物质，包括各种无机盐，如NaCl、KCl和Na2SO4等。优选的物质为NaCl，其价廉易得，且作用显著。
本发明亦是这样实现的所说的方法主要依次包括如下步骤(1)首先将未经过滤的、红霉素含量一般为3000～10000μg/ml的红霉素发酵液与萃取剂混合，用碱调节pH值为10～11.5，pH值的高低对红霉素的提取率和质量有很大的影响，pH值太低，则将影响收率，pH值过高将导致乳化，优选的pH为10～10.8，所说的碱可选自氨水、NaOH、NaCO3中的一种及其混合物；温度为25～35℃；(2)向混合液中加入惰性物质，系统不宜剧烈搅拌，只需稍微搅拌片刻，使惰性物质溶解即可。惰性物质的作用是使有机萃取剂在发酵液中的溶解度降低，而从发酵液中游离出来，系统由均相转变成非均相，发酵液中的红霉素伴随着相转变而转移到有机相中，其萃取率可达97％以上；(3)采用常规的方法从有机相中分离红霉素静置分层，分离出有机相，接着将有机相进行真空蒸馏，蒸去萃取剂，浓缩红霉素，真空蒸馏时，蒸馏釜温度控制在45～48℃，蒸馏后，有机相中红霉素被浓缩至20～25万单位/毫升，并回收萃取剂；在浓缩液中加入50℃～55℃的热水，析出的红霉素经洗涤，干燥，便得到生物效价为920～940单位/毫克的红霉素碱。
所说的萃取剂包括乙晴、丙酮或乙二醇中等有机溶剂中的一种或一种以上，萃取剂的加入量为发酵液∶萃取剂＝1∶1～3∶1，体积比，比值低，萃取率高，但浓缩比小，比值高，萃取率低，浓缩比大，优选的比例为1.5∶1～2.5∶1，体积比。
所说的惰性物质包括各种无机盐，如NaCl、KCl和Na2SO4等中的一种或一种以上；优选的为NaCl，惰性物质投放量为发酵液重量的10％～30％，投放量太高，将造成浪费，增加成本，太少则相分离效果不佳，优选的比例为15％～25％。
由上述公开的技术方案可见，本发明所说的方法操作简便，萃取率高，便于工业化生产，是一种较有前景的从发酵液中分离红霉素的方法。下面将结合实施例对本发明的有关细节作进一步的阐述。
实施例1将1000毫升红霉素含量为6200μg/ml的发酵液与400毫升乙晴混合，用氨水调节pH值为10.5，温度为28℃。然后，加入200克NaCl，缓慢搅拌使盐溶解后，系统分相，上层乙晴相体积为175毫升，红霉素浓度为34542μg/ml，萃取率为97.5％；将静置后分出的乙晴萃取液置于带冷凝管的玻璃蒸馏釜中，蒸馏釜置于45℃的恒温浴中，用真空泵将釜内抽真空，直至溶液沸腾，冷凝收集蒸出的乙晴，待80％(体积)的乙晴被蒸出时，停止抽真空，加入55℃的热水120毫升，红霉素析出后，过滤，洗涤，于45℃下真空干燥，得晶体4.835克，产品的生物效价为935单位/毫克。
实施例2将1500毫升红霉素含量为3200μg/ml的发酵液平均分成三份，用NaOH调节pH值为10.5，温度为28℃。然后，取200毫升乙晴加入第一份发酵液中，混合后，添加100克NaCl，NaCl溶解后，有86毫升乙晴析出。将析出的乙晴加入到第二份发酵液中，并补加110毫升乙晴，混合后，添加100克NaCl，有87毫升乙晴析出。再将析出的乙晴加入到第三份发酵液中，补加110毫升乙晴，混合后，添加100克NaCl，有88毫升乙晴析出。乙晴相红霉素浓度为52909μg/ml，总萃取率为97％；采用与实施例相同的方法进行萃取液的后处理方法，可得晶体3.632克，产品的生物效价为935单位/毫克。
实施例3采用与实施例1相同的方法，但以KCl取代NaCl，得晶体4.423克，产品的生物效价为938单位/毫克。
实施例4采用与实施例1相同的方法，但以Na2SO4取代NaCl，得晶体4.642克，产品的生物效价为930单位/毫克。
实施例5采用与实施例1相同的方法，但以丙酮代替乙晴，NaCl的投放量为300克，得晶体3.876克，产品的生物效价为937单位/毫克。
实施例6采用与实施例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，得晶体4.259克，产品的生物效价为928单位/毫克。
权利要求
1.一种相转变萃取从发酵液中提取红霉素的方法，其特征在于主要依次包括以下步骤(1)首先将未经过滤的红霉素发酵液与萃取剂混合，用碱调节pH值为10～11.5，温度为25～35℃；(2)向混合液中加入惰性物质，系统分相，发酵液中的红霉素转移到有机相；(3)采用常规的方法从有机相中分离红霉素；所说的萃取剂包括乙晴、丙酮或乙二醇中的一种或一种以上，萃取剂的加入量为发酵液∶萃取剂＝1∶1～3∶1，体积比；所说的惰性物质包括NaCl、KCl或Na2SO4中的一种或一种以上；惰性物质投放量为发酵液重量的10％～30％。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于向混合液中加入惰性物质后，系统进行缓慢搅拌。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于pH为10～10.8。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于pH为10～10.8。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于萃取剂的加入量为1.5∶1～2.5∶1，体积比。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于萃取剂的加入量为1.5∶1～2.5∶1，体积比。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于惰性物质为NaCl。
8.如权利要求2所述的方法，其特征在于惰性物质为NaCl。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于惰性物质投放量为发酵液重量的15％～25％。
10.如权利要求2所述的方法，其特征在于惰性物质投放量为发酵液重量的15％～25％。
全文摘要
本发明公开了一种相转变萃取从发酵液中提取红霉素的方法,所说的方法通过加入惰性物质,致使萃取剂与发酵液分相而直接从未经过滤的发酵液中提取红霉素。本方法操作简便,萃取率高,便于工业化生产,是一种较有前景的从发酵液中分离红霉素的方法。
文档编号C07H17/00GK1259521SQ9911980
公开日2000年7月12日 申请日期1999年10月21日 优先权日1999年10月21日
发明者乐清华, 宋龙林, 曹正芳 申请人:华东理工大学