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離子交換法提取硫酸粘桿菌素

摘要  研究ZG C 251離子交換樹脂對硫酸粘菌素的吸附性能、吸附容量和洗脫性能，并與D113樹脂進(jìn)行了對比試驗(yàn)，結(jié)果表明ZG C 251對硫酸粘菌素的吸附能力和解析率都很高，樹脂的周期重復(fù)率好，應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中樹脂性能穩(wěn)定，非常適合實(shí)際生產(chǎn)中使用。

關(guān)鍵詞  硫酸粘菌素；ZG C 251；吸附容量；吸附率；解析率

前  言

硫酸粘桿菌素的分子式及分子量

硫酸粘桿菌素又名硫酸粘菌素、克利斯汀(Colistin)、多粘菌素E(Polymyxin E)、抗敵素等,系由多粘軒菌培養(yǎng)液中獲得的堿性瑣環(huán)狀多肽類(po1ypeptide system)抗生素, 是多粘菌素E1和E2的混合物。硫酸粘桿菌素為白色粉末,易溶于水,耐熱, 消化道不易吸收, 排泄迅速, 毒性小, 無副作用, 不易產(chǎn)生耐藥菌株, 是最安全的畜禽促生長抗生素之一。

  ^{硫酸粘菌素是由多種氨基酸和脂肪酸組成的一種堿性多肽類抗生素，它的分離可用吸附法、沉淀法、溶劑萃取法和離子交換法，其中以離子交換法應(yīng)用最廣。離子交換法系利用硫酸粘菌素為高價(jià)堿性化合物的性質(zhì)，可用甲基丙烯酸型羧酸基樹脂或丙烯酸羧酸基樹脂，后者性能較好，吸附量較高，如交聯(lián)度選擇適當(dāng)（一般以2-3%DVB較好），吸附量右達(dá)20×107u/g.}

發(fā)酵液中含有大量的膠粘狀多糖物質(zhì)，用稀酸處理使其水解，故發(fā)酵液加草酸酸化至pH3.5-4.0，然后再加草酸鈉，過濾。同時(shí)除去無機(jī)（Ca、Fe）和有機(jī)陽離子，它們在離子交換吸附時(shí)起競爭作用。然后 以氫氧化鈉中和，通入離子交換樹脂（鈉型）柱中進(jìn)行吸附。    

本試驗(yàn)研究離子交換樹脂對硫酸粘菌素的吸附性、吸附容量和洗脫性，用杭州爭光樹脂有限公司的D113大孔丙烯酸系弱酸陽離子交換樹脂和ZGC251大孔丙烯酸系弱酸陽離子交換樹脂進(jìn)行提取硫酸粘菌素對比試驗(yàn)。具體試驗(yàn)在浙江康裕制藥廠進(jìn)行。

試驗(yàn)部分

硫酸粘菌素的提純以離子交換法應(yīng)用最廣，通過提取試驗(yàn)，找出最適合的離子交換樹脂，同時(shí)得出離子交換樹脂的最佳吸附和洗脫條件。

一、小型試驗(yàn)

D113樹脂和ZG C 251樹脂都得進(jìn)行預(yù)處理。樹脂先用清水洗至出水無色無味，用約兩倍樹脂體積的約4%鹽酸溶液浸泡樹脂8h，用清水洗到pH為6左右；再用約兩倍樹脂體積的約4%氫氧化鈉溶液浸泡樹脂8h，用清水洗到pH為8左右。將預(yù)處理好的樹脂裝于交換柱中，用2倍樹脂體積4%氫氧化鈉溶液以1BV/h的流速通過樹脂層，再用純水以5BV/h清洗至出水pH為9，將樹脂轉(zhuǎn)成鈉型，備用。

試驗(yàn)方法：將轉(zhuǎn)成鈉型的樹脂裝于交換柱中，玻璃交換柱直徑為4.5cm，樹脂裝載高度為22cm，樹脂體積為350ml，將硫酸粘菌素脫鈣液（脫鈣液效價(jià)為138651u/ml， pH約為7）以10ml/min的流速通過樹脂層，每隔三小時(shí)取流出尾液，檢測流出液的硫酸粘菌素效價(jià)（u/ml）。當(dāng)運(yùn)行至硫酸粘菌素出液效價(jià)至進(jìn)液效價(jià)90%時(shí)，樹脂即為失效。樹脂失效后，用純水以2BV/h的流速將殘留的硫酸粘菌素脫鈣液洗出，開始一倍體積的洗出液回用，清洗約五個(gè)樹脂床層后，用5-6%的硫酸溶液以0.5BV/h進(jìn)行洗脫，收集洗脫液，每100ml洗脫液檢測其硫酸粘菌素效價(jià)。不同周期吸附數(shù)據(jù)見表1，吸附曲線見圖1；不同周期洗脫數(shù)據(jù)結(jié)果見表2，解析數(shù)據(jù)見圖2；不同周期的吸附容量、洗脫量和解析率見表3。

   表1  不同周期樹脂吸附尾液硫酸粘菌素的效價(jià)（u/ml）

表2  不同周期樹脂解析液硫酸粘菌素的效價(jià)（u/ml）

表3  不同周期的的吸附容量、洗脫量和解析率

從表1、表2、表3和圖1、圖2來看，通過吸附和解析對比試驗(yàn)，可以看出ZG C 251排出尾液硫酸粘菌素的效價(jià)值更低，在第一個(gè)三小時(shí)檢測尾液的效價(jià)值為0，在同比條件下，后面的每一個(gè)檢測數(shù)據(jù)都比D113排出尾液的效價(jià)低，說明ZG C 251樹脂比D113交換硫酸粘菌素能力更好，ZG C 251樹脂對硫酸粘菌素的吸附容量比D113高150%，從吸附容量和吸附能力來看，ZG C 251樹脂很適合用來吸附硫酸粘菌素；

另外，通過解析對比試驗(yàn)，數(shù)據(jù)表明ZG C 251解析液效價(jià)值更集中，同等條件下所需的洗脫劑更少，這樣所需處理的解析液就少，從生產(chǎn)角度講有更好經(jīng)濟(jì)效益。ZG C 251樹脂和D113樹脂的解析率都很高，達(dá)到90%以上。樹脂解析率高，說明樹脂的交換能力恢復(fù)性好，樹脂上殘留的雜質(zhì)少，這樣更有利于樹脂下一周期的吸附。

綜合吸附和解析對比試驗(yàn)，可以得出結(jié)論，ZG C 251比D113更適合提取硫酸粘菌素。從三個(gè)周期的吸附和解析對比曲線來看，ZG C 251樹脂交換硫酸粘菌素周期重復(fù)性好，非常適合實(shí)際生產(chǎn)上使用。

二、大型試驗(yàn)

通過小型試驗(yàn)結(jié)果，浙江康裕制藥廠采用杭州爭光樹脂有限公司的ZG C 251樹脂用于提取硫酸粘菌素。實(shí)際生產(chǎn)中ZG C 251樹脂裝于直徑為1000mm的襯膠鋼體交換柱中，樹脂裝填高度為3500mm，交換柱內(nèi)樹脂層上空間為1500mm。樹脂在交換柱中，先用清水進(jìn)行反洗至出水澄清無雜質(zhì)，再用清水正洗至出水澄清，然后進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理方法如下：用約兩倍樹脂體積的約4%鹽酸溶液浸泡樹脂8h，用清水洗到pH為6左右；再用約兩倍樹脂體積的約4%氫氧化鈉溶液浸泡樹脂8h，用清水洗到pH為8左右。樹脂預(yù)處理好后，用2倍樹脂體積4%氫氧化鈉溶液以1BV/h的流速通過樹脂層，再用純水以5BV/h清洗至出水pH為9，將樹脂轉(zhuǎn)成鈉型，備用。

用料液（硫酸粘菌素效價(jià)約為130000 u/ml）用2BV/h的流速運(yùn)行，通過ZG C 251樹脂交換料液中的硫酸粘菌素，每隔三小時(shí)取流出尾液，檢測流出液的硫酸粘菌素效價(jià)（u/ml），當(dāng)?shù)谝粋€(gè)交換柱的流出尾液的效價(jià)達(dá)進(jìn)口料液效價(jià)10%時(shí)，即串聯(lián)運(yùn)行到第二個(gè)交換柱，如此重復(fù)循環(huán)。在第一個(gè)交換柱吸附至流出尾液的效價(jià)達(dá)進(jìn)口料液效價(jià)90%時(shí)，第一個(gè)交換柱吸附飽和。當(dāng)交換柱吸附飽和后，先用純水以2BV/h的流速將殘留的硫酸粘菌素脫鈣液洗出，開始一倍體積的洗出液回用，清洗約五個(gè)樹脂床層后，用約6%的硫酸溶液以0.5BV/h進(jìn)行洗脫，檢測解析液的效價(jià)，每隔30min解析液取樣，檢取測其硫酸粘菌素效價(jià)。

具體運(yùn)行將數(shù)據(jù)見表4、表5、表6和圖3、圖4。

表4  大試不同周期樹脂吸附尾液硫酸粘菌素的效價(jià)（u/ml）

圖3大試不同周期樹脂吸附硫酸粘菌素尾液效價(jià)變化曲線圖

表5  大試不同周期樹脂解析液硫酸粘菌素的效價(jià)（u/ml）

圖4  大試不同周期樹脂解析液硫酸粘菌素效價(jià)變化曲線圖

表6  大試不同周期的的吸附容量、洗脫量和解析率

從表4、表5、表6和圖3、圖4來看，通過吸附和解析對比試驗(yàn)，可以看出ZG C 251對硫酸粘菌素的吸附能力和解析率都很高，樹脂的周期重復(fù)率好，應(yīng)用于生產(chǎn)性能穩(wěn)定，非常適合實(shí)際生產(chǎn)中使用。樹脂投入大試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果說明ZG C 251完全可用生硫酸粘菌素的提取。

三、樹脂性能試驗(yàn)

為了觀察樹脂應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中性能變化，在一年多的生產(chǎn)中我們對樹脂取樣進(jìn)行分析檢測，同時(shí)與新樹脂的性能進(jìn)行對比。試驗(yàn)結(jié)果見表7。

表7  ZG C 251運(yùn)行初期和運(yùn)行一年多理化性能對比

從上表看，ZG C 251樹脂在運(yùn)行一年后，樹脂的交換容量下降了約1%，說明樹脂在使用一年后樹脂交換能力基本上還保持新樹脂的能力，樹脂有效粒徑有所降低，樹脂在使用一年后，由于受轉(zhuǎn)型體積發(fā)生變化以及樹脂在反洗沖洗過程中的影響，樹脂難免會受到磨損，但樹脂滲磨圓球率下降幅度僅為4.96%，說明整體的強(qiáng)度并沒有發(fā)生很大變化，還完全可以用于生產(chǎn)。

結(jié)  論

綜合ZG C 251樹脂對硫酸粘菌素的吸附和解析試驗(yàn)以及樹脂在使用一年后性能的變化，可以得出以下結(jié)論經(jīng)。

1.            ZG C 251比D113更適合提取硫酸粘菌素。

2.         從樹脂實(shí)際應(yīng)用中可以得出，ZG C 251對硫酸粘菌素具有極高的吸附容量，極好的吸附能力，提高了硫酸粘菌的得率，減少了對尾液的處理成本。

3.         數(shù)據(jù)表明ZG C 251對硫酸粘菌素在吸附后解析性極佳，解析峰集中，更有利于對解析液的后處理，降低了解析液的處理量，提高效率。

4.         從小試三個(gè)周期的吸附和解析對比曲線和實(shí)際生產(chǎn)的吸附和解析對比曲線來看，ZG C 251樹脂交換硫酸粘菌素周期重復(fù)性好，非常適合實(shí)際生產(chǎn)上使用。

5.         ZG C 251樹脂在實(shí)際使用中性能穩(wěn)定，非常適合實(shí)際生產(chǎn)要求。