頭孢菌素c的提取方法
【專利摘要】一種頭孢菌素C的提取方法，主要包括一級(jí)超濾、二級(jí)超濾、大孔樹脂吸附、弱堿性樹脂吸附和納濾濃縮等步驟。本發(fā)明采用超濾組合技術(shù)對(duì)發(fā)酵液直接過(guò)濾，得到澄清后的濾液后用硫酸調(diào)pH。該工藝有效地降低了調(diào)酸過(guò)程中頭孢菌素C的損失。而經(jīng)過(guò)超濾組合工藝得到的濾液透光度好，蛋白等雜質(zhì)去除徹底，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)提高了樹脂工段的提取收率，延長(zhǎng)了樹脂復(fù)原周期和使用壽命，得到的7-ACA質(zhì)量更好、更穩(wěn)定。
【專利說(shuō)明】頭孢菌素C的提取方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及抗生素，尤其涉及一種頭孢菌素C的提取方法。

【背景技術(shù)】
[0002]頭孢菌素C切除側(cè)鏈得到7-氨基頭孢烷酸(7-ACA)，是合成頭孢類系列抗生素的重要原料，為一種重要的醫(yī)藥中間體。頭孢類抗生素因其抗菌譜廣，抗菌活性強(qiáng)、不良反應(yīng)和毒副作用低，目前成為抗生素類抗感染藥物市場(chǎng)銷售量最大的一類藥品。
[0003]7-ACA生產(chǎn)過(guò)程中，首先生產(chǎn)得到頭孢菌素C，再以頭孢菌素C為原料去除側(cè)鏈得到 7-ACA。
[0004]頭孢菌素C由冠頭孢菌發(fā)酵培養(yǎng)液中分離的得到。其以玉米淀粉、玉米漿、豆油等為原料經(jīng)過(guò)生物發(fā)酵獲得。頭孢菌素C通常的發(fā)酵單位25000-40000U。發(fā)酵液中大量的物質(zhì)是菌體、蛋白、多糖、各種膠體、色素等。如何從發(fā)酵液中高收率、低成本的提取高質(zhì)量的頭孢菌素C，而且無(wú)需結(jié)晶實(shí)現(xiàn)直接酶解得到7-ACA是近年來(lái)頭孢菌素C提取工藝的研究重點(diǎn)。
[0005]現(xiàn)在工業(yè)上運(yùn)行的頭孢菌素C的提取工藝，發(fā)酵液先調(diào)pH到2.5-3.0，然后經(jīng)過(guò)微濾，去除菌體及各種懸浮物。濾液再經(jīng)超濾去除小分子蛋白、多糖等雜質(zhì)。之后經(jīng)過(guò)大孔樹脂吸附，頭孢菌素C吸附到樹脂上，采用醇洗脫后，再采用離子交換技術(shù)脫除色素。之后經(jīng)超濾除雜，納濾濃縮后進(jìn)行酶解，得到7ACA。
[0006]由于冠頭孢菌菌體生長(zhǎng)緩慢，發(fā)酵周期長(zhǎng)，培養(yǎng)基成分復(fù)雜。為了提高發(fā)酵水平，降低生產(chǎn)成本，發(fā)酵使用的培養(yǎng)基投加了大量的粗原料，如玉米漿、豆粉、淀粉、糊精、葡萄糖，以及豆油、消泡劑等，同時(shí)培養(yǎng)基中還添加大量無(wú)機(jī)鹽，包括碳酸鈣、硫酸鎂、以及鐵、錳、鋅、銅等無(wú)機(jī)鹽。發(fā)酵結(jié)束時(shí)的發(fā)酵液中，除菌體外，尚有大量未利用完的蛋白、淀粉、菌體代謝產(chǎn)物以及經(jīng)過(guò)多天發(fā)酵后各種物質(zhì)混合形成的各種膠體等，發(fā)酵液粘稠，固形物含量高達(dá)40-50%，甚至更高，體系復(fù)雜。固液分離成為提取分離的第一個(gè)關(guān)鍵步驟。
[0007]現(xiàn)有工藝中采用板框過(guò)濾，濾液質(zhì)量差。近年來(lái)隨著膜分離技術(shù)的發(fā)展，采用微濾、超濾技術(shù)對(duì)頭孢發(fā)酵液進(jìn)行澄清過(guò)濾得到應(yīng)用。由于發(fā)酵液中成分過(guò)于復(fù)雜，即使采用常規(guī)微濾超濾膜技術(shù)，發(fā)酵液直接過(guò)濾，濾液依然渾濁，無(wú)法進(jìn)行后序工藝。因此通常在過(guò)濾前先進(jìn)行發(fā)酵液預(yù)處理，采用加酸調(diào)PH2.5-3.0，令蛋白等絮凝，鈣鎂鹽沉淀，有時(shí)還在發(fā)酵液中加入絮凝劑、草酸等，以進(jìn)一步沉降雜質(zhì)及無(wú)機(jī)離子，改善過(guò)濾過(guò)程，提高過(guò)濾效果。但是由于頭孢菌素C不穩(wěn)定。在預(yù)處理過(guò)程中，特別是加酸的過(guò)程導(dǎo)致頭孢菌素C的損失。通常該過(guò)程損失4-10%的收率。而且即使采用預(yù)處理后，常規(guī)超濾，濾液質(zhì)量雖然較板框或者其它傳統(tǒng)過(guò)濾方式得到顯著提高，但是濾液中仍然有大量蛋白，對(duì)于后道樹脂工藝，還是造成樹脂污染，同時(shí)解吸液質(zhì)量不好，直接進(jìn)行酶解得到的7-ACA質(zhì)量較差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的，就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種頭孢菌素C的提取方法。
[0009]本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):一種頭孢菌素C的提取方法，包括以下步驟:
[0010]A、一級(jí)超濾
[0011]將發(fā)酵結(jié)束的頭孢菌素C發(fā)酵液降溫到10°C以下，輸入一級(jí)超濾系統(tǒng)過(guò)濾，不溶性物質(zhì)及絕大部分溶解的蛋白、多肽、多糖、糊精以及各種膠體被去除，含頭孢菌素C的濾液進(jìn)入B步驟處理；
[0012]B、二級(jí)超濾
[0013]將步驟A所得濾液輸入二級(jí)超濾系統(tǒng)過(guò)濾，進(jìn)一步去除濾液中溶解的小分子蛋白、小分子肽、多糖以及色素，濾液進(jìn)入C步驟處理；
[0014]C、大孔樹脂吸附
[0015]將步驟B所得濾液用硫酸調(diào)節(jié)pH為2.5-3.0，引入大孔樹脂離子交換柱進(jìn)行吸附，頭孢菌素C進(jìn)入解吸液，用于進(jìn)一步提取頭孢菌素C。
[0016]還包括以下后續(xù)步驟:
[0017]D、弱堿性樹脂吸附
[0018]將步驟C所得解吸液引入弱堿性樹脂離子交換柱進(jìn)行吸附，解吸液進(jìn)入E步驟處理；
[0019]E、納濾濃縮
[0020]將步驟D所得解吸液弓I入納濾系統(tǒng)，將頭孢菌素C濃縮到20000-30000單位，濾液進(jìn)入F步驟處理；
[0021]F、酶解
[0022]將步驟E所得濾液進(jìn)行酶解，得到7-氨基頭孢烷酸產(chǎn)品。
[0023]所述一級(jí)超濾系統(tǒng)采用的膜組為管式或者板式膜組件，膜截留分子量為10000-30000，或者膜的過(guò)濾孔徑為5-20nm，采用錯(cuò)流過(guò)濾形式，膜表面流速控制在1_6米/秒，操作溫度控制在1_10°C，操作壓力控制在0.1-1MPa0
[0024]所述二級(jí)超濾系統(tǒng)采用管式、板式、卷式或者中空纖維膜組件，膜截流分子量為800-5000 ;采用錯(cuò)流過(guò)濾形式，膜表面流速控制在1-5米/秒，操作溫度控制在1-10°C，操作壓力控制在0.l-2MPa。
[0025]所述納濾系統(tǒng)采用管式、板式或者卷式的納濾膜，操作溫度控制在1-10°C，操作壓力控制在l_5Mpa。
[0026]所述一級(jí)超濾系統(tǒng)和二級(jí)超濾系統(tǒng)的過(guò)濾膜采用的材質(zhì)為無(wú)機(jī)材料或有機(jī)高分子材料；無(wú)機(jī)材料選自三氧化二鋁、二氧化鋯、二氧化鈦、不銹鋼、合金、鎳合金或碳化硅；有機(jī)高分子選自聚丙烯、聚醚砜、聚砜、芳香性聚砜、聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚酮、聚醚酮、聚四氟乙烯、聚乙烯或聚酰氨中的一種或幾種的混合物。
[0027]所述納濾膜采用的材質(zhì)為有機(jī)高分子材料，有機(jī)高分子材料選自聚丙烯、聚醚砜、聚砜、芳香性聚砜、聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚酮、聚醚酮、聚四氟乙烯、聚乙烯或聚酰氨中的一種或幾種的混合物。
[0028]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用超濾組合技術(shù)對(duì)發(fā)酵液直接過(guò)濾，得到澄清后的濾液后用硫酸調(diào)pH。該工藝有效地降低了調(diào)酸過(guò)程中頭孢菌素C的損失。而經(jīng)過(guò)超濾組合工藝得到的濾液透光度好，蛋白等雜質(zhì)去除徹底，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)提高了樹脂工段的提取收率，延長(zhǎng)了樹脂復(fù)原周期和使用壽命，得到的頭孢菌素C質(zhì)量更好、更穩(wěn)定。

【具體實(shí)施方式】
[0029]發(fā)酵結(jié)束的冠頭孢菌發(fā)酵液，溫度為25_28°C，pH呈中性，懸浮固體40-60%。發(fā)酵單位為20000-40000。該發(fā)酵液經(jīng)換熱器迅速冷卻到10°C以下，進(jìn)入一級(jí)超濾系統(tǒng)。
[0030]經(jīng)過(guò)一級(jí)超濾系統(tǒng)截留分子量為10000-50000的超濾膜的處理，不溶性物質(zhì)及絕大部分溶解的蛋白、多肽、多糖、糊精以及各種膠體被去除，濾液澄清透明。該澄清透明的濾液直接進(jìn)入二級(jí)超濾系統(tǒng)。二級(jí)超濾系統(tǒng)截留分子量800-10000，進(jìn)一步去除一級(jí)膜濾液中溶解的小分子蛋白、小分子肽、多糖以及色素等雜質(zhì)，濾液透光度進(jìn)一步提高。
[0031]采用硫酸調(diào)節(jié)二級(jí)膜濾液至pH2.5-3.0，進(jìn)行大孔樹脂吸附和弱堿性樹脂吸附。整個(gè)過(guò)程保持溫度10°C以下。該過(guò)程總收率達(dá)到70-80%。
[0032]大孔樹脂吸附及弱堿性樹脂吸附工藝按照現(xiàn)有常規(guī)工藝進(jìn)行。
[0033]弱堿性樹脂解吸液，采用納濾濃縮。納濾將頭孢菌素C濃縮到20000-30000單位，無(wú)需成鹽結(jié)晶，直接進(jìn)入酶解工序進(jìn)行酶解，即得到7-氨基頭孢烷酸產(chǎn)品。再經(jīng)脫色、結(jié)晶、分離、干燥等后續(xù)處理，即可得到7-氨基頭孢烷酸成品。
[0034]以下是一個(gè)具體實(shí)施例。
[0035]發(fā)酵液100L，經(jīng)泵送入一級(jí)超濾系統(tǒng)，控制操作溫度1-10°C，操作壓力0.3-0.4MPa，膜表面流速4_5米/秒，邊濃縮邊加水透析，得到一級(jí)超濾濾液，進(jìn)入二級(jí)超濾系統(tǒng)。控制操作溫度1-10°C，操作壓力0.3-0.4MPa，膜表面流速4_5米/秒，過(guò)濾濃縮，力口入少量水透析。得到濾液550L。加硫酸調(diào)pH至2.5-3，進(jìn)入樹脂吸附系統(tǒng)。
[0036]經(jīng)大孔樹脂吸附及弱堿性樹脂吸附后的解吸液經(jīng)進(jìn)入納濾系統(tǒng)進(jìn)行濃縮。濃縮時(shí)，控制操作溫度1-10°C，操作壓力2-4MPa，膜表面流速1_3米/秒，得到頭孢菌素C的發(fā)酵單位為20000-30000單位的濃縮液。該濃縮液符合頭孢菌素C酶解前控制質(zhì)量要求。進(jìn)入酶解工段進(jìn)行酶解，即得到7-氨基頭孢烷酸產(chǎn)品。再經(jīng)脫色、結(jié)晶、分離、干燥等后續(xù)處理，即可得到7-氨基頭孢烷酸成品。
【權(quán)利要求】
1.一種頭孢菌素C的提取方法，其特征在于，包括以下步驟: A、一級(jí)超濾 將發(fā)酵結(jié)束的頭孢菌素C發(fā)酵液降溫到10°C以下，輸入一級(jí)超濾系統(tǒng)過(guò)濾，不溶性物質(zhì)及絕大部分溶解的蛋白、多肽、多糖、糊精以及各種膠體被去除，含頭孢菌素C的濾液進(jìn)入B步驟處理； B、二級(jí)超濾 將步驟A所得濾液輸入二級(jí)超濾系統(tǒng)過(guò)濾，進(jìn)一步去除濾液中溶解的小分子蛋白、小分子肽、多糖以及色素，濾液進(jìn)入C步驟處理； C、大孔樹脂吸附 將步驟B所得濾液用硫酸調(diào)節(jié)pH為2.5-3.0，引入大孔樹脂離子交換柱進(jìn)行吸附，頭孢菌素C進(jìn)入解吸液，用于進(jìn)一步提取頭孢菌素C。
2.如權(quán)利要求1所述的頭孢菌素C的提取方法，其特征在于:還包括以下后續(xù)步驟: D、弱堿性樹脂吸附 將步驟C所得解吸液引入弱堿性樹脂離子交換柱進(jìn)行吸附，解吸液進(jìn)入E步驟處理； E、納濾濃縮 將步驟D所得解吸液引入納濾系統(tǒng)，將頭孢菌素C濃縮到20000-30000單位，濾液進(jìn)入F步驟處理； F、酶解 將步驟E所得濾液進(jìn)行酶解，得到7-氨基頭孢烷酸產(chǎn)品。
3.如權(quán)利要求1或2所述的頭孢菌素C的提取方法，其特征在于:所述一級(jí)超濾系統(tǒng)采用的膜組為管式或者板式膜組件，膜截留分子量為10000-30000，或者膜的過(guò)濾孔徑為5-20nm,采用錯(cuò)流過(guò)濾形式，膜表面流速控制在1_6米/秒，操作溫度控制在1_10°C，操作壓力控制在0.1-1MPa0
4.如權(quán)利要求1或2所述的頭孢菌素C的提取方法，其特征在于:所述二級(jí)超濾系統(tǒng)采用管式、板式、卷式或者中空纖維膜組件，膜截流分子量為800-10000 ;采用錯(cuò)流過(guò)濾形式，膜表面流速控制在1-5米/秒，操作溫度控制在1-10°C，操作壓力控制在0.l-2MPa。
5.如權(quán)利要求1或2所述的頭孢菌素C的提取方法，其特征在于:所述納濾系統(tǒng)采用管式、板式或者卷式的納濾膜，操作溫度控制在1-10°C，操作壓力控制在l-5Mpa。
6.如權(quán)利要求1或2所述的頭孢菌素C的提取方法，其特征在于:所述一級(jí)超濾系統(tǒng)和二級(jí)超濾系統(tǒng)的過(guò)濾膜采用的材質(zhì)為無(wú)機(jī)材料或有機(jī)高分子材料；無(wú)機(jī)材料選自三氧化二鋁、二氧化鋯、二氧化鈦、不銹鋼、合金、鎳合金或碳化硅；有機(jī)高分子選自聚丙烯、聚醚砜、聚砜、芳香性聚砜、聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚酮、聚醚酮、聚四氟乙烯、聚乙烯或聚酰氨中的一種或幾種的混合物。
7.如權(quán)利要求5所述的頭孢菌素C的提取方法，其特征在于:所述納濾膜采用的材質(zhì)為有機(jī)高分子材料，有機(jī)高分子材料選自聚丙烯、聚醚砜、聚砜、芳香性聚砜、聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚酮、聚醚酮、聚四氟乙烯、聚乙烯或聚酰氨中的一種或幾種的混合物。
【文檔編號(hào)】C07D501/28GK104278071SQ201310277069
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2013年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月3日
【發(fā)明者】田燦彬, 申雅維, 曹厚康 申請(qǐng)人:上海凱鑫分離技術(shù)有限公司