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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樹脂進行了對比試驗，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，樹脂的周期重復率好，應用于實際生產(chǎn)中樹脂性能穩(wěn)定，非常適合實際生產(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用最廣。離子交換法系利用硫酸粘菌素為高價堿性化合物的性質(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（一般以2-3%DVB較好），吸附量右達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。同時除去無機（Ca、Fe）和有機陽離子，它們在離子交換吸附時起競爭作用。然后 以氫氧化鈉中和，通入離子交換樹脂（鈉型）柱中進行吸附。    

本試驗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行提取硫酸粘菌素對比試驗。具體試驗在浙江康裕制藥廠進行。

試驗部分

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

一、小型試驗

D113樹脂和ZG C 251樹脂都得進行預處理。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（脫鈣液效價為138651u/ml， pH約為7）以10ml/min的流速通過樹脂層，每隔三小時取流出尾液，檢測流出液的硫酸粘菌素效價（u/ml）。當運行至硫酸粘菌素出液效價至進液效價90%時，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，清洗約五個樹脂床層后，用5-6%的硫酸溶液以0.5BV/h進行洗脫，收集洗脫液，每100ml洗脫液檢測其硫酸粘菌素效價。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（u/ml）

表2  不同周期樹脂解析液硫酸粘菌素的效價（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，可以看出ZG C 251排出尾液硫酸粘菌素的效價值更低，在第一個三小時檢測尾液的效價值為0，在同比條件下，后面的每一個檢測數(shù)據(jù)都比D113排出尾液的效價低，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，數(shù)據(jù)表明ZG C 251解析液效價值更集中，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)濟效益。ZG C 251樹脂和D113樹脂的解析率都很高，達到90%以上。樹脂解析率高，說明樹脂的交換能力恢復性好，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，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性好，非常適合實際生產(chǎn)上使用。

二、大型試驗

通過小型試驗結(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，然后進行預處理，預處理方法如下：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（硫酸粘菌素效價約為130000 u/ml）用2BV/h的流速運行，通過ZG C 251樹脂交換料液中的硫酸粘菌素，每隔三小時取流出尾液，檢測流出液的硫酸粘菌素效價（u/ml），當?shù)谝粋€交換柱的流出尾液的效價達進口料液效價10%時，即串聯(lián)運行到第二個交換柱，如此重復循環(huán)。在第一個交換柱吸附至流出尾液的效價達進口料液效價90%時，第一個交換柱吸附飽和。當交換柱吸附飽和后，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，清洗約五個樹脂床層后，用約6%的硫酸溶液以0.5BV/h進行洗脫，檢測解析液的效價，每隔30min解析液取樣，檢取測其硫酸粘菌素效價。

具體運行將數(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（u/ml）

圖3大試不同周期樹脂吸附硫酸粘菌素尾液效價變化曲線圖

表5  大試不同周期樹脂解析液硫酸粘菌素的效價（u/ml）

圖4  大試不同周期樹脂解析液硫酸粘菌素效價變化曲線圖

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，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，樹脂的周期重復率好，應用于生產(chǎn)性能穩(wěn)定，非常適合實際生產(chǎn)中使用。樹脂投入大試驗，試驗結(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

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

表7  ZG C 251運行初期和運行一年多理化性能對比

從上表看，ZG C 251樹脂在運行一年后，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.         從樹脂實際應用中可以得出，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.         從小試三個周期的吸附和解析對比曲線和實際生產(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性好，非常適合實際生產(chǎn)上使用。

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