專利名稱：一種采用膜分離技術制備西索米星的方法
技術領域：
本發明涉及一種抗生素的綠色化工生產方法，更具體涉及一種采用膜分離技術制備氨基糖苷類抗生素西索米星的方法。
背景技術：
氨基糖苷類抗生素是繼青霉素之后發現較早的一類抗生素。西索米星(sisomicin，簡稱SISO)是小單孢菌生物合成的一種氨基糖苷類抗生素，不但能直接用于生產西索米星針劑，而且是半合成抗生素奈替米星(Netilmicin)的原料。西索米星和奈替米星均列入中國國家基本藥物名錄，對大多數革蘭氏陽性菌和陰性菌有很強的抗菌作用[陳劍鋒等，西索米星發酵工藝條件的優化，過程工程學報，20066(3)445-449]。
西索米星具有抗菌譜廣、療效好、性質穩定和生產工藝簡單等優勢，對許多致病菌有抗生素后效應的特點，廣泛應用于臨床治療敗血癥、細菌性心內膜炎、嚴重的呼吸道感染、腎及尿路感染、皮膚組織和軟組織感染、燒傷及手術周圍性細菌感染等，在市場上占有相當的份額，中國生產的西索米星原料藥約占世界產量的80％。因此，研究西索米星的制備方法具有一定的指導意義和廣闊的市場前景。
西索米星是一種含有雙鍵的水溶性、多元弱堿性氨基糖苷類抗生素，分子量447.26，分子式C19H37N5O7·H2O，熔點185～190℃(一水合物)或198～201℃(半水合物)，比旋光度[α]D26(C＝0.3％，H2O)+188.90。西索米星純品為白色無定形粉末，易溶于熱水以及甲醇、乙醇等親水性溶劑中，微溶于氯仿，在乙醚、石油醚中不溶，其硫酸鹽易溶于水，不溶于有機溶劑[丁錫良等，紫蘇霉素的研制，國外藥學-抗生素分冊，1984，6510～516]。
膜分離技術是指以外界能量或化學位差為推動力，依靠膜的選擇性透過作用進行物質的分離、純化與濃縮的一種技術，其實質近似于篩分過程。更具體而言，膜分離技術是根據濾膜孔徑的大小或所截留的物質分子量大小的差異，在一定操作壓力條件下，使物質透過或被膜截留，從而達到物質分離的目的。
作為一種新興的高效分離手段，膜分離技術被視為是21世紀最有發展前途的高新技術之一，已廣泛應用于食品、醫藥、化工、生物技術等領域，常用的膜分離技術主要包括微濾、超濾、納濾和反滲透等四種(表1)。
表1常用膜分離技術的基本特征
分離膜種類繁多，從膜材料來源上可分為天然膜和合成膜，合成膜又分為無機材料膜和有機高分子膜二類。高分子膜材料包括醋酸纖維素類、聚砜類、聚酰胺類、聚酯類、聚烯烴類、含硅聚合物、含氟聚合物和甲殼素類等。無機膜材料包括金屬膜、陶瓷膜、玻璃膜和固體電解質膜等。
與傳統分離技術相比，常用膜分離技術具有如下特點①分離過程不發生相變化，能耗比有相變化的分離法低。②分離過程通常在常溫下進行，尤其適用于酶、藥品、果汁等熱敏性物質的處理。③膜分離技術具有從病毒、細菌到微粒的廣泛分離范圍，不僅適用于有機物和無機物，而且還適用于許多特殊溶液體系的分離，如溶液中大分子與無機鹽的分離、一些共沸物或近沸點物系的分離等。④由于只是用壓力作為膜分離的推動力，因此分離設備簡單，操作方便，易自控和維修。
本發明采用膜分離技術可高效率、低能耗地去除西索米星溶液中蛋白質、多糖等大分子雜質成分和無機鹽等小分子雜質，能達到明顯提高西索米星純度和品質的目的。
發明內容
本發明的目的在于提供一種采用膜分離技術制備西索米星的方法，該方法不僅有利于含有西索米星的物料的進一步純化和保存，而且工藝簡單、生產能耗小、便于實施。
本發明采用膜分離技術制備西索米星的方法是這樣實現的含有西索米星的物料，經超濾膜分離技術去除蛋白質和多糖等大分子雜質后，流出液再經納濾膜分離技術脫鹽，濃縮液經減壓回收溶劑、真空濃縮、干燥成西索米星粗品。
本發明較之已有的提取方法而言，采用膜分離技術制備西索米星，其優點在于通過超濾膜分離技術去除蛋白質和多糖等大分子雜質后，流出液再經納濾膜分離技術脫鹽，從而使西索米星提取物得到進一步的分離純化，并有利于該制品的保存。
具體實施例方式
本發明采用膜分離技術制備西索米星的方法，包括超濾除雜和納濾脫鹽的步驟，其具體步驟為以含有西索米星的物料為原料，加水稀釋或濃縮，控制西索米星溶液比重達1.03～1.20，在0.15～0.50MPa操作壓力條件下，經超濾除雜，去除蛋白質和多糖等大分子雜質后，流出液在0.50～1.0MPa操作壓力條件下，經納濾脫鹽3～5次，濃縮液在-0.06～-0.09MPa、50～70℃條件下，經減壓回收溶劑、真空濃縮、干燥成西索米星粗品。
其中，超濾除雜過程的分離膜材料可以是陶瓷、聚砜、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚酰胺、殼聚糖或纖醋酸維素膜中的-種或幾種，優先選用陶瓷膜、聚砜膜或聚偏氟乙烯膜。
納濾脫鹽過程的復合納濾膜的表皮層組成材料可以是芳香聚酰胺類、磺化聚砜類、磺化聚醚砜類、聚哌嗪酰胺類、聚偏氟乙烯類、聚丙烯腈類、殼聚糖類或纖維素類膜材料中的一種或幾種，優先選用芳香聚酰胺類、磺化聚砜類或磺化聚醚砜類膜材料。
上述含有西索米星的物料可以是來源于生物合成的西索米星發酵液、西索米星結晶母液、其它手段獲得的西索米星提取液或洗脫液中的一種或幾種。
本發明理化參數測定方法如下(1)西索米星含量的測定采用高效液相色譜法，以鄰苯二甲醛和巰基乙酸為衍生化試劑，對西索米星進行柱前衍生。測定條件Agilent 1100型高效液相色譜儀(DAD二極管陣列檢測器)，Waters Nova-Pak C18色譜柱(Φ4.6×150mm，5μm)，流動相為甲醇∶水∶乙酸(內含庚烷磺酸鈉12mmol/L，pH 6.3)＝70∶25∶5(V/V/V)，流速1.0ml/min，柱溫30℃，進樣量20μL，檢測波長250nm。以西索米星(純度99％)(購自Sigma公司)為對照。
(2)多糖含量測定采用苯酚-硫酸法，以葡萄糖或D-半乳糖為對照。蛋白質含量測定采用FoLin-酚法，以小牛血清白蛋白為對照。無機離子含量測定采用試劑盒測定，其中SO42-的測定采用氯化鋇沉淀法，Cl-測定采用硝酸銀沉淀法，Ca2+和Mg2+的測定采用甲基百里香酚藍絡合法。
本發明干燥方法如下(1)噴霧干燥條件為進料液濃度10～20波美度(60℃)，PG-5型噴霧干燥機進口溫度160～250℃，出口溫度60～110℃，離心轉頭工作壓力1.6～3.0kgf/cm2。
(2)冷凍干燥條件為干燥溫度-10～-60℃，升華溫度35～70℃，壓力0.05～0.18mbar，干燥時間20～40h。
(3)真空干燥條件為干燥溫度45～75℃，壓力-0.06～-0.095MPa，干燥時間15～50h。
本發明制備方法的實施例陳述如下實施例1以pH值為6.76、比重1.03、西索米星濃度為0.7g/L的發酵液為原料，采用截留分子量為6000聚砜膜，在0.50MPa操作壓力下進行超濾除雜，去除蛋白質和多糖，流出液在1.0MPa操作壓力下經截留分子量300的聚酰胺納濾膜脫鹽3次，濃縮液在-0.06～-0.09MPa、50～70℃條件下，經減壓回收溶劑、真空濃縮、噴霧干燥成西索米星粗品。經測定，西索米星的回收率95.3％，西索米星的純度為83.6％。
實施例2以pH值9.89、比重1.20、西索米星濃度為185.6g/L的結晶母液為原料，用純水稀釋10倍后，采用膜孔徑為0.22μm聚偏氟乙烯膜，在0.15MPa操作壓力下進行超濾除雜，去除蛋白質和多糖，流出液在1.0MPa操作壓力下經截留分子量300的磺化聚醚砜納濾膜脫鹽3次，濃縮液在-0.06～-0.09MPa、50～70℃條件下，經減壓回收溶劑、真空濃縮、噴霧干燥成西索米星粗品。經測定，西索米星的回收率93.5％，西索米星的純度為81.9％。
實施例3以pH值11.32、比重1.03、西索米星濃度為132.9g/L的氨水洗脫液為原料，用純水稀釋10倍后，采用截留分子量為30000陶瓷膜，在0.35MPa操作壓力下進行超濾除雜，去除蛋白質和多糖，流出液在1.0MPa操作壓力下經截留分子量300的磺化聚砜納濾膜脫鹽3次，濃縮液在-0.06～-0.09MPa、50～70℃條件下，經減壓回收溶劑、真空濃縮、噴霧干燥成西索米星粗品。經測定，西索米星的回收率94.9％，西索米星的純度為80.6％。
實施例4以pH值7.23、比重1.06、西索米星濃度為1.1g/L的發酵液為原料，采用截留分子量為80000聚砜膜，在0.25MPa操作壓力下進行超濾除雜，去除蛋白質和多糖，流出液在0.85MPa操作壓力下經截留分子量400的聚酰胺納濾膜脫鹽4次，濃縮液在-0.06～-0.09MPa、50～70℃條件下，經減壓回收溶劑、真空濃縮、冷凍干燥成西索米星粗品。經測定，西索米星的回收率94.8％，西索米星的純度為83.7％。
實施例5以pH值9.36、比重1.18、西索米星濃度為213.7g/L的結晶母液為原料，用純水稀釋10倍后，采用截留分子量為100000聚偏氟乙烯膜，在0.20MPa操作壓力下進行超濾除雜，去除蛋白質和多糖，流出液在0.60MPa操作壓力下經截留分子量500的磺化聚醚砜納濾膜脫鹽4次，濃縮液在-0.06～-0.09MPa、50～70℃條件下，經減壓回收溶劑、真空濃縮、冷凍干燥成西索米星粗品。經測定，西索米星的回收率93.9％，西索米星的純度為84.2％。
實施例6以pH值11.26、比重1.06、西索米星濃度為169.7g/L的氨水洗脫液為原料，用純水稀釋10倍后，采用截留分子量為6000陶瓷膜，在0.50MPa操作壓力下進行超濾除雜，去除蛋白質和多糖，流出液在0.75MPa操作壓力下經截留分子量600的磺化聚砜納濾膜脫鹽4次，濃縮液在-0.06～-0.09MPa、50～70℃條件下，經減壓回收溶劑、真空濃縮、冷凍干燥成西索米星粗品。經測定，西索米星的回收率95.6％，西索米星的純度為82.2％。
實施例7以pH值7.45、比重1.05、西索米星濃度為1.5g/L的發酵液為原料，采用膜孔徑為0.22μm聚砜膜，在0.15MPa操作壓力下進行超濾除雜，去除蛋白質和多糖，流出液在0.50MPa操作壓力下經截留分子量800的聚酰胺納濾膜脫鹽5次，濃縮液在-0.06～-0.09MPa、50～70℃條件下，經減壓回收溶劑、真空濃縮、真空干燥成西索米星粗品。經測定，西索米星的回收率94.7％，西索米星的純度為82.6％。
實施例8以pH值10.38、比重1.20、西索米星濃度為196.8g/L的結晶母液為原料，用純水稀釋10倍后，采用截留分子量為6000聚偏氟乙烯膜，在0.50MPa操作壓力下進行超濾除雜，去除蛋白質和多糖，流出液在0.50MPa操作壓力下經截留分子量800的磺化聚醚砜納濾膜脫鹽5次，濃縮液在-0.06～-0.09MPa、50～70℃條件下，經減壓回收溶劑、真空濃縮、真空干燥成西索米星粗品。經測定，西索米星的回收率92.9％，西索米星的純度為81.7％。
實施例9以pH值9.05、比重1.20、西索米星濃度為103.8g/L的氨水洗脫液為原料，用純水稀釋10倍后，采用膜孔徑為0.22μm陶瓷膜，在0.15MPa操作壓力下進行超濾除雜，去除蛋白質和多糖，流出液在0.50MPa操作壓力下經截留分子量800的磺化聚砜納濾膜脫鹽5次，濃縮液在-0.06～-0.09MPa、50～70℃條件下，經減壓回收溶劑、真空濃縮、真空干燥成西索米星粗品。經測定，西索米星的回收率92.6％，西索米星的純度為81.9％。
以上實施例旨在進一步舉例描述本發明，而不是以任何方式限制本發明。
本發明構思新穎，工藝簡單，提取效率高，生產成本低，具有較大的推廣性。
權利要求
1.一種采用膜分離技術制備西索米星的方法，其特征在于包括超濾除雜和納濾脫鹽的步驟含有西索米星的物料，經超濾膜分離技術去除蛋白質和多糖等大分子雜質后，流出液再經納濾膜分離技術脫鹽，濃縮液經減壓回收溶劑、真空濃縮、干燥成西索米星粗品。
2.根據權利要求1所述的采用膜分離技術制備西索米星的方法，其特征在于所述方法的步驟為以含有西索米星的物料為原料，加水稀釋或濃縮，控制西索米星溶液比重達1.03～1.20，在0.15～0.50MPa操作壓力條件下，經超濾除雜，去除蛋白質和多糖等大分子雜質后，流出液在0.50～1.0MPa操作壓力條件下，經納濾脫鹽3～5次，濃縮液在-0.06～-0.09MPa、50～70℃條件下，經減壓回收溶劑、真空濃縮、干燥成西索米星粗品。
3.根據權利要求1或2所述的采用膜分離技術制備西索米星的方法，其特征在于所述超濾除雜過程選用6000截留分子量～0.22μm膜孔徑的分離膜。
4.根據權利要求3所述的采用膜分離技術制備西索米星的方法，其特征在于所述超濾除雜過程的分離膜材料是無機類、聚砜類、含氟高分子材料類、聚烯烴類、聚酰胺類、甲殼素類或纖維素類膜材料中的一種或幾種。
5.根據權利要求1或2所述的采用膜分離技術制備西索米星的方法，其特征在于所述納濾脫鹽過程選用截留分子量300～800的分離膜。
6.根據權利要求5所述的采用膜分離技術制備西索米星的方法，其特征在于所述納濾脫鹽過程的復合納濾膜的表皮層組成材料是芳香聚酰胺類、磺化聚砜類、磺化聚醚砜類、聚哌嗪酰胺類、聚偏氟乙烯類、聚丙烯腈類、殼聚糖類或纖維素類膜材料中的一種或幾種。
全文摘要
本發明提供一種采用膜分離技術制備西索米星的方法。本方法包括超濾除雜和納濾脫鹽的步驟含有西索米星的物料，經超濾膜分離技術去除蛋白質和多糖等大分子雜質后，流出液再經納濾膜分離技術脫鹽，濃縮液經減壓回收溶劑、真空濃縮、干燥成西索米星粗品。本發明構思新穎，工藝簡單，產品品質高，生產能耗小，生產成本低，具有較大的推廣意義。
文檔編號C07H1/06GK1944450SQ20061013520
公開日2007年4月11日 申請日期2006年11月1日 優先權日2006年11月1日
發明者陳劍鋒, 陳浩 申請人:福州大學