去甲萬古霉素樹脂脫色工藝的研究

王冬燕，韓靜

（1.沈陽藥科大學(xué)，遼寧沈陽 110016；2.華北制藥華勝有限公司，河北石家莊 052610）

去甲萬古霉素是1968年由華北制藥廠自主研制并成功應(yīng)用于臨床的糖肽類抗生素，后發(fā)現(xiàn)其結(jié)構(gòu)比鹽酸萬古霉素在末端氨基上少一個甲基。去甲萬古霉素與萬古霉素的化學(xué)結(jié)構(gòu)、藥理性質(zhì)和抗菌譜相近，但去甲萬古霉素抗菌活性略強(qiáng)，是臨床上治療由甲氧西林耐藥黃色葡萄球菌所致的嚴(yán)重感染的首選藥物[1-3]。

目前，制藥工業(yè)中發(fā)酵后濾液的脫色方法[4]主要有樹脂脫色法[5]（包括離子交換樹脂脫色和大孔吸附樹脂脫色[6]）和活性炭脫色法兩種。目前，環(huán)保法規(guī)對活性炭的使用要求越來越嚴(yán)格，因此體積較大的原料不適宜用活性炭脫色。大孔吸附樹脂主要靠多孔性或者范德華力吸附色素，適于脫除某些不帶電的色素[7-8]。而離子交換樹脂兼具多孔性和交換基團(tuán)，進(jìn)而對色素雜質(zhì)同時起到交換和吸附的作用，主要脫除帶電色素和少數(shù)某些不帶電色素[9]。離子交換樹脂法脫色在制糖工業(yè)提取中應(yīng)用較多[10]，無論用哪一種方法對發(fā)酵后濾液進(jìn)行脫色，都力求吸附色素同時盡量較少的吸附產(chǎn)品。

離子交換法是提取去甲萬古霉素的工藝之一。由于微生物發(fā)酵過程中會產(chǎn)生許多的色素，發(fā)酵后濾液多為褐色至深褐色。通過發(fā)酵后濾液的預(yù)處理可以除去少部分色素，但是絕大部分色素仍然留在濾液中，在下游提取過程中可能會影響樹脂的吸附量、吸附分層的效果。通過對生產(chǎn)數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)：去甲萬古霉素濾液中殘留的色素會對后續(xù)的樹脂工序造成較大困擾，且發(fā)酵改進(jìn)工藝提高發(fā)酵單位后，發(fā)酵后濾液的色級呈下降趨勢，現(xiàn)有樹脂工藝[11]對發(fā)酵后濾液的脫色效果不理想，需開發(fā)新的脫色工藝。

本實(shí)驗(yàn)采用多種不同類型的離子交換樹脂和不同極性的大孔吸附樹脂分別對去甲萬古霉素濾液進(jìn)行脫色,根據(jù)效果來篩選脫色樹脂，并對最佳脫色條件進(jìn)行了研究。

1 實(shí)驗(yàn)材料

去甲萬古霉素濾液；122樹脂、HD-8樹脂、1180樹脂、DM130樹脂、D301樹脂、D315樹脂、SD3011樹脂、801樹脂；鹽酸去甲萬古霉素工作標(biāo)準(zhǔn)品，購自華北制藥華勝有限公司；乙醇、鹽酸、氫氧化鈉，均為工業(yè)級。

高效液相色譜儀，WATERS 2487檢測器，515泵；pH計；紫外可見分光光度計，TUY-1800SPC。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 脫色樹脂的預(yù)處理

2.1.1 離子交換樹脂的預(yù)處理

將新購樹脂置于燒杯中，清水漂洗并用乙醇浸泡過夜，去離子水洗至出水清澈無混濁、無雜質(zhì)為止。用含量為7%～9% NaOH溶液攪拌浸泡4 h，用去離子水洗至中性后用含量為5%～8% HCl溶液攪拌浸泡4 h，用去離子水洗至中性；反復(fù)處理3次。陽離子樹脂用HCl轉(zhuǎn)為H型，陰離子樹脂用NaOH轉(zhuǎn)為Na型，備用。

2.1.2 大孔吸附樹脂的預(yù)處理

將新購樹脂置于燒杯中，清水漂洗，用乙醇浸泡過夜，去離子水洗至出水清澈無混濁、無雜質(zhì)為止。反復(fù)處理3次，備用。

2.2 脫色率的測定

取去甲萬古霉素濾液稀釋不同倍數(shù)后，于紫外-可見光進(jìn)行全波長掃描，發(fā)現(xiàn)在可見光區(qū)450 nm處有最大吸收峰，而且該吸收峰的吸光值隨著稀釋倍數(shù)不同而成一定線性關(guān)系，因此確定去甲萬古霉素溶液中色素吸光度的檢測波長為450 nm。

取去甲萬古霉素濾液，樹脂脫色前后用0.45 μm濾膜過濾，除去不溶性雜質(zhì)，用紫外可見分光光度計450 nm測量吸光度，計算脫色率。用去離子水做空白對照。

2.3 脫色樹脂的篩選

2.3.1 靜態(tài)篩選

取預(yù)處理好的不同類型樹脂各10 mL置于500 mL錐形瓶中進(jìn)行篩選實(shí)驗(yàn)，加入同一批號的去甲萬古霉素濾液200 mL，分別在室溫下振蕩過夜，紫外可見分光光度計分別測定樹脂脫色前后的吸光度，HPLC檢測樹脂脫色前后濾液中去甲萬古霉素的效價，分別計算濾液的脫色率和去甲萬古霉素的損失率。

理想的脫色條件應(yīng)當(dāng)是以色素的最大脫除率和目標(biāo)提取物的最小損失率為佳。

脫色率計算公式：

式中，A0為樹脂脫色前濾液的吸光度，A為樹脂脫色后濾液的吸光度。

去甲萬古霉素?fù)p失率計算公式：

式中，C0為樹脂脫色前濾液中去甲萬古霉素效價，U/mL；C1為脫色液中去甲萬古霉素效價，U/mL。

2.3.2 交換pH對脫色率的影響

在去甲萬古霉素穩(wěn)定的pH范圍內(nèi)（即pH 2.5～5.0），考察pH對樹脂脫色效果的影響。分別量取處理好的濕樹脂1180，每份100 mL，裝5根相同規(guī)格的離子交換柱，柱子徑高比為1∶3（以下實(shí)驗(yàn)均使用相同型號的樹脂柱）。調(diào)節(jié)去甲萬古霉素濾液pH分別為2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0。以相同的流速（0.5 BV/h）上柱，每隔1 BV取樣一次，測定吸光度，至流出液7 BV結(jié)束。計算脫色率，考察pH對脫色率的影響。

2.3.3 交換流速對脫色率的影響

取5根相同規(guī)格的離子交換柱，調(diào)節(jié)去甲萬古霉素濾液pH 3.5，分別控制流速為0.5 BV/h、0.8 BV/h、1.0 BV/h、1.5 BV/h、2.0 BV/h上樣。每隔1 BV取樣一次，測定吸光度，至流出液7 BV結(jié)束上樣。計算脫色率，考察流速對脫色效果的影響。

3 結(jié)果與分析

3.1 脫色樹脂的靜態(tài)篩選結(jié)果

從圖1可以看出，SD3011樹脂和DM130樹脂脫色率和吸附率都較低，不是理想的脫色樹脂。HD-8樹脂、D301樹脂、D315樹脂、801樹脂有一定的脫色效果，但對去甲萬古霉素濾液也有不低的吸附。122樹脂和1180樹脂對去甲萬古霉素色濾液中的色素吸附率較高，而對去甲萬古霉素的吸附率較低，因此適合做去甲萬古霉素的脫色樹脂。二者相比，1180的效果更佳。

圖1 脫色樹脂的靜態(tài)篩選結(jié)果

3.2 1180樹脂對去甲萬古霉素脫色條件的考察

3.2.1 pH對脫色率的影響考察結(jié)果

采用1180樹脂，不同pH條件下去甲萬古霉素濾液的脫色率如圖2所示。

圖2 pH對樹脂脫色率的影響

根據(jù)文獻(xiàn)報道[5]，弱酸性脫色樹脂在中性及堿性溶液中的交換功能較強(qiáng)，在酸性溶液中，pH越低交換能力越弱，同時還要考慮適于色素解離的pH條件。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵后濾液pH在3.0～5.0對脫色率的影響不大，而當(dāng)發(fā)酵后濾液pH在2.5～3.0，則脫色效率不高。推測原因可能是pH低于3.0時，不利于色素的解離，而pH值在3.0～5.0時，色素的解離較完全，色素更多以陽離子狀態(tài)存在，更適于與樹脂的交換基團(tuán)進(jìn)行交換?？紤]到去甲萬古霉素在pH值為2.5～5.0的條件下較為穩(wěn)定，因此確定最佳脫色pH值為3.0～5.0。

3.2.2 流速對脫色率的影響

從圖3可以看出，脫色流速較低時，脫色率最大，隨著流速增加，色素與樹脂接觸時間縮短，不能充分被樹脂吸附，樹脂處理量降低，脫色效率也降低。超過2.0 BV/h時，脫色率已經(jīng)接近60%，不能滿足生產(chǎn)要求。而脫色流速低于1.0 BV/h，脫色率基本都在80%以上，能夠滿足生產(chǎn)要求。因此從生產(chǎn)效率和工藝銜接的角度考慮，選擇0.5～1.0 BV/h為最佳脫色流速。

圖3 脫色流速對脫色率的影響

4 結(jié)論

1180樹脂對去甲萬古霉素濾液的脫色效果較好，在現(xiàn)有去甲萬古霉素濾液的濃度條件下，控制pH值在3.0～5.0，脫色流速0.5～1.0 BV/h條件下，脫色效率較高。本工藝操作簡單，可有效提高對去甲萬古霉素濾液的脫色效果，適用于現(xiàn)有的去甲萬古霉素的生產(chǎn)。