超臨界 CO2 萃取阿維菌素的工藝優(yōu)化

于 榮 王少云

寧夏泰益欣生物科技有限公司 寧夏 銀川 750205

阿維菌素用于農(nóng)用殺蟲劑,可以有效防治水稻螟蟲,也可以用于家禽及家畜 的體內(nèi)、體外驅(qū)蟲,并且是家庭衛(wèi)生用藥,被稱為“三位一體”的藥物[1-2];阿 維菌素是一類十六元大環(huán)內(nèi)脂類抗生素,其發(fā)酵產(chǎn)物具有相同母核,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn) 定,微溶于水,常溫下沒有腐蝕性,在紫外光照射條件下易分解[3]。近些年,通過對(duì)阿維菌素母核進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾,衍生出伊維菌素、甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽、埃珀利諾菌素、多拉菌素和色拉菌素等相關(guān)產(chǎn)品。在工業(yè)生產(chǎn)中,一般采用有機(jī) 溶劑萃取阿維菌素,但此方法需用大量溶媒進(jìn)行多次萃取才能獲得較高的收率,成本較高,且對(duì)生態(tài)環(huán)境不利,造成大量廢水,增加廢水處理壓力,因此,本文[4-7]將采用超臨界CO2萃取法提取阿維菌素探究其最佳的生產(chǎn)工藝條件。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

Lab SCF超臨界萃取儀1L（未來化學(xué)科技有限公司）;UV1901PC雙光束紫 外可見分光光度計(jì)（上海生析超聲儀器）;LC600B液相色譜儀（南京科捷分析 儀器有限公司）;菌渣（寧夏泰益欣生物科技有限公司）;二氧化碳（上海遠(yuǎn)陽 工業(yè)氣體有限公司）。

1.2 提取方法及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

稱取100.0g經(jīng)板框過濾烘箱干燥的灰色鏈霉菌發(fā)酵液菌渣,放置于超臨界 萃取釜中,加入適量夾帶劑;在CO2:流量為5L/h的條件下超臨界萃取。萃取結(jié) 束后收集產(chǎn)品,得到阿維菌素粗品。本問通過單因素實(shí)驗(yàn),考察了萃取壓力、溫 度、時(shí)間對(duì)阿維菌素萃取率的影響;分析各因素對(duì)萃取效率的影響。

1.3 阿維菌素產(chǎn)品檢測(cè)

①標(biāo)準(zhǔn)樣品溶液配制:取阿維菌素標(biāo)準(zhǔn)樣品0.0125g至25m L 容量瓶中,甲 醇溶解定容,搖勻;②樣品溶液配制:取試樣溶液0.2m L至10m L容量瓶中,甲 醇定容,搖勻待用;③開啟液相色譜儀設(shè)置限壓為40 Mp,流量為lml/min,將紫 外可見波長檢測(cè)器的輸出衰減設(shè)為0.01,波長245nm;④用甲醇水溶液（85:15）沖柱30分鐘,取樣品20ul進(jìn)樣,電腦采集數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 萃取壓力對(duì)阿維菌素萃取率的影響

超臨界CO2萃取率受萃取壓力的影響,本文采用單因素實(shí)驗(yàn)研究超臨界CO2萃取率與萃取壓力的關(guān)系?，F(xiàn)用95%的乙醇做夾帶劑,萃取溫度設(shè)定為55℃,并 設(shè)置不同的壓力梯度15、20、25、30、35、40MPa,在此萃取壓力下,萃取120min,結(jié)果如圖1所示:

圖1 萃取壓力對(duì)阿維菌素萃取率的影響

由圖1可知,在不同的萃取壓力下,阿維菌素的萃取率不同,且阿維菌素的 萃取率與超臨界CO2萃取壓力呈非線性關(guān)系,在萃取壓力為25 MPa 時(shí),萃取率達(dá) 到了98%,因此,本實(shí)驗(yàn)的最佳萃取壓力為25 MPa。

2.2 萃取溫度對(duì)阿維菌素萃取率的影響

超臨界CO2萃取受萃取溫度的影響,本實(shí)驗(yàn)用95%乙醇做夾帶劑,萃取壓25 MPa,并設(shè)置4O、45、50、55、60、65℃萃取溫度梯度,在此萃取溫度下,萃 取120min,研究超臨界CO2萃取率與萃取溫度的關(guān)系,結(jié)果如圖2所示:

圖2 萃取溫度對(duì)阿維菌素萃取率的影響

由圖2可知,不同的溫度對(duì)超臨界CO2萃取阿維菌素的影響不同,在40-55℃ 間,隨著萃取溫度的升高,阿維菌素萃取率不斷提升,在55-65℃間,隨著萃取 溫度的升高,阿維菌素的萃取率不斷降低,因此,本實(shí)驗(yàn)的最佳萃取溫度為55℃。

2.3 萃取時(shí)間對(duì)阿維菌素萃取率的影響

現(xiàn)采用95%乙醇為夾帶劑,在萃取壓力25MPa、溫度為55℃,并設(shè)置萃取時(shí) 間梯度60,80,100,120,140min,考察萃取時(shí)間對(duì)阿維菌素萃取率的影響,結(jié)果如圖3所示:

圖3 萃取時(shí)間對(duì)阿維菌素萃取率的影響

由圖3可知,超臨界CO2萃取的時(shí)間長短將影響阿維菌素的萃取率,在60-120min內(nèi),阿維菌素的萃取率隨著萃取時(shí)間的延長,逐漸升高,于120min以后,阿維菌素的萃取率隨著萃取時(shí)間的延長,逐漸降低。

2.4 阿維菌素提取工藝優(yōu)化

根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn),現(xiàn)采用L （33）正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化超臨界CO萃取阿維菌素工 藝,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示:

表1 超臨界萃取阿維菌素正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表2分析可知,以阿維菌素萃取率為指標(biāo),影響萃取率因素依次為萃取壓 力＞萃取時(shí)間＞萃取溫度,即萃取壓力對(duì)阿維菌素萃取率的影響最大,萃取溫度 對(duì)阿維菌素的萃取率最小。根據(jù)正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析確定最優(yōu)的工藝條件為:萃取 壓力為30PMa.萃取溫度為55℃,萃取時(shí)間為120min。

3 結(jié)論

本文對(duì)超臨界CO2萃取阿維菌素工藝進(jìn)行研究,通過以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知:萃 取溫度、萃取壓力、萃取時(shí)間都是影響超臨界CO2萃取阿維菌素的重要因素,并 確定超臨界CO2萃取阿維菌素的最佳工藝條件為:萃取壓力為30PMa.萃取溫度為55℃,萃取時(shí)間為120min。