离子交换法提取硫酸粘杆菌素

摘要  研究ZG C 251离子交换树脂对硫酸粘菌素的吸附性能、吸附容量和洗脱性能，并与D113树脂进行了对比试验，结果表明ZG C 251对硫酸粘菌素的吸附能力和解析率都很高，树脂的周期重复率好，应用于实际生产中树脂性能稳定，非常适合实际生产中使用。

关键词  硫酸粘菌素；ZG C 251；吸附容量；吸附率；解析率

前  言

硫酸粘杆菌素的分子式及分子量

硫酸粘杆菌素又名硫酸粘菌素、克利斯汀(Colistin)、多粘菌素E(Polymyxin E)、抗敌素等,系由多粘轩菌培养液中获得的碱性琐环状多肽类(po1ypeptide system)抗生素, 是多粘菌素E1和E2的混合物。硫酸粘杆菌素为白色粉末,易溶于水,耐热, 消化道不易吸收, 排泄迅速, 毒性小, 无副作用, 不易产生耐药菌株, 是最安全的畜禽促生长抗生素之一。

  ^{硫酸粘菌素是由多种氨基酸和脂肪酸组成的一种碱性多肽类抗生素，它的分离可用吸附法、沉淀法、溶剂萃取法和离子交换法，其中以离子交换法应用最广。离子交换法系利用硫酸粘菌素为高价碱性化合物的性质，可用甲基丙烯酸型羧酸基树脂或丙烯酸羧酸基树脂，后者性能较好，吸附量较高，如交联度选择适当（一般以2-3%DVB较好），吸附量右达20×107u/g.}

发酵液中含有大量的胶粘状多糖物质，用稀酸处理使其水解，故发酵液加草酸酸化至pH3.5-4.0，然后再加草酸钠，过滤。同时除去无机（Ca、Fe）和有机阳离子，它们在离子交换吸附时起竞争作用。然后 以氢氧化钠中和，通入离子交换树脂（钠型）柱中进行吸附。    

本试验研究离子交换树脂对硫酸粘菌素的吸附性、吸附容量和洗脱性，用杭州争光树脂有限公司的D113大孔丙烯酸系弱酸阳离子交换树脂和ZGC251大孔丙烯酸系弱酸阳离子交换树脂进行提取硫酸粘菌素对比试验。具体试验在浙江康裕制药厂进行。

试验部分

硫酸粘菌素的提纯以离子交换法应用最广，通过提取试验，找出最适合的离子交换树脂，同时得出离子交换树脂的最佳吸附和洗脱条件。

一、小型试验

D113树脂和ZG C 251树脂都得进行预处理。树脂先用清水洗至出水无色无味，用约两倍树脂体积的约4%盐酸溶液浸泡树脂8h，用清水洗到pH为6左右；再用约两倍树脂体积的约4%氢氧化钠溶液浸泡树脂8h，用清水洗到pH为8左右。将预处理好的树脂装于交换柱中，用2倍树脂体积4%氢氧化钠溶液以1BV/h的流速通过树脂层，再用纯水以5BV/h清洗至出水pH为9，将树脂转成钠型，备用。

试验方法：将转成钠型的树脂装于交换柱中，玻璃交换柱直径为4.5cm，树脂装载高度为22cm，树脂体积为350ml，将硫酸粘菌素脱钙液（脱钙液效价为138651u/ml， pH约为7）以10ml/min的流速通过树脂层，每隔三小时取流出尾液，检测流出液的硫酸粘菌素效价（u/ml）。当运行至硫酸粘菌素出液效价至进液效价90%时，树脂即为失效。树脂失效后，用纯水以2BV/h的流速将残留的硫酸粘菌素脱钙液洗出，开始一倍体积的洗出液回用，清洗约五个树脂床层后，用5-6%的硫酸溶液以0.5BV/h进行洗脱，收集洗脱液，每100ml洗脱液检测其硫酸粘菌素效价。不同周期吸附数据见表1，吸附曲线见图1；不同周期洗脱数据结果见表2，解析数据见图2；不同周期的吸附容量、洗脱量和解析率见表3。

   表1  不同周期树脂吸附尾液硫酸粘菌素的效价（u/ml）

表2  不同周期树脂解析液硫酸粘菌素的效价（u/ml）

表3  不同周期的的吸附容量、洗脱量和解析率

从表1、表2、表3和图1、图2来看，通过吸附和解析对比试验，可以看出ZG C 251排出尾液硫酸粘菌素的效价值更低，在第一个三小时检测尾液的效价值为0，在同比条件下，后面的每一个检测数据都比D113排出尾液的效价低，说明ZG C 251树脂比D113交换硫酸粘菌素能力更好，ZG C 251树脂对硫酸粘菌素的吸附容量比D113高150%，从吸附容量和吸附能力来看，ZG C 251树脂很适合用来吸附硫酸粘菌素；

另外，通过解析对比试验，数据表明ZG C 251解析液效价值更集中，同等条件下所需的洗脱剂更少，这样所需处理的解析液就少，从生产角度讲有更好经济效益。ZG C 251树脂和D113树脂的解析率都很高，达到90%以上。树脂解析率高，说明树脂的交换能力恢复性好，树脂上残留的杂质少，这样更有利于树脂下一周期的吸附。

综合吸附和解析对比试验，可以得出结论，ZG C 251比D113更适合提取硫酸粘菌素。从三个周期的吸附和解析对比曲线来看，ZG C 251树脂交换硫酸粘菌素周期重复性好，非常适合实际生产上使用。

二、大型试验

通过小型试验结果，浙江康裕制药厂采用杭州争光树脂有限公司的ZG C 251树脂用于提取硫酸粘菌素。实际生产中ZG C 251树脂装于直径为1000mm的衬胶钢体交换柱中，树脂装填高度为3500mm，交换柱内树脂层上空间为1500mm。树脂在交换柱中，先用清水进行反洗至出水澄清无杂质，再用清水正洗至出水澄清，然后进行预处理，预处理方法如下：用约两倍树脂体积的约4%盐酸溶液浸泡树脂8h，用清水洗到pH为6左右；再用约两倍树脂体积的约4%氢氧化钠溶液浸泡树脂8h，用清水洗到pH为8左右。树脂预处理好后，用2倍树脂体积4%氢氧化钠溶液以1BV/h的流速通过树脂层，再用纯水以5BV/h清洗至出水pH为9，将树脂转成钠型，备用。

用料液（硫酸粘菌素效价约为130000 u/ml）用2BV/h的流速运行，通过ZG C 251树脂交换料液中的硫酸粘菌素，每隔三小时取流出尾液，检测流出液的硫酸粘菌素效价（u/ml），当第一个交换柱的流出尾液的效价达进口料液效价10%时，即串联运行到第二个交换柱，如此重复循环。在第一个交换柱吸附至流出尾液的效价达进口料液效价90%时，第一个交换柱吸附饱和。当交换柱吸附饱和后，先用纯水以2BV/h的流速将残留的硫酸粘菌素脱钙液洗出，开始一倍体积的洗出液回用，清洗约五个树脂床层后，用约6%的硫酸溶液以0.5BV/h进行洗脱，检测解析液的效价，每隔30min解析液取样，检取测其硫酸粘菌素效价。

具体运行将数据见表4、表5、表6和图3、图4。

表4  大试不同周期树脂吸附尾液硫酸粘菌素的效价（u/ml）

图3大试不同周期树脂吸附硫酸粘菌素尾液效价变化曲线图

表5  大试不同周期树脂解析液硫酸粘菌素的效价（u/ml）

图4  大试不同周期树脂解析液硫酸粘菌素效价变化曲线图

表6  大试不同周期的的吸附容量、洗脱量和解析率

从表4、表5、表6和图3、图4来看，通过吸附和解析对比试验，可以看出ZG C 251对硫酸粘菌素的吸附能力和解析率都很高，树脂的周期重复率好，应用于生产性能稳定，非常适合实际生产中使用。树脂投入大试验，试验结果说明ZG C 251完全可用生硫酸粘菌素的提取。

三、树脂性能试验

为了观察树脂应用于实际生产中性能变化，在一年多的生产中我们对树脂取样进行分析检测，同时与新树脂的性能进行对比。试验结果见表7。

表7  ZG C 251运行初期和运行一年多理化性能对比

从上表看，ZG C 251树脂在运行一年后，树脂的交换容量下降了约1%，说明树脂在使用一年后树脂交换能力基本上还保持新树脂的能力，树脂有效粒径有所降低，树脂在使用一年后，由于受转型体积发生变化以及树脂在反洗冲洗过程中的影响，树脂难免会受到磨损，但树脂渗磨圆球率下降幅度仅为4.96%，说明整体的强度并没有发生很大变化，还完全可以用于生产。

结  论

综合ZG C 251树脂对硫酸粘菌素的吸附和解析试验以及树脂在使用一年后性能的变化，可以得出以下结论经。

1.            ZG C 251比D113更适合提取硫酸粘菌素。

2.         从树脂实际应用中可以得出，ZG C 251对硫酸粘菌素具有极高的吸附容量，极好的吸附能力，提高了硫酸粘菌的得率，减少了对尾液的处理成本。

3.         数据表明ZG C 251对硫酸粘菌素在吸附后解析性极佳，解析峰集中，更有利于对解析液的后处理，降低了解析液的处理量，提高效率。

4.         从小试三个周期的吸附和解析对比曲线和实际生产的吸附和解析对比曲线来看，ZG C 251树脂交换硫酸粘菌素周期重复性好，非常适合实际生产上使用。

5.         ZG C 251树脂在实际使用中性能稳定，非常适合实际生产要求。