水溶性有机溶剂-盐-水双相体系萃取头孢菌素C的方法

摘要

一种生物技术领域的水溶性有机溶剂-盐-水双相体系萃取头孢菌素C的方法，通过在头孢菌素C溶液中依次加入硫酸盐和酸，进一步加入水溶性有机溶剂后进行萃取，经静置或离心后将得到的两种液相分离，得到的上层或轻质液体即为萃取物。本发明无需使用大孔吸附树脂或离子交换树脂，也无需使用复杂的有机溶剂反应体系，操作方便，设备简单，收率和纯度较高。

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种生物技术领域的方法，具体是一种水溶性有机溶剂-盐-水双相体系萃取头孢菌素C的方法。

背景技术

临床上广泛使用的头孢菌素类抗生素是从头孢菌素C经半合成得到，而作为半合成原料的头孢菌素C是由顶头孢霉菌经发酵制得。目前从发酵液中分离提取头孢菌素C普遍使用大孔树脂吸附和离子交换相结合的方法，需要体积庞大的设备(如树脂柱)、价格昂贵的分离介质(如大孔吸附树脂)，生产周期也较长，因此有必要发展简便的分离提取技术。液-液萃取法广泛应用于青霉素G的提取，其方法是在青霉素G的发酵液(发酵液中的液体成分主要是水)中加入疏水性有机溶剂(如乙酸乙酯、乙酸丁酯，这些有机溶剂在水中的溶解度很小，加入水中的量稍大时，会与水分离，形成另外一层液相)，并加酸调节溶液为酸性，青霉素G就转移到疏水性有机溶剂中，而有很多杂质留在水相，分去水相，有机溶剂中的青霉素G就得到纯化，这样的操作步骤称为萃取。萃取得到的有机溶剂相中还可以加入水，并加碱调节溶液为接近中性，青霉素G就转移到水中，一部分杂质留在有机溶剂中，将有机溶剂分离，得到的水相中的青霉素G纯度又得以提高，这样的操作步骤称为反萃取。反萃取得到的青霉素G水溶液还可以再次进行萃取。纯化青霉素G采用的液-液萃取法取得很好的效果，被认为是最有希望的提取头孢菌素C的替代方法。但实行的困难在于，头孢菌素C的疏水性与青霉素G不同，青霉素G的疏水性较强，在酸性条件下用疏水性有机溶剂从水溶液中萃取青霉素G时，青霉素G可以溶于疏水性有机溶剂，从而被萃取到有机溶剂中；而头孢菌素C的亲水性较强，几乎不溶于疏水性有机溶剂，疏水性有机溶剂萃取头孢菌素C的收率很低，所以不能用此法提取。

经对现有技术文献检索发现，由于头孢菌素C用溶剂萃取方法提取的难度大，有关的研究论文不多，一般采用反应性萃取，即在萃取时加入能与头孢菌素C起化学反应的物质，使溶液中的头孢菌素C通过化学反应增加疏水性，从而从水中被萃取到疏水性有机溶剂中。典型的文献为《中国抗生素杂志》1997年第22卷第4期发表的两篇文章“头孢菌素C反应性萃取的初步研究.I.萃取体系的选择”(第254-257页)和“头孢菌素C反应性萃取的初步研究.II.萃取工艺条件”(第258-263页)。文献中提出，选择有机化合物季铵盐类(相对分子质量250-600)为萃取剂，正辛醇为助溶剂，乙酸丁酯为稀释剂，水相中加入氯化铵-氢氧化铵缓冲液，在pH 10萃取，头孢菌素C阴离子与季铵阳离子结合，疏水性增强而进入有机相。有机相中的头孢菌素C可以用乙酸钠-乙酸缓冲液或氯化钠溶液反萃取，将头孢菌素C萃取到水相。但这种方法采用的有机萃取体系复杂，成本高，效率较低，萃取率60％左右，反萃取率低于15％。文献中的实验是用头孢菌素C锌盐溶于水中，再进行萃取，不是直接从头孢菌素C发酵液中萃取，所以还需进一步检验其实用性。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种水溶性有机溶剂-盐-水双相体系萃取头孢菌素C的方法，将水溶性有机溶剂和盐溶于水中，形成双相液相体系，用于提取头孢菌素C；本发明无需使用大孔吸附树脂或离子交换树脂，也无需使用复杂的有机溶剂反应体系，操作方便，设备简单，收率和纯度较高。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明通过在头孢菌素C溶液中依次加入硫酸盐和酸，进一步加入水溶性有机溶剂后进行萃取，经静置或离心后将得到的两种液相分离，得到的上层或轻质液体即为萃取物。

所述的头孢菌素C溶液是指头孢菌素C的发酵液或水溶液。

所述的萃取在常温，即4-37℃环境下进行，每次时间为5-20min。

所述的硫酸盐为硫酸钠、硫酸锌或硫酸锰，其重量(kg)为头孢菌素C溶液体积(L)的10％-45％。

所述的酸为硫酸、盐酸或硝酸，其体积(L)为头孢菌素C溶液体积(L)的0.5％-5.0％。

所述的水溶性有机溶剂为丙酮、乙腈或四氢呋喃，其体积(L)为头孢菌素C溶液体积(L)的20％-200％。

所述的分离是指：采用静置方式使液体分为两层，取上层轻质液体；或采用离心方式使液体分层并取轻质部分。

本发明通过向萃取后的头孢菌素C溶液中重复加入酸和水溶性有机溶剂并进行萃取和分离以提高萃取收率。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

取头孢菌素C钠盐3g，加入水40mL，搅拌溶解；加入七水硫酸锌20g，搅拌溶解；加入硫酸2mL，加入水使体积为65mL；再加入丙酮35mL，搅拌5min；停止搅拌，静置10min，液体分为两层，上层72mL，下层28mL。上相中头孢菌素C浓度为下相中浓度的1.2倍，上相中头孢菌素C萃取收率为75.8％，纯度从82.6％提高到90.5％。

实施例2

取头孢菌素C钠盐3g，加入水50mL，搅拌溶解；加入一水硫酸锰26g，搅拌溶解；加入硫酸2mL，加入水使体积为65mL；再加入乙腈35mL，搅拌5min；停止搅拌，静置10min，液体分为两层，上层38mL，下层62mL。上相中头孢菌素C浓度为下相中浓度的3.8倍，上相中头孢菌素C萃取收率为70.2％，纯度从79.5％提高到88.7％。

实施例3

取头孢菌素C钠盐2.8g，加入水43mL，搅拌溶解；加入七水硫酸锌24g，搅拌溶解；加入硫酸1.8mL，加入水使体积为60mL；再加入乙腈40mL，搅拌5min；停止搅拌，静置10min，液体分为两层，上层44mL，下层56mL。上相中头孢菌素C浓度为下相中浓度的2.6倍，上相中头孢菌素C萃取收率为67.2％，纯度从77.0％提高到88.2％。

实施例4

取头孢菌素C钠盐2.5g，加入水40mL，搅拌溶解；加入无水硫酸钠9g，搅拌溶解；加入硫酸2.5mL，加入水使体积为55mL；再加入四氢呋喃45mL，搅拌5min；停止搅拌，静置10min，液体分为两层，上层48mL，下层52mL。上相中头孢菌素C浓度为下相中浓度的1.9倍，上相中头孢菌素C萃取收率为63.5％，纯度从81.5％提高到89.1％。

实施例5

取头孢菌素C钠盐2.2g，加入水36mL，搅拌溶解；加入一水硫酸锰20g，搅拌溶解；加入硫酸2.2mL，加入水使体积为45mL；再加入四氢呋喃55mL，搅拌5min；停止搅拌，静置10min，液体分为两层，上层56mL，下层44mL。上相中头孢菌素C浓度为下相中浓度的4.2倍，上相中头孢菌素C萃取收率为84.3％，纯度从78.5％提高到84.6％。

实施例6

头孢菌素C发酵液过滤后得到的滤液3100mL，含有头孢菌素C(以钠盐计)65g，加入七水硫酸锌750g，搅拌使硫酸锌溶解；加入硫酸110mL、四氢呋喃2500mL，搅拌10min；停止搅拌，液体用离心机在4000r/min离心10min，液体分为两部分，轻液3350mL，重液2490mL。轻液中头孢菌素C浓度为重液中浓度的2.1倍，轻液中头孢菌素C萃取收率为73.7％。

重液中加入硫酸60mL、四氢呋喃1500mL，搅拌10min；停止搅拌，液体用离心机在4000r/min离心10min，液体分为两部分，轻液2100mL，重液1880mL。轻液中头孢菌素C浓度为重液中浓度的2.6倍，轻液中头孢菌素C萃取收率为21.7％。

两次萃取的轻液相加，头孢菌素C萃取总收率为95.4％，纯度从64.2％提高到73.2％。