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林可霉素提取技術(shù)
林可霉素提取技術(shù)【1】
【摘要】為了尋找適合萃取林可霉素的二元萃取劑,對(duì)林可霉素在不同溶劑中的分配系數(shù)以及二元萃取劑的性能進(jìn)行了研究。
【關(guān)鍵詞】萃取劑; 苯甲醇�正辛醇; 林可霉素; 分配系數(shù)
林可霉素的提取工藝是以正丁醇萃取法萃取率高而被國(guó)內(nèi)各生產(chǎn)廠家所采用,但該方法存在溶劑消耗大、能耗高、操作環(huán)境差等缺點(diǎn)。
混合醇類萃取劑可降低溶劑的損耗、中性膦類萃取劑與正丁醇相比有效的提高萃取率,但是,這些萃取劑在生產(chǎn)工藝過程中都還存在一些問題,如:混合醇類萃取劑萃取率較低、操作溫度高、溶劑氣味難聞;中性膦類萃取劑價(jià)格高、毒性大,影響產(chǎn)品質(zhì)量;肟類萃取劑反萃較難實(shí)現(xiàn)等。
因此,研究開發(fā)新型萃取劑具有重要的理論和應(yīng)用價(jià)值。
對(duì)于萃取劑的選擇除應(yīng)滿足萃取率高、選擇性好等基本要求外,還應(yīng)當(dāng)兼顧損耗、能耗、環(huán)保以及人員安全等多方面因素。
多元萃取體系除具備原有單一溶劑萃取體系的選擇性高、分離效果好和適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)外,還具有提高同位素或相似物選擇性、降低兩相間互溶度、提高萃取效率、加快傳質(zhì)速率及改善操作條件等優(yōu)點(diǎn)。
一、 材料與方法
1、試驗(yàn)材料
林可霉素原粉來自華北制藥廠華灤分廠。苯甲醇、正辛醇、正己烷、間二甲苯、二甲苯乙酸異丁酯、丁酸乙酯和乙酸正戊酯為中國(guó)醫(yī)藥(集團(tuán))上;瘜W(xué)試劑廠產(chǎn)品,分析純。
2 、 試驗(yàn)儀器
WZZ22S數(shù)字式自動(dòng)旋光儀,上海精密科學(xué)儀器有限公司生產(chǎn)。GC122氣相色譜儀,上海分析儀器廠產(chǎn)品。PHS23型酸度計(jì),上海第二分析儀器廠產(chǎn)品。
3 、分析方法
林可霉素的分析方法用旋光法測(cè)定。萃取劑的分析方法用氣相色譜測(cè)定,測(cè)定條件為:柱箱170℃,離子室180℃,進(jìn)樣器200℃
(1)萃取分配系數(shù)的計(jì)算 林可霉素易溶于水,能溶于甲醇、乙醇等大部分有機(jī)溶劑。其在兩相中的分配系數(shù)用林可霉素在兩相中的效價(jià)濃度之比計(jì)算,即D=u0/ua(1)
式中:D――分配系數(shù),u0、ua――林可霉素分別在有機(jī)相和水相中效價(jià)濃度(μ/ml)。
(2)協(xié)萃系數(shù)的計(jì)算 部分二元萃取劑組成的萃取體系存在協(xié)萃效應(yīng),其協(xié)萃系數(shù)的計(jì)算方法如下:
定義:D加和=D1X1+D2(1-X1)(2)
式中:D1、D2――萃取劑1和2的萃取分配系數(shù),X1表示萃取劑1的摩爾分?jǐn)?shù)。
設(shè)D協(xié)同為協(xié)萃分配系數(shù),則協(xié)萃系數(shù)R為:
R=D協(xié)同/D加和(3)
顯然,R>1,表明有協(xié)同效應(yīng);R<1,表明有反協(xié)同效應(yīng);R=1,則表明無協(xié)同效應(yīng)。
二、結(jié)果與討論
1 、一元萃取劑選擇
(1)烴類溶劑萃取林可霉素的性能 分別研究正己烷、間二甲苯、二甲苯、煤油對(duì)林可霉素的萃取性能。在相同操作條件下,上述烴類萃取劑與正丁醇相比,萃取性能較差,不能作為提取林可霉素的有效萃取劑。
(2)酯類溶劑萃取林可霉素的性能
異丁酯、丁酸乙酯和乙酸正戊酯為萃取劑萃取溶液中的林可霉素。酯類萃取劑與正丁醇相比,萃取性能較差,不能作為提取林可霉素的有效萃取劑。
(3)醇類萃取劑萃取林可霉素的性能 分別以苯甲醇、正辛醇為萃取劑萃取溶液中的林可霉素,苯甲醇萃取林可霉素的分配系數(shù)明顯高于其它幾種萃取劑,分配系數(shù)較正丁醇提高了近3倍,能夠成為提取林可霉素的有效萃取劑。
但現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)表明,苯甲醇在萃取林可霉素的過程中存在傳質(zhì)速率慢、體系易乳化等不足,需要加入第二萃取劑進(jìn)行改善。
2 、二元萃取劑選擇
以苯甲醇分別和烴類第二萃取劑、醇類第二萃取劑構(gòu)成的二元萃取劑萃取溶液中的林可霉素,并以正丁醇為對(duì)比萃取劑,醇類作為第二萃取劑對(duì)林可霉素的分配系數(shù)顯著高于烴類,而由苯甲醇和正辛醇組成的二元萃取劑對(duì)林可霉素分配系數(shù)是正丁醇的2倍。
這是因?yàn)檎链急旧韺?duì)林可霉素具有一定萃取性能,不會(huì)導(dǎo)致分配系數(shù)大幅度降低。同時(shí),在萃取過程中發(fā)現(xiàn),正辛醇還可作為體系的稀釋劑,降低體系的黏度,提高體系的傳質(zhì)速率。
3 、二元萃取劑的性能
(1)同分異構(gòu)體作為第二萃取劑萃取林可霉素 以正辛醇及其兩種同分異構(gòu)體(2�甲基庚烷,2,3�二甲基己烷)作為第二萃取劑等比例加入苯甲醇中,萃取溶液中林可霉素。
(2)二元萃取劑體積濃度對(duì)林可霉素分配系數(shù)的影響 研究二元萃取劑中苯甲醇的體積濃度與林可霉素分配系數(shù)及二元體系協(xié)萃系數(shù)的關(guān)系,尋找合適的溶劑比例,優(yōu)化二元萃取體系,苯甲醇的濃度小于60%時(shí),分配系數(shù)隨濃度增高而明顯增大;當(dāng)濃度大于60%時(shí),分配系數(shù)增長(zhǎng)緩慢。
這是由于在此二元萃取體系下,苯甲醇與正辛醇的萃取能力不同,苯甲醇的分配系數(shù)顯著大于正辛醇。
(3)萃取劑在水中溶解度的比較 考察萃取劑性能優(yōu)劣,除需考察萃取劑對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物的分配系數(shù),還應(yīng)考慮萃取劑的損耗,以萃取劑在水中的溶解度來衡量。由于正辛醇在小于50℃時(shí)在水中溶解度小于0.1%,可以認(rèn)為不溶于水。
因此,考察二元萃取劑中苯甲醇的溶解度即可。苯甲醇�正辛醇組成的二元萃取劑溶解度最低。這是由于正辛醇本身在水中溶萃取劑正丁醇苯甲醇苯甲醇�正辛醇溶解度(wt,%)6.604.52.8
解度較低,而苯甲醇和正辛醇均屬于醇類溶劑,苯甲醇在正辛醇和水組成的體系中,更容易溶解到正辛醇中,即正辛醇對(duì)苯甲醇有萃取作用,使得苯甲醇在水中的溶解度有所降低。比較目前工廠普遍使用的正丁醇萃取劑,苯甲醇�正辛醇體系的溶劑損耗較之降低了近2.5倍,具有工業(yè)應(yīng)用前景。
(4)萃取劑的多次利用 在實(shí)際工廠操作中,為降低成本和減小污染,萃取后的有機(jī)相經(jīng)酸水反萃、蒸餾水洗滌后重新用于萃取水相,循環(huán)使用。在萃取和反萃過程中,萃取劑不斷損失,濃度降低,且由于在萃取過程中不斷引入有機(jī)雜質(zhì)而導(dǎo)致萃取劑的萃取性能不斷降低。考察溶劑多次利用與萃取率之間的關(guān)系。
結(jié)果表明,萃取劑反復(fù)利用9次,萃取率僅降低7%左右,溶劑可以被很好的回收使用。
三、結(jié)論
苯甲醇�正辛醇組成的二元萃取劑對(duì)林可霉素具有很好的萃取效果,其分配系數(shù)是正丁醇的2倍,并且很好地解決了萃取過程中分相困難和易乳化的問題,可作為萃取林可霉素的合適萃取劑。
苯甲醇濃度為60%左右時(shí)有最大協(xié)萃系數(shù)(1.28),因此在二元萃取劑中苯甲醇的適宜濃度為60%~75%。苯甲醇�正辛醇在水中的溶解度較正丁醇下降了2.5倍,溶劑損耗小。此外,該萃取劑是一類理化性質(zhì)穩(wěn)定、毒性較小、揮發(fā)度較低且工業(yè)中易得的溶劑,具有工業(yè)應(yīng)用前景。
灰黃霉素提取技術(shù)【2】
【摘要】目的 探討超聲波提取灰黃霉素的優(yōu)化工藝條件。方法 用紫外分光光度法(UV)測(cè)定灰黃霉素的含量。以灰黃霉素的提取率為評(píng)價(jià)指標(biāo),在單一影響因素考察的基礎(chǔ)上,采用正交實(shí)驗(yàn)確定超聲波提取灰黃霉素的優(yōu)化工藝條件。
結(jié)果 超聲波提取灰黃霉素的優(yōu)化工藝條件為:10倍量的丙酮為提取溶劑,功率300W,單次輻射時(shí)間3s,間歇時(shí)間5s,提取時(shí)間40min,灰黃霉素提取率為85.58%。通過驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)表明,本實(shí)驗(yàn)所得工藝條件為優(yōu)化工藝條件。結(jié)論 本實(shí)驗(yàn)所得工藝條件可行,具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
【主題詞】 灰黃霉素 提取 技術(shù)
灰黃霉素(griseofulvin)是1939年從灰黃青霉(Penicillium griseofulvin)培養(yǎng)液中得到的一種含氯代謝產(chǎn)物,1958年開始用于臨床。1960年中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院抗生素研究所從我國(guó)土壤中得到灰黃霉素的生產(chǎn)菌,并研究試制成功灰黃霉素。
灰黃霉素是非多烯類抗真菌抗生素,已廣泛用于治療皮膚及角質(zhì)層的真菌感染。對(duì)紅色發(fā)癬菌、斷發(fā)癬菌、硫毛發(fā)癬菌、小孢子菌和絮狀表皮菌等有抑制作用。臨床用于頭癬、迭瓦癬、皮膚癬及手(足,甲)癬等體表真菌感染,特別對(duì)頭癬的療效顯著,國(guó)內(nèi)治愈率在90%以上。 灰黃霉素是存在于菌絲體內(nèi)部的抗生素。
目前工業(yè)上采用溶劑連續(xù)浸泡干菌體的提取方法,溶劑大多為丙酮?紤]到常規(guī)提取所需時(shí)間較長(zhǎng),提取率較低,溶劑用量較大,本研究探討采用超聲波技術(shù)提取灰黃霉素的工藝,利用超聲波的空化作用、熱效應(yīng)、機(jī)械作用破壞菌體細(xì)胞壁,使溶劑易于滲透至細(xì)胞內(nèi),有效成分更多的轉(zhuǎn)移到溶劑中,達(dá)到縮短提取時(shí)間,提高提取率的目的。�
一 儀器與材料
1 儀器: U�1810型紫外可見分光光度計(jì)(北京普析通用儀器公司),ALC210.4型電子天平(德國(guó)Sartorius公司),JY92�2D超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)(寧波新芝生物科技股份有限公司),HF�2.5B超聲波循環(huán)提取器(北京宏祥隆生物技術(shù)開發(fā)有限公司)。
2 材料: 灰黃霉素菌體(赤峰制藥集團(tuán)生產(chǎn),編號(hào):NI�88),對(duì)照品(中華制藥廠產(chǎn)品,純度為99.8%),丙酮(天津市博迪化工有限公司),95%乙醇(沈陽化學(xué)試劑廠),氯仿(天津市博迪化工有限公司),所用試劑均為分析純。�
二 實(shí)驗(yàn)方法
1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備: 精密稱取灰黃霉素對(duì)照品25mg,25ml丙酮溶液定容,配制標(biāo)準(zhǔn)溶液(初始濃度1.0mg/ml)。精密量取標(biāo)準(zhǔn)溶液2ml于25ml容量瓶,用95%乙醇定容。取丙酮2ml置于25ml容量瓶中,95%乙醇定容,作為空白溶液。紫外光譜200~400nm全波長(zhǎng)掃描,在326nm處有最大吸收峰。
2 灰黃霉素含量測(cè)定: 稱取灰黃霉素菌體(含水<5%)1.0g置于250ml燒瓶中,加入丙酮50ml,磁力攪拌回流提取三次,每次1h。測(cè)得菌體中灰黃霉素含量為30.67%。
3 灰黃霉素超聲波提取影響因素考查: (1)超聲提取溶劑 文獻(xiàn)報(bào)道灰黃霉素易溶于二甲基甲酰胺、二氯乙烷(以上溶解度約為10%~12%w/v),可溶于丙酮、氯仿、乙醇(在丙酮中溶解度為5.0%,氯仿為4.4%,乙醇為1.66%),不溶于水和石油醚?紤]到二甲基甲酰胺價(jià)格較高,二氯乙烷毒性較大,本實(shí)驗(yàn)主要選取丙酮、氯仿及95%乙醇為超聲提取溶劑。
稱取灰黃霉素菌體5g,共3份,分別用丙酮、氯仿、95%乙醇50ml溶解,超聲條件設(shè)定為:功率400W,單次輻射時(shí)間3s,提取時(shí)間40min,室溫下進(jìn)行提取,分別測(cè)定灰黃霉素溶液的吸光度,提取率分別為83.71%、78.69%和28.95%。由于丙酮對(duì)灰黃霉素的提取率較高,因此本實(shí)驗(yàn)選取丙酮作為超聲提取溶劑。
(2)溶劑用量 稱取灰黃霉素菌體5g,共6份,分別用4、8、10、12、16、20倍量丙酮溶解,超聲波條件不變。分別測(cè)定灰黃霉素溶液的吸光度,計(jì)算提取率。溶劑4倍量時(shí),提取液中結(jié)晶析出太多,故舍去該實(shí)驗(yàn)點(diǎn)。如Fig.1所示,在溶劑倍量為16時(shí)有最大提取率?紤]到用較少的溶劑得到較高的提取率,本實(shí)驗(yàn)確定溶劑倍量為10。
(3)超聲波提取功率 稱取灰黃霉素菌體5g,共3份,分別用丙酮50ml溶解,超聲波條件設(shè)定為:功率分別為200、300和400W,單次輻射時(shí)間3s,提取時(shí)間40min,室溫下進(jìn)行提取。分別測(cè)定灰黃霉素溶液的吸光度,計(jì)算提取率。如Fig.2所示,在超聲功率為300W時(shí)有最大提取率。
(4)超聲波提取時(shí)間 稱取灰黃霉素菌體5g,用丙酮50ml溶解,超聲波條件設(shè)定為:功率400W,單次輻射時(shí)間3s,間歇時(shí)間5s,室溫下進(jìn)行提取。從提取時(shí)間20min開始,每10min取樣一次,測(cè)定灰黃霉素溶液的吸光度,計(jì)算提取率。如Fig.3所示,在提取時(shí)間為40min時(shí)有最大提取率。
4 正交實(shí)驗(yàn): 在單一影響因素考察的基礎(chǔ)上,確定以10倍量丙酮為提取溶劑,選取超聲波功率、單次輻射時(shí)間、提取時(shí)間作為考察指標(biāo),采用四因素三水平L9(34)的正交試驗(yàn)對(duì)灰黃霉素的超聲波提取工藝進(jìn)行優(yōu)化。
根據(jù)K值確定灰黃霉素超聲波提取的優(yōu)化工藝條件為:功率300W,單次輻射時(shí)間3s,提取時(shí)間40min。根據(jù)R值判斷,各因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響大小順序?yàn)锽>A>C。
5 優(yōu)化工藝的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn): 按優(yōu)化工藝條件重復(fù)3次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果灰黃霉素的收率平均值為85.58%,表明實(shí)驗(yàn)所確定的工藝條件為優(yōu)化工藝條件。
6 超聲波循環(huán)提取實(shí)驗(yàn): 超聲波循環(huán)提取器中加入丙酮2200ml(10倍),開啟攪拌轉(zhuǎn)子,調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為1000r/min。緩慢加入菌體220g,待料液完全循環(huán)后,開啟超聲波發(fā)射器,按正交實(shí)驗(yàn)確定的優(yōu)化工藝條件(功率300W,單次輻射時(shí)間3s,提取時(shí)間40min)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),所得提取率為87.65%,略高于驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)所得提取率。循環(huán)放大實(shí)驗(yàn)表明該優(yōu)化工藝條件可應(yīng)用于灰黃霉素提取。�
三 結(jié)論
本研究通過正交設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),對(duì)灰黃霉素的超聲波提取工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化。確定了超聲波提取灰黃霉素的優(yōu)化工藝條件為:10倍量的丙酮為提取溶劑,功率300W,單次輻射時(shí)間3s,提取時(shí)間40min。驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)所得提取率為85.58%,超聲波循環(huán)放大提取實(shí)驗(yàn)所得提取率為87.65%,表明了該優(yōu)化工藝條件應(yīng)用于灰黃霉素的提取是可行的。
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