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当前,利用发酵和细胞培养等方法生产化工和生物制品的技术发展很快,然而从发酵液或培养液中分离浓缩和纯化产品的下游过程却与之不相适应,许多生化产品的分离操作并不完全合理。因此,为了降低生产成本和能耗,提高产品纯度与收率,更好地适应大规模工业化生产、开发更为经济和有效的分离方法以及能连续操作的生产过程非常重要。本文针对发酵药物分离纯化技术存在的问题进行了探讨,主要研究结果如下:
[1]建立了液相法测定闭环洛伐他汀及开环洛伐他汀酸的方法,用于发酵过程的实时监测与质量控制。采用C8柱,流动相为10mmol/L磷酸-乙腈(40∶60),检测波长238nm。洛伐它汀及其开环酸分别在0.012~0.096mg/mL和0.01~0.08mg/mL范围内线性关系良好。通过专属性试验、样品溶液稳定性试验、重复性试验、回收率试验、耐用性试验、最小检测限试验测定证明该法用来测定发酵液中洛伐他汀及其开环酸的含量,具有专属性强、灵敏度高、准确性高等特点。
[2]采用超滤膜和纳滤膜技术,研究了洛伐他汀的分离提取,考察了压力、温度、流量对超滤膜脱除大分子蛋白质、透过洛伐他汀钠的影响;讨论了洛伐他汀钠的浓度、杂质含量对纳滤膜性能的影响。结果表明:采用截留分子量4000Da的UF-3超滤膜和截留分子量300Da的NF-1纳滤膜处理洛伐他汀结晶母液能够较好地去除结晶母液中的杂质,使洛伐他汀的提取收率提高到75﹪左右。
[3]通过洛伐他汀与氢氧化钠反应的机理,建立了洛伐他汀与NaOH反应的动力学方程;确定了NaOH的消耗量和洛伐他汀钠盐生成量的关系为1∶1,并通过正交实验确定较佳的反应条件为:反应温度60℃、反应时间60min、NaOH浓度0.2M。洛伐他汀和NaOH的反应为二级反应,表观活化能△Ea为71.25kJ/mol,指前因子A为25.25。
[4]根据Fick第二扩散理论,建立了固液萃取洛伐他汀动力学模型,验证了模型的可靠性。其动力学参数:表观活化能Ea为6.12kJ/mol,指前因子A为0.2055。对洛伐他汀提取工艺进行了研究,考察了萃取温度、萃取时间、颗粒大小、液固比等因素对洛伐他汀提取的影响。结果表明:较佳的提取条件为提取温度为30℃;提取时间为140~180min;提取液固比为13;提取半径为90μm。此条件下粗粉提取收率为98﹪左右。粗粉经开环、超滤、纳滤、萃取、闭环结晶后收率可达75﹪。闭环条件为:真空度-0.09~-0.1MPa、温度80℃、时间240min。此条件下闭环率为98﹪。
[5]运用HPLC法对洛伐他汀的质量进行了研究,并通过对产品的元素分析、紫外吸收光谱、红外吸收光谱、1H-核磁共振氢谱(1HNMR)、13C-核磁共振氢谱(13CNMR)、质谱分析、热分析性质、Ⅹ-衍射分析进一步确定了该产品的结构。研究结果表明采用膜技术和萃取技术组合工艺生产的产品为洛伐他汀,其质量完全符合国家标准。
[6]采用自制的三种聚砜(PES)超滤膜(UF-1、UF-2和UF-3)去除红霉素发酵液乳化现象。实验结果表明:自制的UF-3膜能够去除发酵液中蛋白质等引起乳化的杂质。在不同操作条件,UF-3膜应用于红霉素发酵液中去乳化和其他杂质是可行的,可解决絮凝法去除蛋白和多糖效果较差的问题,同时提高了萃取的收率和质量。