莫能菌素钠在甲醇和乙醇溶液中溶解度的测定与关联

刘俊果

（河北科技大学生物科学与工程学院，河北 石家庄 050018）

莫 能 菌 素 钠 （C36H61O11Na，CAS 22373-78-0,MW=692.9,图1）是聚醚类离子通道型抗生素的代表性药物，作为鸡抗球虫药物、反刍动物（牛、羊等）生长促进剂（因抑制瘤胃中厌氧革兰氏阳性菌的繁殖、减少甲烷而促进生长）而得到广泛应用[1-2]。莫能菌素钠在水中不溶，在甲醇、乙醇、氯仿中易溶[3]，其分子结构见图1[1]。

图1 莫能菌素钠的分子结构

莫能菌素钠由肉桂地链霉菌（Streptomyces cinnamonensis）发酵而得，其下游提取工艺主要步骤如下：发酵液预处理——过滤——菌丝有机溶剂浸提——浓缩——浸膏——结晶——重结晶[4-5]。因此，莫能菌素在相关体系中的溶解度数据是下游工艺优化的重要基础数据。而文献中有关莫能菌素的报道大多集中于发酵生物合成[6]、制剂[7]、临床应用[8]等，有关溶解度方面的报道在中外文献中都极为罕见。

本实验采用固液平衡法[9]得到饱和溶液，用重量法测定溶解度。由于现在的提取工艺大多用的是甲醇或乙醇，所以试验溶剂选用甲醇和乙醇，最后对结果采用经验多项式和半经验关联模型进行关联。本论文的结果可丰富莫能菌素钠的溶解度基础数据，为提取工艺优化、制剂开发提供支持。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器

莫能菌素钠，白色结晶性粉末，纯度≥99.1%,无棣瑞利康生物工程有限公司；甲醇、乙醇均为分析纯，天津市永大化学试剂开发中心；水为实验室自制去离子水。

DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器（巩义市英峪予华仪器厂）；MA30水份测定仪（Sartorius公司）；SK-1快速混匀器（金坛市富华电器有限公司）。

1.2 实验方法

将甲醇、乙醇用水配制成60%～100%（体积浓度）的溶液，加入莫能菌素钠纯品，放在恒温水浴锅中30℃下保持2.5h，期间每30min振荡一次，使之达到溶解平衡，最后静置30min，上清液即为达到溶解平衡的饱和溶液。用移液器将上层清液加入到水份测定仪MA30中的平板上，温度设置在120℃，程序设为自动，分别记录蒸发前后的质量，根据重量法计算莫能菌素的溶解度。实验完成后，调整水浴锅到其他温度，重复上述实验步骤。每个实验重复三次，相对误差不高于5%。

2 结果与讨论

2.1 溶解度数据

测定了莫能菌素钠在60%～70%（体积浓度）的甲醇水溶液和乙醇水溶液的溶解度，其中甲醇体系的温度范围是273.15K～333.15K，乙醇体系的温度范围是273.15K～343.15K，温度范围的差异主要是由于考虑到乙醇体系的沸点更高一些，工业上结晶过程可能选用的 温度也会更高一些。溶解度测量结果分别见表1和表2。

表1 莫能菌素钠在不同浓度甲醇溶液中的溶解度（g/100m L）

表2 莫能菌素钠在不同浓度乙醇溶液中的溶解度（g/100m L）

由表1和表2可以看出，不论是在甲醇水溶液还是在乙醇水溶液中，莫能菌素钠的溶解度都随着醇浓度的提高和温度的上升而急剧增加，这说明莫能菌素钠的溶解过程是一个吸热过程。在相同的温度下，在60%～80%的醇浓度范围内，乙醇体系中的溶解度比甲醇体系的溶解度要高一些。而在90%～100%醇浓度范围内，较低温度时，乙醇体系中的溶解度显著高于甲醇体系，而在较高温度，甲醇体系中的溶解度显著高于乙醇体系。这说明，醇浓度大于90%时，甲醇体系中的溶解度增加的速度明显比乙醇体系快。这种变化的机理尚不清楚，需进一步探索。

2.2 溶解度数据拟合

在溶剂、溶质和压力等因素确定时,溶解度由温度决定,假设溶解度是随温度连续变化的,则溶解度可以用温度的多项式方程[10]来表示:

莫能菌素钠在甲醇水溶液和乙醇水溶液的溶解度数据采用多项式经验方程拟合，结果（公式系数和决定系数）见表3。

假定溶液的焓变为温度的线性函数，依据Clausius-Clapeyron方程进行积分得出：

简化为下式[11]：

式中：x为摩尔分数溶解度，A、B和C为Apelblat方程参数。将莫能菌素钠在甲醇水溶液和乙醇水溶液的溶解度数据采用Apelblat方程拟合，结果（公式系数和决定系数）见表4。

比较多项式经验方程和Apelblat方程拟合的结果，可以看出：①多项式经验方程拟合的决定系数（R2）更高一些，多项式经验方程拟合效果比Apelblat方程好；②莫能菌素钠在甲醇水溶液中的溶解度数据采用这两种方程拟合时，决定系数（R2）都比乙醇溶液高一些。

3 结论

本文采用固液平衡法测定了莫能菌素钠在60%～100%的甲醇溶液和乙醇溶液中的溶解度。结果表明：不论是在甲醇水溶液还是在乙醇水溶液中，莫能菌素钠的溶解度都随着醇浓度的提高和温度的上升而急剧增加。在相同温度下，在60%～80%的醇浓度范围内，乙醇体系中的溶解度显著高于甲醇体系的溶解度。对溶解度数据进行了关联，结果表明，多项式经验方程拟合效果比Apelblat方程好。本文的结果丰富了莫能菌素钠的溶解度信息，可对其提取工艺优化、制剂开发提供理论支持。

表3 莫能菌素钠溶解度数据多项式经验方程拟合方程参数

表4 莫能菌素钠溶解度数据Apelblat经验方程拟合方程参数

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