去甲万古霉素树脂脱色工艺的研究

王冬燕，韩静

（1.沈阳药科大学，辽宁沈阳 110016；2.华北制药华胜有限公司，河北石家庄 052610）

去甲万古霉素是1968年由华北制药厂自主研制并成功应用于临床的糖肽类抗生素，后发现其结构比盐酸万古霉素在末端氨基上少一个甲基。去甲万古霉素与万古霉素的化学结构、药理性质和抗菌谱相近，但去甲万古霉素抗菌活性略强，是临床上治疗由甲氧西林耐药黄色葡萄球菌所致的严重感染的首选药物[1-3]。

目前，制药工业中发酵后滤液的脱色方法[4]主要有树脂脱色法[5]（包括离子交换树脂脱色和大孔吸附树脂脱色[6]）和活性炭脱色法两种。目前，环保法规对活性炭的使用要求越来越严格，因此体积较大的原料不适宜用活性炭脱色。大孔吸附树脂主要靠多孔性或者范德华力吸附色素，适于脱除某些不带电的色素[7-8]。而离子交换树脂兼具多孔性和交换基团，进而对色素杂质同时起到交换和吸附的作用，主要脱除带电色素和少数某些不带电色素[9]。离子交换树脂法脱色在制糖工业提取中应用较多[10]，无论用哪一种方法对发酵后滤液进行脱色，都力求吸附色素同时尽量较少的吸附产品。

离子交换法是提取去甲万古霉素的工艺之一。由于微生物发酵过程中会产生许多的色素，发酵后滤液多为褐色至深褐色。通过发酵后滤液的预处理可以除去少部分色素，但是绝大部分色素仍然留在滤液中，在下游提取过程中可能会影响树脂的吸附量、吸附分层的效果。通过对生产数据的分析发现：去甲万古霉素滤液中残留的色素会对后续的树脂工序造成较大困扰，且发酵改进工艺提高发酵单位后，发酵后滤液的色级呈下降趋势，现有树脂工艺[11]对发酵后滤液的脱色效果不理想，需开发新的脱色工艺。

本实验采用多种不同类型的离子交换树脂和不同极性的大孔吸附树脂分别对去甲万古霉素滤液进行脱色,根据效果来筛选脱色树脂，并对最佳脱色条件进行了研究。

1 实验材料

去甲万古霉素滤液；122树脂、HD-8树脂、1180树脂、DM130树脂、D301树脂、D315树脂、SD3011树脂、801树脂；盐酸去甲万古霉素工作标准品，购自华北制药华胜有限公司；乙醇、盐酸、氢氧化钠，均为工业级。

高效液相色谱仪，WATERS 2487检测器，515泵；pH计；紫外可见分光光度计，TUY-1800SPC。

2 实验方法

2.1 脱色树脂的预处理

2.1.1 离子交换树脂的预处理

将新购树脂置于烧杯中，清水漂洗并用乙醇浸泡过夜，去离子水洗至出水清澈无混浊、无杂质为止。用含量为7%～9% NaOH溶液搅拌浸泡4 h，用去离子水洗至中性后用含量为5%～8% HCl溶液搅拌浸泡4 h，用去离子水洗至中性；反复处理3次。阳离子树脂用HCl转为H型，阴离子树脂用NaOH转为Na型，备用。

2.1.2 大孔吸附树脂的预处理

将新购树脂置于烧杯中，清水漂洗，用乙醇浸泡过夜，去离子水洗至出水清澈无混浊、无杂质为止。反复处理3次，备用。

2.2 脱色率的测定

取去甲万古霉素滤液稀释不同倍数后，于紫外-可见光进行全波长扫描，发现在可见光区450 nm处有最大吸收峰，而且该吸收峰的吸光值随着稀释倍数不同而成一定线性关系，因此确定去甲万古霉素溶液中色素吸光度的检测波长为450 nm。

取去甲万古霉素滤液，树脂脱色前后用0.45 μm滤膜过滤，除去不溶性杂质，用紫外可见分光光度计450 nm测量吸光度，计算脱色率。用去离子水做空白对照。

2.3 脱色树脂的筛选

2.3.1 静态筛选

取预处理好的不同类型树脂各10 mL置于500 mL锥形瓶中进行筛选实验，加入同一批号的去甲万古霉素滤液200 mL，分别在室温下振荡过夜，紫外可见分光光度计分别测定树脂脱色前后的吸光度，HPLC检测树脂脱色前后滤液中去甲万古霉素的效价，分别计算滤液的脱色率和去甲万古霉素的损失率。

理想的脱色条件应当是以色素的最大脱除率和目标提取物的最小损失率为佳。

脱色率计算公式：

式中，A0为树脂脱色前滤液的吸光度，A为树脂脱色后滤液的吸光度。

去甲万古霉素损失率计算公式：

式中，C0为树脂脱色前滤液中去甲万古霉素效价，U/mL；C1为脱色液中去甲万古霉素效价，U/mL。

2.3.2 交换pH对脱色率的影响

在去甲万古霉素稳定的pH范围内（即pH 2.5～5.0），考察pH对树脂脱色效果的影响。分别量取处理好的湿树脂1180，每份100 mL，装5根相同规格的离子交换柱，柱子径高比为1∶3（以下实验均使用相同型号的树脂柱）。调节去甲万古霉素滤液pH分别为2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0。以相同的流速（0.5 BV/h）上柱，每隔1 BV取样一次，测定吸光度，至流出液7 BV结束。计算脱色率，考察pH对脱色率的影响。

2.3.3 交换流速对脱色率的影响

取5根相同规格的离子交换柱，调节去甲万古霉素滤液pH 3.5，分别控制流速为0.5 BV/h、0.8 BV/h、1.0 BV/h、1.5 BV/h、2.0 BV/h上样。每隔1 BV取样一次，测定吸光度，至流出液7 BV结束上样。计算脱色率，考察流速对脱色效果的影响。

3 结果与分析

3.1 脱色树脂的静态筛选结果

从图1可以看出，SD3011树脂和DM130树脂脱色率和吸附率都较低，不是理想的脱色树脂。HD-8树脂、D301树脂、D315树脂、801树脂有一定的脱色效果，但对去甲万古霉素滤液也有不低的吸附。122树脂和1180树脂对去甲万古霉素色滤液中的色素吸附率较高，而对去甲万古霉素的吸附率较低，因此适合做去甲万古霉素的脱色树脂。二者相比，1180的效果更佳。

图1 脱色树脂的静态筛选结果

3.2 1180树脂对去甲万古霉素脱色条件的考察

3.2.1 pH对脱色率的影响考察结果

采用1180树脂，不同pH条件下去甲万古霉素滤液的脱色率如图2所示。

图2 pH对树脂脱色率的影响

根据文献报道[5]，弱酸性脱色树脂在中性及碱性溶液中的交换功能较强，在酸性溶液中，pH越低交换能力越弱，同时还要考虑适于色素解离的pH条件。实验发现，发酵后滤液pH在3.0～5.0对脱色率的影响不大，而当发酵后滤液pH在2.5～3.0，则脱色效率不高。推测原因可能是pH低于3.0时，不利于色素的解离，而pH值在3.0～5.0时，色素的解离较完全，色素更多以阳离子状态存在，更适于与树脂的交换基团进行交换。考虑到去甲万古霉素在pH值为2.5～5.0的条件下较为稳定，因此确定最佳脱色pH值为3.0～5.0。

3.2.2 流速对脱色率的影响

从图3可以看出，脱色流速较低时，脱色率最大，随着流速增加，色素与树脂接触时间缩短，不能充分被树脂吸附，树脂处理量降低，脱色效率也降低。超过2.0 BV/h时，脱色率已经接近60%，不能满足生产要求。而脱色流速低于1.0 BV/h，脱色率基本都在80%以上，能够满足生产要求。因此从生产效率和工艺衔接的角度考虑，选择0.5～1.0 BV/h为最佳脱色流速。

图3 脱色流速对脱色率的影响

4 结论

1180树脂对去甲万古霉素滤液的脱色效果较好，在现有去甲万古霉素滤液的浓度条件下，控制pH值在3.0～5.0，脱色流速0.5～1.0 BV/h条件下，脱色效率较高。本工艺操作简单，可有效提高对去甲万古霉素滤液的脱色效果，适用于现有的去甲万古霉素的生产。