大孔吸附树脂提取泰乐星的研究
作者：张咏梅 张恺瑞 陈贵斌 毛希琴 贾士儒
单位：张咏梅 张恺瑞 陈贵斌 毛希琴 贾士儒(天津轻工业学院， 天津300222)
关键词：泰乐星；大孔吸附树脂；提取
中国抗生素杂志000206 摘 要 用几种典型的大孔吸附树脂对发酵过滤液中泰乐星吸附，筛选出H-3型树脂为吸附剂。静态实验表明，H-3型大孔吸附树脂对泰乐星吸附量可达155.9mg/g干树脂，最佳吸附pH在7.5～8.0，吸附剂投入量7%～8%(w/v)，吸附时间6h为最适宜吸附条件。其吸附等温线服从Freundlich吸附等温式。以甲醇-柠檬酸缓冲液体系做洗脱剂，解吸率达84.6%。选出以D290大孔碱性树脂为脱色剂。动态实验确定吸附流速2BV/h，洗脱流速1BV/h，洗脱峰集中。浓缩结晶纯度可达97%，总收率65%。
Study on extraction of tylosin with marcroporous adsorption resin
, 百拇医药
Zhang Yongmei， Zhang Kairui， Cheng Guibin， Mao Xiqin and Jia Shiru
(Tianjin University of Light Industry， Tianjin 300222)
ABSTRACT Various kinds of marcroporous adsorption resin were used to extract tylosin from filter liquor. The static experiments showed that H-3 marcroporous adsorption resin had the highest adsorption capacity, 155.9 mg/g dry resin, the optimal pH of adsorption was 7.5～8.0, and the operation conditions of the proportion of the resin 7%～8% (w/v) and the adsorption time 6 hours was optimum. The isotherm equation was according to Freundlich type. The recovery rate of 84.6% could be obtained in application of methanol-citric acid buffer as eluent.The marcroporous alkaline resin D290 was selected to served as decolorant. The dynamic experiments showed when the flow rate of tylosin solution was 2BV/h, and that of eluent was 1BV/h, there was a obvious eluent peak of tylosin. By this method the purity of tylosin could reach 97%.
, http://www.100md.com
KEY WORDS Tylosin； Marcroporous adsorption resin； Extract
泰乐星是用于禽畜的大环内酯类抗生素，能预防和治疗各种禽畜多发病症[1，3]。泰乐星的工业提取方法在国外多用溶媒法，此外还可以用盐析法、膜过滤法、树脂吸附法等。由于树脂吸附法具有溶媒损耗少，消耗动力小，操作简便等优点，是很有开发前景的一项技术。
1 材料和方法
1.1 材料
树脂：各型号树脂从南开大学树脂厂等处购得；泰乐星发酵液：三角瓶发酵制得；泰乐星标准样：Sigma公司1998年产品。
1.2 方法
泰乐星总效价测定：用甲醇(85%)水溶液将样品稀释后，在280nm下测吸光度，由关联方程Y=0.0424A-0.0004(Y：溶液浓度；A：吸光度)得溶液浓度。
, http://www.100md.com
结晶纯度的测定：高压液相色谱法，流动相：10.47%高氯酸钠溶液用滤纸过滤后，与乙晴以21∶19的比例混合。流速1.0ml/min，柱温30℃，280nm紫外检测。
静态实验：静态吸附在27℃，水浴摇床中进行，吸附时间一般为6h，测定吸附容量时间为12h。
动态实验：室温下进行，吸附柱直径10mm，柱长400mm。
2 结果和讨论
2.1 树脂型号的筛选
树脂分离法的关键是树脂对泰乐星吸附性能的优劣，故首先用不同型号的树脂做静态吸附实验，进行树脂的筛选。结果见表1。由表1可知，H系列大孔吸附树脂的吸附量普遍高于强酸性树脂D061，这可能是因为溶液中盐离子不会干扰吸附剂的吸附，而且对吸附有促进作用。同时吸附量随树脂比表面积的增加而增加，其中H-3的孔隙率虽然比H-2少20%，但其比表面积是H-2的2倍左右，因而对泰乐星的吸附量略高。最终选用H-3大孔吸附树脂进行吸附实验，并测定其吸附容量为155.9mg/g干树脂。
, 百拇医药
表1 不同型号树脂的吸附性能 树脂型号
比表面积
(m2/g)
平均孔径
(nm)
吸附量
(mg/g抽干树脂)
D 061(Na型)
-
-
4.398
H-1
, 百拇医药
500
13～14
8.916
H-2
550
10～10.5
15.97
H-3
1000
8～10
16.27
泰乐星浓度2921mg/L，pH8.6。
2.2 最佳吸附pH的选择
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使用非极性大孔吸附树脂吸附弱电解质时，由于pH直接影响被吸附物的离解度而影响到吸附量。泰乐星为弱碱性物质，理论上应在较高的pH时吸附效果好。考虑到泰乐星的稳定范围(pH3.0～9.0)，选择在碱性范围pH7.0～9.0测定不同pH下树脂的静态吸附量。结果在pH7.9左右时H-3树脂对泰乐星有最大吸附量。pH继续升高，泰乐星易转化为其它物质而导致吸附量下降。因此，pH7.9可认为是最佳吸附pH值。
2.3 泰乐星浓度对吸附量的影响
用不同浓度的泰乐星滤液进行静态吸附实验，结果如表2。以lgm对lgC作一元线形回归，其吸附等温式为：
lgm=lgk+(1/n)lgC
其中：k=15.39，n=0.9732，m：泰乐星吸附量u/g抽干树脂，c：泰乐星浓度u/ml，复数相关系数R=0.9941。
, 百拇医药
因此可认为H-3树脂对泰乐星吸附服从Freundlich吸附等温式。其吸附量与溶液浓度成正比。高浓度的泰乐星有利于吸附，但残液浓度也会相应增加。因为发酵液中泰乐星浓度一般较低，故吸附时不调整浓度。表2 不同浓度泰乐星溶液对树脂吸附量的影响 泰乐星浓度
(u/ml)
m
lgm
lgC
576.3
1.056×104
4.024
2.761
935.0
, 百拇医药
1.778×104
4.250
2.983
1384
2.743×104
4.438
3.141
2149
4.083×104
4.611
3.332
2871
, 百拇医药
5.112×104
4.709
3.458
2.4 树脂的投入量的影响
吸附树脂的投加量与原液比例的大小应以使吸附剂对泰乐星有较高的吸附量，而残液浓度较低为准则。按不同比例投入树脂到同一批发酵液中，经过相同的吸附时间后测残留泰乐星浓度，结果较低的树脂投入比例有利于提高树脂利用率，较高的比例有利于减少泰乐星的损失。综合考虑，静态吸附时树脂投入量应控制在8%(w/v)左右。
2.5 吸附时间的影响
取一定量的H-3大孔吸附树脂投入到泰乐星发酵滤液中进行静态吸附，每隔2h取样分析一次，实验结果可以看出，随时间的增长，吸附量也相应增加，但到6h以后，吸附量上升幅度不大。继续延长时间会使生产周期变长，动力消耗以及树脂磨损率增大，所以吸附时间控制在6h左右为好。
, 百拇医药
2.6 洗脱剂的选择
H-3树脂是一种非离子型共聚物，它主要靠范德华力从溶液中吸附有机物质。常用低级醇、酮或其水溶液解吸。考虑到溶剂能使树脂溶胀，且易溶解被吸附物，以及泰乐星的弱碱性，采用表3几种解吸剂测定其解吸性能。
从表3中可以看出，用甲醇与柠檬酸缓冲溶液混合液作为洗脱剂效果最好，因为泰乐星是偏碱性条件下吸附到树脂上的，调节pH使泰乐星离解度增大，破坏了树脂对泰乐星吸附力，而甲醇对泰乐星良好的溶解性使其能迅速从吸附中心转移到洗脱液中，因此用混合液洗脱效果更好。表3 不同溶剂对泰乐星洗脱能力的比较 洗脱剂
洗脱率(%)
甲醇
46.5
95%乙醇
, 百拇医药
44.3
异丙醇
43.0
丙酮
37.6
丙酮+柠檬酸缓冲液(pH5.0)
76.7
甲醇+柠檬酸缓冲液(pH5.0)
84.6
2.7 脱色剂的选择
色素大多是阴离子弱极性物质，因为醪液中的色素与泰乐星的极性相似，在吸附时会被一同吸附，因此在洗脱后应进行脱色处理。用D290强碱性树脂与粉末碳、颗粒碳进行脱色，静态实验结果如表4所示。结果显示，D290的脱色效果最好。表4 不同脱色剂的脱色效果比较 脱色剂
, 百拇医药
加量
OD480
泰乐星损失率
(%)
D290树脂
1.0714
0.178
8.766
粉末碳
1.0102
0.284
29.37
, http://www.100md.com
颗粒碳
1.1474
0.640
14.23
25℃摇床振荡4h。
2.8 动态吸附和解吸试验
以固定床动态吸附，可提高吸附剂利用率，控制废液浓度，方便操作和减少吸附剂的破损率，故本文进行了动态吸附实验。为了确定吸附和洗脱流速，绘制渗漏曲线(图1)和洗脱曲线(图2)。
由图1可以看出，当流速为4BV/h时，渗漏过早，故吸附时宜采用2BV/h的流速。洗脱采用1BV/h的流速，洗脱峰相对集中，略有拖尾现象，这可能是存在结构类似物的原因。
图1 渗漏曲线
, http://www.100md.com
1：2BV/h； 2：4BV/h
图2 洗脱曲线
2.9 两种提取方法的比较
采用以下流程，从同一批发酵液中提取泰乐星，比较提取效果。
方法一：溶媒法
发酵液→预处理→过滤→氯仿萃取→转入水相→氯仿萃取→真空蒸发→正己烷结晶
方法二：树脂吸附法
发酵液→预处理→过滤→H-3树脂吸附→洗脱→D290树脂脱色→真空蒸发→正己烷结晶
结果，方法一回收率69.9%，结晶纯度95%；方法二回收率65.7%，结晶纯度97%。结果表明，树脂法较溶媒法纯度有所提高，但收率略有下降。
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3 结论与展望
(1)H-3树脂吸附泰乐星吸附容量可以达到155.9mg/g干树脂，是泰乐星较理想的吸附剂。
(2)静态实验表明，最佳吸附pH在7.5～8.0，吸附剂投入量7%～8%(w/v)，吸附时间6h为最适宜吸附条件。其吸附等温线服从Freundlich吸附等温式。动态实验确定吸附流速2BV/h，洗脱流速1BV/h。
(3)以甲醇-柠檬酸缓冲液体系做洗脱剂，解吸率达84.6%，以D290大孔碱性树脂为脱色剂，正己烷结晶，结晶纯度可达97%，总收率65%。
(4)树脂法较溶媒法有操作简便，溶媒损耗少，纯度高等优点。但树脂价格相对较贵，需要进一步降低成本，优化工艺，提高树脂利用率。
1998年天津市科委项目，天津科委983112411。
, 百拇医药
张咏梅，女，生于1975年，硕士。
主要参考文献
1，贾士儒，冈部满康. 添加氧载体提高泰乐菌素发酵的得率. 微生物学通报，1996；23(6)：336
2，贺信义. 国外饲料抗生素使用概论. 国内外畜牧科技，1986；2：50
3，Viktor M, Vladimir K, Petr S, et al. Process for isolation various application forms of tylosin. CS 1993；277，617 (CA121： P81113f)
4，Baltz R H, Seno E T. Properties of Streptomyces frediae mutants blocked in biosynthesis of the microlide tylosin. Antimicrob Agents Chemother，1980；20：214
1999年8月6日收稿, 百拇医药
单位：张咏梅 张恺瑞 陈贵斌 毛希琴 贾士儒(天津轻工业学院， 天津300222)
关键词：泰乐星；大孔吸附树脂；提取
中国抗生素杂志000206 摘 要 用几种典型的大孔吸附树脂对发酵过滤液中泰乐星吸附，筛选出H-3型树脂为吸附剂。静态实验表明，H-3型大孔吸附树脂对泰乐星吸附量可达155.9mg/g干树脂，最佳吸附pH在7.5～8.0，吸附剂投入量7%～8%(w/v)，吸附时间6h为最适宜吸附条件。其吸附等温线服从Freundlich吸附等温式。以甲醇-柠檬酸缓冲液体系做洗脱剂，解吸率达84.6%。选出以D290大孔碱性树脂为脱色剂。动态实验确定吸附流速2BV/h，洗脱流速1BV/h，洗脱峰集中。浓缩结晶纯度可达97%，总收率65%。
Study on extraction of tylosin with marcroporous adsorption resin
, 百拇医药
Zhang Yongmei， Zhang Kairui， Cheng Guibin， Mao Xiqin and Jia Shiru
(Tianjin University of Light Industry， Tianjin 300222)
ABSTRACT Various kinds of marcroporous adsorption resin were used to extract tylosin from filter liquor. The static experiments showed that H-3 marcroporous adsorption resin had the highest adsorption capacity, 155.9 mg/g dry resin, the optimal pH of adsorption was 7.5～8.0, and the operation conditions of the proportion of the resin 7%～8% (w/v) and the adsorption time 6 hours was optimum. The isotherm equation was according to Freundlich type. The recovery rate of 84.6% could be obtained in application of methanol-citric acid buffer as eluent.The marcroporous alkaline resin D290 was selected to served as decolorant. The dynamic experiments showed when the flow rate of tylosin solution was 2BV/h, and that of eluent was 1BV/h, there was a obvious eluent peak of tylosin. By this method the purity of tylosin could reach 97%.
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KEY WORDS Tylosin； Marcroporous adsorption resin； Extract
泰乐星是用于禽畜的大环内酯类抗生素，能预防和治疗各种禽畜多发病症[1，3]。泰乐星的工业提取方法在国外多用溶媒法，此外还可以用盐析法、膜过滤法、树脂吸附法等。由于树脂吸附法具有溶媒损耗少，消耗动力小，操作简便等优点，是很有开发前景的一项技术。
1 材料和方法
1.1 材料
树脂：各型号树脂从南开大学树脂厂等处购得；泰乐星发酵液：三角瓶发酵制得；泰乐星标准样：Sigma公司1998年产品。
1.2 方法
泰乐星总效价测定：用甲醇(85%)水溶液将样品稀释后，在280nm下测吸光度，由关联方程Y=0.0424A-0.0004(Y：溶液浓度；A：吸光度)得溶液浓度。
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结晶纯度的测定：高压液相色谱法，流动相：10.47%高氯酸钠溶液用滤纸过滤后，与乙晴以21∶19的比例混合。流速1.0ml/min，柱温30℃，280nm紫外检测。
静态实验：静态吸附在27℃，水浴摇床中进行，吸附时间一般为6h，测定吸附容量时间为12h。
动态实验：室温下进行，吸附柱直径10mm，柱长400mm。
2 结果和讨论
2.1 树脂型号的筛选
树脂分离法的关键是树脂对泰乐星吸附性能的优劣，故首先用不同型号的树脂做静态吸附实验，进行树脂的筛选。结果见表1。由表1可知，H系列大孔吸附树脂的吸附量普遍高于强酸性树脂D061，这可能是因为溶液中盐离子不会干扰吸附剂的吸附，而且对吸附有促进作用。同时吸附量随树脂比表面积的增加而增加，其中H-3的孔隙率虽然比H-2少20%，但其比表面积是H-2的2倍左右，因而对泰乐星的吸附量略高。最终选用H-3大孔吸附树脂进行吸附实验，并测定其吸附容量为155.9mg/g干树脂。
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表1 不同型号树脂的吸附性能 树脂型号
比表面积
(m2/g)
平均孔径
(nm)
吸附量
(mg/g抽干树脂)
D 061(Na型)
-
-
4.398
H-1
, 百拇医药
500
13～14
8.916
H-2
550
10～10.5
15.97
H-3
1000
8～10
16.27
泰乐星浓度2921mg/L，pH8.6。
2.2 最佳吸附pH的选择
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使用非极性大孔吸附树脂吸附弱电解质时，由于pH直接影响被吸附物的离解度而影响到吸附量。泰乐星为弱碱性物质，理论上应在较高的pH时吸附效果好。考虑到泰乐星的稳定范围(pH3.0～9.0)，选择在碱性范围pH7.0～9.0测定不同pH下树脂的静态吸附量。结果在pH7.9左右时H-3树脂对泰乐星有最大吸附量。pH继续升高，泰乐星易转化为其它物质而导致吸附量下降。因此，pH7.9可认为是最佳吸附pH值。
2.3 泰乐星浓度对吸附量的影响
用不同浓度的泰乐星滤液进行静态吸附实验，结果如表2。以lgm对lgC作一元线形回归，其吸附等温式为：
lgm=lgk+(1/n)lgC
其中：k=15.39，n=0.9732，m：泰乐星吸附量u/g抽干树脂，c：泰乐星浓度u/ml，复数相关系数R=0.9941。
, 百拇医药
因此可认为H-3树脂对泰乐星吸附服从Freundlich吸附等温式。其吸附量与溶液浓度成正比。高浓度的泰乐星有利于吸附，但残液浓度也会相应增加。因为发酵液中泰乐星浓度一般较低，故吸附时不调整浓度。表2 不同浓度泰乐星溶液对树脂吸附量的影响 泰乐星浓度
(u/ml)
m
lgm
lgC
576.3
1.056×104
4.024
2.761
935.0
, 百拇医药
1.778×104
4.250
2.983
1384
2.743×104
4.438
3.141
2149
4.083×104
4.611
3.332
2871
, 百拇医药
5.112×104
4.709
3.458
2.4 树脂的投入量的影响
吸附树脂的投加量与原液比例的大小应以使吸附剂对泰乐星有较高的吸附量，而残液浓度较低为准则。按不同比例投入树脂到同一批发酵液中，经过相同的吸附时间后测残留泰乐星浓度，结果较低的树脂投入比例有利于提高树脂利用率，较高的比例有利于减少泰乐星的损失。综合考虑，静态吸附时树脂投入量应控制在8%(w/v)左右。
2.5 吸附时间的影响
取一定量的H-3大孔吸附树脂投入到泰乐星发酵滤液中进行静态吸附，每隔2h取样分析一次，实验结果可以看出，随时间的增长，吸附量也相应增加，但到6h以后，吸附量上升幅度不大。继续延长时间会使生产周期变长，动力消耗以及树脂磨损率增大，所以吸附时间控制在6h左右为好。
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2.6 洗脱剂的选择
H-3树脂是一种非离子型共聚物，它主要靠范德华力从溶液中吸附有机物质。常用低级醇、酮或其水溶液解吸。考虑到溶剂能使树脂溶胀，且易溶解被吸附物，以及泰乐星的弱碱性，采用表3几种解吸剂测定其解吸性能。
从表3中可以看出，用甲醇与柠檬酸缓冲溶液混合液作为洗脱剂效果最好，因为泰乐星是偏碱性条件下吸附到树脂上的，调节pH使泰乐星离解度增大，破坏了树脂对泰乐星吸附力，而甲醇对泰乐星良好的溶解性使其能迅速从吸附中心转移到洗脱液中，因此用混合液洗脱效果更好。表3 不同溶剂对泰乐星洗脱能力的比较 洗脱剂
洗脱率(%)
甲醇
46.5
95%乙醇
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44.3
异丙醇
43.0
丙酮
37.6
丙酮+柠檬酸缓冲液(pH5.0)
76.7
甲醇+柠檬酸缓冲液(pH5.0)
84.6
2.7 脱色剂的选择
色素大多是阴离子弱极性物质，因为醪液中的色素与泰乐星的极性相似，在吸附时会被一同吸附，因此在洗脱后应进行脱色处理。用D290强碱性树脂与粉末碳、颗粒碳进行脱色，静态实验结果如表4所示。结果显示，D290的脱色效果最好。表4 不同脱色剂的脱色效果比较 脱色剂
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加量
OD480
泰乐星损失率
(%)
D290树脂
1.0714
0.178
8.766
粉末碳
1.0102
0.284
29.37
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颗粒碳
1.1474
0.640
14.23
25℃摇床振荡4h。
2.8 动态吸附和解吸试验
以固定床动态吸附，可提高吸附剂利用率，控制废液浓度，方便操作和减少吸附剂的破损率，故本文进行了动态吸附实验。为了确定吸附和洗脱流速，绘制渗漏曲线(图1)和洗脱曲线(图2)。
由图1可以看出，当流速为4BV/h时，渗漏过早，故吸附时宜采用2BV/h的流速。洗脱采用1BV/h的流速，洗脱峰相对集中，略有拖尾现象，这可能是存在结构类似物的原因。
图1 渗漏曲线
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1：2BV/h； 2：4BV/h
图2 洗脱曲线
2.9 两种提取方法的比较
采用以下流程，从同一批发酵液中提取泰乐星，比较提取效果。
方法一：溶媒法
发酵液→预处理→过滤→氯仿萃取→转入水相→氯仿萃取→真空蒸发→正己烷结晶
方法二：树脂吸附法
发酵液→预处理→过滤→H-3树脂吸附→洗脱→D290树脂脱色→真空蒸发→正己烷结晶
结果，方法一回收率69.9%，结晶纯度95%；方法二回收率65.7%，结晶纯度97%。结果表明，树脂法较溶媒法纯度有所提高，但收率略有下降。
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3 结论与展望
(1)H-3树脂吸附泰乐星吸附容量可以达到155.9mg/g干树脂，是泰乐星较理想的吸附剂。
(2)静态实验表明，最佳吸附pH在7.5～8.0，吸附剂投入量7%～8%(w/v)，吸附时间6h为最适宜吸附条件。其吸附等温线服从Freundlich吸附等温式。动态实验确定吸附流速2BV/h，洗脱流速1BV/h。
(3)以甲醇-柠檬酸缓冲液体系做洗脱剂，解吸率达84.6%，以D290大孔碱性树脂为脱色剂，正己烷结晶，结晶纯度可达97%，总收率65%。
(4)树脂法较溶媒法有操作简便，溶媒损耗少，纯度高等优点。但树脂价格相对较贵，需要进一步降低成本，优化工艺，提高树脂利用率。
1998年天津市科委项目，天津科委983112411。
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张咏梅，女，生于1975年，硕士。
主要参考文献
1，贾士儒，冈部满康. 添加氧载体提高泰乐菌素发酵的得率. 微生物学通报，1996；23(6)：336
2，贺信义. 国外饲料抗生素使用概论. 国内外畜牧科技，1986；2：50
3，Viktor M, Vladimir K, Petr S, et al. Process for isolation various application forms of tylosin. CS 1993；277，617 (CA121： P81113f)
4，Baltz R H, Seno E T. Properties of Streptomyces frediae mutants blocked in biosynthesis of the microlide tylosin. Antimicrob Agents Chemother，1980；20：214
1999年8月6日收稿, 百拇医药