頭孢菌素c吸附廢液中dcpc的回收與轉(zhuǎn)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于制藥技術(shù)領(lǐng)域，更具體而言，涉及一種在頭孢菌素C發(fā)酵生產(chǎn)中所產(chǎn)生的吸附廢液中去乙酰頭孢菌素C(下文簡(jiǎn)稱DCPC)的回收與轉(zhuǎn)化方法，即從頭孢菌素C吸附廢液中回收DCPC，并通過酶裂解的方式將DCPC轉(zhuǎn)化為羥甲基-7-氨基頭孢烷酸(下文簡(jiǎn)稱D-7-ACA)加以回收利用。
【背景技術(shù)】
[0002]7-氨基頭孢烷酸(簡(jiǎn)稱7-ACA)是生產(chǎn)多種半合成頭孢菌素類抗生素的重要中間體。生產(chǎn)7-ACA的方法主要是通過酶法裂解由發(fā)酵生產(chǎn)的頭孢菌素C(下文簡(jiǎn)稱CPC)而得至IJ。在CPC發(fā)酵生物合成過程中，去乙酰頭孢菌素C是不可避免的副產(chǎn)物，在以發(fā)酵生產(chǎn)CPC為目標(biāo)產(chǎn)物的生物合成反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)時(shí)，DCPC濃度的高低主要與發(fā)酵使用的菌種及工藝有關(guān)。
[0003]—般目前CPC發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)中，DCPC在發(fā)酵液中的含量約占4%?5%。在下游CPC分離提取過程中，發(fā)酵液經(jīng)酸化、固-液分離等處理后，得到澄清發(fā)酵液，該澄清發(fā)酵液通過非極性大孔吸附樹脂，CPC和部分DCPC被吸附在樹脂上，收集流過吸附樹脂的液體即得到樹脂吸附余液；由于相對(duì)于CPC，DCPC極性較強(qiáng)，CPC與樹脂的吸附更強(qiáng)而DCPC與樹脂的吸附較弱，因此先用水洗非極性大孔吸附樹脂，得到DCPC解析液，再用弱酸鹽溶液洗非極性大孔吸附樹脂，得到CPC解析液，實(shí)現(xiàn)了 CPC和DCPC的分離；所得到的CPC解析液用于酶法裂解制備7-ACA。上述樹脂吸附余液和DCPC解析液通常合并在一起，稱為頭孢菌素C吸附廢液，作為廢棄液排放。這部分吸附廢液中DCPC的排放不僅造成資源的浪費(fèi)，同時(shí)對(duì)環(huán)境造成了一定的壓力。因此，結(jié)合目前的CPC生產(chǎn)工藝，在不影響CPC生產(chǎn)的同時(shí)，研究開發(fā)DCPC回收并將其轉(zhuǎn)化為羥甲基-7-氨基頭孢烷酸(D-7-ACA)的方法，具有較為重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0004]吸附廢液中成分較為復(fù)雜，極性和溶解性相近的物質(zhì)混合為一體，其中有氨基酸、糖類、蛋白質(zhì)、無機(jī)鹽類及多種未知雜質(zhì)，所以DCPC分離較為困難。中國(guó)專利文獻(xiàn)CN101875660A公開了一種從頭孢菌素C發(fā)酵液中分離純化去乙酰頭孢菌素C的方法，采用苯乙烯型非極性大孔吸附樹脂吸附CPC，而后采用凝膠型強(qiáng)堿II型陰離子交換樹脂吸附DCPC，經(jīng)解析、解析液結(jié)晶，得到DCPC晶體，該方法存在樹脂交換容量小、脫色效果差、回收產(chǎn)品質(zhì)量不能保證等缺陷。中國(guó)專利文獻(xiàn)CN104673872A公開了一種從頭孢菌素C樹脂吸附廢液中回收DCPC的方法，采用陰離子交換樹脂1脫除無機(jī)陰離子，之后采用大孔吸附樹脂吸附DCPC和解析液經(jīng)過陰離子交換樹脂2脫色，脫色液在濃縮后采用去乙酰酯酶將DCPC轉(zhuǎn)化為D-7-ACA，該工藝方法亦存在諸多缺陷:(1)陰離子交換樹脂1僅能吸附廢液中的無機(jī)陰離子，對(duì)廢液中的無機(jī)陽離子沒有吸附作用，除鹽不徹底；(2)非極性大孔吸附樹脂對(duì)低濃度的DCPC選擇吸附作用差、交換容量低，產(chǎn)業(yè)化推廣中需要使用大量樹脂，后期樹脂再生用水成本、廢液處理成本非常高；(3)DCPC轉(zhuǎn)化為D-7-ACA過程中選用的去乙酰酯酶選擇性不強(qiáng)，轉(zhuǎn)化率低，進(jìn)而導(dǎo)致D-7-ACA產(chǎn)品質(zhì)量差。因此，現(xiàn)有技術(shù)中關(guān)于DCPC回收和轉(zhuǎn)化的方法均不適用于在工業(yè)化生產(chǎn)中的推廣和應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]技術(shù)問題
[0006]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種工藝設(shè)計(jì)合理、回收和轉(zhuǎn)化效果好、產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)異且適合于產(chǎn)業(yè)化推廣的從頭孢菌素C吸附廢液中回收DCPC并轉(zhuǎn)化DCPC的方法。
[0007]技術(shù)方案
[0008]為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:采用電滲析法去除頭孢菌素C吸附廢液中大部分的鹽類物質(zhì)，得到除鹽液，然后納濾濃縮該除鹽液；之后使用非極性大孔吸附樹脂吸附DCPC，解析液經(jīng)過陰離子交換樹脂脫色，得到DCPC脫色液；DCPC脫色液經(jīng)過納濾濃縮、酶裂解、結(jié)晶和干燥等步驟后，即可以達(dá)到回收DCPC并將其轉(zhuǎn)化為D-7-ACA的目的。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明提供的頭孢菌素C吸附廢液中去乙酰頭孢菌素C的回收與轉(zhuǎn)化方法，包括如下步驟:
[0010](1)吸附廢液的除鹽與濃縮
[0011]采用電滲析法對(duì)頭孢菌素C吸附廢液進(jìn)行脫鹽處理，得到除鹽液；然后納濾濃縮該除鹽液，得到濃縮的除鹽液；
[0012](2)DCPC的分離純化
[0013]將步驟(1)中得到的濃縮的除鹽液通過非極性大孔吸附樹脂，DCPC被吸附在樹脂上，然后進(jìn)行解析，得到DCPC解析液；將該解析液通過陰離子交換樹脂進(jìn)行脫色，得到DCPC脫色液；
[0014](3) DCPC脫色液的濃縮與轉(zhuǎn)化
[0015]將步驟⑵中得到的DCPC脫色液納濾濃縮后，在固定化頭孢菌素C?；傅拇嬖谙铝呀廪D(zhuǎn)化為D-7-ACA ;然后裂解液經(jīng)結(jié)晶、過濾、干燥，得到D-7-ACA晶體。
[0016]有益效果
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:(1)使用電滲析法去除了頭孢菌素C吸附廢液中的大部分鹽類物質(zhì)(包括無機(jī)陰離子和無機(jī)陽離子)和部分雜質(zhì)，對(duì)料液起到了很好的純化作用，同時(shí)對(duì)納濾過程中DCPC濃縮倍數(shù)的提高起到了至關(guān)重要的作用；(2)由于鹽類的大量去除和DCPC的高度濃縮富集，非極性大孔吸附樹脂吸附容量成倍提升，DCPC吸附量增加，相應(yīng)樹脂使用量大幅降低，再生用水量及廢液產(chǎn)出均大幅下降；(3)在DCPC轉(zhuǎn)化為D-7-ACA過程中使用固定化頭孢菌素C酰化酶，該酶對(duì)DCPC選擇性強(qiáng)，轉(zhuǎn)化率高，所制備的D-7-ACA產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)異。綜合以上優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明的去乙酰頭孢菌素C的回收與轉(zhuǎn)化方法非常適用于工業(yè)化生產(chǎn)中的推廣和應(yīng)用。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面，更具體地說明本發(fā)明的頭孢菌素C吸附廢液中去乙酰頭孢菌素C的回收與轉(zhuǎn)化方法。
[0019]在所述步驟(1)吸附廢液的除鹽與濃縮中，采用電滲析法對(duì)頭孢菌素C吸附廢液進(jìn)行脫鹽處理，得到除鹽液；然后納濾濃縮該除鹽液，得到濃縮的除鹽液。
[0020]其中，頭孢菌素C吸附廢液是在發(fā)酵法生產(chǎn)CPC的過程中樹脂吸附余液和DCPC解析液的合并液，通常作為廢棄液排放掉，該吸附廢液一般pH為2.5?3.0，DCPC濃度為
0.3?0.7g/L，DCPC液相純度(液相色譜峰面積百分比)為50?60%，電導(dǎo)率為8?12ms/cm，此外還含有糖類、蛋白質(zhì)、無機(jī)鹽及各種未知雜質(zhì)。
[0021]在采用電滲析法對(duì)吸附廢液進(jìn)行脫鹽處理中，使用的電滲析裝置，例如由上海凱鑫分離技術(shù)有限公司提供電滲析裝置，該電滲析裝置使用的膜堆由20對(duì)均相陰離子交換膜和均相陽離子交換膜組成，膜的基材為聚偏氟乙烯，離子交換膜長(zhǎng)X寬X高為400mmX200mmX0.2_。將吸附廢液導(dǎo)入電滲析裝置的淡室中，采用批量循環(huán)式脫鹽流程，在5?lOA/cm2恒定電流密度條件下電滲析脫鹽處理至電壓穩(wěn)定為20V，在20V穩(wěn)壓條件下電滲析脫鹽一般處理至電導(dǎo)率為0.5?2.0ms/cm，優(yōu)選0.8?1.3ms/cm,即得到除鹽液。
[0022]然后，在5?8°C低溫條件下，采用截留分子量為100?300道爾頓的納濾膜，更優(yōu)選截留分子量為150?200道爾頓的納濾膜，將該除鹽液濃縮，得到濃縮的除鹽液。在所得到的濃縮的除鹽液中，一般DCPC的濃度為4.5?14.0g/L。
[0023]在所述步驟(2)DCPC的分離純化中，將步驟⑴中得到的濃縮的除鹽液通過非極性大孔吸附樹脂，DCPC被吸附在樹脂上，然后進(jìn)行解析，得到DCPC解析液；將該解析液通過陰離子交換樹脂進(jìn)行脫色，得到DCPC脫色液。
[0024]其中，將步驟(1)中得到的濃縮的除鹽液通過非極性大孔吸附樹脂，利用非極性大孔吸附樹脂對(duì)DCPC的吸附作用，將濃縮的除鹽液中的DCPC吸附在樹脂上。所述非極性大孔吸附樹脂可選用Resind1n SRL公司生產(chǎn)的W42007和W42008型號(hào)中的任意一種，或者是山東魯抗立科藥業(yè)有限公司生產(chǎn)的DM700型樹脂。所述非極性大孔吸附樹脂通過濕法裝柱以圓形樹脂柱床的形式應(yīng)用，將上述步驟(1)得到的濃縮的除鹽液以一定的流速通過非極性大孔吸附樹脂，該濃縮的除鹽液以每小時(shí)0.5?2.0倍樹脂總體積的流速經(jīng)過樹脂柱床，優(yōu)選每小時(shí)0.8?1.2倍樹脂總體積的流速經(jīng)過樹脂柱床；圓形樹脂柱床的高度與直徑比(即高徑比)為2或更大，優(yōu)選大于等于4，更優(yōu)選大于等于8