專利名稱：維生素b2的純化和結(jié)晶方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種純化和結(jié)晶供藥物和食品應(yīng)用的維生素B2的新方法。
現(xiàn)在可商購的維生素B2部分是通過合成生產(chǎn)的，部分是通過生物技術(shù)生產(chǎn)的，近年來以生物技術(shù)生產(chǎn)方法占優(yōu)勢。尤其在發(fā)酵的生產(chǎn)方法中，將維生素B2純化和濃縮到盡可能完全的程度(因為藥物和食品應(yīng)用要求這樣)極為困難。在這類應(yīng)用中，通常將維生素B2溶于酸性或堿性介質(zhì)。在維生素B2自身的溶解之后，可能以溶解的或未溶解的形式存在的細胞殘余物、蛋白質(zhì)、肽和氨基酸(它們?nèi)Q于所述物質(zhì))通常只能通過數(shù)種不同的具體操作的組合進行較大的努力來分離。通常通過不同的方法主要在高于約30℃下使溶解的維生素B2以針狀晶體形式結(jié)晶出來，該晶體一般相應(yīng)于穩(wěn)定型A(例如參見美國專利2,324,800、2,797,215和4,687,847)。此外，迄今維生素B2僅僅以穩(wěn)定晶型A的形式生產(chǎn)和銷售。由于該形態(tài)的維生素B2在水中的溶解程度很有限，所以，藥物和食品應(yīng)用所需的溶解行為較差。因此，長期以來一直需要改善維生素B2的溶解行為并且同時還改善其生物利用率。
文獻中有各種報導(dǎo)涉及維生素B2的各種穩(wěn)定的晶型，它們是通過從堿性溶液中沉淀而形成的；然而，迄今尚未從這些報導(dǎo)中開發(fā)實際操作方法，可能是由于維生素B2在堿性介質(zhì)中的化學(xué)降解的緣故(例如參見美國專利2,603,633)。
現(xiàn)在銷售的維生素B2部分呈很細的粉末形式、部分呈黃色長針狀形式存在。所述細粉末具有相當大的成塵性、極低的堆積密度和差的流動行為，所以很容易起電，于是，例如，難以壓制成片，因而需要添加劑以改善流動行為和壓實行為。同樣，所述針狀物在加工時表現(xiàn)出強成塵性并且進一步的加工(例如在面粉的維生素強化中)還成問題。而且，在結(jié)晶過程中進行的各種附聚操作迄今尚未被用于維生素B2的大規(guī)模生產(chǎn)(例如參見加拿大專利633,852和歐洲專利307,767)。在應(yīng)用針狀晶型A的干燥過程中進行了其它附聚操作(GermanOffenlegungsschrift 4,014,262)。因此，仍需要生產(chǎn)一種形式的維生素B2，它大致具有更好的物理性能(例如更好的流動性、溶解性和耐磨性)，并且它具有高于98％的純度(維生素B2含量)。
本發(fā)明的目的是從針狀維生素B2(它相應(yīng)于穩(wěn)定型A并且它已通過合成法或生物技術(shù)方法生產(chǎn))開始制備更純的維生素B2，其維生素B2含量高于98％，而且它明顯具有比目前可獲得的該物質(zhì)更好的流動性和溶解性?？傮w上講，所述新維生素B2應(yīng)具有改善了的生物利用率和改善了的物理性能(例如壓片性)。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)了一種能生產(chǎn)這種維生素B2的較簡單的方法。該方法基本上包括所謂的預(yù)純化和結(jié)晶；在該結(jié)晶之后接著干燥。
本發(fā)明的方法是一種純化和結(jié)晶維生素B2的方法，該方法包括在不超過約30℃的溫度和強烈混合下將穩(wěn)定型A的針狀維生素B2溶于無機酸水溶液，往形成的溶液中添加活性炭，在活性炭從該溶液中吸附溶解的雜質(zhì)之后，使含所述活性炭的介質(zhì)在孔徑大小為約20-約200nm的陶瓷膜上經(jīng)歷逆流過濾，在不超過約30℃的溫度下用五倍至十倍量(vol./vol.)的水處理形成的濾液，并且通過離心或過濾來分離形成的沉淀的維生素B2球形晶體。
在以這種方式獲得了維生素B2晶體之后，如果需要的話可用水洗滌該晶體，然后按本來已知的方法干燥。如此擴展的該方法代表前面定義的本發(fā)明方法的又一方面。
用于本發(fā)明方法中的原料是針狀晶型A的維生素B2，例如是在生產(chǎn)食品中獲得的。該維生素B2通常具有約85％-約98％的含量，以及(由其制備方法決定的)化學(xué)副產(chǎn)物和/或發(fā)酵殘渣和水，它們的總量相應(yīng)地高于2wt％。
在該方法的第一步中，將呈干形式或過濾濕形式的原料溶于無機酸水溶液。于是通過質(zhì)子化反應(yīng)發(fā)生溶解。在溶解過程中，發(fā)酵殘渣(例如蛋白質(zhì)、肽和氨基酸、和/或化學(xué)副產(chǎn)物)被釋出因而部分以溶解的形式、部分以固體形式存在。作為所述無機酸，特別合適的有鹽酸或硝酸，優(yōu)選是鹽酸，它的濃度一般是約10wt％-約65wt％。
在優(yōu)選的鹽酸水溶液的情況下，它的濃度合適地在約18％-約24％的范圍內(nèi)。至多約19％的干維生素B2被溶于這種鹽酸水溶液中。于是該溶液幾乎是飽和的。一般說來，維生素B2的量相對于無機酸水溶液的量來說取決于所述無機酸的性質(zhì)、該溶液的濃度和溶解溫度。
此外，所述針狀維生素B2在無機酸水溶液中的溶解是在至多最高30℃的溫度下，通常在約5-約25℃下，優(yōu)選在約10-約20℃下進行的，就便伴隨強烈混合(例如通過強烈攪拌)。
溶解時間可通過升高溫度和/或增強混合而減少。整個溶解步驟通常耗時至多約30分鐘，這取決于溶解溫度和混合程度。
在下一步操作中，將活性炭添加到維生素B2在無機酸水溶液中的溶液中。于是，以溶解形式存在的雜質(zhì)被吸附到該活性炭上。這可被粉化或粒化。適當?shù)兀砑踊诰S生素B2的含量為約0.5wt％-約9wt％、優(yōu)選約3wt％的活性炭用于吸附性除去溶解的雜質(zhì)。由所述雜質(zhì)而定，活性炭被置于所述溶液中至多約12小時，優(yōu)選約0.5-約3小時。具有約250-約400kg/m3、優(yōu)選約300kg/m3的堆積密度，約1200-約1600m2/g、優(yōu)選約1400m2/g的比表面積，以及約20-約70μm的平均粒徑的酸洗過的活性炭適合作為所述活性炭?；钚蕴康膶嵗蠳oritCA1和BentonoritCA1(它們特別適合吸附溶解的生物雜質(zhì))以及NoritSX2(它特別適合化學(xué)雜質(zhì)的分離)。
如果需要的話，除了活性炭外，還可在所述無機酸水溶液中添加助濾劑，其中方便地應(yīng)用基于維生素B2含量為約2wt％-約9wt％的助濾劑。合適的助濾劑例如有得自Rettenmaier & Shne GmbH+Co的ArbocelBWW 40和B 800。
所述活性炭，可能存在的助濾劑和存在的未溶解的發(fā)酵殘渣的分離是通過隨后的逆流過濾進行的。意外地發(fā)現(xiàn)了，除了吸附作用外，所述活性炭還表現(xiàn)出對所述膜上形成的覆蓋層的磨耗作用。通過該作用現(xiàn)在可能以穩(wěn)定方式在更長的一段時間操作所述膜，物料通過量幾乎是無活性炭時的兩倍。因此，所述活性炭不但具有磨耗性能，而且還具有吸附性能。所述逆流過濾是在孔徑大小約20-約200nm、優(yōu)選約50nm的陶瓷膜上進行的。在循環(huán)中環(huán)繞泵送的活性炭通過磨耗作用造成對所述膜上形成的碳和發(fā)酵殘渣覆蓋層的清潔作用。一般說來，所述膜上的逆流速度較高；它適當?shù)靥幱诩s5-約6m/s的范圍內(nèi)。為了不過度地壓緊所述覆蓋層，橫跨膜的壓力適當?shù)厥?-2巴(0.1-0.2MPa)。
在逆流過濾之后，使所述維生素B2的溶液(該溶液幾乎不含所有雜質(zhì)、活性炭和可能存在的助濾劑)結(jié)晶，這是通過添加五倍至十倍量的水實施的。由此引起的存在于所述水溶液中的維生素B2的脫質(zhì)子化導(dǎo)致它的沉淀。
在其中進行結(jié)晶的介質(zhì)的溫度可在0-30℃范圍內(nèi)變化，這取決于生產(chǎn)方法和維生素B2的不純度。尤其就合成生產(chǎn)的原料來說，所述溫度可升高到30℃；就發(fā)酵生產(chǎn)的或較純凈的原料來說，低于10℃的溫度通常足夠了。不過，優(yōu)選選擇4-10℃之間的溫度?？煞峙鼗蜻B續(xù)地、優(yōu)選連續(xù)地進行結(jié)晶。級聯(lián)容器或單獨的容器可被用作結(jié)晶器。尤其在單獨容器的情況下，合理的操作是在容器內(nèi)不同位置導(dǎo)入維生素B2的溶液。在每種情況下都必須在結(jié)晶器內(nèi)提供非常好的大范圍的混合。這可例如通過應(yīng)用兩級攪拌裝置來實現(xiàn)，使相差180°的兩種加料溶液送入攪拌器上級和攪拌器下級。適當?shù)兀瑸檫_到該目的，在上級添加水而在下級添加維生素B2的無機酸溶液。應(yīng)很小心地進行攪拌以便不損壞晶體。停留時間適當?shù)厥羌s5-約20分鐘，優(yōu)選是約10-13分鐘。隨后的過濾是應(yīng)用過濾器或離心機進行的；優(yōu)選應(yīng)用帶式過濾器，可在其上進行的洗滌也是很有效的。所述干燥可按本來已知的方式進行。
所述結(jié)晶器中的初始相對過飽和(在添加水之前)可通過再循環(huán)來自洗滌的母液、讓水流入結(jié)晶器而調(diào)節(jié)。母液∶水的比適當?shù)貫榧s1∶1-約1∶8。相對過飽和度可通過結(jié)晶器中存在的電導(dǎo)率估測，較理想的電導(dǎo)率范圍是約170-約222mS/cm。根據(jù)該電導(dǎo)率可省去母液的再循環(huán)。就再循環(huán)來說，優(yōu)選通過結(jié)晶器中存在的電導(dǎo)率來調(diào)節(jié)。
現(xiàn)已意外地發(fā)現(xiàn)了，通過適當選擇混合比、溫度、混合和停留時間，可以在本發(fā)明方法的結(jié)晶步驟中晶化更不穩(wěn)定的維生素B2晶型，它是具有尖端的表面的球形，于是比已知的晶型A的針狀晶體具有大得多的表面積。意外地，該球形晶體不是通過迄今一般在有關(guān)球形晶體的文獻中描述的附聚作用〔例如參見，歐洲專利307,767和加拿大化學(xué)工程雜志(Can.J.Chem.Eng.)47，166-170(1969)〕形成的；正相反，就該新方法來說，針狀晶體是從初始結(jié)晶出的小的、可能是無定形的晶種生長的。這樣獲得的樹枝晶(對應(yīng)于更易溶的晶型B或C)具有足夠的貯存穩(wěn)定性，而且還由于更不穩(wěn)定的晶型和更大的表面積，所以該樹枝晶具有突出的溶解性能以及(由于它們的球形而導(dǎo)致的)突出的流動性能。此外，本發(fā)明的方法賦予維生素B2晶體比附聚物更高的耐磨性。
如前所述，該晶體是通過過濾或離心而分離的。然后優(yōu)選用水洗滌濾餅，隨后可干燥該濕的濾餅。
本發(fā)明的方法通過如下實施例而闡述。
實施例1用于下文所述方法的原料是通過發(fā)酵生產(chǎn)的維生素B2，它具有97.02％的維生素B2含量(由HPLC測定的)，0.80％的殘余水分含量(H2O)以及1.11％的氨基酸含量，并且它以穩(wěn)定型A的針狀晶體存在。
在22℃和攪拌下將350.0g該原料溶于1708.6g 24％的鹽酸。在約15-20分鐘的溶解期后，形成含有約17％的維生素B2的棕黑色溶液。
然后將16g(維生素B2量的約3％)活性炭(NoritCA1)加到該溶液中，進一步將該混合物攪拌4小時。將該混合物注入實驗室膜裝置的雙套層供應(yīng)槽。冷卻該槽從而維持35℃的最高溫度。應(yīng)用離心泵將所述溶液泵送到有效表面積為0.0055m2的陶瓷膜上。將橫跨膜的壓力調(diào)節(jié)到1.5巴(0.15MPa)，膜上的逆流速度被調(diào)節(jié)到6m/s。這樣給出的滲透流量為約100l/m2/h，它幾乎可被保持到過濾結(jié)束。
然后在連續(xù)操作的沉淀結(jié)晶器中結(jié)晶所述維生素B2的鹽酸溶液。
首先在3l沉淀結(jié)晶器中注入2l水，用兩級斜平葉片槳式攪拌器在100rpm下攪拌該液體，接著冷卻到10℃。然后，在約10℃下在上方攪拌器處連續(xù)投入1590g/h的維生素B2的鹽酸溶液，同時在下方攪拌器處連續(xù)投入9000g/h的水。開始后約2-4分鐘，維生素B2開始以橙黃色晶體析出。開始時分離的晶體看來像是絮凝物，但在20-30分鐘后，它們變成了粒子。然后連續(xù)抽出該晶體懸浮液直至結(jié)晶器中達到(即在約7分鐘后)所述3l標記(雙套層端)。調(diào)節(jié)閥門使液面保持在所述3l標記左右。將排出的懸浮液直接加到P3吸濾器中，從而分離固體與溶液。
每15分鐘收集了約2500ml懸浮液并且獲得約1cm厚的濾餅。然后分次用1300ml的水洗滌濾餅直至達到約為5的pH。
接著干燥該濕的黃色晶體(65-75％的殘余水分)。
實施例2按實施例1中所述那樣產(chǎn)生維生素B2溶液并用活性炭處理。與實施例1不同的是將該溶液在孔徑大小約為50nm的膜上純化。橫跨膜的壓力是1.5-1.7巴(0.15-0.17MPa)，逆流速度是5-6m/s。這樣給出約為70l/m2/h的滲透流量。象實施例1中那樣進行結(jié)晶、過濾和洗滌。結(jié)晶溫度在9-10℃之間，在100℃的實驗干燥箱內(nèi)進行干燥。
實施例3應(yīng)用的原料是化學(xué)法生產(chǎn)的維生素B2(含量為98％)。按實施例1中所述那樣溶解該原料。按實施例2中所述那樣進行逆流過濾。通過投入1030g/h的維生素B2鹽酸溶液和15060g/h的水在20℃下進行結(jié)晶。象實施例1中那樣進行過濾和洗滌。象實施例2中那樣進行干燥。
將上面三個實施例的結(jié)果編入下表表各干燥的終產(chǎn)品的純度和性能
各自缺失的百分數(shù)包括水含量和存在的其它少量雜質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種純化和結(jié)晶維生素B2的方法，該方法包括在不超過約30℃的溫度和充分混合下將穩(wěn)定晶型A的針狀維生素B2溶于無機酸水溶液，往形成的溶液中添加活性炭，在活性炭從該溶液中吸附溶解的雜質(zhì)之后，使含所述活性炭的介質(zhì)在孔徑大小為約20-約200nm的陶瓷膜上經(jīng)歷逆流過濾，在不超過約30℃的溫度下用五倍至十倍量(vol./vol.)的水處理形成的濾液，并且通過離心或過濾來分離形成的沉淀的維生素B2球形晶體。
2.權(quán)利要求1的方法，其中用水洗滌這樣得到的維生素B2球形晶體，然后干燥。
3.權(quán)利要求1或2的方法，其中所述無機酸是鹽酸或硝酸，優(yōu)選是鹽酸。
4.權(quán)利要求1-3任一項的方法，其中所述針狀維生素B2在無機酸水溶液中的溶解是在約5-約25℃下、優(yōu)選在約10-約20℃下進行的。
5.權(quán)利要求1-4任一項的方法，其中添加約0.5％-約0.9％(相對于維生素B2含量的重量百分數(shù))、優(yōu)選約3％的活性炭用于所述針狀維生素B2在無機酸水溶液中的溶解。
6.權(quán)利要求1-5任一項的方法，其中將堆積密度為約250-約400kg/m3、優(yōu)選約300kg/m3，比表面積為約1200-約1600m2/g、優(yōu)選約1400m2/g，以及平均粒徑為約20-約70μm的酸洗過的活性炭用作所述活性炭。
7.權(quán)利要求1-6任一項的方法，其中除了所述活性炭外還添加一種助濾劑。
8.權(quán)利要求1-7任一項的方法，其中所述陶瓷膜具有約50nm的孔徑大小。
9.權(quán)利要求1-8任一項的方法，其中進行結(jié)晶的介質(zhì)的溫度在約4-約10℃的范圍內(nèi)。
10.權(quán)利要求1-9任一項的方法，該方法是連續(xù)進行的，并且其中在結(jié)晶過程中在結(jié)晶器中的停留時間是約5-約25分鐘，優(yōu)選約10-13分鐘。
11.權(quán)利要求1-10任一項的方法，其中將形成的沉淀的維生素B2球形晶體收集在帶式過濾器上，分離并干燥。
全文摘要
純化和結(jié)晶維生素B2的方法,包括在不超過約30℃的溫度和充分混合下將穩(wěn)定晶型A的針狀維生素B2溶于無機酸水溶液,往形成的溶液中添加活性炭,在活性炭從該溶液中吸附溶解的雜質(zhì)之后,使含所述活性炭的介質(zhì)在孔徑大小為約20—約200nm的陶瓷膜上經(jīng)歷逆流過濾,在不超過約30℃的溫度下用五倍至十倍量(vol./vol.)的水處理形成的濾液,并且通過離心或過濾分離形成的沉淀的維生素B2球形晶體。
文檔編號A61K31/525GK1251365SQ99121368
公開日2000年4月26日 申請日期1999年10月12日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月19日
發(fā)明者G·瓦格納 申請人:弗·哈夫曼-拉羅切有限公司