本發(fā)明屬于微生物制藥領(lǐng)域,具體涉及一種快速色譜制備非達(dá)霉素的方法。
背景技術(shù):
艱難梭菌是一種革蘭氏陽(yáng)性厭氧芽孢桿菌,廣泛分布于自然環(huán)境及動(dòng)物和人的糞便中。其過(guò)度生長(zhǎng)并釋放毒素時(shí),可引起艱難梭菌感染(CDI),導(dǎo)致結(jié)腸炎癥、嚴(yán)重腹瀉甚至死亡。
非達(dá)霉素(fidaxomicin)是Optimer制藥公司研發(fā)的一種新型窄譜的大環(huán)內(nèi)酯類抗生素,于2011年5月獲得FDA批準(zhǔn)在美國(guó)上市,成為30年來(lái)首個(gè)主要用于治療艱難梭菌相關(guān)性腹瀉(CDAD)的抗生素。非達(dá)霉素通過(guò)抑制艱難梭菌的RNA聚合酶,阻斷核糖核酸合成而殺菌。與傳統(tǒng)藥物萬(wàn)古霉素相比,它可顯著降低艱難梭菌感染的復(fù)發(fā)率并提高整體治愈率。非達(dá)霉素的結(jié)構(gòu)如下:
現(xiàn)有技術(shù)中,從發(fā)酵液中提取純化非達(dá)霉素的方法有:
中國(guó)專利CN104846043A公開(kāi)了一種從發(fā)酵液中分離和純化非達(dá)霉素的工藝;該工藝采用極性有機(jī)溶劑浸提菌絲體;浸提液通過(guò)大孔吸附樹(shù)脂柱并解吸;解吸液用有機(jī)溶劑萃取,再經(jīng)過(guò)正相柱層析,得到非達(dá)霉素粗品;該粗品經(jīng)高壓液相色譜設(shè)備,以有機(jī)溶劑/酸水洗脫,收集高純度非達(dá)霉素流出液;洗脫液再經(jīng)聚苯乙烯微球樹(shù)脂柱層析;洗脫液萃取、濃縮、干燥,得到白色粉末狀非達(dá)霉素純品,純度96%~97%,收率約73%。該工藝步驟繁瑣,而且使用了高壓液相設(shè)備,僅適合于實(shí)驗(yàn)室操作。
中國(guó)專利CN104418925A公開(kāi)了一種制備高純度非達(dá)霉素的方法;該方法將從非達(dá)霉素發(fā)酵液中分離出的菌絲體用極性有機(jī)溶劑浸提;浸提液加水稀釋后導(dǎo)入大孔吸附樹(shù)脂SP825L吸附,然后對(duì)樹(shù)脂柱進(jìn)行凈化和解吸,得到非達(dá)霉素的粗品解吸液Ⅰ,濃縮、結(jié)晶后得非達(dá)霉素粗品;非達(dá)霉素粗品用乙腈的水溶液溶解后,導(dǎo)入U(xiǎn)niPS40樹(shù)脂柱,經(jīng)洗脫得到非達(dá)霉素洗脫液Ⅱ,蒸除溶解得到固體,再用極性有機(jī)溶劑重結(jié)晶,得到非達(dá)霉素產(chǎn)品。該方法收率50%~60%,純度98.5%以上,但需一次或多次結(jié)晶,操作較為繁瑣。
中國(guó)專利CN104098637A公開(kāi)了一種非達(dá)霉素的純化方法;該方法將非達(dá)霉素發(fā)酵液進(jìn)行固液分離得到菌絲體,接著用有機(jī)溶劑浸泡菌絲體得到含非達(dá)霉素的溶液;將該溶液進(jìn)行納濾濃縮;濃縮液通過(guò)裝有C8填料的DAC200制備柱層析,并用含有有機(jī)溶劑的酸水溶液進(jìn)行洗脫,收集、合并含非達(dá)霉素的餾分,加水逼出非達(dá)霉素,過(guò)濾、干燥得到非達(dá)霉素干粉,且收率達(dá)到50%以上、純度達(dá)到99.5%以上。該法操作簡(jiǎn)單、獲得非達(dá)霉素純度及收率高,但是由于采用了動(dòng)態(tài)軸向壓縮柱(DAC)技術(shù),對(duì)設(shè)備和填料規(guī)格要求較高,成本投入較大。
因此,從發(fā)酵液中提取純化非達(dá)霉素的方法仍需進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn),以期得到一種具有如下優(yōu)點(diǎn)的方法:純度和收率高,同時(shí)操作相對(duì)簡(jiǎn)單、成本投入較低,且適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種快速色譜制備非達(dá)霉素的方法,不僅所得非達(dá)霉素的純度與收率高,而且操作相對(duì)簡(jiǎn)單、成本較低,并適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問(wèn)題的:一種快速色譜制備非達(dá)霉素的方法,包括如下具體操作步驟:
(1)、將非達(dá)霉素發(fā)酵液進(jìn)行固液分離得到菌絲體,然后加入60%~80%乙醇浸泡菌絲體并離心,得到非達(dá)霉素浸提液,待用;
(2)、將步驟(1)所得的非達(dá)霉素浸提液用水稀釋至乙醇濃度為10%~40%,之后導(dǎo)入聚苯乙烯樹(shù)脂柱內(nèi)進(jìn)行吸附,然后采用乙醇進(jìn)行梯度解吸,收集非達(dá)霉素含量45%以上的解吸液;
(3)、將步驟(2)所收集的解吸液合并,并加水稀釋至乙醇濃度為45%~55%,接著導(dǎo)入反相硅膠層析柱中,采用甲醇-水-乙酸進(jìn)行梯度洗脫,收集非達(dá)霉素含量85%以上的洗脫液;
(4)、將步驟(3)所收集到的洗脫液合并,并采用水稀釋至甲醇濃度為55%~65%,再次導(dǎo)入反相硅膠層析柱中,采用乙腈-水-乙酸進(jìn)行梯度洗脫,收集非達(dá)霉素含量98.5%以上的洗脫液并進(jìn)行合并,進(jìn)行濃縮、干燥后得到高純度的非達(dá)霉素成品。
進(jìn)一步地,所述步驟(1)中,60%~80%乙醇的加入量為每千克濕的菌絲體中加入1~8升;浸提溫度為10~50℃;浸提時(shí)間為2~8h。
進(jìn)一步地,所述步驟(2)中,聚苯乙烯樹(shù)脂柱為DIAION HP-20聚苯乙烯樹(shù)脂柱、納微NM-200聚苯乙烯樹(shù)脂柱、D101聚苯乙烯樹(shù)脂柱、HPD-400聚苯乙烯樹(shù)脂柱、AmberliteXAD-8聚苯乙烯樹(shù)脂柱或HZ816聚苯乙烯樹(shù)脂柱中的任一種。
進(jìn)一步地,所述步驟(3)中,反相硅膠層析柱的填料選用C4、C8或C18烷基硅膠鍵合相中的任一種,且粒徑為50μm。
進(jìn)一步地,所述步驟(4)中,反相硅膠層析柱的填料選用C4、C8或C18烷基硅膠鍵合相中的任一種,且粒徑為50μm。
本發(fā)明的有益效果在于:
提供一種快速色譜制備非達(dá)霉素的方法,不僅能夠快速便捷的獲得非達(dá)霉素,而且所獲得的非達(dá)霉素的純度與收率均高,此外,整個(gè)方法操作相對(duì)簡(jiǎn)單、成本較低,能夠適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
【附圖說(shuō)明】
下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
圖1是本發(fā)明實(shí)施例1-3中浸提液的HPLC色譜圖。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例1中解吸液的HPLC色譜圖。
圖3是本發(fā)明實(shí)施例1中所收集非達(dá)霉素含量85%以上的洗脫液的HPLC色譜圖。
圖4是本發(fā)明實(shí)施例1中所收集非達(dá)霉素含量98.5%以上的洗脫液的HPLC色譜圖。
圖5是本發(fā)明實(shí)施例2中解吸液的HPLC色譜圖。
圖6是本發(fā)明實(shí)施例2中所收集非達(dá)霉素含量85%以上的洗脫液的HPLC色譜圖。
圖7是本發(fā)明實(shí)施例2中所收集非達(dá)霉素含量98.5%以上的洗脫液的HPLC色譜圖。
圖8是本發(fā)明實(shí)施例3中解吸液的HPLC色譜圖。
圖9是本發(fā)明實(shí)施例3中所收集非達(dá)霉素含量85%以上的洗脫液的HPLC色譜圖。
圖10是本發(fā)明實(shí)施例3中所收集非達(dá)霉素含量98.5%以上的洗脫液的HPLC色譜圖。
【具體實(shí)施方式】
本發(fā)明一種快速色譜制備非達(dá)霉素的方法,包括如下具體操作步驟:
(1)、將非達(dá)霉素發(fā)酵液進(jìn)行固液分離得到菌絲體,然后加入60%~80%乙醇浸泡菌絲體并離心,得到非達(dá)霉素浸提液,待用;
(2)、將步驟(1)所得的非達(dá)霉素浸提液用水稀釋至乙醇濃度為10%~40%,之后導(dǎo)入聚苯乙烯樹(shù)脂柱內(nèi)進(jìn)行吸附,然后采用乙醇進(jìn)行梯度解吸,收集非達(dá)霉素含量45%以上的解吸液;
(3)、將步驟(2)所收集的解吸液合并,并加水稀釋至乙醇濃度為45%~55%,接著導(dǎo)入反相硅膠層析柱中,采用甲醇-水-乙酸進(jìn)行梯度洗脫,收集非達(dá)霉素含量85%以上的洗脫液;
(4)、將步驟(3)所收集到的洗脫液合并,并采用水稀釋至甲醇濃度為55%~65%,再次導(dǎo)入反相硅膠層析柱中,采用乙腈-水-乙酸進(jìn)行梯度洗脫,收集非達(dá)霉素含量98.5%以上的洗脫液并進(jìn)行合并,進(jìn)行濃縮、干燥后得到高純度的非達(dá)霉素成品。
其中,步驟(1)中,60%~80%乙醇的加入量為每千克濕的菌絲體中加入1~8升;浸提溫度為10~50℃;浸提時(shí)間為2~8h。步驟(2)中,聚苯乙烯樹(shù)脂柱為DIAION HP-20聚苯乙烯樹(shù)脂柱、納微NM-200聚苯乙烯樹(shù)脂柱、D101聚苯乙烯樹(shù)脂柱、HPD-400聚苯乙烯樹(shù)脂柱、AmberliteXAD-8聚苯乙烯樹(shù)脂柱或HZ816聚苯乙烯樹(shù)脂柱中的任一種;可以優(yōu)選納微NM-200聚苯乙烯樹(shù)脂柱或HZ816聚苯乙烯樹(shù)脂柱。步驟(3)中,反相硅膠層析柱的填料選用C4、C8或C18烷基硅膠鍵合相中的任一種,且粒徑為50μm;可以優(yōu)選C18烷基硅膠鍵合相(粒徑為50μm)。步驟(4)中,反相硅膠層析柱的填料選用C4、C8或C18烷基硅膠鍵合相中的任一種,且粒徑為50μm;可以優(yōu)選C18烷基硅膠鍵合相(粒徑為50μm)。需要說(shuō)明的是,本發(fā)明中甲醇濃度、乙醇濃度的百分?jǐn)?shù)在無(wú)特殊說(shuō)明的情況下均為體積百分?jǐn)?shù)。
另外,本發(fā)明中所提及的非達(dá)霉素發(fā)酵液的發(fā)酵培養(yǎng)所用游動(dòng)放線菌為Actinoplanes deccanensis ATCC21983,購(gòu)自美國(guó)模式培養(yǎng)物集存庫(kù)(ATCC);DIAION HP-20聚苯乙烯樹(shù)脂購(gòu)自三菱化學(xué)株式會(huì)社;納微NM-200聚苯乙烯樹(shù)脂、D101聚苯乙烯樹(shù)脂、HPD-400聚苯乙烯樹(shù)脂購(gòu)自蘇州納微生物科技有限公司;AmberliteXAD-8聚苯乙烯樹(shù)脂購(gòu)自北京慧德易科技有限公司;HZ816聚苯乙烯樹(shù)脂購(gòu)自上海華震科技有限公司;購(gòu)買而來(lái)的聚苯乙烯樹(shù)脂在應(yīng)用時(shí)填入相應(yīng)的柱體內(nèi)形成相應(yīng)的聚苯乙烯樹(shù)脂柱;反相硅膠層析柱的填料是購(gòu)自YMC公司;甲醇、乙醇、乙腈等試劑均為市售;水為蒸餾水;高效液相色譜儀為島津LC-20A。
非達(dá)霉素檢測(cè)采用高效液相色譜法,色譜條件:色譜柱為月旭Ultimate XB-C18(ID4.6mm×250mm,5μm),流動(dòng)相為甲醇:0.1%甲酸水溶液(73:27),流速1mL/min,檢測(cè)波長(zhǎng)266nm,進(jìn)樣量10μL,柱溫40℃;非達(dá)霉素的保留時(shí)間在不同檢測(cè)批次間略有波動(dòng),范圍在17~18min。
本發(fā)明中非達(dá)霉素發(fā)酵液的具體制備過(guò)程如下:
a、斜面菌落的制備與培養(yǎng):將游動(dòng)放線菌菌體接至斜面培養(yǎng)基上,并于30℃下培養(yǎng)10天;斜面培養(yǎng)基為采用ISP培養(yǎng)基,其配方為:酵母提取物4g/L,麥芽提取物10g/L,葡萄糖4g/L,瓊脂20g/L,pH7.2;
b、種子培養(yǎng)基的配制與培養(yǎng):采用鉑環(huán)將斜面培養(yǎng)基上培養(yǎng)所得的單菌落移入種子培養(yǎng)基中,并在培養(yǎng)溫度30℃下,240rpm搖床振蕩培養(yǎng)48h,獲得非達(dá)霉素發(fā)酵的一級(jí)種子液;
種子培養(yǎng)基配方:可溶性淀粉20g/L,葡萄糖5g/L,蛋白胨5g/L,酵母粉5g/L,黃豆粉5g/L,硫酸銨0.5g/L,磷酸氫二鉀0.5g/L,七水合硫酸鎂0.5g/L,碳酸鈣2g/L,pH7.2,搖瓶裝液量為50mL/500mL。
c、發(fā)酵培養(yǎng)基的配制與培養(yǎng):以體積百分比為5%的接種量將步驟(b)所獲得的一級(jí)種子液移入發(fā)酵培養(yǎng)基中發(fā)酵培養(yǎng),發(fā)酵培養(yǎng)溫度28℃,240rpm搖床振蕩培養(yǎng)136h,則獲得本發(fā)明所需的非達(dá)霉素發(fā)酵液;
發(fā)酵培養(yǎng)基配方:可溶性淀粉4g/L,葡萄糖10g/L,蛋白胨3g/L,酵母提取物1g/L,黃豆粉20g/L,氯化鈉2.5g/L,硫酸銨0.25g/L,磷酸氫二鉀0.25g/L,七水合硫酸鎂0.25g/L,碳酸鈣5g/L,微鹽1mL,pH7.5。
為了能夠清楚的闡述本發(fā)明方法的具體過(guò)程,本申請(qǐng)人例舉了如下幾個(gè)具體實(shí)施例。
實(shí)施例1
取非達(dá)霉素發(fā)酵液10L,將發(fā)酵液以4500rpm離心10分鐘,得到2kg菌絲體(濕重);在菌絲體中加入70%乙醇4L,室溫下,電動(dòng)攪拌器攪拌(350rpm)浸提4小時(shí)后離心,收集含非達(dá)霉素的浸提液(4.5L,含非達(dá)霉素1179mg),且浸提液的HPLC色譜圖如圖1所示;將浸提液加水稀釋至乙醇濃度為20%后導(dǎo)入納微NM-200聚苯乙烯樹(shù)脂柱吸附內(nèi)進(jìn)行吸附,樹(shù)脂裝量為300mL,流速為2BV/h,樹(shù)脂柱依次用濃度40%、50%、60%的乙醇溶液進(jìn)行梯度解吸,流速為2BV/h,分段收集非達(dá)霉素含量45%以上的解吸液,解吸液的HPLC色譜圖如圖2所示。
將收集到的非達(dá)霉素含量45%以上的解吸液合并,加水稀釋至乙醇濃度為50%后導(dǎo)入YMC·GEL ODS-A-HG反相硅膠層析柱(柱直徑3cm,柱長(zhǎng)38cm),然后依次用甲醇:水:乙酸=50:50:0.1(V/V/V)、甲醇:水:乙酸=70:30:0.1(V/V/V)進(jìn)行梯度洗脫,洗脫體積分別為3BV、10BV,流速為10mL/min,分段收集非達(dá)霉素含量85%以上的洗脫液,該洗脫液的HPLC色譜圖如圖3所示。
將收集到的非達(dá)霉素含量85%以上的洗脫液合并,加水稀釋至甲醇濃度為58%后再次導(dǎo)入YMC·GEL ODS-A-HG反相硅膠層析柱(柱直徑3cm,柱長(zhǎng)38cm),然后依次用乙腈:水:乙酸=30:70:0.1(V/V/V)、乙腈:水:乙酸=45:55:0.1(V/V/V)進(jìn)行梯度洗脫,洗脫體積分別為3BV、10BV,流速為10mL/min,分段收集非達(dá)霉素含量98.5%以上的洗脫液,該脫液的HPLC色譜圖如圖4所示;合并收集到的非達(dá)霉素含量98.5%以上的洗脫液并將其濃縮、干燥得到非達(dá)霉素精粉390mg。經(jīng)測(cè)定本實(shí)施非達(dá)霉素的總收率為33.1%。
根據(jù)面積歸一化法計(jì)算了本實(shí)施例制備過(guò)程各步驟中非達(dá)霉素的HPLC純度:浸提液中非達(dá)霉素純度為33.7%;解吸液中非達(dá)霉素純度為55.5%,YMC·GEL ODS-A-HG反相硅膠層析柱的甲醇/水/乙酸洗脫液中非達(dá)霉素純度為92.9%,YMC·GEL ODS-A-HG層析柱的乙腈/水/乙酸洗脫液中非達(dá)霉素純度為98.8%。
實(shí)施例2
取非達(dá)霉素發(fā)酵液20L,將發(fā)酵液以4500rpm離心10分鐘,得到3.9kg菌絲體(濕重);在菌絲體中加入60%乙醇8L,室溫下,電動(dòng)攪拌器攪拌(350rpm)浸提4小時(shí)后離心,收集含非達(dá)霉素的浸提液(9L,含非達(dá)霉素2358mg),且浸提液的HPLC色譜圖如圖1所示;將浸提液加水稀釋至乙醇濃度為40%后導(dǎo)入納微NM-200聚苯乙烯樹(shù)脂柱吸附內(nèi)進(jìn)行吸附,樹(shù)脂裝量為500mL,流速為2BV/h,樹(shù)脂柱依次用濃度40%、50%、60%的乙醇溶液進(jìn)行梯度解吸,流速為2BV/h,分段收集非達(dá)霉素含量45%以上的解吸液,解吸液的HPLC色譜圖如圖5所示。
將收集到的非達(dá)霉素含量45%以上的解吸液合并,加水稀釋至乙醇濃度為45%后導(dǎo)入YMC·GEL ODS-A-HG反相硅膠層析柱(柱直徑3cm,柱長(zhǎng)38cm),然后依次用甲醇:水:乙酸=50:50:0.1(V/V/V)、甲醇:水:乙酸=70:30:0.1(V/V/V)進(jìn)行梯度洗脫,洗脫體積分別為4BV、10BV,流速為10mL/min,分段收集非達(dá)霉素含量85%以上的洗脫液,該洗脫液的HPLC色譜圖如圖6所示。
將收集到的非達(dá)霉素含量85%以上的洗脫液合并,加水稀釋至甲醇濃度為55%后再次導(dǎo)入YMC·GEL ODS-A-HG反相硅膠層析柱(柱直徑3cm,柱長(zhǎng)38cm),然后依次用乙腈:水:乙酸=30:70:0.1(V/V/V)、乙腈:水:乙酸=50:50:0.1(V/V/V)進(jìn)行梯度洗脫,洗脫體積分別為3BV、10BV,流速為12mL/min,分段收集非達(dá)霉素含量98.5%以上的洗脫液,該脫液的HPLC色譜圖如圖7所示;合并收集到的非達(dá)霉素含量98.5%以上的洗脫液并將其濃縮、干燥得到非達(dá)霉素精粉806mg;經(jīng)測(cè)定本實(shí)施非達(dá)霉素的總收率為34.2%。
根據(jù)面積歸一化法計(jì)算了本實(shí)施例制備過(guò)程各步驟中非達(dá)霉素的HPLC純度:浸提液中非達(dá)霉素純度為33.7%;解吸液中非達(dá)霉素純度為58.8%,YMC·GEL ODS-A-HG反相硅膠層析柱的甲醇/水/乙酸洗脫液中非達(dá)霉素純度為92.7%,YMC·GEL ODS-A-HG層析柱的乙腈/水/乙酸洗脫液中非達(dá)霉素純度為99.1%。
實(shí)施例3
取非達(dá)霉素發(fā)酵液30L,將發(fā)酵液以4500rpm離心10分鐘,得到5.9kg菌絲體(濕重);在上述菌絲體中加入80%乙醇12L,室溫下,電動(dòng)攪拌器攪拌(350rpm)浸提4小時(shí)后離心,收集含非達(dá)霉素的浸提液(13.6L,含非達(dá)霉素3531mg),且浸提液的HPLC色譜圖如圖1所示;將浸提液加水稀釋至乙醇濃度為10%后導(dǎo)入納微NM-200聚苯乙烯樹(shù)脂柱吸附,樹(shù)脂裝量為500mL,流速為2BV/h,樹(shù)脂柱依次用濃度40%、50%、60%的乙醇溶液進(jìn)行梯度解吸,流速為2BV/h,分段收集收集非達(dá)霉素含量45%以上的解吸液,解吸液的HPLC色譜圖如圖8所示。
將收集到的非達(dá)霉素含量45%以上的解吸液合并,加水稀釋至乙醇濃度為55%后導(dǎo)入YMC·GEL ODS-A-HG反相硅膠層析柱(柱直徑4.6cm,柱長(zhǎng)40cm),然后依次用甲醇:水:乙酸=50:50:0.1(V/V/V)、甲醇:水:乙酸=70:30:0.1(V/V/V)進(jìn)行梯度洗脫,洗脫體積分別為2BV、10BV,流速為25mL/min,分段收集非達(dá)霉素含量85%以上的洗脫液,該洗脫液的HPLC色譜圖如圖9所示。
將收集到的非達(dá)霉素含量85%以上的洗脫液合并,加水稀釋至甲醇濃度為65%后再次導(dǎo)入YMC·GEL ODS-A-HG反相硅膠層析柱(柱直徑4.6cm,柱長(zhǎng)40cm),然后依次用乙腈:水:乙酸=30:70:0.1(V/V/V)、乙腈:水:乙酸=45:55:0.1(V/V/V)進(jìn)行梯度洗脫,洗脫體積分別為2BV、10BV,流速為25mL/min,分段收集非達(dá)霉素含量98.5%以上的洗脫液,該洗脫液的HPLC色譜圖如圖10所示;合并收集到的非達(dá)霉素含量98.5%以上的洗脫液并將其濃縮、干燥得到非達(dá)霉素精粉1144mg;經(jīng)測(cè)定本實(shí)施非達(dá)霉素的總收率為32.4%。
根據(jù)面積歸一化法計(jì)算了本實(shí)施例制備過(guò)程各步驟中非達(dá)霉素的HPLC純度:浸提液中非達(dá)霉素純度為33.7%;解吸液中非達(dá)霉素純度為55.1%,YMC·GEL ODS-A-HG反相硅膠層析柱的甲醇/水/乙酸洗脫液中非達(dá)霉素純度為88.5%,YMC·GEL ODS-A-HG層析柱的乙腈/水/乙酸洗脫液中非達(dá)霉素純度為98.9%。
綜上,本發(fā)明方法,不僅能夠快速便捷的獲得非達(dá)霉素,而且所獲得的非達(dá)霉素的純度與收率均高,此外,整個(gè)方法操作相對(duì)簡(jiǎn)單、成本較低,能夠適用于工業(yè)化生產(chǎn)。