万古霉素提取工艺优化及高纯度万古霉素制备

作者：张强 李宁

来源：《中国化工贸易·上旬刊》2017年第11期

        摘 要：万古霉素的分离纯化工艺开发已经有几十年的历史，国内于90年代末首次开发成功，由于价格优势及国内GMP管理水平的提高，万古霉素原料药全球市场基本被中国占领，但随着国内竞争的日益加剧，万古霉素工艺水平的提高和高品质万古霉素的制备成为各药企的主要研究内容。本文拟对万古霉素提取工艺优化及高纯度万古霉素制备进行研究分析，以期为提高万古霉素提供有价值的参考。

        关键词：万古霉素；提取工艺；高纯度

        1 万古霉素的基本概念和提取原理

        在万古霉素问世之后，早期并没有得到广泛的关注和应用，主要是被运用于金黄色葡萄球菌所引起的感染处理方面。然而随着耐青霉素细菌的大量产生，万古霉素的作用日益凸显。由于早期的提取工艺较为落后，且万古霉素具有相对较差的稳定性，难以进行精制和结晶，因而万古霉素的纯度并不是很高。

        抗生素的作用部位大致存在几种：

        一是抑制细胞壁的形成，从而达到杀菌的作用；二是影响细胞膜的功能，破坏细胞膜的结构；三是干扰蛋白质的合成，从而抑制微生物的生长；四是阻碍核酸的合成，从而抑制微生物的生长。而万古霉素的作用原理，主要是第一种方式，即通过抑制细胞壁的合成，达到杀菌的效果。

        2 万古霉素发酵液预处理工艺的优化

        发酵液提取抗生素的起始操作，就是对发酵液进行预处理，从而提高发酵液的过滤速度，有效去除其中的杂蛋白和固体颗粒等物质，以有利于后续的分离纯化操作，使抗生素的生产效率和质量得到一定的提高。发酵液的预处理工序，主要是采取添加絮凝剂、调节和控制温度与pH值等，将杂蛋白、固体杂质等进行去除，从而有效地提高过滤的效率。其中，pH值调节的方法具有较好的可靠性，对于过滤速度及万古霉素发酵液稳定性的影响较为显著，是上述预处理工艺中相对较优的预处理办法。

        3 万古霉素发酵液陶瓷膜微滤工艺的优化

        万古霉素发酵液中，具有较高的菌丝浓度，并且会残留相当比例的培养基，因此对万古霉素进行树脂吸附前，通常都需要对发酵液进行过滤。陶瓷膜微滤工艺中，陶瓷膜的孔径对于过滤的通过量及效率有着十分显著的影响，然而实验表明，过滤的通过量及效率与孔径之间并不是正比例关系，而是呈现出曲线的关系。由于菌体、生物大分子等杂质在过滤的进行过程中不断地积累，从而在陶瓷膜表面形成一层凝胶层，大幅增加过滤的阻力，影响了陶瓷膜的过滤效率。因此，在采取陶瓷膜微滤工艺进行过滤之前，应当计算出最为适当的膜孔径大小，确保该孔径情况下平均通过量和收率处于相对较大的状态，从而有效提高过滤的质量和效率。

        4 万古霉素解吸液脱色工艺的优化

        万古霉素在发酵过程中需要加入大量的碳、氮、微量元素等物质，并且在培养过程中也会形成一定数量的副产物，其中富含蛋白质和无机盐，从而使发酵液呈现出褐色。为了使万古霉素生成白色的粉末成品，有必要对褐色色素进行清除，因此需要采取解吸液脱色工艺。目前，最为常用的是活性炭吸附脱色和大孔吸附树脂吸附脱色等方法，但上述方法虽然具有较高的成效，却难以有效根除万古霉素的色素问题，因此需要进一步进行精制，在活性炭和吸附树脂的基础上加入万古霉素解吸液，从而达到脱色的最大效果。

        万古霉素解吸液对万古霉素进行脱色的过程，影响脱色效率的主要因素有许多，其中包括活性炭的添加量，解吸液的初始酸碱度，脱色的总体搅拌时间与温度、浓度等。经过反复的试验，我们发现当活性炭的添加量为2%，解吸液的初始酸碱度为偏酸性的3.5，且搅拌时间控制在40分钟左右时，对于万古霉素的脱色可以取得最好的效果，脱色效率一度达到了90 %以上，在万古霉素的产业化生产中可以取得较好的经济效益。

        5 高纯度万古霉素的制备

        在早期的万古霉素制备中，由于工艺的落后，普遍采取的是溶剂结晶法，即通过甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮或者氯化铵、氯化钠等溶剂，使万古霉素发酵液进行结晶或者沉淀，从而制作出万古霉素的成品。这种做法，难以去除万古霉素中存在的大量杂质，使得万古霉素的纯度相当低，难以满足欧洲药物的基本纯度标准。随着现代技术的不断发展与更新，特别是各种介质的色谱分离技术的快速发展，万古霉素的分离纯化也得以运用上述技术并得到了长足的发展。通过色谱分析的方法，可以得到纯度超过95%的万古霉素，然后再通过传统的盐析沉淀和乙醇溶液顶洗结晶方法，可以得到纯度相对较高的万古霉素。当然，从该工艺的目前使用情况看，尚不能提取出纯度超过98%的万古霉素，同时在色素处理方面并没有太大的优势，因此生产出的万古霉素在外观颜色等方面并不能取得理想的效果。

        6 结束语

        随着现代技术的不断提升和医药行业的严格管制，医院及医药客户对于万古霉素的纯度提出了越来越高的要求。作为万古霉素的生产商，不仅要切实提升生产方法，研发制备高纯度的万古霉素，还要尽可能地节约成本，使生产出来的万古霉素成品具有较高的市场竞争力，而且应当探索上述生产方法的工业化发展方向，不断地提高生产效率，从而使万古霉素的生产既符合现代医用的实际需求，又适合于工业生产与市场经营，有利于企业的不断发展壮大。

        参考文献：

        [1]李恩民.万古霉素提取工艺优化及高纯度万古霉素的制备[D].杭州：浙江工业大学，2015.

        作者简介：

        张强（1988- ），女，汉族，辽宁海城人，大学本科学历，华北制药华胜有限公司助理工程师，研究方向：化工制药，化工提炼工艺。