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达托霉素(daptomycin)是一种新型脂肽类抗生素,具有在体外抗大多数的革兰氏阳性菌作用,主要作用于耐药菌,如耐万古霉素的肠球菌(VRE)、耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌(MRSA)等。随着细菌耐药性的日趋严重,达托霉素临床应用优势愈加显著。目前国内达托霉素的工业化受到生产成本的极大制约,而在生产成本的构成中,下游的分离纯化成本占有相当比例,因此研究能够有效分离发酵液中达托霉素的方法具有重要意义。
本文首先对达托霉素在HZ816大孔吸附树脂上的吸附平衡特性进行了研究,考察了Langumuir和Freundlich方程对等温吸附线的拟合,并计算热力学参数,结果表明:在实验范围内,Freundlich等温吸附方程能较好拟合实验数据,吸附焓变△H>0,吉布斯自由能△G<0,吸附熵变△S>0,表明该吸附过程为熵驱动的吸热、熵增的自发过程。
其次,采用拟一级动力学模型和拟二级动力学模型描述了达托霉素在HZ816大孔吸附树脂上的吸附动力学特征,采用动边界模型和均匀颗粒扩散模型确定吸附过程中的速度控制步骤。结果表明,拟二级动力学模型能较好的模拟达托霉素在HZ816大孔吸附树脂上的吸附动力学行为,吸附过程的速度控制步骤为颗粒扩散控制。
最后,建立了从发酵液中提取达托霉素的工艺路线:发酵液离心后,再经过有机溶剂萃取,大孔吸附,离子交换层析后纯度由3%提高到87.89%。对各工艺参数进行了优化,确定最佳操作条件为:选择正丁醇为萃取剂,发酵液pH4.5,1/4倍体积正丁醇连续萃取3次即可将95%以上的达托霉素萃取到有机相中,再用3倍体积pH7.5的NaAc-Hac缓冲液将达托霉素反萃取到水相中。选择HZ816大孔树脂为吸附介质,反萃取液pH调至4.5以1 mL min-1的速度上样,上样结束后,先用20%异丙醇-NaAc-Hac缓冲液溶液除去色素和极性较大的杂质,再用pH6-8的60%异丙醇-NaAc-Hac缓冲液溶液以0.5 mL min-1的速度将达托霉素洗脱下来。选择DEAE-Cellulose-52作为离子交换介质,柱长40cm,浓缩溶液有利于在不影响纯度的前提下提高离子交换层析柱的处理量,以pH7.0 NaAc-Hac缓冲液为基础液,300 mL0.10-0.13 mol L-1NaCl溶液在0.5 mLmin-1的流速下线性洗脱。