五种离子交换树脂对硫酸新霉素的纯化研究

丁振东 王珍 张泽

摘 要：硫酸新霉素属于氨基糖苷类抗生素，我们对硫酸新霉素的纯化方法进行了研究。研究了五种离子交换树脂对硫酸新霉素的吸附分离性能，筛选出具有较高选择吸附性的离子交换树脂用于制备硫酸弗拉菌素。实验结果表明LX-117SS树脂吸附分离效果最佳。

关键词：硫酸新霉素;离子交换树脂;硫酸弗拉菌素

硫酸弗拉菌素是从硫酸新霉素中分离提取的一种氨基糖苷类抗生素，对金黄色葡萄球菌、棒状杆菌具有良好的抗菌作用，对大肠埃希菌、克雷伯菌、变形杆菌等肠杆菌也有良好的作用，克服了硫酸新霉素的副作用。硫酸新霉素作为硫酸弗拉菌素的粗品，由硫酸新霉素B和C及其他杂质组成，其中硫酸新霉素B含量约65%。硫酸弗拉菌素中硫酸新霉素B含量约97%，新霉素C含量<3%。硫酸新霉素B和硫酸新霉素C二者互为立体异构体，硫酸新霉素B的抗菌活性是新霉素C的60倍，硫酸新霉素C抗菌活性相对较低，但其毒性是硫酸新霉素B的300倍，硫酸弗拉菌素的抗菌活性是硫酸新霉素的1.3倍，但其毒性只相当于硫酸新霉素的1/60。

在制药工业中，离子交换技术的应用主要包括水处理、药物分离纯化、制剂等方面。在使用离子交换法的时候，首先要考虑目的物的解离性，如氨基酸是一类含有氨基和羧基的两性化合物，在不同的pH条件下能以正离子、负离子或两性离子的形式存在。因此，在应用阳离子交换树脂和阴离子交换树脂均可富集分离氨基酸。而抗生素中的含酸性基团，如氨基糖苷类抗生素链霉素、卡那霉素、新霉素等具有碱性基团，在中性或弱酸性条件下以阳离子形式存在，阳离子交换树脂适合于它们的提纯与纯化。因此，本文将通过筛选分离纯化性能较好的离子交换树脂用于硫酸新霉素的纯化，提高工艺水平和产品竞争力。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

HD-2、CG50、FPC3500、LX-117SS、734树脂，西安蓝晓科技新材料股份有限公司;氨水，盐酸，氢氧化钠，硫酸，亚硫酸氢钠，分析纯，国药集团化学试剂有限公司;硫酸新霉素，新宇药业股份有限公司。

TP-DIGI300/2型旋光仪，上海精密科学仪器有限公司;PHS-3C型酸度计，上海精密科学仪器有限公司;ERE-5210A型旋转蒸发仪，DJSB-20/20型低温冷却水循环泵，安徽美高化工有限公司;LPG-25喷雾干燥机，江苏先锋干燥工程有限公司;ICS-6000HPIC高压离子色谱，赛默飞世尔科技有限公司。

1.2 方法

筛选了5种具有代表性的离子交换树脂，分别為HD-2、CG50、FPC3500、LX-117SS、734树脂。首先，我们对离子交换树脂进行预处理，离子交换树脂先用去离子水漂洗，漂去上层泡沫和异物，然后用4～5%盐酸浸泡12h，清洗至pH7～8;其次用4%～5% NaOH溶液浸泡12h，清洗至pH7～8;最后再用 4%～5%盐酸浸泡12h，同样清洗至pH7～8后常温保存备用。

为了确定五种型号树脂对硫酸新霉素的饱和吸附量，采用固定树脂量100 mL，添加硫酸新霉素方式进行摸索。具体实验步骤为：向500 mL三口烧瓶中加入100 mL水和100 mL树脂，然后逐渐添加硫酸新霉素至吸附废液旋光<0.05。

2 结果与讨论

树脂选型：

不同树脂吸附量及吸附后废液旋光如表1所示。

从表1可看出：①HD-2树脂对硫酸新霉素不吸附，该树脂舍弃;②CG-50吸附新霉素，但树脂颗粒较细，属于高压色谱填料，不适用普通树脂柱，工业化生产难度较大，该树脂舍弃;③树脂FPC3500饱和吸附量是89.0 g/L，树脂LX-117SS饱和吸附量125.0 g/L，树脂734饱和吸附量100.0g/L，吸附量均较大满足使用要求。因此，我们重点研究这三种树脂分离硫酸新霉素制备硫酸弗拉菌素情况。

为了比较FPC3500树脂、LX-117SS树脂、734树脂在硫酸新霉素分离纯化中，杂质的分离效果，我们采用相同原料，上柱量40g/L，通过0.35%氨水、0.45%氨水进行预洗，0.70%氨水进行解吸，跟踪检测数据，将硫酸新霉素B、杂质C随预洗时间变化趋势画图进行分析，如图1～3所示。

由图1～3可知：①FPC3500树脂分离纯化过程中，杂质C与产品同时被洗脱，几乎没有分离纯化效果，该树脂舍弃;②LX-117SS树脂分离纯化过程中，杂质C优先产品被洗脱，而且当杂质C被洗脱的峰面积达到最大值时，产品才开始缓慢被洗脱，分离效果非常好;③734树脂分离纯化过程中，杂质C与产品同时被洗脱，分离效果较差。因此，我们选择LX-117SS树脂对硫酸新霉素进行分离纯化制备硫酸弗拉菌素。

3 结论

①筛选的树脂FPC3500、LX-117SS和734对硫酸新霉素具有较好的吸附效果;②在筛选的树脂中，树脂LX-117SS对硫酸新霉素的分离效果最好;③我们将用树脂LX-117SS制备硫酸弗拉菌素，同时优化分离纯化工艺，摸索出适合工业化的分离纯化工艺。

参考文献：

[1] LUO Y， ZENG L C. Process design of fermentation workshop with annual output of 30 million billion units of neomycin sulfate[J]. Light Industry Science and Technology， 2016， 3：42-43.

[2] LI R M， CHEN X J， ZHAO L， et al. A method for extracting foramectin sulfate from neomycin sulfate fermentation broth： CN101343295A[P].2009-01-14.

作者简介：

丁振东（1987- ），男，籍贯：安徽宿州，工程师，硕士研究生，研究方向为药物合成及分离纯化。