专利名称：一种从链霉菌发酵液中提纯子囊霉素的方法
技术领域：
本发明涉及一种从发酵液中提纯子囊霉素的工艺，属于生物工程领域，具体涉及生物制药，发酵产物的提取、分离和纯化方法，特别涉及一种从链霉菌发酵液中提纯子囊霉素的方法。
背景技术：
子囊霉素(Ascomycin，Immunomycin, FK-520)为二十三碳的大环内酯类化合物， 是免疫抑制剂Π(-506(他克莫司，tacrolimus)乙基类似物，40多年前日本藤泽制药公司从含有吸水链霉菌(Sti^ptomyces hygroscopicus)的土壤中分离得到。自从其结构类似物他克莫司的免疫抑制活性被发现后，迅速推动了子囊霉素及其衍生物的免疫抑制活性研究。研究发现子囊霉素具有很强的免疫抑制剂作用，目前子囊霉素已被用作生产半合成 API (如吡美莫司)的中间体。吡美莫司是第一个被设计用于皮肤病的子囊霉素衍生物，由子囊霉素经缩环反应而形成。吡美莫司主要应用于特应性皮炎(AD)、变应性接触性皮炎、银屑病，红斑狼疮，扁平苔藓，白癜风，Nethenton综合症，移植物抗宿主病等自身免疫疾病的治疗。近年来国内外主要选用以吸水链霉菌为代表的微生物发酵法来生产子囊霉素。 1962年，日本藤泽制药公司首次从壤中分离的吸水链霉菌Streptomyces hygroscopicus No. KK317的发酵液中提取得到子囊霉素。特别是二十世纪八十年代末，Fujisawa及Abbott 公司从吸水链霉菌变种的发酵液中发现了 FR-900520和ATCC14891，它们在光谱、色谱、化学结构上与子囊霉素相同。2008年，匈牙利科学家Attila K0nya等从土壤中筛选到一株子囊霉素产生菌Mi^ptomyces tubercidicus DSMZ42761，证实了非吸水链霉菌也能产生子囊霉素的事实。国内对子囊霉素的研究尚处于起步阶段，中国专利CN101036649公开了子囊霉素作为免疫抑制剂在制备治疗自身免疫性糖尿病和皮肤抑制排斥反应的药物中的用途。昆明理工大学穆云龙通过对子囊霉素菌种选育及发酵条件的的初步研究，发酵培养96小时，发酵效价最高可达131. 7mg/L。但对于如何分离提取产物并为具体说明。1988年日本藤泽制药公司报道提取子囊霉素的方法。由于发酵液中会存在多种子囊霉素类似物且由于子囊霉素在水相中存在异构现象，而提取分离方法中多含有水相，这就使得从发酵液中提纯子囊霉素主要技术研究存在较大技术难度。目前对于子囊霉素的大部分研究工作集中在子囊霉素发酵、子囊霉素衍生物的开发、抗菌活性及临床应用等方面。现阶段子囊霉素分离提取的主要问题是子囊霉素的收率不高，分离成本高等问题。另外，由于子囊霉素在水相中存在异构现象，目前提取分离方法中多含有水相，产品中含有子囊霉素结构类似物，影响产品纯度及产品形态。而我国目前还未有子囊霉素工业化生产报道，其市场基本被日本和美国等国外公司占领。因此，本领域迫切需要提供一种生产成本低廉、适合于工业化生产的提纯子囊霉素的生产方法。
发明内容
本发明的目的是为了改进现有技术中存在的缺陷或不足，而提供了一种采用从链霉菌发酵液中提纯子囊霉素的方法，操作方便、工艺简单、降低了成本、提高了效率，适合工业化生产。本发明的技术方案如下一种从链霉菌发酵液中提纯子囊霉素的方法，其特征在于采用发酵液过滤、菌丝体超声破碎提取、大孔树脂吸附、硅胶柱层析和结晶技术得到子囊霉素纯品。其具体步骤如下1)将链霉菌发酵液过滤，分别收集滤液及菌丝体；菌丝体采用超声波辅助提取 3 5次，控制体系pH值，收集提取液，与滤液合并，得合并液；2)将步骤1)中得到的合并液，经微滤膜过滤后，微滤透过液进入超滤膜过滤，得滤液，转移到装有大孔树脂的床层进行吸附；并用4 5倍大孔树脂柱床体积的有机溶剂进行冲洗，1 3倍的大孔树脂柱床体积的有机溶剂进行解吸，控制柱床温度，收集解吸液；3)将步骤2)收集的解吸液真空浓缩，旋干，得油状物；4)将步骤幻中得到的油状物用有机溶剂溶解，油状物质量与有机溶剂体积比 1 20 1 30g/ml，上样层析硅胶柱，上样液进入层析硅胶后用4 6倍硅胶体积的洗脱剂洗脱，收集含子囊霉素的活性组分；5)将步骤4)收集的含子囊霉素的活性组分经真空浓缩旋干，并用其质量体积比为1 10 1 20g/ml的有机溶剂溶解，将温度降低到0 10°C，保温使子囊霉素结晶析出；冷冻离心，得到子囊霉素一次结晶；6)将步骤幻得到的子囊霉素晶体用有机溶剂搅拌溶解后，加入该溶解液5 10 倍体积的结晶溶剂静置，结晶得到子囊霉素。优选步骤1)中超声波辅助提取中所用有机溶剂为甲醇、乙酸乙酯或乙醇；菌丝体与有机溶剂质量体积比为1 10 1 15g/ml ；超声频率为25 50KHz ；功率为100 200W ；超声提取时间为10 45分钟；控制体系PH值为6 9。优选所述的步骤幻中冲洗时，有机溶剂为体积浓度50% 60%乙醇水溶液或 50% 60%甲醇水溶液；解吸时，有机溶剂为乙酸乙酯、丙酮或甲醇；控制柱床温度为20 35 "C。优选步骤4)中有机溶剂与洗脱剂均为体积比10 1 15 1的乙酸乙酯和甲
醇混合溶液。优选步骤5)中有机溶剂为乙酸乙酯、丙酮或甲醇；降温速率为10 20°C/h;结晶时间为10 20小时。优选步骤6)中搅拌溶解的有机溶剂为丙酮、甲醇或乙酸乙酯；晶体与有机溶剂质量体积比为1 25 1 45g/ml;搅拌温度为25 35°C ；结晶溶剂为环己烷或正己烷； 结晶溶剂的加入时间为5 20分钟；结晶温度为15 25°C ；结晶时间为3 10小时。优选步骤3)和步骤5)中真空浓缩的温度为30 40°C。本发明所述链霉菌发酵液中的链霉菌，其分类命名为链霉菌，菌种的拉丁学名是 Streptomyces sp.，参据的微生物:NJYH2618，保藏日期是2008年5月26日，保藏中心登记入册编号是CGMCC NO. 2519。上述链霉菌Sti^ptomyces sp.，参据的微生物(株)NJYffi618是由本实验室从南京中山陵地区的土壤中，初筛得到31株能抑制假丝酵母生长的放线菌；经摇瓶复筛，用 HPLC(高效液相色谱)检测获得一株子囊霉素产生菌，通过生理生化特性实验和16S rDNA 序列相似性分析，分类鉴定命名为链霉菌，并保藏于中国普通微生物菌种保藏管理中心，其简称为CGMCC，登记入册的编号是CGMCC No. 2519，保藏日期是2008年5月洸日。以此菌种作为生产菌株。CGMCC No. 2519菌株具有下述性质1、形态特征菌株在高氏一号培养基上生长中度，气生菌丝生长中度，孢子丝呈波曲状，孢子成链状排列，在电子显微镜下孢子成椭圆形。2、培养特征培养7-14天，观察菌株在下列各种培养基上的特征。表ICGMCC No. 2519菌株的培养特征
培养基气生菌丝基内菌丝可溶性色素高氏合成一号灰蓝色褐白色无克氏合成一号灰白色白色无察氏琼脂培养基灰白色褐白色无马铃薯浸汁琼脂灰蓝色褐黄色无肉汤培养基灰白色褐黄色无燕麦琼脂培养基灰蓝色褐黄色无3、生理生化性质表2CGMCC No. 2519菌株的生理生化性质
碳源利用情况 (7d)利用情况 (14d)碳源利用情况 (7d)利用情况 (14d)可溶性淀粉L-鼠李糖D-甘露糖■f木糖-麦芽糖乳糖-D-果糖L-山梨糖--葡萄糖+ 为可利用；-为不可利用4、16S rDNA 序列分析
用溶菌酶法从新鲜菌体提取基因组DNA，采用链霉菌通用引物进行16SrDNA扩增，PCR产物经检测、纯化后交由TAKARA公司进行测序。所测的16SrDNA序列经校对、 拼接后与GenBank数据库中相关种属的序列进行BLAST比较得知，菌种Str印tomyces sp. NJYH2618(CGMCC No. 2519)属于链霉菌测得16S rDNA大部分序列143;3bp，具体如下5:CATGCAGTCGAACGATGAACCACTTCGGTGGGGATTAGTGGCGAACGGGTGAGTAACACGTGGGCA ATCTGCCCTTCACTCTGGGACAAGCCCTGGAAACGGGGTCTAATACCGGATAACACTTCCACTCTCCTGGGTGGAGG TTAAAAGCTCCGGCGGTGAAGGATGAGCCCGCGGCCTATCAGCTTGTTGGTGAGGTAATGGCTCACCAAGGCGACGA CGGGTAGCCGGCCTGAGAGGGCGACCGGCCACACTGGGACTGAGACACGGCCCAGACTCCTACGGGAGGCAGCAGTG GGGAATATTGCACAATGGGCGAAAGCCTGATGCAGCGACGCCGCGTGAGGGATGACGGCCTTCGGGTTGTAAACCTC TTTCAGCAGGGAAGAAGCGAAAGTGACGGTACCTGCAGAAGAAGCGCCGGCTAACTACGTGCCAGCAGCCGCGGTAA TACGTAGGGCGCAAGCGTTGTCCGGAATTATTGGGCGTAAAGAGCTCGTAGGCGGCTTGTCACGTCGGGTGTGAAAG ACCGGGGCTTAACCCCGGTTCTGCATTCGATACGGGCTAGCTAGAGTGTGGTAGGGGAGATCGGAATTCCTGGTGTA GCGGTGAAATGCGCAGATATCAGGAGGAACACCGGTGGCGAAGGCGGATCTCTGGGCCATTACTGACGCTGAGGAGC GAAAGCGTGGGGAGCGAACAGGATTAGATACCCTGGTAGTCCACGCCGTAAACGGTGGGAACTAGGTGTTGGCGACA TTCCACGTCGTCGGTGCCGCAGCTAACGCATTAAGTTCCCCGCCTGGGGAGTACGGCCGCAAGGCTAAAACTCAAAG GAATTGACGGGGGCCCGCACAAGCAGCGGAGCATGTGGCTTAATTTGACGCAACGCGAAGAACCTTACCAAGGCTTG ACATACACCGGAAAGCATTAGAGATAGTGCCCCCCTTGTGGTCGGTGTACAGGTGGTGCATGGCTGTCGTCAGCTCG TGTCGTGAGATGTTGGGTTAAGTCCCGCAACGAGCGCAACCCTTGTTCTGTGTTGCCAGCATGCCCTTCGGGGTGAT GGGGACTCACAGGAGACCGCCGGGGTCAACTCGGAGGAAGGTGGGGACGACGTCAAGTCATCATGCCCCTTATGTCT TGGGCTGCACACGTGCTACAATGGCAGGTACAATGAGCTGCGATACCGTGAGGTGGAGCGAATCTCAAAAAGCCTGT CTCAGTTCGGATTGGGGTCTGCAACTCGACCCCATGAAGTCGGAGTTGCTAGTAATCGCAGATCAGCATTGCTGCGG TGAATACGTTCCCGGGCCTTGTACACACCGCCCGTCACGTCACGAAAGTCGGTAACACCCGAAGCCGGTGGCCCAAC CCCTTGTGGGAGGGAGCTGTCGAAGGTGGGACTGGCGATTGGGACGAAGTCGTAACAA-3、有益效果采用本发明提纯子囊霉素，通过对子囊霉素发酵液采用发酵液过滤、超声辅助提取、微滤、超滤、大孔树脂吸附、硅胶柱层析、结晶得到子囊霉素纯品且晶形较为理想，纯度 >98.5%，收率81% 91%。本发明较已报道方法大幅度缩短提取时间，提高了效率，且较少使用水相溶剂，减少了子囊霉素结构类似物，具有操作方便、工艺简单和成本低等特点， 易于工业化生产，为子囊霉素的生产提供了可行的提取工艺。保藏信息上述链霉菌Sti^ptomyces sp.，参据的微生物(株):NJYffi618是由本实验室选育并保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(北京朝阳区大屯路甲3号， 中国科学院微生物研究所)，其简称为CGMCC，登记入册的编号是CGMCC No. 2519，保藏日期是2008年5月洸日
具体实施例方式以下结合实例来进一步解释本发明，但实施案例并不对本发明做任何形式的限定。
6
实施例11)将链霉菌CGMCC No. 2519发酵液过滤，分别收集滤液及菌丝体。菌丝体采用超声波辅助提取3次，超声波辅助提取中所用有机溶剂为甲醇，菌丝体与甲醇质量体积比(g/ ml)为1 15，超声频率为45KHz，功率为120W，超声提取时间为30分钟，体系pH6. 5，收集提取液，与滤液合并，得合并液；2)将步骤1)中得到的合并液，经微滤膜过滤后，微滤透过液进入超滤膜过滤，得滤液，转移到装有SP207大孔树脂的床层进行吸附；并用4倍大孔树脂柱床体积的60%乙醇进行冲洗，1倍大孔树脂柱床体积的乙酸乙酯进行解吸，柱床温度25°C，收集解吸液；3)将步骤2、收集的解吸液在30°C下真空浓缩，旋干，得油状物；4)将步骤3)中得到的油状物用与其质量体积比(g/ml)为1 20的乙酸乙酯-甲醇(乙酸乙酯甲醇=15 1，V/V)混合溶液溶解，上样层析硅胶柱，上样液进入层析硅胶后用4倍硅胶体积的乙酸乙酯-甲醇(乙酸乙酯甲醇=10 1，V/V)洗脱，收集含子囊霉素的活性组分；5)将步骤4)收集的含子囊霉素的活性组分经30°C真空浓缩旋干，并用其质量体积比(g/ml)为1 10的丙酮溶解，以20°C /h将温度降低到5°C，保温IOh使子囊霉素结晶析出；冷冻离心，得到子囊霉素一次结晶；6)将步骤5)得到的子囊霉素晶体在25°C下用与其质量体积比(g/ml)为1 30 的丙酮搅拌至溶解，在10分钟内加入该溶解液6倍体积的环己烷，在15°C下静置4h，得到子囊霉素，纯度99. 5 %，收率86 %。实施例21)将链霉菌CGMCC No. 2519发酵液过滤，分别收集滤液及菌丝体。菌丝体采用超声波辅助提取4次，超声波辅助提取中所用有机溶剂为乙酸乙酯，菌丝体与乙酸乙酯质量体积比(g/ml)为1 10，超声频率为35KHz，功率为180W，超声提取时间为15分钟，体系 PH7，收集提取液，与滤液合并，得合并液；2)将步骤1)中得到的合并液，经微滤膜过滤后，微滤透过液进入超滤膜过滤，得滤液，转移到装有SP825大孔树脂的床层进行吸附；并用4倍大孔树脂柱床体积的55%甲醇进行冲洗，2倍大孔树脂柱床体积的丙酮进行解吸，柱床温度25°C，收集解吸液；3)将步骤2、收集的解吸液在30°C下真空浓缩，旋干，得油状物；4)将步骤3)中得到的油状物用与其质量体积比(g/ml)为1 25的乙酸乙酯-甲醇(乙酸乙酯甲醇=10 1，V/V)混合溶液溶解，上样层析硅胶柱，上样液进入层析硅胶后用5倍硅胶体积的乙酸乙酯-甲醇(乙酸乙酯甲醇=15 1，V/V)洗脱，收集含子囊霉素的活性组分；5)将步骤4)收集的含子囊霉素的活性组分经30°C真空浓缩旋干，并用其质量体积比(g/ml)为1 20的乙酸乙酯溶解，以15°C/h将温度降低到0°C，保温15h使子囊霉素结晶析出；冷冻离心，得到子囊霉素一次结晶；6)将步骤5)得到的子囊霉素晶体在30°C下用与其质量体积比(g/ml)为1 35 的甲醇搅拌至溶解，在15分钟内加入该溶解液10倍体积环己烷，在20°C下静置他，得到子囊霉素，纯度98. 7 %，收率90 %。实施例3
7
1)将链霉菌CGMCC No. 2519发酵液过滤，分别收集滤液及菌丝体。菌丝体采用超声波辅助提取5次，超声波辅助提取中所用有机溶剂为乙醇，菌丝体与乙醇质量体积比(g/ ml)为1 12，超声频率为30KHz，功率为150W，超声提取时间为45分钟，体系pH7. 5，收集提取液，与滤液合并，得合并液；2)将步骤1)中得到合并液，经微滤膜过滤后，微滤透过液进入超滤膜过滤，得滤液，转移到装有DlOl大孔树脂的床层进行吸附；并用5倍大孔树脂柱床体积的50%乙醇进行冲洗，3倍大孔树脂柱床体积的甲醇进行解吸，柱床温度30°C，收集解吸液；3)将步骤2、收集的解吸液在35°C下真空浓缩，旋干，得油状物；4)将步骤3)中得到的油状物用与其质量体积比(g/ml)为1 30的乙酸乙酯-甲醇(乙酸乙酯甲醇=10 1，V/V)混合溶液溶解，上样层析硅胶柱，上样液进入层析硅胶后用6倍硅胶体积的乙酸乙酯-甲醇(乙酸乙酯甲醇=10 1，V/V)洗脱，收集含子囊霉素的活性组分；5)将步骤4)收集的含子囊霉素的活性组分经35°C真空浓缩，并用其质量体积比 (g/ml)为1 15的甲醇溶解，以10°C /h将温度降低到10°C，保温20h使子囊霉素结晶析出；冷冻离心，得到子囊霉素一次结晶；6)将步骤5)得到的子囊霉素晶体在35°C下用与其质量体积比(g/ml)为1 40 的乙酸乙酯搅拌至溶解，在5分钟内加入该溶解液8倍体积正己烷，在25°C下静置10h，得到子囊霉素，纯度99. 2 %，收率83 %。
权利要求
1.一种从链霉菌发酵液中提纯子囊霉素的方法，其特征在于采用发酵液过滤、菌丝体超声破碎提取、大孔树脂吸附、硅胶柱层析和结晶技术得到子囊霉素纯品。
2.根据权利要求1所述的方法，其具体步骤如下1)将链霉菌发酵液过滤，分别收集滤液及菌丝体；菌丝体采用超声波辅助提取3 5 次，控制体系PH值，收集提取液，与滤液合并，得合并液；2)将步骤1)中得到的合并液，经微滤膜过滤后，微滤透过液进入超滤膜过滤，得滤液， 转移到装有大孔树脂的床层进行吸附；并用4 5倍大孔树脂柱床体积的有机溶剂进行冲洗，1 3倍的大孔树脂柱床体积的有机溶剂进行解吸，控制柱床温度，收集解吸液；3)将步骤2)收集的解吸液真空浓缩，旋干，得油状物；4)将步骤幻中得到的油状物用有机溶剂溶解，油状物质量与有机溶剂体积比 1 20 1 30g/ml，上样层析硅胶柱，上样液进入层析硅胶后用4 6倍硅胶体积的洗脱剂洗脱，收集含子囊霉素的活性组分；5)将步骤4)收集的含子囊霉素的活性组分经真空浓缩旋干，并用其质量体积比为 1 10 1 20g/ml的有机溶剂溶解，将温度降低到0 10°C，保温使子囊霉素结晶析出； 冷冻离心，得到子囊霉素一次结晶；6)将步骤幻得到的子囊霉素晶体用有机溶剂搅拌溶解后，加入该溶解液5 10倍体积的结晶溶剂静置，结晶得到子囊霉素。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述的步骤1)中超声波辅助提取中所用有机溶剂为甲醇、乙酸乙酯或乙醇；菌丝体与有机溶剂质量体积比为1 10 1 15g/ml; 超声频率为25 50KHz ；功率为100 200W ；超声提取时间为10 45分钟；控制体系PH 值为6 9。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述的步骤幻中冲洗时，有机溶剂为体积浓度50% 60%乙醇水溶液或50% 60%甲醇水溶液；解吸时，有机溶剂为乙酸乙酯、丙酮或甲醇；控制柱床温度为20 35°C。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于步骤4)中有机溶剂与洗脱剂均为体积比 10 1 15 1的乙酸乙酯和甲醇混合溶液。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于步骤5)中有机溶剂为乙酸乙酯、丙酮或甲醇；降温速率为10 20°C /h ；结晶时间为10 20小时。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于步骤6)中搅拌溶解的有机溶剂为丙酮、 甲醇或乙酸乙酯；晶体与有机溶剂质量体积比为1 25 1 45g/ml ；搅拌温度为25 350C ；结晶溶剂为环己烷或正己烷；结晶溶剂的加入时间为5 20分钟；结晶温度为15 250C ；结晶时间为3 10小时。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于步骤幻和步骤幻中真空浓缩的温度为 30 40"C。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述链霉菌发酵液中的链霉菌，其分类命名为链霉菌，菌种的拉丁学名是MMptomyces sp.，参据的微生物NJYH2618，保藏日期是 2008年5月洸日，保藏中心登记入册编号是CGMCCN0. 2519。
全文摘要
本发明公开了一种从链霉菌发酵液中提纯子囊霉素的方法，属于生物工程领域。采用发酵液过滤、菌丝体超声破碎、大孔树脂吸附、硅胶柱层析及结晶技术得到子囊霉素纯品。本发明采用超声破碎大幅度提高提取效率，操作方便、工艺简单、成本低、效率高，适合工业化生产。
文档编号C07D498/18GK102408435SQ20111020024
公开日2012年4月11日 申请日期2011年7月18日 优先权日2011年7月18日
发明者杨文革, 王瑶函, 胡永红 申请人:南京工业大学