[发明专利]采用复合絮凝法生产高纯度吩嗪-1-羧酸的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物农药提取纯化技术领域。具体地说，该发明涉及一种利用吩嗪-1-羧酸（PCA）碱溶酸沉的特性，采用加入复合絮凝剂去除有机大分子杂质，从而纯化目标物的方法。

背景技术

吩嗪类抗生素是近年来研究的热点。吩嗪-1-羧酸（PCA）是一种具有广谱抗真菌作用的微生物源抗生素，它从作物根际土壤的自生细菌中分离而成，可以抑制很多种能引起植物根腐、茎腐等病害的真菌病原体对农作物的破坏。田间试验表明，其对小麦根腐病、水稻纹枯病和棉花枯黄萎病具有很强的防治效果。与化学农药相比，PCA具有对动物毒性低、保护生态环境、残留时间短等优点。PCA的广谱抗菌性和安全环保性使得近年来国内外科学家投入大量精力进行研究，目前在吩嗪产品领域的研究报道很多，也成功上市了一些药剂，具有广阔的市场前景和社会前景。

PCA的广谱抗菌性使其具有广阔的市场潜力，因而近年来国内外在吩嗪产品领域的研究报道很多，也成功上市了一些药剂。但多数研究主要集中在两个方面，一是通过培养条件优化和遗传改造来提高PCA发酵产量；二是继续分离更多与植物生长密切相关的产生菌。市场前景的广阔需要产品质量的提升，然而有关从发酵液中提取、分离和纯化PCA的研究还非常有限。目前报道的提取发酵液中PCA代谢物的方法有氯仿抽提法、毛细管区带电泳法等，这些方法步骤繁琐，运行成本较高，不能满足现代农业的技术要求。江南大学粮食发酵工艺与技术国家工程实验室通过絮凝的方法，率先利用水法将发酵液中的PCA纯度提升至65%以上，避免使用有机溶剂，大大降低了分离成本。然而，随着市场的进一步开发，吩嗪类衍生物的新产品开发需要高纯度PCA作为原料支持，另外，高品质的生物农药也需要高纯度的PCA进行配制。当前还没有简单快速地制备高纯度PCA的方法，国内外常用的分离技术主要限制于实验室，如TCL、HPLC等分离方法，这些方法耗时费力、成本较高且产量很小，不适用于工业生产。有些公司现用的提取技术是先将发酵液制成干粉，然后用氯仿或乙酸乙酯萃取蒸馏实现PCA的提取分离，但是由于涉及有机溶剂，工业生产时存在很大的安全隐患，另外，其产品纯度只能达到80~85%，仍不能满足高品质农药的纯度需求和后续衍生品开发的需要。

PCA是黄绿色针状结晶，分子式为C₁₃H₈N₂O₂，分子量为224，熔点241~242℃；溶于醇、醚、氯、仿、苯，微溶于水；在偏酸性及中性条件下稳定。PCA侧链连接有一个羧基，其能在碱性环境中溶解，又能在酸性环境中沉淀，具有碱溶酸沉的特性。碱式氯化铝絮凝剂在弱碱环境中具有很强的去除有机大分子的能力，通过改变胶体表面电荷，压缩双电层，使胶团变性沉淀而过滤去除发酵液中的杂质，然后在滤液中加酸使PCA沉淀析出，经脱水干燥后，就完成了PCA的纯化。该纯化工艺具有分离成本低、简单高效、安全环保的特点。

发明内容

针对上述情况，本发明的目的是提供一种简单高效纯化吩嗪-1-羧酸的方法。通过研究不同絮凝剂与大分子有机杂质的反应机理，本发明进行了一系列实验，找到了最适絮凝温度、絮凝pH值和絮凝剂种类及配比等条件并进行了优化。利用吩嗪-1-羧酸碱溶酸沉的性质，去除杂质的同时不影响目标物的回收，絮凝剂与大分子有机物杂质结合析出后，通过加入一定量的硅藻土助滤剂，比较方便的将固相和液相分离，使吩嗪-1-羧酸得到纯化。而后进行脱水、干燥，得到纯化后的产品。

本发明是通过下述技术方案实现的。

采用絮凝法生产高纯度吩嗪-1-羧酸的方法，使用碱式氯化铝:阳离子聚丙烯酰胺为7~10:1的复合絮凝剂。

所述的采用絮凝法生产高纯度吩嗪-1-羧酸的方法，具体包括以下步骤：

（1）原料预处理

按照原料与水的重量比1:1.5~2.5添加水，用高速搅拌器将膏状的原料打碎，得到吩嗪-1-羧酸浆液，用胶体磨研磨浆液，使小颗粒粉碎，然后过160目筛。在滤液中加入自来水，将吩嗪-1-羧酸的浓度调节到1.8~2.5%(优选2.0-2.3%)；

所述原料中干物质含量为18~22%，其中吩嗪-1-羧酸占干物质量的65~70%；

（2）初调pH值

配制质量分数8~10%的NaOH溶液，缓慢加入到步骤（1）得到的浆液中，60~100rpm搅拌，调节发酵液的pH值至8.0~8.5；

（3）碱溶反应

加热到温度40~50℃，100rpm搅拌反应50~90min；

（4）絮凝