克拉維酸(Clavulanic Acid, CA)是一種p-內酰胺酶抑制劑,與青霉素等p-內酰胺類抗生素聯用,可提高對產β-內酰胺酶菌體的抗菌活性。
目前,克拉維酸的分離是將克拉維酸轉化為一種克拉維酸的藥用鹽,一般為鉀鹽,它是臨床上應用最廣泛的克拉維酸鹽。分離主要步驟為:首先對發酵液進行固液分離,濃縮目的產物,如膜過濾或者離心的方法去除菌絲體及雜蛋白,包括在發酵液中加入絮凝劑或加入酸堿調pH等前處理;然后進行目的產物的提取,如有機溶劑萃取、離子交換色譜法等;最后是產品的精制,如蒸發結晶、成鹽結晶等。隨著下游工藝的進行,產品的純度不斷提高。
有機溶劑萃取法是提取克拉維酸的有效方法,有機溶媒萃取克拉維酸,其基本原理就是克拉維酸在不同pH條件下以不同的化學狀態存在,即離子化狀態和中性分子狀態,其中離子化狀態親水,中性分子狀態親酯,因此不同的化學狀態在水相和有機相中的分配系數不同,通過調節酸堿度實現目標產物在水相和有機相的轉移。
其中常用的萃取劑有有醋酸丁酯、乙酸乙酯、丁醇、甲基異丁基酮等,利用乙酸乙酯:甲基異丁基酮(4:1)混合溶劑萃取CA,在萃取用量二倍于原料液,兩次二級逆流萃取,萃取調節平衡pH值為1.5的條件下,萃取得率為97.8%。
篩選不同的酯和醇進行克拉維酸萃取實驗,酯類有:乙酸乙酯、乙酸丁酯和甲基異丁基酮;醇類有:丁醇、戊醇、己醇、辛醇和異戊醇。其中丁醇和乙酸乙酯的萃取收率較高,考察溫度、pH、有機溶劑和油水比等因素對萃取的影響,并采用中心組合設計對對克拉維酸萃取條件進行優化。得到了最優的萃取條件:丁醇和乙酸乙酯為萃取劑(1:4)、油水比3.76、pH=2.0、8℃下分離純化克拉維酸, 最高的萃取收率為90.49%。RuddickI40l通過反萃取,將CA萃取到水相,后減壓蒸餾,冷凍干燥得CA的鉀鹽。
有機溶劑萃取具有成本低,能耗低,而且易于實現工業連續化的生產。目前,溶劑萃取設備首選離心萃取機,天一萃取CWL-M系列離心萃取機相較于傳統的混合分離設備,其工作原理有著本質的區別。離心萃取機是利用離心力將兩相液體進行快速混合分離,混合傳質速度快,萃取效率高,分離徹底,沒有夾帶現象出現。