離子交換纖維在生物制藥及中藥提純方面的應(yīng)用

1、離子交換纖維在生物制藥及中藥提純方面的應(yīng)用吳國(guó)元(正大天晴藥業(yè)股份有限公司江蘇連云港222062)【摘要】目的探討離子交換纖維在牛物制藥及中藥提純方面的應(yīng)用。方法分別 從離子交換樹脂的反應(yīng)機(jī)理、在牛物制藥的應(yīng)用、從中藥中提純牛物堿的應(yīng)用進(jìn) 行分析。結(jié)論離子交換纖維是一種新型纖維狀離子交換材料，其應(yīng)用領(lǐng)域十分廣 泛，包括水處理，有害氣體吸附，重金屬分離，食品工業(yè)及牛物醫(yī)學(xué)工程方面。與傳統(tǒng) 分離材料相比，具有吸附速度快，容易解析，選擇性強(qiáng)，穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)?！娟P(guān)鍵詞】離子交換纖維 分離提純牛物堿【中圖分類號(hào)】r915【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】a【文章編號(hào)2095-1752 ( 2012 ) 30-0021-01

2、離子交換樹脂是最早出現(xiàn)的功能高分子材料，其歷史可追溯到20世紀(jì) 30年代。離子交換樹脂可以使水不經(jīng)過蒸謂而脫鹽，既簡(jiǎn)便乂節(jié)約能源。這些 離子交換樹脂除應(yīng)用于水的脫鹽精制外，還用于藥物提取純化、稀土元素的分離 純化、蔗糖及葡萄糖溶液的脫鹽脫色等。與凝膠型離子交換樹脂相比，大孔型離 子交換樹脂具有機(jī)械強(qiáng)度高、交換速度快和抗有機(jī)污染的優(yōu)點(diǎn)，因此很快得到廣 泛的應(yīng)用。其中，在生物醫(yī)學(xué)工程方面的應(yīng)用目前處于科學(xué)研究的前沿，預(yù)期生物 制藥和?；治鲱I(lǐng)域?qū)⒊蔀殡x子交換纖維的最大應(yīng)用領(lǐng)域。木文探討了離子交換 纖維在牛物物質(zhì)的分離包扌舌氨基酸分離，酶、激素、牛物堿及核酸的提純和中藥 有效成分的提取方面的應(yīng)用。1

3、離子交換樹脂的反應(yīng)機(jī)理離子交換樹脂的交換反應(yīng)與溶液中的置換反應(yīng)相似，是可逆反應(yīng)。這種 可逆反應(yīng)并不是在均相溶液中進(jìn)行，而是在固態(tài)的樹脂和水溶液接觸的界面間發(fā) 牛的。利用固載在聚合物骨架上的功能基所帶的可交換的離子在溶液中能發(fā)牛解 離，如磺酸樹脂上可離解出氫離子，這種離子可在較大的范圍內(nèi)自由移動(dòng)擴(kuò)散到 溶液中。同時(shí)，在溶液中的同類型離子也能從溶液中擴(kuò)散到聚合物的網(wǎng)絡(luò)和孔內(nèi)。 當(dāng)這兩種離子的濃度差較大時(shí)，就產(chǎn)生一種交換的推動(dòng)力使它們之間發(fā)生交換作 用，濃度差越大，交換速度越快。利用這種濃度差的推動(dòng)力關(guān)系使樹脂上的可交 換離子發(fā)生可逆交換反應(yīng)。當(dāng)固態(tài)樹脂上的可交換離子（如h+）被交換后，這 吋樹脂處

4、于飽和狀態(tài)。當(dāng)把溶液變成高濃度的酸吋，h+又能把樹脂上的其它陽(yáng) 離子交換下來(lái)，這時(shí)就是樹脂的“再生”。由于離子交換樹脂中聚合物骨架的穩(wěn) 定，使可逆交換反應(yīng)能在樹脂反復(fù)進(jìn)行，使用壽命長(zhǎng)。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，可以 簡(jiǎn)化生產(chǎn)流程，縮短生產(chǎn)吋間，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。2離子交換樹脂在生物制藥中的應(yīng)用溶劑提取分離技術(shù)是天然產(chǎn)物分離的經(jīng)典技術(shù)，但溶劑耗量大，分離效 率低，環(huán)境污染嚴(yán)重，操作安全性差，一般僅適用于實(shí)驗(yàn)室小量樣品的制備，而 不宜用于工業(yè)生產(chǎn)。隨著分離科學(xué)與技術(shù)的進(jìn)步，離子交換樹脂提取分離技術(shù)在 天然產(chǎn)物提取分離中的應(yīng)用逐漸增加。2.1離子交換樹脂法提取分離氨基酸氨基酸是一類含有氨基和氮基的兩性

5、化合物，在不同的ph條件下能以 陽(yáng)、陰或兩性離子的形式存在。因此，應(yīng)用陽(yáng)離子交換樹脂和陰離子交換樹脂均 可富集分離氨基酸。天然氨基酸主要來(lái)源于蛋白質(zhì)水解液或徽生物發(fā)酵液，隨其 來(lái)源不同，體系中氨基酸的含量與伴生雜質(zhì)的類型也有所區(qū)別，因此提取分離工 藝也不盡相同。豬血粉、毛發(fā)、酪蛋白俘l酪素）、低檔明膠、蠶衣、魚皮魚鱗等 水產(chǎn)廢棄物皆可用作生產(chǎn)氨基酸的原料。根據(jù)生產(chǎn)要求，可用離子交換樹脂法從 溶液中富集和純化混合氮基酸，所得產(chǎn)品可用作復(fù)合氨基酸注射液或口服液;也 能從其中分離出一種或多種純氨基酸，供藥用或食用。2.2離子交換樹脂法提取純化抗生素在發(fā)酵液中，抗生素的濃度很低，提取時(shí)溶劑消耗高，效率

6、低;利用離 子交換樹脂可以選擇性地吸附分離多種離子型抗生素，不僅冋收率較高，而口產(chǎn) 品純度較好?？股胤肿又型卸喾N化學(xué)基團(tuán)，在強(qiáng)酸或強(qiáng)堿條件下容易發(fā) 生化學(xué)變化，導(dǎo)致藥理活性喪失。因此，提取分離所用的離子交換樹脂主要為弱 酸性陽(yáng)離子交換樹脂或弱堿性陰離子交換樹脂。即使偶爾用到強(qiáng)酸或強(qiáng)堿樹脂, 通常也先將陽(yáng)離子交換樹脂轉(zhuǎn)化為na+型或nh4+型，將陰離子交換樹脂轉(zhuǎn)化為 ci型或so42型。離子交換樹脂對(duì)抗生素離子有較大的選擇性，選擇系數(shù)比無(wú)機(jī) 離子如na+或等往往要高出i3個(gè)數(shù)量級(jí)；其原因是抗生索離子與離子交換 樹脂能以多種鍵型發(fā)生吸附作用。除正常的離子靜電作用外，抗生素與樹脂骨架 間的疏

7、水作用、杭生素分子中極性基團(tuán)與樹脂上化學(xué)基團(tuán)的氫鍵或偶極鍵作用等 對(duì)提高其選擇性起著重要作用?？股氐姆肿芋w積較人，人孔網(wǎng)狀樹脂有利于人 分子的擴(kuò)散與吸附，有較大的吸附量。因此適于提取分離抗生素。3離子交換樹脂法從中藥中提取分離生物堿生物堿是許多中草藥的重要有效成份。它們?cè)谥行曰蛩嵝詶l件下以陽(yáng)離 子形式存在，能用陽(yáng)離子交換樹脂從其提取液中富集分離出來(lái)。離子交換樹脂對(duì) 吸附質(zhì)的作用是通過靜電引力和范德華力達(dá)到分離和純化的目的。在生物堿的純 化中使用的是陽(yáng)離子交換樹脂。生物堿鹽陽(yáng)離子交換到樹脂上從而與非堿性的化 合物分離,再用堿水洗脫得到生物堿。如煙堿的生產(chǎn)采用離子交換法可以獲得比 較純凈的硫酸煙

8、堿。由于離子交換樹脂提取分離技術(shù)設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便,生產(chǎn)連 續(xù)化程度高，而口得到的產(chǎn)品往往純度高,成本低，因而離子交換樹脂在天然產(chǎn)物 提取分離研究與生產(chǎn)中的應(yīng)用日益廣泛。離子交換樹脂吸附總生物堿之后，可根 據(jù)各生物堿組分的堿性差異，采用分步洗脫或分步提取的方法，將其中的各種生 物堿組分一一分離。與溶劑法相比，離子交換樹脂法提取分離生物堿具有許多優(yōu) 越之處，不僅操作簡(jiǎn)便、消耗低，而且產(chǎn)品純度好、收率高，更適于工業(yè)化生產(chǎn)。 此外，其它天然堿性化合物（如肌昔）及具有季鍍鹽結(jié)構(gòu)的天然有機(jī)物（如膽堿磷酸 甘油酯）也可用類似工藝提取分離與純化。4結(jié)論總之，離子交換纖維作為一種新型纖維狀離子交換材料，其應(yīng)用領(lǐng)域十 分廣泛，包括水處理、有害氣體吸附、重金屬分離、食品工業(yè)及生物醫(yī)學(xué)工程方 面。與傳統(tǒng)分離材料相比，在生物制藥及中藥提純方面的應(yīng)用顯著，具有吸附速 度快，容易解析，選擇性強(qiáng)，穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。參考文獻(xiàn)周紹箕離子交換