周慧,曾品涛,郑一敏#,胥秀英,李杰,岳光(1.重庆理工大学药学与生物工程学院,重庆400054;2.重庆市现代中药制药工程技术研究中心,重庆 400054;.北大国际医院集团大新药业股份有限公司,重庆 400700)
洛伐他汀原料药的萃取、纯化工艺研究Δ
周慧1,2*,曾品涛1,2,郑一敏1,2#,胥秀英1,2,李杰1,2,岳光3(1.重庆理工大学药学与生物工程学院,重庆400054;2.重庆市现代中药制药工程技术研究中心,重庆 400054;3.北大国际医院集团大新药业股份有限公司,重庆 400700)
目的:建立洛伐他汀原料药的萃取、纯化工艺。方法:采用超临界CO2流体萃取,以萃取压力(A)、萃取温度(B)、夹带剂用量(C)、萃取时间(D)为考察因素,洛伐他汀萃取率为评价指标,设计L9(34)正交试验优化萃取工艺;采用超声洗涤法进行纯化,设计单因素试验考察洗涤溶剂、洗涤次数、洗涤剂用量对洛伐他汀纯度的影响,优化纯化工艺并进行验证试验。结果:优化萃取工艺为萃取压力25MPa、萃取温度55℃、夹带剂用量2.0mL·g-1、萃取时间100min;优化纯化工艺为95%乙醇为洗涤溶剂,洗涤4次,每次用量2mL·g-1,所得洛伐他汀纯度>98%。结论:该萃取、纯化工艺稳定、简便、可行。
超临界CO2萃取;洛伐他汀;萃取工艺;纯化工艺;优化;纯度
洛伐他汀(Lovastatin)是目前临床上重要的降血脂药物,对原发性高胆固醇血症十分有效,是由真菌产生的一种甲基羟二戊酰辅酶A(HMG-CoA)还原酶抑制剂[1]。目前,洛伐他汀一般通过乙酸丁酯萃取、大孔树脂吸附、解吸附分离纯化、结晶、重结晶精制而得[2,3]。但此种方法下,洛伐他汀萃取率较低,且工艺烦琐、成本高、利润低,且乙酸丁酯的大量使用也对操作人员的健康有害并污染环境。为此,笔者研究了一种新型、经济、环保、简便易行的分离纯化工艺。
本工艺采用超临界CO2流体萃取,95%乙醇超声洗涤纯化,可得到纯度>98%的洛伐他汀产品。其优势在于摒弃了大量有机溶媒,仅使用乙醇一种溶剂,不会对人体及环境造成危害;工艺简便,省去了结晶与重结晶步骤;降低了成本,适合工业化生产的需求。
TC-SPE-50-0.5-210S型0.5L超临界萃取仪(沈阳天诚超临界萃取有限公司);高效液相色谱仪,包括1525二元泵、2487紫外检测器(美国Waters公司);KQ-50型超声波清洗器(昆山市超声波仪器厂)。
红曲霉发酵菌渣(北大国际医院集团重庆大新药业股份有限公司提供);洛伐他汀对照品(上海信然生物技术有限公司,批号:100226,纯度:99.8%);CO2气体(重庆朝阳气体厂,纯度:>99.5%);其他试剂均为市售分析纯。
2.1 洛伐他汀含量测定方法的建立
2.1.1 供试品溶液的制备。称取干燥的红曲霉发酵菌渣9份,每份100.0g,置于萃取釜中,按正交试验条件进行超临界CO2萃取,从分离釜收集产品,减压回收无水乙醇,得到黄色固体,即洛伐他汀粗品。精密称取洛伐他汀粗品一定量,用甲醇制成0.213mg·mL-1的溶液,0.45μm滤膜过滤,即得供试品溶液。
2.1.2 色谱条件[4,5]。色谱柱为 Shimadzu C18(150mm×4.6mm,5μm),流动相为乙腈-0.2%H3PO4溶液(60∶40),流速为1.0mL·min-1,检测波长为238nm,柱温为室温,进样量为10μL。
2.1.3 标准曲线的制备。精密称取洛伐他汀对照品适量,用甲醇溶解制成0.124mg·mL-1的洛伐他汀对照品溶液。精密吸取对照品溶液2、4、6、8、10μL进样,以进样量(X,μg)对峰面积积分值(Y)进行线性回归,得回归方程为Y=0.800×106X+2.6576×105(r=0.9997)。结果表明洛伐他汀进样量在0.248~1.24μg范围内与其峰面积积分值呈良好的线性关系。
2.1.4 稳定性试验。取供试品溶液,分别在制备后0、2、4、6、12、16h各进样10μL,结果洛伐他汀的平均含量为9.73%,RSD=1.54%(n=6),表明供试品溶液在16h内基本稳定。
2.1.5 精密度试验。取10μL供试品溶液,连续进样6次,结果洛伐他汀峰面积的RSD=0.98%(n=6),表明方法精密度良好。
2.1.6 重复性试验。取同一批红曲霉发酵菌渣,经超临界CO2萃取,按供试品溶液的制备方法平行制备6份,每次进样10μL,测定。结果,洛伐他汀峰面积的RSD=1.61%(n=6),表明方法重复性良好。
2.1.7 加样回收率试验。取同一供试品6份,分别加入已知量的洛伐他汀对照品,混匀后,测定含量。计算得平均回收率为98.32%,RSD=1.98%(n=6),表明本方法回收率高。
2.2 超临界CO2萃取工艺的优化
2.2.1 正交试验。超临界CO2萃取洛伐他汀选择无水乙醇为夹带剂,参考文献[6,7]及预试验结果发现萃取压力(A)、萃取温度(B)、夹带剂用量(C,以mL·g-1(原料,即红曲霉菌渣的重量)计)、萃取时间(D)是影响洛伐他汀萃取率的主要因素。取同一批红曲霉菌渣进行超临界CO2萃取,以洛伐他汀的萃取率为评价指标,采用L9(34)正交表进行试验,洛伐他汀萃取率=(萃取物重量×萃取物中洛伐他汀含量)/(原料投入量×原料中洛伐他汀含量)×100%。因素水平见表1,正交试验结果见表2,方差分析结果见表3。
表1 因素水平表Tab 1Factors and levels
表2 正交试验结果Tab 2 Results of orthogonal test
表3 方差分析表Tab 3 Analysis of variance
由表2可知,各萃取因素产生影响的程度依次为萃取压力>萃取温度>萃取时间>夹带剂用量。由表3可知,因素A即萃取压力对试验结果有显著影响。确定最佳萃取工艺条件为A2B3C2D2,即萃取压力25MPa、萃取温度55℃、夹带剂用量2.0mL·g-1、萃取时间100min。
2.2.2 萃取工艺验证试验。分别称取6批干燥红曲霉发酵菌渣各100.0g,按上述最佳萃取工艺条件萃取,测定含量,计算洛伐他汀的萃取率,结果分别为97.02%、97.14%、97.16%、96.76%、97.06%、98.02%,平均值为97.19%,RSD=0.44%,表明该工艺稳定。
2.3 纯化工艺优化
2.3.1 洗涤溶剂选择。取洛伐他汀粗品,分别用无水乙醇、95%乙醇、85%乙醇、75%乙醇、65%乙醇(用量均为1mL·g-1(粗品))进行洗涤,每次超声15min,过滤,重复4次,50℃烘干至恒重,测定其纯度,结果分别为99.01%、98.71%、94.51%、91.15%、79.30%。可见无水乙醇洗涤效果最好,95%乙醇次之,但95%乙醇的价格比无水乙醇低,而且可通过回收得到,综合考虑采用95%乙醇作为洗涤溶剂。
2.3.2 洗涤次数选择。取洛伐他汀粗品,加入95%乙醇(用量为1mL·g-1(粗品)),超声15min,选择洗涤次数分别为1、2、3、4、5、6次,过滤,置于50℃烘干至恒重,测定其纯度,结果分别为85.94%、92.07%、96.35%、98.87%、99.03%、99.08%。可见,随着洗涤次数的增加,洛伐他汀的纯度增大,而洗涤4次以后洛伐他汀的纯度变化不明显,考虑工艺的操作简便和降低成本,选择洗涤次数为4次。
2.3.3 洗涤溶剂用量选择。取洛伐他汀粗品,采用95%乙醇,选择其不同的用量(1、2、3mL·g-1(粗品))进行洗涤,超声15min,过滤,重复4次,50℃烘干至恒重测定其纯度,结果分别为98.94%、99.07%、99.35%。可见,洗涤溶剂用量在1mL·g-1(粗品)的情况下,洛伐他汀的纯度已达98%,符合要求,故选择洗涤溶剂用量为1mL·g-1。
通过单因素试验优化,得最佳纯化工艺条件为采用95%乙醇进行超声洗涤,每次用量为1mL·g-1(粗品),超声15min,过滤,共洗涤4次,产品纯度达98%以上。
2.3.4 纯化工艺验证试验。取6批超临界CO2提取的洛伐他汀粗品,在优化工艺条件下进行纯化,测产品纯度,结果分别为99.10%、98.67%、98.12%、99.03%、98.78%、98.65%,平均值为98.73%,RSD=0.35%,表明该纯化工艺重现性良好、可行。
对洛伐他汀萃取结果影响较大的是萃取压力和萃取温度,其次是萃取时间,影响最小的是夹带剂用量。因此,在进行洛伐他汀超临界CO2萃取时,必须注意各参数的控制。
洛伐他汀成品为白色粉末或针状晶体,其超临界萃取物为浅黄至黄色粉末,加入乙醇后,形成混悬液,洛伐他汀颗粒内部包裹有少量杂质,而常规搅拌很难将内部杂质溶出,采用超声洗涤则有利于杂质溶出、提高产品纯度,故选择超声洗涤纯化方法。
洗涤溶剂的选择是整个纯化工艺的关键,既要考虑纯化效果,又要兼顾工业化生产中的成本控制和环境问题。乙醇是工业中常用溶剂,价格便宜且毒性和环境危害性都较小。洛伐他汀微溶于水,而杂质部位却易溶于乙醇,故乙醇对于本工艺来说是非常理想的洗涤溶剂。
综上所述,所建立的萃取、纯化工艺稳定、简便、可行,适合工业化生产的需求。
[1] 黄 卓,李东栋.洛伐他汀最新研究进展[J].中国生化药物杂志,2010,31(2):144.
[2] 韩文爱,李瑞珍.洛伐他汀工艺现状及研究进展[J].石家庄职业技术学院学报,2006,18(2):11.
[3] 王 健,刘刚叁.洛伐他汀提取工艺研究[J].河北化工,2006,29(5):21.
[4] 冯建立,许振良,杨志和,等.洛伐他汀原料的质量研究[J].中国药房,2007,18(31):2450.
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Study on Isolation and Purification Technology of Lovastatin
ZHOU Hui,ZENG Pin-tao,ZHENG Yi-min,XU Xiu-ying,LI Jie(College of Pharmaceutical and Biological Engineering,Chongqing University of Technology,Chongqing 400054,China)
ZHOU Hui,ZENG Pin-tao,ZHENG Yi-min,XU Xiu-ying,LI Jie(Chongqing Modern Chinese Medicine Pharmacy Engineering Research Center,Chongqing 400054,China)
YUE Guang(PUK International Healthcare Group Daxin Pharmaceuticals Co.Ltd.,Chongqing 400700,China)
OBJECTIVE:To establish the isolation and purification technology of lovastatin.METHODS:Supercritical CO2fluid extraction was adopted.The extraction technology of lovastatin was optimized by L9(34)orthogonal design with extraction pressure(A),extraction temperature(B),the agent of entrainer(C)and extraction time(D)as factors and with the yield of the lovastatin as index.Ultrasonic elution was used for purification of samples.Single factor test was designed to investigate the effects of solvent,the washing times and amount of washing agent on the purity of lovastatin as factors to optimize the purification technology.Validation test was conducted.RESULTS:The optimum extraction conditions for lovastatin were as follows:the extraction pressure of 25MPa,extraction temperature at 55℃,the agent of entrainer of 2.0mL·g-1,extracting for 100min.Purification condition was 95%ethanol as elution solution,washing for 4times,2mL·g-1ethanol for each time.The purity of lovastatin achieved above 98%.CONCLUSION:This technology is stable,convenient and feasible.
Supercritical CO2extraction;Lovastatin;Extraction technology;Purification technology;Optimization;Purity
R972+.6
A
1001-0408(2012)09-0816-03
DOI 10.6039/j.issn.1001-0408.2012.09.17
2011-03-29
2011-05-25)