超临界CO2萃取阿维菌素B2a的工艺研究

于荣 郭佳 刘万礼 高斌(宁夏泰益欣生物科技有限公司，宁夏 银川 750205)

0 引言

阿维菌素(Avermectin,简称AVM) 又称阿佛曼菌素，一类十六元大环内酯类抗生素，由阿维链霉(Streptomyces avermitilis)发酵代谢产生[1]，天然AVM中含有8个组分，主要有4种即A1a、A2a、B1a和B2a[2]。国标GB 19336—2007 把B2a+B2b 的混合体系B2作为目标，没单独分开；但是B2a有效含量超过90%，B2b的含量少之甚少,B2整体毒性低于B1，所以其使用更加环保[3]。AVM-B2a能够高效抑制南方根结线虫卵的孵化[4]。AVM具有广谱，安全，高效和稳定的特性，目前被广泛应用在农药领域，主要用作农药杀菌剂[5]。本研究主要采用超临界CO2萃取法，通过正交试验对阿维菌素B2a的萃取工艺条件进行优化。

1 材料与方法

1.1 材料

CLJ-B-120-35-1超临界流体萃取器、BS-1500L电子天平、阿维菌素结晶母液、三乙二醇、甲醚、石油醚、丙酮、乙醇、CO2(所有有机试剂均为分析纯)。

1.2 方法

超临界CO2萃取法和正交试验法。

2 实验步骤

2.1 单因素试验

2.1.1 不加夹带剂

精确称取AVM菌丝体0.15kg，本研究主要以萃取压力为35MPa、萃取温度45℃、分离压力5MPa、分离温度45℃和CO2流量6.4 L/h为主要萃取基本条件，在不加夹带剂的条件下萃取1.5h，从而考察不加夹带剂对萃取率的影响。

2.1.2 夹带剂种类的优化

准确称取AVM菌丝体150.0g，实验过程中萃取压力为35MPa，萃取温度45℃，分离压力5MPa，分离温度45℃，CO2流量6.4L/h，提取1.5h的条件下萃取，分别考察加入石油醚、乙醇、丙酮、混合溶剂S(三乙二醇-甲醚)做为夹带剂时，夹带剂用量1:0.6(w/v)对阿维菌素B2a提取率的影响。

2.1.3 萃取压力的优化

精确称取AVM菌丝体0.15kg，本研究主要以三乙二醇-甲醚作为夹带剂、萃取温度45℃、分离压力5MPa、分离温度45℃和CO2流量6.4L/h为主要萃取基本条件，在一定萃取压力(20MPa、25MPa、30MPa和35MPa)的条件下萃取1.5h，从而考察萃取压力对萃取率的影响。

2.1.4 萃取温度的考察

精确称取AVM菌丝体0.15kg，本研究主要以萃取压力为35MPa、三乙二醇-甲醚作为夹带剂、分离压力5MPa、分离温度45℃和CO2流量6.4L/h为主要萃取基本条件，在一定萃取温度(25℃、35℃、45℃和55℃)的条件下萃取1.5h，从而考察萃取温度对萃取率的影响。

2.1.5 CO2流量的优化

精确称取AVM素菌丝体0.15kg，本研究主要以萃取压力为35MPa、三乙二醇-甲醚作为夹带剂、分离压力5MPa、分离温度45℃和萃取温度45℃为主要萃取基本条件，在一定CO2流量(4.8L/h、5.6L/h、6.4L/h和7.2L/h)的条件下萃取1.5h，从而考察CO2流量对萃取率的影响。

2.1.6 萃取时间的优化

精确称取AVM菌丝体0.15kg，本研究主要以萃取压力为35MPa、萃取温度45℃、三乙二醇-甲醚作为夹带剂、分离压力5MPa、分离温度45℃和CO2流量6.4L/h为主要萃取基本条件，分别1h、1.5h、2h和2.5h的条件下进行萃取，从而考察萃取时间对萃取率的影响。

2.2 正交试验

依据单因素优化试验结果，进行多因素多水平的正交试验设计，具体试验设计：将萃取温度、压力、时间和CO2流量作为4个因素，每个因素进行3个水平，即L9(34)正交试验，从而确定最佳萃取工艺优化条件。具体设计如表1所示。

表1 L9(34)因素与水平设计

3 结果与分析

3.1 单因素试验结果

3.1.1 夹带剂种类的考察

根据图1的柱形图可以看出，以混合溶剂S(三乙二醇-甲醚)作为夹带剂，AVM-B2a的提取率相对较高，故夹带剂择混合溶剂S较好。

图1 夹带剂种类对AVM-B2a提取率的影响

3.1.2 萃取压力对阿维菌素B2a萃取率的影响

根据图2-1显示，AVM-B2a萃取率与压力成正比关系：压力越高、萃取率越大，考虑到萃取过程仪表的误差因素，所以确定35Mpa为最佳萃取压力。

3.1.3 萃取温度对阿维菌素B2a萃取率的影响

根据图2-2显示，随着温度的增加，AVM-B2a萃取率也随之升高，但当温度高于45℃时，其萃取率的增加幅度大大减小，从能耗等方面综合考虑该实验的最佳萃取温度为45℃。

3.1.4 CO2流量对阿维菌素B2a萃取率的影响

根据图2-3显示，随CO2流量的增加，AVM-B2a萃取率也随之增加，但当CO2流量大于6.4L/h之后，即便是增加CO2流量AVM-B2a萃取率也没有明显的变化，所以确定6.4L/h为最佳CO2流量。

图2 AVM-B2a萃取率随各因素的变化曲线

3.1.5 萃取时间对阿维菌素B2a萃取率的影响

根据图2-4显示，AVM-B2a萃取率与时间成正比关系：时间越长、萃取率越大，考虑到生产成本和工作效率，所以确定1.5h为最佳萃取时间。

3.2 正交试验结果

根据表2结果显示，单一因素对AVM-B2a萃取率的影响程度为：D

表2 L9(34)正交试验结果

4 结语

根据实验结果显示，压力35MPa，温度45℃，CO2流量6.4L/h，萃取时间1.5h，AVM-B2a的萃取率为97.36%。并且通过单一因素优化实验和正交实验结果表明，CO2流量、压力、温度、时间对AVM-B2a萃取率的影响均存在一定程度的影响，并且影响的顺序为：CO2流量>萃取温度>萃取压力>萃取时间。此外，超临界CO2萃取法可有效提高AVM-B2a萃取率、降低生产成本，这对AVM-B2a的萃取有一定的实用价值。