必特螺旋霉素在大孔树脂HZ820上的吸附动力学研究

万方数据
７５８
必特螺旋霉素在大孔树脂Ｈｚ８２０上的吸附动力学研究徐婕等
脂性好、体内活性高的新型抗生素，对其有效组分
分离方法的研究具有重要的意义。本文从吸附的角
度对其吸附动力学展开研究。
大孔树脂吸附法具有选择性能好、能耗低、溶剂
损耗小，操作简单等优点。近年来，国内外报道的抗
生素中有不少采用大孔树脂吸附法作为提取精制手段
［６＿¨］。大孔吸附树脂吸附技术具有非常复杂的传质机
理，大部分的吸附传质过程都是时间的函数【１２】。为了
掌握必特螺旋霉素与树脂之间的吸附动力学关系，本
文采用动力学模型，模拟吸附动力学数据。
本文中主要工作有：（１）获得实验相平衡数据：
（２）确定合适的热力学模型描述热力学数据；（３）采用
５种动力学模型模拟动力学数据，获得传质参数。
ｔｈｅ ａｄｓｏ印ｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｉｔｅｓｐｉｒａｍｙｃｉｎ ｏｎ ＨＺ８２０ ｒｅｓｉｎ，ｔｈｅ ａｄｓｏ印ｔｉｏｎ ｗａｓ ｆａｖｏｒａｂｌｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｄ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｔｅＨｌ【ｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｉｏｎｉｃ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｒｅ ｆａＶｏｒ￡如ｌｅ ｆ．ｏｒ ａｄｓｏ叩ｔｉｏｎ．
摘要：在本文中，采用大孔吸附树脂Ｈｚ８２０从水溶液中吸附分离必特螺旋霉素。吸附速率是吸附实验设计中～个很重要
的参数。本文以吸附温度，离了强度为考察参数，利用间歇吸附实验，获得必特螺旋霉素在Ｈｚ８２０上的吸附动力学数据和热
力学数据。使用准‘级方程（ｐｓｅｕｄｏ一６ｒｓｔ—ｏｒｄｅｒ）、准二级方程（ｐｓｅｕｄｏ—ｓｅｃｏｎｄ—ｏｒｄｅｒ）、Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ动力学方程、空隙扩散模型（ｐｏｒｅ ｄｉｆ．ｆｕｓｉｏｎ ｍｏｄｅｌ）和ＥｌｏＶｉｃｈ方程５种模型对实验动力学数据进行拟合，并分析对比了拟合结果。结果表明，准二：级方程对实验数
分别移取１００ｍＬ不同浓度０．７２～１．２０９／Ｌ（Ｃ。）、 离子强度０．０５～０．５０ｍｏｌ／Ｌ、ｐＨ６．０的必特螺旋霉素磷
１’ａｂ．１
表１ 大孔树脂ＨＺ８２０性质
Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ＨＺ８２０ ｍａｃｒｏｐｏｒｏｕｓ ｒｅｓｉｎ
极性
非极性
３８０
９５０
粉砩佩概恤恤衄径：恤ｍ到札恸Ａ憎
移取１００ｍＬ、离～ｆ强度Ｏ．０５～０．５０ｍｏＩ／Ｌ，ｐＨ６．０
的必特螺旋霉素磷酸盐缓冲溶液至５００ｍＬ具塞锥形
瓶。｝Ｊ，将锥形瓶密闭后置于恒温振荡器上，调整龟
实验所需的温度，待溶液恒温后，加入０．２５９预处理 好的树脂，调整振荡速度为２２０ｒ／ｍｉｎ，开始计时，实
验前期每隔一小时取样分析，随后增大取样问隔，
（１１）
式中，七为Ｌａｎｇｍｕｉｒ模型中的常数，ｃｎ为必特螺旋霉
索的初始浓度（ｇ／Ｌ）。当ＪＲ，＝０时，吸附过程为不町逆
过程：当０＜Ｒ．＜ｌ时，吸附过程为优惠吸附；当尺．≥ｌ 时，该吸附过程为非优惠吸附。
从图ｌ可知，Ｌａｎｇｍｕｉｒ（虚线所示）和Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ（实
线所示）吸附等温线方程均较好地拟合了实验数据，
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ Ｂｉｔｅｓｐｉｒａｍｙｃｉｎ；Ｒｅｓｉｎ；Ｋｉｎｅｔｉｃｓ；Ａｄｓｏｑ）ｔｉｏｎ ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ
必特螺旋霉素是由将克隆自碳霉素产生菌的 ４”一０一异戊酰基转移酶基因整合到螺旋霉素产生菌
Ｓｆ，印ｆＤ仍７ｃＰｓ印ｆ砌疗砂ｃＰ眈“ｓ Ｆ一２１的染色体上而构建成 的一一株稳定的生物工程菌ＷＳＪ一１—１９５【１－ｓＪ。作为一种亲
司）；恒温振荡器（ＤＨＺ．ＤＡ，太仓市实验设备厂）； 紫外可见分光光度计ｆ上海棱光技术有限公司，
７５２（ｓ）ＵＶ）。 ．
２．２树脂预处理 取一定量大孔吸附树脂，用２倍左右体积的乙醇
浸泡２ｈ，并不时搅动，使树脂充分溶胀；然后将已 充分溶胀的吸附树脂装柱，以每小时３～４倍床层体积
的流速，将５～８倍树脂体积的乙醇通过树脂层，直到
ｒａｔｅ ｃｏｎｔｒｏＵｅｄ ｔｈｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ．７ｒｗｏ ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃ ｍｏｄｅｌｓ（Ｌａｎｇｍｕｉｒ ｉｓｏｔｈｅｎｎ ｅｑｕａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ
１ｓｏｔｈｅｍ ｅｑｕａｔｌｏｎ）ｗｅｒｅ ｕｓｅｄ ｔｏ丘ｔ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｄａｔａ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｂｏｔｈ ｍｏｄｅｌｓ ｓｕｃｃｅｓｓ如ｌｌｖ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ
（７）
Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ模型：
ｌｎ ｇｆ＝爿＋Ｂｌｎｆ
（８）
Ｅｌｏｖｉｃｈ方程：
吼＝（１伊）ｌｎ（叩）＋（１伊）ｌｎ，（９）
本实验中，ＨＺ８２０作为吸附剂，必特螺旋霉素
为吸附质。
２实验
２．１实验材料与仪器
必特螺旋霉素（效价９６０Ｕ／ｍｇ，沈阳抗生素厂提 供）；大孔吸附树脂（ＨＺ８２０，上海华震科技有限公
收稿Ｂ期： ２０１１一０９一ｌＩ 基金项目： 上海市科委生物医药重点科技攻关项目（０８４３１９∞９０２、 作者简介： 徐婕，女，生ｆ。１９８５年．博土，主要从事抗生索分离纯化的研究，Ｅ．ｍａｌｌ：ｘｕｊＯｊ２９＠１６３．ｃｏｍ ‘通讯作者， 朱家文，男，教授，博士生导师，主要从事生物分离前沿技术的探索研究，Ｅ，ｍａｉｌ：ｊｗｚｈｕ＠ｅｃｕｓｔ．ｅｄｕ．ｃｎ
流出液加水稀释后不变浑为止；经乙醇处理后，以 每小时６～８倍床层体积的流速将去离子水通过树脂床
层，置换出乙醇即可。Ｈｚ８２０性质如表１所示。
２．３ 分析方法
采用硫酸显色法，在４８３ｎｍ波长下，使用７５２（ｓ） ＵＶ紫外可见光分光光度计测定水溶剂中必特螺旋霉
素的浓度【１８Ｊ叭。
２．４实验方法
２．４．１ 吸附等温线的测定
拟合得到的模型参数如表２所示。对于不同离子强
度时，必特螺旋霉素在ＨＺ８２０大孔树脂Ｅ的吸附博
温线既符合Ｌａｎｇｍｕｉｒ方程，也符合Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ。根据
ＪＲ２值，Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ方程的拟合程度优丁．Ｌａｎｇｍｕｉｒ吸附
等温线方程。这是凶为ＨＺ８２０树脂具柯／ｆｉ均匀的外
农血，树脂表面的／ｆｉ均匀性对必特螺旋霭素在大孔
分析样晶中必特螺旋霉素的浓度，得到必特螺旋霉
素浓度（Ｃ）随时间（ｆ）变化的数据。吸附时间为２０ｈ。
ｆ时刻单何树脂埘必特螺旋霉素的吸附量ｑ．（ｇ／ｇ） 可山下式计算得Ｈｊ：
ｑ，＝（ｃｌ，一Ｃ：）ｙ／Ｍ
（１０）
武Ｌ｝｜，ｃ０和Ｃ（ｇ／ｍＬ）分别为初始ｒ＝０和ｆ时刻的必
特螺旋霉素在液相中的浓度，坎ｍＬ）为溶液体积，Ｍ．
１５０ １ ７２
万方数据
中国抗生素杂志２０１２年１０月第３７卷第１０期
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酸盐缓冲溶液至５００ｍＬ具塞锥形瓶中，将锥形瓶密
闭后置于恒温振荡器Ｅ恒温至所需温度，分别加入
０．２５９预处理好的树脂，调整振荡速度为２２０ｒ／ｍｉｎ，
于２９３～３１３Ｋ下振荡反应２０ｈ，测定平衡溶液巾必特螺
旋霉素的浓度。
２．４．２ 间歇搅拌吸附动力学的测定
拟一级速率方程是应用最广泛的方程，如下式：
冬：毛（ｇ。一ｇ，）
（３）
臼Ｚ
积分可得：
１ｎ（ｇ。一ｇ，）＝ｌｎｇ。一矗ｆ
（４）
拟二级模型：
粤：屯（”ｇ二。ｎ ＿ｇｆ“。）ｚ ｄｔ
积分可得：
ｆ／ｇ，＝ｆ／ｇｍ＋１／尼２９：
（６）
粒子内扩散模型也是常用的吸附动力学模型，
它适用于混合良好的吸附系统［·引。
吼＝ｋ∥树脂｝二的吸附过程源自‘定的影响，必特螺旋霉素的关键字： 必特螺旋霉素；大孔树脂；动力学；吸附相、＿ｆ；￡衡
中图分类号：ＴＱ４６５．５
文献标识码： Ａ
Ｓｔｕｄｉｅｓ ｏｎ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｋｉｎｅｔｉｃ ｏｆ ｂｉｔｅｓｐｉｒａｍｙｃｉｎ ｂｙ ｍａｃｒ９ｐｏｒｏｕｓ ｒｅｓｉｎ
Ｘｕ Ｊｉｅｌ，Ｚｈｕ Ｊｉａ—ｗｅｎｌ，Ｃｈｅｎ Ｋｕｉｌ，Ｓｕｎ Ｈｕａ一１ｉ１ ａｎｄ Ｙａｎｇ Ｓｈｅｎｇ—ｗｕ２ （１ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｒｅ，Ｅａｓｔ ｃｈｉｎａ ＵｎｉＶｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔ色ｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈａｎ曲ａｉ ２００２３７；
为Ｌａｎｇｍｕｉｒ常数。
Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ经验吸附方程１６］形式如下：
吼＝尼，Ｃ
ｆ２１
式中，忸咒为方程特征常数。方程（１）中的ｇ。、尼
和方程（２）中的颤、即可以分别根据实验数据线性化１／ｇ。
和１／ｅ、１１１９。和ｌｎｃ：获得。
１．２吸附动力学
吸附动力学决定吸附过程的效率，在本文中运
用多种动力学模型预测吸附过程。在这些模型中，
中国抗生素杂志２０１２年１０月第３７卷第１０期
．７５７，
文章编号：１００１—８６８９（２０１２１１０—０７５７—０７
必特螺旋霉素在大孑Ｌ树脂ＨＺ８２０上的吸附动力学研究
徐婕， 朱家文ｔ，＋ 陈葵ｔ 孙华丽ｒ 杨生武ｚ
（１上海市华东理工大学化工学院生化分离组，上海２００２３７； ２呼伦贝尔北方药业有限公司，呼伦贝尔０２２１５０１
据的拟合具有最高的相关度，并根据对比结果判断该吸附系统为非均相吸附过程，吸附速率由液膜扩散速率和孔内扩散速率综
合控制。Ｌａｎｇｍｕｉｒ和Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ吸附等温线方程均较好地摧述了必特螺旋霉素在Ｈｚ８２０树腊卜－的吸附相平筏关系。该吸附过程为
优惠吸附过程，提高温度和增大离子强度均有利吸附的进行。
均匀的表面吸附，假定各分子吸附能相同且与其在
吸附剂表面的覆盖程度无关，吸附仅发生在吸附剂
的活性点上，被吸附物之间没有相互作用。
Ｌａｎｇｍｕｉｒ吸附等温线方程［１５］如下：
ｇ。＝ｇ。尼ｃ：／（１＋尼Ｃ：）
（１）
式中，ｑ。为单位吸附剂上的吸附量，ｇ。为单位吸