專利名稱：從生化廢棄物中提取生物農(nóng)藥阿維菌素的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用生化廢棄物提取生化農(nóng)藥阿維菌素的方法。
背景技術(shù)：
生物農(nóng)藥是直接利用生物活體成分或生物產(chǎn)生的天然活性物質(zhì)加工而成的制品，通常 主要以天然農(nóng)副產(chǎn)品(植物、動物蛋白為主)為原料，通過微生物發(fā)酵而制得。生物農(nóng)藥 具有專一性強，活性高，對環(huán)境安全，對非靶生物相對安全，開發(fā)利用途徑多，開發(fā)的選 擇余地大等特點，被譽為無公害農(nóng)藥。因此生物農(nóng)藥較化學(xué)合成農(nóng)藥更適合在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)有 害生物綜合防治策略中擴大生產(chǎn)應(yīng)用。
阿維菌素(JM/v肥"iy )是一種新型農(nóng)畜兩用抗生素，屬大環(huán)內(nèi)酯抗生素類殺蟲殺螨劑， 是土壤微生物灰色鏈霉素(6Y r朋to/。yces an r肌'"7i's)的發(fā)酵代謝產(chǎn)物，具備無公害特 性。阿維菌素化學(xué)結(jié)構(gòu)是帶雙糖支鏈的大環(huán)內(nèi)酯，由Ala 、Alb 、A2a 、 A2b 、 Bla 、 Blb 、 B2a和B2b等8個組分組成，在8個組分中B組分的生物活性優(yōu)于A組分，其中以Bla組分活 性最強。1976年，美國默克公司開發(fā)阿維菌素(AVM)、伊維菌素(IVM)及其系列產(chǎn)品。 AVM作為農(nóng)藥于1985年投入市場，IVM作為獸藥于1981年投入市場，自AVM及其系列產(chǎn) 品上市以來,世界各國科學(xué)家及研究人員都認為它的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用是繼青霉素以來抗生素科 學(xué)對人類的又一巨大貢獻，同時，對阿維菌素農(nóng)藥的研制與開發(fā)，也成為人類研制生物農(nóng)藥 的熱點。
我國于80年代末引進分離阿維菌素產(chǎn)素菌種鏈霉素(6Y re/7to/Hyces aKe/7W'"7is), 1994年，中國第一個AVM產(chǎn)品北農(nóng)愛福丁(生物殺蟲殺螨劑)在京農(nóng)公司誕生,這是中國 人完成的AVM從原藥到制劑的第一個高科技產(chǎn)品；1995年，"阿福丁"在京農(nóng)公司研制成 功，這是我國自行研制最先問世的AVM獸用產(chǎn)品。
阿維菌素對多種農(nóng)作物的害螨和害蟲具有很高的生物活性，它是一種優(yōu)良的抗生素殺 蟲、殺螨劑，防治對象主要是菜青蟲、小菜蛾、斜紋夜蛾、棉鈴蟲、煙青蟲、蚜蟲、木虱、 桃小食心蟲、斑潛蠅、葉潛蠅、癭蠅、螨類等，具有廣譜、高效、低殘留和對人畜及環(huán)境 安全等特點。由于它的作用機制獨特，可有效防治對常用的殺蟲、殺螨劑產(chǎn)生抗性的害蟲 和害螨，是當前農(nóng)業(yè)害蟲綜合防治中較理想的農(nóng)藥品種之一。
阿維菌素是一種神經(jīng)毒劑，對螨類和昆蟲具有胃毒和觸殺作用，不能殺卵。其作用機理 是通過干擾害蟲神經(jīng)生理活動，刺激蟲體產(chǎn)生r2氨基丁酸，從而阻斷運動神經(jīng)信息的傳 遞過程，使害蟲中央神經(jīng)系統(tǒng)的信號不能被運動神經(jīng)元接受，從而切斷運動神經(jīng)和肌肉的 聯(lián)系，使害蟲在幾小時內(nèi)迅速麻痹、拒食、緩動或不動，24天后即死亡。因不引起昆蟲迅速 脫水，所以阿維菌素致死作用較緩慢。阿維菌素對蟲、螨的藥效雖不如有些神經(jīng)毒劑那么 快,但它麻痹害蟲，使之極少取食，達到使作物免遭蟲害的目的。阿維菌素對捕食性昆蟲和寄生天敵雖有直接觸殺作用，但因噴施葉表面的阿維菌素可迅速分解消散，而滲入植物薄 壁組織內(nèi)的活性成分可較長時間存在于植物組織中并有傳導(dǎo)作用，故對害螨和潛食危害的 昆蟲具長效性，而對捕食性昆蟲和寄生天敵安全。
阿維菌素有觸殺活性，但胃毒活性更佳，施藥后2 3天殺蟲效果達到最高峰，持效期 約7 15天。其中螨類達30 45天，且耐雨水沖刷。阿維菌素?zé)o殺卵作用，但它能滲入植 物葉片組織內(nèi)，形成藥囊長期儲存，并且"活性轉(zhuǎn)移"，殺死藏在葉內(nèi)的潛葉幼蟲,且抑制新 生的幼蟲潛入葉內(nèi)。它能使接觸葉片上藥液的雌性成蟲的食量和產(chǎn)卵量下降。
中國專利文件CN1294197 (00130233.7)公開了一種發(fā)酵法生產(chǎn)阿維菌素的新工藝， 其特征是在發(fā)酵過程中使用能夠產(chǎn)生阿維菌素并且將阿維菌素分泌到菌細胞外的微生物 阿弗麥鏈霉素CCTCC NO: M200028?？梢越档蜕a(chǎn)成本，實現(xiàn)阿維菌素的半連續(xù)或連續(xù)發(fā) 酵。
中國專利文件CN1923840 (200610048349. 8)公開了一種阿維菌素提取工藝，它是將 阿維菌素干菌絲體與甲醇或乙醇以l : 5 1 : IO的重量比在浸提罐內(nèi)混合，于20 25'C溫 度下持續(xù)攪拌3 6小時后制成浸提液；再將浸提液在O. 1 0.6Mpa壓力下通過孔徑為10 Pin 2nm的濾膜系統(tǒng)過濾；通過濾膜系統(tǒng)的濾液送入半成品加工系統(tǒng)，殘液一部分返回 浸提罐，另一部分經(jīng)循環(huán)泵后通過濾膜系統(tǒng)循環(huán)過濾，過濾結(jié)束時，排空浸提罐中殘渣。 由于采用本發(fā)明工藝以及采用密閉式濾膜過濾系統(tǒng)過濾，能有效地分離、澄清阿維菌素浸 提液，過濾速度快，過濾精度高，工藝過程每天可縮短6 12小時，收率可提高5 7%， 能耗低，降低了生產(chǎn)成本，同時極大改善了工作環(huán)境，具有顯著的社會經(jīng)濟效益。
迄今為止，尚未有利用生化廢棄物提取制備阿維菌素的報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用生化廢棄物提取制備阿維菌素的方法。 發(fā)明概述
目前我國眾多的谷氨酸廠家多以粗制葡萄糖為碳源、液氨為氮源進行發(fā)酵；然后通過 等電點結(jié)晶技術(shù)提取和純化谷氨酸；發(fā)酵液中剩余的液氨則通過形成硫酸氨而得到回收利 用。將提取硫酸銨以后的殘留物即作為廢液處理，這類廢液即為本發(fā)明所述的生化廢棄物。
為了充分利用生化廢棄物，變廢為寶，本發(fā)明的發(fā)明人通過對上述生化廢棄物中阿維 菌素的含量進行了檢測，意外地發(fā)現(xiàn)該廢棄物中含有可提取量的阿維菌素，經(jīng)反復(fù)實驗提 出一種操作容易、收率理想的提取制備阿維菌素的方法。由于這些廢液的產(chǎn)量很大，價格 很低(約200元/噸)。而目前阿維菌素的市場價格為100萬元/噸，以此原料進行提取即可
大大降低阿維菌素的生產(chǎn)價格。 發(fā)明詳述
本發(fā)明所述的生化廢棄物是以粗制葡萄糖為碳源、液氨為氮源進行發(fā)酵，提取谷氨酸 后的發(fā)酵液中剩余的液氨再回收形成硫酸銨以后的廢液。
一種利用生化廢棄物提取制備阿維菌素的方法，包括醇提取、過濾、萃取，具體步驟如下
(1)向生化廢棄物中加入甲醇，充分混和提取，分離保留上層提取液，再向下層物 中加入甲醇，反復(fù)同樣操作提取2-3次，合并醇提取液；其中，生化廢棄物與甲醇的比為
(20-40) g: (50-100) ml。
(2) 將步驟(1)所得的醇提取液過濾，
(3) 向步驟(2)的濾液中加入100-150ml的10y。 NaCl溶液，用二氯甲烷萃取2-3次， 合并萃取液，廢液可再利用，
(4) 將二氯甲烷萃取液經(jīng)無水Na2S(X干燥，過濾，38-45。C濃縮，得阿維菌素產(chǎn)品。 優(yōu)選的，上述步驟(1)的充分混和提取是采用超聲波振蕩提取30-40min，也可以
攪拌提取30-60min。
上述歩驟(2)的過濾選用板框式過濾機過濾或者布氏漏斗抽濾。 對于步驟(4)提取得到的阿維菌素產(chǎn)品按高效液相色譜法進行測定測定結(jié)果(如 圖2所示)。
上述步驟(3) 二氯甲烷萃取之后的廢液，經(jīng)過進一步處理還可用以生產(chǎn)10%的氨基酸 葉面肥。
本發(fā)明方法提取制備的阿維菌素純度2 4%，接近于目前生物法生產(chǎn)出的阿維菌素的
本發(fā)明方法提取制備的阿維菌素，加入一定的溶劑和乳化劑制成O. 5%的阿維菌素乳 油，作為抗生素殺蟲劑使用，是當前農(nóng)業(yè)害蟲綜合防治中較理想的農(nóng)藥品種之一。
按本發(fā)明方法提取阿維菌素后的廢水，可全部用以生產(chǎn)10%的氨基酸葉面肥，避免產(chǎn) 生二次污染。
與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的優(yōu)良效果如下
7、阿維菌素是利用生化殘留物，通過提取菌株再生化工藝生產(chǎn)的生物農(nóng)藥，原料為 純生物源，產(chǎn)品具有廣譜高效、抵御抗性、持效期長、低殘留、易降解、對人畜和生態(tài)環(huán) 境高度安全的特性，是當前農(nóng)業(yè)害蟲綜合防治中較理想的生物農(nóng)藥品種之一。
么以生化廢水為原料，對于開發(fā)利用廢棄資源，治理環(huán)境污染，建設(shè)環(huán)境友好性社 會具有重大意義。
J、利用生化廢水為原料制造生化農(nóng)藥，不僅開辟了新型廉價原料來源，而且大幅度 降低生產(chǎn)成本。
么生化殘留物利用充分。提取阿維菌素后的廢水，全部用以生產(chǎn)10%的氨基酸葉面 肥，不產(chǎn)生二次污染。


圖l阿維菌素標準品高效液相色譜。圖2實施例1從生化廢棄物中提取的阿維菌素產(chǎn)物 的高效液相色譜結(jié)果?？v坐標是電壓(mv)，橫坐標是時間(min)。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明，但不限于此。 實施例l.
本實施例中所用的生化廢棄物購自山東西王集團公司，是該公司生產(chǎn)谷氨酸的生產(chǎn)過 程中產(chǎn)生的廢液。該公司谷氨酸的生產(chǎn)以粗制葡萄糖為碳源、液氨為氮源的發(fā)酵，發(fā)酵液 提取谷氨酸后再回收剩余的液氨(形成硫酸氨)，提取硫酸銨以后的殘留物即作為廢液處 理。該廢液含有O. 1-0. 2%的阿維菌素，以及50%干物質(zhì)、20%氨基酸、3-4%還原糖和5-6%
無機氮等。
儀器與試劑恒溫水浴鍋，高效液相色譜，(:18柱，分液漏斗，布氏漏斗。阿維菌素標 準品，丙酮，甲醇(色譜純)，乙腈(色譜純)，二氯甲垸、NaCl等。除特別說明外試劑 均為分析純。
色譜條件Cw柱；流動相甲醇-水(體積比9:1);流速lmL/min;柱溫室溫(25 。C)。檢測波長245 nm。
標準品的配制準確稱取阿維菌素標準品50.00 mg，置于100mL容量瓶中，甲醇超聲 波振蕩溶解定容，置于冰箱中避光保存?zhèn)溆谩?br> 利用生化廢棄物提取制備阿維菌素的方法，步驟如下
稱取山東西王集團公司生化殘留物20 g，加入50 ml甲醇，以超聲波振蕩提取30 min， 反復(fù)提取2次，合并醇提取液，用布氏漏斗抽濾。將濾液轉(zhuǎn)至分液漏斗中，加入100ml 10% NaCl，用二氯甲垸萃取三次，合并萃取液。將二氯甲烷萃取液經(jīng)無水Na2S04干燥，過濾并 收于250ml圓底瓶中。4CTC濃縮至近干。得阿維菌素產(chǎn)品。
測定用10ml甲醇溶解上述產(chǎn)品并定容。在上述色譜條件下，待儀器穩(wěn)定后，注入20ul 樣品溶液，測定結(jié)果。 實驗結(jié)果
圖l顯示了阿維菌素標準品的高效液相色譜結(jié)果?？梢姲⒕S菌素的保留時間為5.8min。 西王生化殘留物經(jīng)二氯甲烷抽提后的高效液相色譜結(jié)果如圖2顯示。可發(fā)現(xiàn)在5-8min內(nèi) 有明顯的阿維菌素峰的存在。可說明在殘留物含有阿維菌素。
本發(fā)明的方法所需的設(shè)備僅有攪拌器、板框式過濾機及加熱干燥設(shè)備，所以可以廣泛 應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)。經(jīng)初步計算提取lkg阿維菌素所用人工、電費、原材料大約為550元， 加上管理費、設(shè)備折舊費，提取lkg阿維菌素的成本不超過600元，目前阿維菌素的市場 售價為850元/kg.以公司年產(chǎn)1200噸0. 5%的阿維菌素的規(guī)模計算，若直接購買阿維菌素 原藥其費用為510萬元，而使用從生化殘留物中提取的阿維菌素其費用僅需360萬元(西 王集團)，因此每年可節(jié)省150萬元的成本費。推廣應(yīng)用后，具有較高的社會和生態(tài)效益。
實施例2.
實施例l步驟(3) 二氯甲烷萃取之后的廢液，還可用以生產(chǎn)10%的氨基酸葉面肥。具 體操作是二氯甲烷萃取之后的廢液利用離子交換技術(shù)循環(huán)使用檸檬酸去除廢液中的重金 屬，再加入一定量的微量元素和水制成10%氨基酸葉面肥。
權(quán)利要求
1. 一種利用生化廢棄物提取制備阿維菌素的方法，包括醇提取、過濾、萃取，所述的生化廢棄物是以粗制葡萄糖為碳源、液氨為氮源進行發(fā)酵，提取谷氨酸后的發(fā)酵液中剩余的液氨再回收形成硫酸銨以后的廢液，具體步驟如下(1)向生化廢棄物中加入甲醇，充分混和提取，分離保留上層提取液，再向下層物中加入甲醇，反復(fù)同樣操作提取2-3次，合并醇提取液；其中，生化廢棄物與甲醇的比為(20-40)g∶(50-100)ml，(2)將步驟(1)所得的醇提取液過濾，(3)向步驟(2)的濾液中加入100-150ml的10％NaCl溶液，用二氯甲烷萃取2-3次，合并萃取液，廢液可再利用，(4)將二氯甲烷萃取液經(jīng)無水Na2SO4干燥，過濾，38-45℃濃縮，得阿維菌素產(chǎn)品。
2. 如權(quán)利要求l所述的利用生化廢棄物提取制備阿維菌素的方法，其特征在于，步 驟(1)的充分混和提取是采用超聲波振蕩提取30-40 min，或者攪拌提取30-60min。
3. 如權(quán)利要求l所述的利用生化廢棄物提取制備阿維菌素的方法，其特征在于，步 驟(2)的過濾選用板框式過濾機過濾或者布氏漏斗抽濾。
4. 如權(quán)利要求l所述的利用生化廢棄物提取制備阿維菌素的方法，其特征在于，步 驟(3) 二氯甲烷萃取之后的廢液用以生產(chǎn)10%的氨基酸葉面肥。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用生化廢棄物提取制備阿維菌素的方法，包括生化廢棄物中加入甲醇醇提取、過濾、二氯甲烷萃取，將二氯甲烷萃取液經(jīng)無水Na₂SO₄干燥，過濾，38-45℃濃縮，得阿維菌素產(chǎn)品。本發(fā)明利用生化廢水為原料制造生化農(nóng)藥，不僅開辟了新型廉價原料來源，治理環(huán)境污染，而且大幅度降低生產(chǎn)成本。
文檔編號C05F5/00GK101284857SQ200810016400
公開日2008年10月15日 申請日期2008年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月28日
發(fā)明者劉合昌, 單尚東, 剛 李, 杜 李, 熵 李, 玲 李, 李紅云, 王少偉, 王玉軍, 田純?nèi)A 申請人:山東美羅福農(nóng)化有限公司