CN102276515B - 一种脱氧野尻霉素提取方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种脱氧野尻霉素单体的提取方法,包括如下操作:将桑原料用酸水溶液浸泡提取1~3次;提取液上阳离子交换树脂吸附,水洗后,用氨水洗脱;反渗透预浓缩洗脱液后,回收氨,中间体溶于亲水性溶剂,催化转化,溶液上凝胶层析柱,亲水性溶剂洗脱;回收溶剂后,溶于混合溶剂,上层析柱,混合溶剂洗脱;回收混合溶剂,即得脱氧野尻霉素纯品。本工艺技术能耗低,环保,可以得到10%、50%、99%等各种纯度级别的脱氧野尻霉素纯品。

Description

一种脱氧野尻霉素提取方法
技术领域
本发明涉及生物提取技术,特别涉及一种脱氧野尻霉素单体的提取方法。
背景技术
1—脱氧野尻霉素(1—deoxynojirimycin, DNJ)为一种极性含N化合物,其化学名称是3, 4, 5—三羟基—2—羟甲基四氢吡啶, 分子式为 C6H13NO4,相对分子质量为163。DNJ具有很强的抑制α—葡萄糖苷酶的作用,是降血糖、治疗糖尿病的有效成分[1~4], 此外还具有抗病毒[5]、抗肿瘤转移[6]等药理作用。近年来,国内外学者对DNJ的来源、在生物体内的合成机制及化学合成方法进行了大量的研究探索,希望找到一种稳定、高效、经济的获取DNJ的途径[7]
李宇亮[8]等报道了从桑叶中提取脱氧野尻霉素的方法,主要包括提取,提取物过阳离子交换树脂,正丁醇萃取等步骤,得到脱氧野尻霉素纯品。该工艺需要用正丁醇萃取;正丁醇较贵,生产成本较高。
刘韦鋆[9]等报道了一种从桑叶中提取脱氧野尻霉素的方法,包括桑叶加70%乙醇提取,将提取液浓缩后通过大孔吸附树脂,通过大孔吸附树脂的流出液,浓缩,通过阳离子交换树脂,用蒸馏水洗,用0.5mol/L氨水洗脱,收集洗脱液,浓缩,浓缩液通过硅胶纯化,将有杂质的组分弃去,合并含1-脱氧野尻霉素较纯的组分,浓缩,真空干燥,即得1-脱氧野尻霉素(DNJ)。该工艺需要乙醇提取,在上阳离子交换素质之前需要通过大孔树脂,并4次浓缩;工艺能耗高,使用乙醇成本也高。
周惠燕[10]等报道了利用反向柱层析技术提取纯化脱氧野尻霉素的方法,脱氧野尻霉素的含量达到10.7%;该技术未能得到纯品。
刘树兴[11]等以DXA-6 树脂装柱、pH10、原液浓度 0.352 mg/mL、流速 2.0 BV/h 条件下吸附,80%乙醇溶液以 2.5 BV/h 的流速洗脱,提取脱氧野尻霉素。提取工艺需要使用乙醇,而且并未明确最终产物的纯度。
中国专利技术(03101988.9)报道了一种含有桑叶总碱浸膏的制剂及其制备方法:桑叶用水或者亲水溶剂提取,絮凝,上清液离子交换,亲水性溶剂回流提取,浓缩至干得到浸膏。产品的纯度达到50%以上,该制剂具有明显的降血糖及改善糖耐量作用。该方法需要絮凝;被树脂吸附的物资需要用亲水溶剂回流洗脱下来,实际操作中有些不便。
中国专利技术(02113004.3)报道了桑枝提取物及其提取方法和新用途:桑枝提取物由单味药材桑枝用0~95%乙醇水溶液或氯仿、丙酮、乙酸乙酯、甲醇等溶剂或它们的组合在10-100℃温度条件下提取1次或1次以上,合并提取液,回收溶剂即得;或用下列方法进一步纯化:提取液调pH为7.5-9.5,离心后上清液调pH为4-6,沉淀水洗至中性,干燥即得;提取液经石油醚或汽油脱脂而得;提取液经石油醚或汽油脱脂后,用氯仿、乙酸乙酯、丙酮、甲醇或水分别或依次提取而得;提取液经大孔吸附树脂吸附后,用10-95%乙醇水溶液解吸附而得;提取液经硅藻土、氧化铝等吸附后,用氯仿、乙酸乙酯、丙酮、甲醇、乙醇等溶剂洗脱后,浓缩干燥而得;提取液经聚酰胺、硅胶或离子交换树脂等柱层析分离。以上纯化方法可单用或采用几种方法的组合。所得的桑枝提取物中含有大量黄酮类成分,包括芦丁、槲皮素、桑色素等。该专利技术未明确提取物含DNJ的纯度,而且纯化时石油醚脱脂、大孔树脂吸附等,操作程序复杂。
中国专利技术(200710060127.2)报道了从桑叶中连续提取生物碱、黄酮和多糖活性成分的方法:选用溶剂为20%~90%的乙醇或10%~90%的丙酮回流提取,得到滤液和滤渣;滤液浓缩、加水溶解后,通过大孔树脂分离得含量为30%~50%的黄酮类化合物;经过大孔树脂后的溶液,再通过离子交换树脂分离得含量为40%~60%的生物碱类化合物;桑叶滤渣,用水煎煮并脱色,10%~60%醇沉,得含量为55%~85%的酸性多糖类化合物。该技术需要大量的乙醇或者丙酮进行提取,工艺技术成本高,能耗高,未得DNJ纯品。
中国专利技术(200510030333.X)报道了从桑叶中提取有效成分的方法:将吸附有桑叶提取物的树脂置于萃取釜中,连续通入CO2进行萃取洗脱,收集流出萃取釜的CO2,卸压至常压,CO2放空或加压后回用,获得卸压后的残留物,即为桑叶有效成分,萃取釜中CO2为超临界状态。本发明的方法,纯化过程不易氧化,便于进行规模化从桑叶中提取、提纯桑叶脱氧野尻霉素类生物碱和桑叶黄酮,选择性高,产物中,脱氧野尻霉素生物碱和桑叶黄酮的总含量可达到75~90%。该技术采用超临界萃取技术,最终产品也未得到脱氧野尻霉素纯品。
中国专利技术(200710067498.3)报道了一种从桑叶中提取1-脱氧野尻霉素的方法:通过在桑叶的提取液中加入无机酸酸化处理,经冷却除去杂质,再经过柱层析获得。可使桑叶提取物含量不低于10%,但是未得纯品。
中国专利技术(200810122998.7)报道了一种从桑叶总生物碱中分离1-脱氧野尻霉素单体的方法:桑叶总碱溶于水,离子交换树脂吸附,吸附完成后,分布洗脱并收集脱氧野尻霉素纯品部分,减压浓缩干燥,多次重结晶,得到纯品。该方法要求原料的“总生物碱”含脱氧野尻霉素40%以上,分步洗脱剂为不同浓度的醇溶液,重结晶为甲醇和丙酮混合溶液;分步洗脱时需要大量的检测工作和收集纯品部位,操作比较麻烦,重结晶的混合溶剂难以处理。
中国专利技术(200810236144.1)报道了一种联产桑叶黄酮、多糖和生物碱的复合提取工艺,但是并未分离得到脱氧野尻霉素纯品。
中国专利技术(200910192542.2)报道了一种从桑叶中连续提取分离1-脱氧野尻霉素(DNJ)、黄酮的方法:将桑叶和乙醇混合后提取,离心过滤,浓缩后加入絮凝剂絮凝沉淀;除去沉淀后将滤液加入连通的多个阳离子交换树脂柱,并流经与该树脂柱串连在一起的大孔吸附树脂柱;滤液加入结束后用纯净水洗至大孔树脂柱流出液无色时将其断开,再用氨水或含氨的乙醇溶液从阳离子树脂柱上洗脱1-脱氧野尻霉素(DNJ);洗脱液再上阳离子树脂柱,重复操作后收集洗脱液,用 80D纳滤膜浓缩过滤后喷雾干燥,得棕黄色粉末状1-脱氧野尻霉素(DNJ)。用3%~10%的乙醇洗涤大孔树脂柱以除去胶性杂质,再用50%~70%乙醇洗脱黄酮,收集棕红色洗脱液,减压浓缩回收乙醇后喷雾干燥,得黄棕色粉末状桑叶总黄酮。该技术原料需要用乙醇反复提取,生产成本较高,能耗也较高。
中国专利技术(200710099911.4)报道了一种用离子交换树脂分离桑叶总生物碱的方法。该技术未获得脱氧野尻霉素单体。
中国专利技术(201010130263.6)报道了一种从桑叶中制备黄酮、生物碱的方法:碱水加热提取黄酮,90-95%乙醇和活性炭再提取生物碱,黄酮提取液调酸过大孔树脂柱,酸化结晶和70-80%乙醇溶解重结晶,生物碱提取液浓缩,丙酮再溶解,过氧化铝短粗柱,氨化结晶和85-90%乙醇溶解重结晶。本技术需要大量的有机溶剂,而且未得到脱氧野尻霉素单体。
中国专利技术(201110021131.4)报道了桑叶中1-脱氧野尻霉素的制备方法:采用高电压脉冲电场技术生产1-脱氧野尻霉素的方法,由于是常温提取,同时提高了产品质量和生产效率,降低了生产成本。该技术未得到脱氧野尻霉素纯品。
中国专利技术(200910167602.5)报道了天然产物中提取分离高纯1-脱氧野尻霉素的方法:原料干粉用亲水溶剂提取,提取液酸化、浓缩后以阴离子交换树脂浸泡,流出液和水洗液浓缩后用阳离子交换柱层析、有机溶剂萃取、重结晶、凝胶柱层析纯化,所得产物中1- 脱氧野尻霉素含量不少于98%,具体实施已进入中试。该技术需要阴离子交换树脂和阳离子交换树脂,同时需要醇、丙酮、氯仿、丁醇等多种有机溶剂,尤其是涉及氯仿,毒性较大;提取过程中需要多次浓缩,能耗较高。
中国专利技术(201110038204.0)报道了由桑叶中提取分离高纯度1-脱氧野尻霉素的方法:将原料粉末用含水溶剂提取,滤掉药渣,物料离心,得提取液;提取液浓缩至无乙醇,超滤膜过滤;再用无机酸调pH至3.0-4.0,沉淀,离心除杂;酸化料液上强酸性阳离子树脂柱,水洗,再进行氨水洗脱;料液上大孔树脂柱,水洗,再用不同浓度的乙醇梯度洗脱,收集目标洗脱液;目标洗脱液减压浓缩、干燥,得到粗品;粗品用无水乙醇溶解,过碱性吸附柱除杂,收集流出液;流出液减压浓缩,进行常温结晶和重结晶,得到1-DNJ精制品。本发明整个工艺过程中,除乙醇外未使用其它有机溶剂,操作安全,1-DNJ含量可达98.3%。该工艺需要采用超滤技术,乙醇分布洗脱,收集目标洗脱液需要不断检测流出组份等,操作复杂;能耗较高。
到目前为止,从现有文献和专利技术上看,提取脱氧野尻霉素纯品或者使用过多的有机溶剂,尤其是使用氯仿,导致安全性不高;或者需要多次浓缩,能耗较高;或者需要使用过多的步骤,或者需要分步检测并收集目标成分,由于脱氧野尻霉素没有紫外吸收,检测比较麻烦,操作复杂,工业生产难以控制;或者无法得到纯品等。
 [1] Gross V, Andus T, Tran-ThiT A, et al. 1-Deoxynojirimycin in pairs oligo saccharide processing of α 1-proteinase inhibitor and inhibits its secretion in primary cultures of rat hepatocytes[J]. BiolChem, 1983, 258(20):12203-12209.
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[11] 刘树兴,花俊丽,马文锦。树脂法纯化1-脱氧野尻霉素(DNJ)的研究。食品科技。2009,34(7):168~170。
发明内容
针对现有脱氧野尻霉素单体提取技术的不足,本发明的目的是提供一种脱氧野尻霉素(DNJ)单体的提取方法,能够实现DNJ的提取分离,并且工艺简单,节约能源,无污染,循环利用,实施容易,能够适应规模化生产且成本低廉,同时提取效率高,产品纯度好。
本发明所述的DNJ单体的提取方法,包括如下步骤:
(1)桑原料用2~10倍(w/v)的酸水(0~5%w/v)或者水溶液浸泡(室温~100℃)提取1~3次,每次0.1~48小时;
(2) 提取液用0.1~1倍(v/v)体积比例的阳离子交换树脂吸附,再用1~10倍阳离子交换树脂体积(v/v)的水洗后,用1~10倍阳离子交换树脂体积(v/v)的氨水(0.05~2mol/L)洗脱;
(3) 将氨水洗脱液反渗透预浓缩2~20倍后,蒸馏回收氨,得到中间体A;回收的氨水用于(2)的洗脱;
(4) 中间体A溶于亲水性溶剂并配制成1~20%(w/v)的溶液,催化转化1小时,按照凝胶:溶液为1~10:1的体积比上凝胶层析柱,亲水性溶剂洗脱;
(5) 回收溶剂后得中间体B,中间体B溶于混合溶剂,配制成1~20%(w/v)的溶液,按照吸附剂:溶液为1~10:1的体积比上层析柱,溶剂洗脱;回收的亲水溶剂用于(4)的洗脱;
(6) 回收溶剂,真空干燥,即得脱氧野尻霉素纯品;回收的溶剂用于(5)的洗脱。
本工艺技术可以得到10%、50%、90%、99%等各种纯度级别的脱氧野尻霉素纯品。
进一步地本工艺步骤(1)中的桑原料指桑枝、桑叶、桑白皮等的一种或多种;酸水指硫酸或者盐酸水溶液;浸泡指室温到100℃下浸泡。由于室温浸泡,降低了能耗。
进一步地本工艺步骤(2)中的阳离子交换树脂指普通的强酸性或者弱酸性阳离子交换树脂,包括:732、7320、001、D001、110、122、D113、D151、724等各种阳离子交换树脂。提取液不用处理直接上阳离子交换树脂,大幅度节约成本并消除了环保问题。
进一步地本工艺步骤(3)中的反渗透技术预浓缩氨水洗脱液;本工艺采用的反渗透技术为普通的反渗透技术。该技术浓缩氨水溶液的同时,将氨和DNJ富集,大幅度降低了常规浓缩所消耗的能耗,为节能的关键。
进一步地本工艺步骤(4)中的催化转化,是指上凝胶层析柱前,先用催化剂(0.01~1%W/V的盐酸或者硫酸)在60~100℃下催化转化;凝胶层析柱指Superose、Sephdex LH-20、Hitrap SP、sephodex等;所述的亲水溶剂指水、甲醇、乙醇、丙酮等。本发明采用了催化转化,其为层析时不需要监控中间体的关键,也是增加收率的关键。
进一步地本工艺步骤(5)中的层析柱指氧化钙、氢氧化铝、硅胶、活性炭、三氧化二铝等;所述的溶剂指甲醇—乙酸乙酯、乙醇—乙酸乙酯、丙酮—乙酸乙酯等。
本发明的有益效果是:
本发明的DNJ单体的提取方法以桑叶、桑枝、桑白皮中的至少一种作为原料,结合DNJ各种成分的物理化学特性,对原料在室温~100℃下提取,提取液直接上阳离子交换树脂富集,氨水洗脱后的DNJ氨水溶液采用反渗透技术进行预浓缩富集,大幅度降低能耗;中间体进行催化转化,层析时直接收集产品,无需监控的操作。整个操作过程能耗很低,与传统工艺相比,大大节约了能源。
本发明洗脱阳离子交换树脂上的DNJ使用的氨水溶液中的氨,回收后循环利用;洗脱凝胶柱的亲水溶剂,以及洗脱层析柱的混合溶剂等,均回收利用。整个工艺节能环保,实现了提取溶剂的循环利用。
本发明选用的洗脱溶剂和中间体催化转化技术,自动实现了分级洗脱,三次分离中的每一次分离不用中间监控,生产技术容易掌握。得到的产品,其纯度可以控制在10%、50%、90%、99%四个级别。可以满足降糖药物和抗癌药物的原料药,也可以作为对照品使用,还可以作为其他产品原料之用。
具体实施方式
以下将对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解,优选实施例仅为了说明本发明,而不是为了限制本发明的保护范围。
实施例1
(1)桑枝条1Kg用10升0.1%(w/v)的硫酸溶液室温下浸泡48小时;过滤,得到提取液(约9升)。
(2) 提取液9升用0.9升预处理好的732阳离子交换树脂搅拌吸附,然后,用0.9升水洗涤树脂,再用0.9升2mol/L氨水洗涤树脂。约得到0.9升氨水洗脱液。
(3)0.9升氨水洗脱液反渗透浓缩2倍后(约得到0.45升浓缩液),蒸馏回收氨,得到中间体A(约10克);回收的氨水用于(2)的洗脱。
(4) 中间体A溶于水并配制成20%的溶液(约50毫升),加0.01%的盐酸(w/v)100℃下回流转化1小时,上50毫升Superose凝胶层析柱,用水洗脱;收集洗脱液。
(5) 回收溶剂后得中间体B,中间体B(约1克)溶于5毫升甲醇—乙酸乙酯(1:1)混合溶剂,溶液上5克硅胶柱,用甲醇—乙酸乙酯(1:1)混合溶剂洗脱。
(6) 回收溶剂,真空干燥,即得脱氧野尻霉素纯品。脱氧野尻霉素纯度99%。
实施例2
(1)桑叶1Kg用2升5%(w/v)的盐酸溶液100℃下浸泡0.1小时,过滤,得到提取液(约1升);残渣再用2升0.5%(w/v)的盐酸溶液100℃下浸泡0.1小时,过滤,得到提取液(约1升);残渣再用2升水100℃下浸泡0.1小时,过滤,得到提取液(约1升)。合并三次提取液,得到提取液约3升。
(2) 提取液3升用3升预处理好的001阳离子交换树脂搅拌吸附,然后,用30升水洗涤树脂,再用30升0.05mol/L氨水洗涤树脂。约得到30升氨水洗脱液。
(3)30升氨水洗脱液反渗透浓缩20倍后(约得到1.5升浓缩液),蒸馏回收氨,得到中间体A(约20克);回收的氨水用于(2)的洗脱。
(4) 中间体A溶于甲醇并配制成1%的溶液(约2000毫升),加1%的硫酸(w/v)60℃下保温转化1小时,上20000毫升Sephdex LH-20凝胶层析柱,用甲醇洗脱;收集洗脱液。
(5) 回收溶剂后得中间体B,中间体B(约1克)溶于100毫升乙醇—乙酸乙酯(1:1),溶液上1000克三氧化二铝柱,乙醇—乙酸乙酯(1:1)洗脱。
(6) 回收溶剂,真空干燥,即得脱氧野尻霉素纯品。脱氧野尻霉素纯度50%。
实施例3
(1)桑白皮1Kg用5升1%(w/v)的硫酸溶液60℃下浸泡5小时,过滤,得到提取液(约3升);残渣再用5升1%(w/v)的硫酸溶液60℃下浸泡5小时,过滤,得到提取液(约4升)。合并二次提取液,得到提取液约7升。
(2) 提取液7升用3.5升预处理好的D151阳离子交换树脂搅拌吸附,然后,用7升水洗涤树脂,再用7升0.5mol/L氨水洗涤树脂。约得到7升氨水洗脱液。
(3)7升氨水洗脱液反渗透浓缩10倍后(约得到0.7升浓缩液),蒸馏回收氨,得到中间体A(约30克);回收的氨水用于(2)的洗脱。
(4) 中间体A溶于乙醇并配制成10%的溶液(约300毫升),加0.1%的硫酸(w/v)75℃下保温转化1小时,上1500毫升Hitrap SP凝胶层析柱,用乙醇洗脱;收集洗脱液。
(5) 回收溶剂后,中间体B(约5克)溶于50毫升丙酮—乙酸乙酯(1:1),溶液上250克活性炭柱,丙酮—乙酸乙酯(1:1)洗脱。
(6) 回收溶剂,真空干燥,即得脱氧野尻霉素纯品。脱氧野尻霉素纯度10%。
实施例4
(1)桑枝条1Kg用6升水90℃下浸泡12小时,过滤,得到提取液(约4升);残渣再用4升水90℃下浸泡12小时,过滤,得到提取液(约3升)。合并二次提取液,得到提取液约7升。
(2) 提取液7升用1.4升预处理好的122阳离子交换树脂搅拌吸附,然后,用2.8升水洗涤树脂,再用2.8升0.1mol/L氨水洗涤树脂。约得到2.8升氨水洗脱液。
(3)2.8升氨水洗脱液反渗透浓缩5倍后(约得到0.6升浓缩液),蒸馏回收氨,得到中间体A(约10克);回收的氨水用于(2)的洗脱。
(4) 中间体A溶于丙酮并配制成5%的溶液(约200毫升),加0.2%的盐酸(w/v)60℃下保温转化1小时,上200毫升sephodex凝胶层析柱,用丙酮洗脱;收集洗脱液。
(5) 回收溶剂后得中间体B,中间体B(约2克)溶于40毫升甲醇—乙酸乙酯(1:1),溶液上80克氧化钙柱,甲醇—乙酸乙酯(1:1)洗脱。
(6) 回收溶剂,真空干燥,即得脱氧野尻霉素纯品。脱氧野尻霉素纯度90%。
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。 

Claims (8)

1.一种脱氧野尻霉素单体的提取方法,其特征在于:包括如下步骤:
(1)桑原料用2~10倍w/v的酸水溶液或者水浸泡提取1~3次,每次0.1~48小时;
(2)将提取液用0.1~1倍体积的阳离子交换树脂吸附;再用1~10倍阳离子交换树脂体积的水洗后,最后用1~10倍阳离子交换树脂体积的氨水洗脱;
(3) 将氨水洗脱液反渗透预浓缩2~20倍后,蒸馏回收氨,得到中间体A;
(4) 中间体A溶于水或亲水溶剂并配制成1~20%w/v的溶液,使用0.01~1%w/v的盐酸或硫酸催化转化1小时,按照凝胶:溶液为1~10:1的体积比上凝胶层析柱,水或亲水溶剂洗脱;
(5) 回收所述水或亲水溶剂后得中间体B,将中间体B溶于甲醇-乙酸乙酯或乙醇-乙酸乙酯或丙酮-乙酸乙酯的混合溶剂,配制成1~20%w/v的溶液,按照吸附剂:溶液为1~10:1的体积比上层析柱,所述混合溶剂洗脱; 
(6) 回收所述混合溶剂,真空干燥,即得脱氧野尻霉素产品。
2.根据权利要求1所述的脱氧野尻霉素单体的提取方法,其特征在于:步骤(1)中的桑原料指桑枝、桑叶、桑白皮中的一种或多种;酸水指硫酸或者盐酸水溶液,其质量体积百分比浓度为>0%,并≤5%;浸泡指室温到100℃下浸泡。
3.根据权利要求1所述的脱氧野尻霉素单体的提取方法,其特征在于:步骤(2)中的阳离子交换树脂指普通的强酸性或者弱酸性阳离子交换树脂,选择732、7320、001、D001、110、122、D113、D151、724。
4.根据权利要求1所述的脱氧野尻霉素单体的提取方法,其特征在于:步骤(2)中氨水的浓度为0.05~2mol/L。
5.根据权利要求1所述的脱氧野尻霉素单体的提取方法,其特征在于:步骤(4)中的使用0.01~1%w/v的盐酸或硫酸催化转化,是指上凝胶层析柱前,先用0.01~1%w/v的盐酸或者硫酸做催化剂在60~100℃下催化转化;凝胶层析柱选自Superose、Sephdex LH-20、Hitrap SP、sephodex;所述的亲水溶剂指甲醇、乙醇或丙酮。
6.根据权利要求1所述的脱氧野尻霉素单体的提取方法,其特征在于:步骤(5)中的层析柱指氧化钙、氢氧化铝、硅胶、活性炭或三氧化二铝。
7.根据权利要求1-6之任一项所述的脱氧野尻霉素单体的提取方法,其特征在于:步骤(3)回收的氨水用于第二步(2)的洗脱;步骤(5)回收的水或亲水溶剂用于第(4)步的洗脱;步骤(6)回收的所述混合溶剂用于第(5)步的洗脱。
8.根据权利要求1-6之任一项所述的脱氧野尻霉素单体的提取方法,其特征在于:本提取方法能得到10%、50%、90%、99%纯度的脱氧野尻霉素产品。
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