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膜分離是在20世紀(jì)初出現(xiàn)。20世紀(jì)60年代后迅速崛起的一門分離新技術(shù)。膜分離技術(shù)由于兼有分離、濃縮、純化和精制的功能，目前已廣泛應(yīng)用于電子，醫(yī)藥用純水、飲用蒸流水、生物、環(huán)保、化工等領(lǐng)域，成為當(dāng)今分離科學(xué)中重要的手段之一。膜分離技術(shù)具有在常溫下進(jìn)行、無(wú)化學(xué)變化、選擇性好、無(wú)相態(tài)變化、適應(yīng)性強(qiáng)、能耗低等特點(diǎn)。由發(fā)醇法生產(chǎn)的微生物藥物的分離和純化正面臨著含量低、易失活、收率低等問(wèn)題，膜分離過(guò)程作為一種新型的分離技術(shù)得到了廣泛的發(fā)展。本文對(duì)膜分離技術(shù)在生物制藥中的應(yīng)用進(jìn)行綜述。

 

1、膜分離技術(shù)在抗生素、氨基酸和酶類分離純化中的應(yīng)用

1.1、膜分離技術(shù)的特點(diǎn)

相對(duì)于傳統(tǒng)工藝，膜分離具有簡(jiǎn)化工藝流程、產(chǎn)品質(zhì)量高、操作簡(jiǎn)單、能耗低、收率高、環(huán)保、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。

 

1.2、分離原理

根據(jù)截留組分的不同，可以將膜過(guò)程分為微濾、超濾、納濾、反滲透、滲透蒸發(fā)、滲析、電滲析、氣體分離等。用于發(fā)酵液后處理的膜技術(shù)主要是超濾，其次是納濾、微濾、反滲透以及液膜分離等。膜的孔徑一般為微米級(jí)，依據(jù)其孔徑的不同，可將膜分為微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜，根據(jù)材料的不同，可分為無(wú)機(jī)膜和有機(jī)膜。抗生素、氨基酸和酶類分離純化主要應(yīng)用超濾膜。

 

1.2.1、微濾膜又稱微孔過(guò)濾，它屬于精密過(guò)濾，分離載留直徑0.01~10μm以上的粒子。液固分離等方面，常作超濾的預(yù)處理過(guò)程，如發(fā)酵液中的菌體、細(xì)胞、不溶物等。

 

1.2.2、超濾膜屬于非對(duì)稱多孔膜，是介于微濾和納濾之間的一種膜過(guò)程，孔徑在2~50nm。超濾膜以膜兩側(cè)的壓力差為驅(qū)動(dòng)力，以超濾膜為過(guò)濾介質(zhì)，在一定的壓力下，當(dāng)水流過(guò)膜表面時(shí)，只允許水及比膜孔徑小的小分子物質(zhì)通過(guò)，達(dá)到溶液的凈化、分離、濃縮的目的。超濾膜常用于處理發(fā)酵液可以截留病毒、蛋白質(zhì)、酶、多糖等大分子物質(zhì)。

1.2.3、 反滲透的分離基本原理是溶解擴(kuò)散學(xué)說(shuō)，主要應(yīng)用于水處理和熱敏感性物質(zhì)的濃縮，主要應(yīng)用領(lǐng)域包括以下:生物醫(yī)藥、生物發(fā)酶、醫(yī)藥行業(yè)工藝用水、制劑用水,注射用水、無(wú)菌無(wú)熱源純水等。

 

1.2.4、納濾膜平均孔徑2nm左右，是介于超濾與反滲透之間的一種膜分離技術(shù)，其截留分子量在80~1000的范圍內(nèi)，處理發(fā)酵液時(shí)截留組分可小到抗生素，合成藥、染料、雙糖等，具有對(duì)小分子有機(jī)物有較高的截留性等特點(diǎn)。

 

1.3、膜分離技術(shù)在抗生素、氨基酸和酶類微生物藥物分離純化中的應(yīng)用

膜分離技術(shù)主要用于B一內(nèi)酰胺類、大環(huán)內(nèi)酯類、四環(huán)素類等抗生素以及氨基酸和酶類微生物藥物分離純化中的應(yīng)用。

 

2、分離純化的方式方法

根據(jù)近年來(lái)國(guó)內(nèi)外應(yīng)用膜分離純化微生物藥物的方式方法，大致有以下幾類。

 

2.1、分離方式

對(duì)于納濾，可以將萃取液用疏水性納濾膜處理進(jìn)行濃縮或用親水性納濾膜對(duì)未經(jīng)萃取的抗生素發(fā)酵濾液進(jìn)行濃縮減少萃取劑的用量。

 

2.2、多層液膜分離

例如*在水油乳狀液滴中的滲透，乳狀液滴中一旦形成的濃團(tuán)，會(huì)使分離性能降低。為防止這種情況發(fā)生,料液和乳狀液應(yīng)分別為分散相和連續(xù)相進(jìn)行分離。

 

2.3、組合分離

抗生素發(fā)酵液的分離有時(shí)候需要多個(gè)膜分離操作。通常先采用微濾或超濾，去除鹽和水,再采用納濾濃縮。

 

2.3.1、超沌和納濾膜組合分離。用超濾膜處理6-APA的鉀鹽，經(jīng)反應(yīng)罐中裂解后。再經(jīng)納濾膜濃縮，裂解率為97.5%。

 

2.3.2、超濾和反滲透膜組合分離。先用截留分子量5萬(wàn)的超濾膜處理*結(jié)晶母液，除去母液中的懸浮物和大分子物質(zhì)，得到*的純度82.9%。

 

2.3.3、膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)的分離技術(shù)相結(jié)合。膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)的分離技術(shù)相結(jié)合，在不同程上吸取了膜分離和傳統(tǒng)分離方法的優(yōu)點(diǎn)而避免了兩者原有的缺點(diǎn)。利用超濾/萃取法提取*G，*和*，發(fā)現(xiàn)新工藝收率高，靜置分層快,不需要離心分離或活性炭脫色。

 

結(jié)束語(yǔ)

日前的膜分離技術(shù)在生物制藥應(yīng)用研究非?；钴S，廣泛用于生物發(fā)酵液過(guò)濾除菌及下游分離純化精制、結(jié)晶母液回收、氨基酸發(fā)酵液過(guò)濾澄清及糖制、生物蛋白、多肽、酶制劑等酶液過(guò)濾澄清及精制等。膜分離技術(shù)突出的優(yōu)點(diǎn)和其廣闊的潛在市場(chǎng)使膜分離技術(shù)將在微生物制藥中發(fā)揮更為重要的作用。