微生物制藥中膜分離技術應用

　　微生物制藥中膜分離技術應用

　　【摘要】在當代的生物制藥分離工程技術中，膜分離技術已經被廣泛應用，并且具有顯著應用意義。

　　本文就膜分離技術的應用展開討論，主要包括在抗生素、氨基酸、酶類分離純化等的應用進行了介紹，并且根據應用效果，對膜分離技術應用中存在的問題和針對問題的改進方法進行了闡述。

　　【關鍵詞】膜分離技術;生物制藥;分離濃縮

　　膜分離技術是現代生物制藥分離工程的一門新技術，主要針對生物分離、生物濃縮以及凈化提純技術，是當代廣泛應用的技術之一，其技術特點是：節約能量、保護產品原有結構不被破壞、無污染、操作簡便、常溫下可持續操作、有專一性等[1]。

　　而且在膜分離技術中有各種不同的機制，以便用于不同的分離要求，特備是在熱敏性物質的分離過程中有顯著的優勢，因此在食品的深加工以及醫藥的分離過程中都具有深遠的應用意義，具備獨特性和實用性。

　　1膜分離技術應用在抗生素、氨基酸和酶類分離純化中。

　　1.1應用特點

　　與以往傳統抗生素提煉工藝相比，膜分離技術程序更為簡便，從傳統的發酵液過濾、萃取、濃縮，簡化為發酵液超濾、反滲透，之后經過脫色、干燥環節，就可直接生成產品。

　　因此，膜分離技術不僅簡化工藝、操作簡單，而且投資少、運行費用低，更節省資源，對產品的結構和外觀無破壞，且保證質量，材料分離效率和產品收成率均比較高。

　　由于膜分離技術對溶劑量的要求極低，因此提純、加工后的廢液處理也更為簡易。

　　1.2膜分離技術

　　膜分離技術主要用于發酵液后的處理，根據截留孔徑的不同和分子量的大小，可將處理過程分成十余種，其中較為主要的是超濾、微濾、納濾、反滲透、滲透蒸發、液膜分離、電滲析、氣體分離等技術[2]。

　　超濾膜分離術截留孔徑為2-50nm，采用壓差和流速原理，在常溫情況下，利用高分子薄膜滲透性，將小于膜孔徑的低分子量物質過濾，而將高分子量物質截留，從而提升產品純度。

　　目前已開發出1000 - 100萬分子量超濾膜，可根據分子大小及產品要求純度對發酵液進行過濾處理，從而將酶、多糖、蛋白質、病毒等大分子物質截留，保證產品純度。

　　微濾膜分離技術主要用于細胞收集、液固分離等技術環節，采用篩分原理，將直徑0.01-10um以上的粒子截留，防止細菌、細胞、不溶物等物質進入發酵液中，是超濾之前重要的預處理過程。

　　納濾膜分離技術截留孔徑大約在2nm左右，可高度截留小分子物質，如抗生素、染料、雙糖、合成藥等小分子物質都會進行截留，而對于有機物、無機鹽、水等小分子物質有益物質，可以通過，同時對產物起到濃縮作用，由于膜表明呈負電性，可抵制水垢污染，此膜分離技術獲得較快發展。

　　反滲透分離技術采用溶解擴散原理，通過截留氨基酸、鹽等小分子物質，而通過溶劑分子，從而利于有機物的濃縮，提高純度。

　　液膜萃取技術，將萃取與反萃取相結合，利用液膜的選擇透過性，將兩個液相隔開，進行物質分離。

　　液膜采用均質膜，其表面活性劑，具有傳質速度快、分離率高、選擇滲透性好，且分離、濃縮可同時進行等特點，為此近幾年液膜萃取技術在活性物質的分離提取領域備受關注，如青霉素、紅霉素等抗生素的提取就是液膜萃取技術應用的典型例子。

　　但液膜萃取所需原料復雜、膜流動載體單一、易破裂、堵塞等缺點，也是該技術沒能進行廣泛退剛的原因。

　　2技術缺陷及改進

　　由于在壓力驅動下，料液透過膜過程中容易被截留，于是導致膜與本體溶液界面間的濃度越來越高，形成較強滲透壓，容易在膜表面形成沉積，從而為物質通過造成阻力，使膜發生溶脹或使膜性能惡化，結晶析出，堵塞流道。

　　此外，在物料處理中，由于粒子、溶質分子與膜之間的屋里化學反應，以及濃度極化導致的膜表面濃度超標，很難溶解，膜表面及孔內吸附、沉積引起孔徑變小或阻塞，而使膜的透過性和分離性出現不可逆的破壞[3]。

　　針對以上技術問題，可采用以下方式進行改進：(1)膜表面改性，可采用改變膜表面極性和電荷的方式，減輕污染;采用吸附力強的溶質吸附， 對于醋酸纖維膜可采用陽離子活性劑進行輻射嫁接，該表膜表面極性，此方法有助于膜表面改性處理，從而提升膜抗污染性及親水性，增加溶液通量;(2)有效清洗。

　　針對長期存在的膜污染問題，可采用物理清洗和化學清洗方法進行處理，如果高速流動液體進行沖洗，或海綿球擦洗等，也可采用表面活性劑、螯合劑、過氧化氫、磷酸鹽等清洗劑進行清洗，從而去除膜孔、膜面的污染物，增強膜面透過性，延長膜壽命;(3)引進新型膜材料。

　　陶瓷膜、玻璃膜、金屬膜是近幾年開發的新型膜材料，具有耐高溫、耐溶劑、抗老化、耐細菌、再生性強等優點，且有助于膜截留性能改進，在業界受到廣泛應用，是發展最快、最有前景的品種。

　　3技術革新

　　在膜分離技術領域，膜萃取、膜反應、膜蒸餾、親膜分離等技術在未來有更廣闊的發展前景，也是膜分離技術的發展方向。

　　這些技術將傳統分離技術與現代膜分離技術相結合，取其精華，去除糟粕，將兩種技術的有點有效結合，從而提高膜技術的高分辨應用，促使蛋白質-病毒分離術、膜色譜、蛋白質切線流分離等技術更為純熟，效果更好。

　　這些膜技術的改進和發展，對今后生物制藥的分離技術、以及現代生物制藥的提純過程有著重要的作用，是不可或缺的重要技術力量。

　　為此，在未來膜技術領域，人們在關注膜分離滲透性及選擇性的同時，也會更注重膜材料、性質、以及相關技術原理等內容，從而為膜分離技術的提升和跨越，提供更廣闊的空間。

　　參考文獻

　　[1]鄔方寧.膜分離技術在藥物分離中的應用[J].天津藥學.2010(02)：196.

　　[2]谷大建;徐巍.膜分離技術的應用及研究進展[J].中國藥業.2008(06)：237.

　　[3]施東魁;胡春梅.膜分離技術及其在醫藥生產和研究中的應用[J].中國中藥雜志.2006(15)：257-259.

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