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膜分離技術(shù)在生物化工及制藥工業(yè)中的應(yīng)用（二）
閱讀：715 發(fā)布時(shí)間：2015-3-10譽(yù)維生物
（1）整細(xì)胞收集和發(fā)酵液澄清
膜技術(shù)在整細(xì)胞收集和發(fā)酵液的澄清中應(yīng)用zui廣,，也zui成功,。當(dāng)目標(biāo)產(chǎn)物是細(xì)胞（如單細(xì)胞蛋白、細(xì)胞生物催化劑）或胞內(nèi)產(chǎn)物時(shí),，需要將溶液中的細(xì)胞分離出來,。 發(fā)酵淮的澄清，是為了除去發(fā)酵液中的懸浮粒子,、細(xì)胞,、細(xì)胞碎片，或者回收發(fā)酵產(chǎn)物,。傳統(tǒng)的分離方法采用離心和預(yù)涂真空轉(zhuǎn)鼓過濾,。由于發(fā)酵液中固體可壓縮， 濾餅的過濾阻力隨著時(shí)間的增加而增大,。又由于目標(biāo)產(chǎn)物往往水含量較高,，它的密度與發(fā)酵液相差無幾，采用沉降和離心法過濾很困難,。錯(cuò)流微濾和超濾不存在以上 問題,，而且操作過程封閉，不易染菌,，能耗低,，不存在助濾劑處理的問題。
膜技術(shù)在整細(xì)胞收集中應(yīng)用的每批處理量為1－100m3,，但有關(guān)實(shí)際應(yīng)用的詳細(xì)內(nèi)容,，國(guó)外報(bào)道極少，大都屬于公司保密范圍,。文獻(xiàn)中報(bào)道的大多是 0.1－1m3的中試規(guī)模應(yīng)用,。如PALL公司用截留分子量0.2um的膜和夾具組件進(jìn)行大腸桿菌的分離，處理量為400L,，經(jīng)過6h,，溶液中菌體濃度達(dá) 到2*1010個(gè)/ml濃縮了20倍，裝置的平均通量為35LMH,。
*個(gè)用膜法從發(fā)酵液中分離的發(fā)酵產(chǎn)物是甲氧頭孢菌素C,，所用膜面積已高達(dá)11520ft2。瑞典zui大的KabiVitrum醫(yī)藥公司在提取發(fā)酵液中鏈激酶 和人生長(zhǎng)激素的生產(chǎn)過程中,，用微孔膜錯(cuò)流過濾取代了傳統(tǒng)的離心分離,，從而減少了投資，降低了生產(chǎn)噪音,，提高了產(chǎn)品的回收率,。鏈激酶是釀膿鏈球菌的胞外產(chǎn) 物,，相對(duì)分子質(zhì)量為50000。傳統(tǒng)的提取工藝是：鏈激酶發(fā)酵液經(jīng)離心除去菌體,，清液再經(jīng)色譜,、沉淀精制后，冷凍干燥制得成品,，在新工藝中,，離心過程用錯(cuò) 流微濾取代。采用孔徑為0.45um的微濾膜,，膜面積為6m2,。3000L的鏈激酶發(fā)酵液經(jīng)過2h過濾，鏈激酶的回收率＞90%,，濾液的質(zhì)量與離心相似,。
（2）酶、蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)的濃縮和精制
采用超濾技術(shù)處理粗酶液,，低分子物質(zhì)和鹽類可以與水一起透過膜孔除去,，而酶得到濃縮和精制。一般采用超濾和重過濾 結(jié)合的方法,，可以獲得純度較高的酶和蛋 白,。目前超濾已用于細(xì)菌蛋白酶、葡萄糖苷酶,、凝乳酶,、褁酶、胰蛋白酶,、葡萄糖氧化酶,、肝素、β-半乳糖苷酶等的分離,。與原工藝相比,，采用超濾法提高了酶的 收率，防止酶的,，而且簡(jiǎn)化了提取工藝,，降低了操作成本。
（3）低分子量發(fā)酵產(chǎn)品的分離與濃縮
由于發(fā)酵液中產(chǎn)品的濃度很低,，脫水是生化操作中的關(guān)鍵步驟。反滲透非常適合于熱敏性生化產(chǎn)品（抗生素）的分離與濃縮,。用反滲透取代真空蒸發(fā),，可以節(jié)省能耗。 但是反滲透技術(shù)的推廣應(yīng)用受到以下因素的制約：
1,、由于膜的水能量小,，從而增加了膜面積和投資費(fèi),，當(dāng)發(fā)酵液中糖和鹽含量比較高時(shí)，水通量更??；
2、濃差極化和膜污染的影響大,，料液在進(jìn)入膜組件前必須進(jìn)行預(yù)處理,；
3、清洗和殺菌要求高,。
（4）超濾在血液制品中的應(yīng)用
血液制品常用的分離純化和精制方法有沉淀,、薄膜蒸餾、透析,、凍干,。同以上幾種方法相比，超濾具有以下優(yōu)點(diǎn)：
①,、 改善產(chǎn)品質(zhì)量,。與凍干、薄膜蒸餾等濃縮方法不同,，超濾可以在常溫,、低壓條件下進(jìn)行，過程不加熱,、無相變,，溶液的PH值、離子強(qiáng)度的調(diào)節(jié)控制彈性大,，有利于 避開引起蛋白質(zhì)變性的苛刻環(huán)境,，減輕或避免蛋白質(zhì)的聚合或分解。同沉淀法相比,，因不需要加沉淀劑,，并省略了透析等后處理，從而避免了加工過程中的污染和變 性,。有效的沉淀通常要求料液中蛋白質(zhì) 濃度大于0.1%,。而超濾可以對(duì)濃度甚低的料液進(jìn)行濃縮。同透析相比,，超濾在脫鹽或換鹽時(shí)不會(huì)稀釋料液,，能夠有效地 控制料液的zui終濃度和鹽含量。由于 超濾過程處理料液周期短,，因而減少了系統(tǒng)染菌的機(jī)會(huì),。
②、增加產(chǎn)品收率,，提高工作效率,。一般來說,，采用沉淀法濃縮血漿蛋白的損耗量大于10%，而超淽的蛋白損耗量小于1%,。超濾能在數(shù)小時(shí)內(nèi)把蛋白濃度提高數(shù) 倍,，并可同時(shí)完成脫鹽等處理，這是凍干等傳統(tǒng)方法無法實(shí)現(xiàn)的,。此外,，超濾過程還可以減少勞動(dòng)力、設(shè)備,、能耗和其他材料的消耗,。事實(shí)上，超濾與傳統(tǒng)方法不僅 可以一對(duì)一的替換,，甚至可以取代從沉淀,、離心、透析到凍干一整套濃縮工序,。
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