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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：670 發(fā)布時間：2015-3-10譽維生物
（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,，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)實際應(yīng)用的詳細(xì)內(nèi)容，國外報道極少,，大都屬于公司保密范圍,。文獻(xiàn)中報道的大多是 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/ml濃縮了20倍,，裝置的平均通量為35LMH,。
*個用膜法從發(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 和人生長激素的生產(chǎn)過程中,，用微孔膜錯流過濾取代了傳統(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 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,，當(dāng)發(fā)酵液中糖和鹽含量比較高時，水通量更?。?/span>
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：
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不會稀釋料液，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)染菌的機會,。
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)小時內(nèi)把蛋白濃度提高數(shù) 倍，并可同時完成脫鹽等處理,，這是凍干等傳統(tǒng)方法無法實現(xiàn)的,。此外，超濾過程還可以減少勞動力,、設(shè)備,、能耗和其他材料的消耗。事實上,，超濾與傳統(tǒng)方法不僅 可以一對一的替換,，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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