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膜分離技術在生物化工及制藥工業(yè)中的應用（二）
閱讀：676 發(fā)布時間：2015-3-10譽維生物
（1）整細胞收集和發(fā)酵液澄清
膜技術在整細胞收集和發(fā)酵液的澄清中應用zui廣，也zui成功。當目標產(chǎn)物是細胞（如單細胞蛋白、細胞生物催化劑）或胞內(nèi)產(chǎn)物時，需要將溶液中的細胞分離出來。 發(fā)酵淮的澄清，是為了除去發(fā)酵液中的懸浮粒子、細胞、細胞碎片，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。
膜技術在整細胞收集中應用的每批處理量為1－100m3，但有關實際應用的詳細內(nèi)容，國外報道極少，大都屬于公司保密范圍。文獻中報道的大多是 0.1－1m3的中試規(guī)模應用。如PALL公司用截留分子量0.2um的膜和夾具組件進行大腸桿菌的分離，處理量為400L，經(jīng)過6h，溶液中菌體濃度達 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。 但是反滲透技術的推廣應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，當發(fā)酵液中糖和鹽含量比較高時，水通量更??；
2、濃差極化和膜污染的影響大，料液在進入膜組件前必須進行預處理；
3、清洗和殺菌要求高。
（4）超濾在血液制品中的應用
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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