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

     隨著基因工程技術(shù)的不斷發(fā)展，由發(fā)酵法生產(chǎn)的微生物藥物的分離和純化正面臨著一系列新的問題，如含量低 、活性高、易失活、提取收率低等。膜分離過程作為一種新型的分離技術(shù)，在現(xiàn)代生物制藥分離工程中具有巨大的應(yīng)用潛力，得到了廣泛的發(fā)展，已經(jīng)用于酶、活性蛋白、氨基酸、維生素、甾體 、疫苗等物質(zhì)的分離純化，而膜分離技術(shù)在抗生素提煉中的應(yīng)用也是重點(diǎn)推廣的領(lǐng)域之一。 

      成功的生物制品的商業(yè)化生產(chǎn)需要經(jīng)濟(jì)而又高選擇性的分離方法。處理過程視產(chǎn)品價(jià)格、生產(chǎn)規(guī)模而變化，而各種藥物生產(chǎn)過程中所處理的對(duì)象很不相同，例如微粒大小、不純潔度、所需終產(chǎn)品濃度也并不一樣。為避免價(jià)格昂貴的色譜分離和熱分離方法，選擇新的分離固液混合物的分離系統(tǒng)的研究就顯得十分重要。 

      多數(shù)抗生素的分子量在300—1200范圍，存在于胞外，從發(fā)酵液中提取。傳統(tǒng)提取方法主要有：吸附法、溶劑萃取法、離子交換法和沉淀法。各種方法各有特點(diǎn)，但工藝往往都十分繁雜，所需時(shí)間長(zhǎng)，易變性失活，需消耗大量的原料、能耗高、回收率低 、廢水污染嚴(yán)重且處理難度大。膜分離過程作為一門新型的分離、濃縮、提純及凈化技術(shù)，具有節(jié)能，不破壞產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、少污染和操作簡(jiǎn)單、可在常溫下連續(xù)操作、可直接放大、可專一配膜等特點(diǎn)，且各種膜過程具有不同分離機(jī)制，適于不同對(duì)象和要求。由于其特別適合用于熱敏性物質(zhì)的分離，在食品加工、醫(yī)藥等領(lǐng)域有其獨(dú)特的實(shí)用性。用于微生物藥物分離和純化中的膜分離技術(shù)主要涉及微濾 、超濾、納濾 、液膜分離和反滲透等。 

一、膜分離技術(shù)的特點(diǎn) 

傳統(tǒng)抗生素提煉工藝；發(fā)酵液→過濾或離心或大孔樹脂吸附、萃取→濃縮→脫色→干燥→產(chǎn)品。 

采用膜分離技術(shù)工藝可簡(jiǎn)化為：發(fā)酵液→超濾→納濾(或反滲透)→脫色→干燥→產(chǎn)品。  

       相對(duì)于傳統(tǒng)工藝，膜分離具有以下優(yōu)點(diǎn)：大大簡(jiǎn)化了工藝，一次性投資少 ，維護(hù) 、操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行費(fèi)用低 ，節(jié)省資源 ；運(yùn)行無相變不破壞產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，分離效率高，提高了產(chǎn)品的收率和質(zhì)量；不需要溶劑或溶劑用量大大減少，因此廢水也更易處理。 

二、分離原理 

       根據(jù)截留組分的不同，可以將膜過程分為微濾、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 。 

      (1)微濾膜是利用篩分原理，分離截留直徑0.01～10μm以上的粒子，如發(fā)酵液中的菌體、細(xì)胞、不溶物等。微溶主要應(yīng)用于細(xì)胞收集。液固分離等方面，常作超濾的預(yù)處理過程； 

      (2)超濾膜屬于非對(duì)稱多孔膜，孔徑在 2～50nm，利用高分子薄膜選擇滲透性，在常溫下依靠一定的壓差和流速，使小于膜孔徑的低分子量物質(zhì)透過膜而使高分子物質(zhì)被截留。已開發(fā)具有不同分子截留的各種超濾膜 (1000～100萬分子量 )，它可按分子大小選擇膜孔徑，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)，對(duì)目的產(chǎn)物進(jìn)行純化； 

      (3)反滲透的分離基本原理是溶解擴(kuò)散學(xué)說，主要應(yīng)用于小分子有機(jī)物的濃縮 ，只允許溶劑分子通過，鹽、氨基酸等小分子被截留； 

      (4)納濾膜平均孔徑 2nm 左右，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，允許水、無機(jī)鹽、有機(jī)物等小分子物質(zhì)通過，截留性能介于超濾和反滲透之間，對(duì)目的產(chǎn)物起濃縮作用，由于其操作壓力低，對(duì)一 、二 價(jià)離子有不同選擇性，對(duì)小分子有機(jī)物有較高的截留性等特點(diǎn)，加之膜表面具負(fù)電性，抗水垢污染，發(fā)展較快； 

三、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 

微濾、超濾、納濾、反滲透、液膜分離等五種方法在B一內(nèi)酰胺類、氨基糖苷類、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均有應(yīng)用。