摘要：在当代，因为科学技术的高速发展，各式各类的仪器问世，连带着其他产业开始蓬勃发展，其中最受瞩目的便是微生物制药行业，因为涉及到我们肉眼无法看见的世界，所以对科学仪器的要求格外严格，而在这方面，膜分离技术更是重中之重，其能力依旧扩展到了维生素，疫苗等等的之中去了，可以说，对当代影响极为深远。
关键词：膜分离技术；微生物制药；应用
1 引言
生物制药行业中广泛采用了膜分离技术避免对药物产生负面的影响，事实证明，该技术的应用具有广泛的使用价值以及社会价值，应该在今后的发展中得到更加广泛的应用，并且这一技术的使用不仅仅可以应用在生物制药的方面，在与食品有关的加工行业也得到了显著的发展，相信在今后的社会发展中，该技术的性能还会得到进一步的发挥，促进我国微生物技术水平的进步。
2 膜分离技术的特点
以传统发酵法为主的抗生素提炼主要是按照“发酵液→过滤→浓缩→脱色→干燥→产品”的顺序进行。而采用膜分离技术则可以有效简化传统工艺流程，在分子水平上，不同粒径分子的混合物在通过半透膜时，实现选择性分离的技术，半透膜又称分离膜或滤膜，膜壁布满小孔，根据孔径大小可以分为微滤膜（MF）、超滤膜（UF）、纳滤膜（NF）、反渗透膜（RO）等，膜分离采用错流过滤或死端过滤方式。与传统发酵法相比，膜分离技术具有工艺流程简便化、投资成本投入少、产品结构无变化、分离效率高、废水处理效果佳的优势。
3 膜分离技术的分离原理
按照截留组分不同，膜分离过程可以分成超滤、微滤、纳滤、渗析、电渗析、渗透蒸发、反渗透及气体分离。超滤主要用来处理发酵液。微滤膜是运用筛分原理来进行分离，分离的粒子主要有发酵液里的细胞、菌体及不溶物。微溶常用在分离液固体、收集细胞方面，在进行超滤前，常常会进行微溶。反渗透分离原理运用了溶解扩散的学说，多数用来浓缩小分子有机物，反渗透分离过程中只有溶剂分子可以通过，氨基酸、盐等小分子都会被截留。液膜萃取是把膜展开为膜相，再分别隔开其他两个液相，运用液膜选择透过性分离物质。液膜萃取也可以理解为反萃取和萃取技术的结合。液膜法有很多优点，浓缩与分离可以一起进行，操作十分简单。但膜流动的载体也存有单一性、原料复杂、稳定性、堵塞和膜溶胀都存有一些问题。液膜质地较均匀，液膜中存有一种乳状液膜，该液膜的传质速度特别快、具有良好选择性，能用气表面活性稳定薄膜，在分离和提取生物活性物质方面得到了广泛应用。纳滤膜的孔径多数在2nm左右，运用纳滤膜处理发酵液中截留组分能够小至合成要、双糖、抗生素及燃料等，并可以有无机盐、水等小分子的物质经过，纳滤膜截留性在反渗透与超滤之间，它能够对产品起到浓缩作用。但是因为操作压力较低，它对一价离子与二价离子的选择性会有所不同，对小分子有机物具有很高截留性。与此同时，膜表面带负电，可以抵抗水垢的污染，所以，纳滤膜技术会发展的很快。
4 膜分离技术在微生物药物分离纯化中的应用
4.1微滤技术
微滤技术在青霉素G的分离纯化中具有极为广泛的应用，所选择的膜以管式陶瓷膜为主，压力差通常控制在0.35kg/cm2，温度为5℃，3.8m/s的错流速率，12个循环后方可实现药物制取的目的，回收率为98%，极大地缩短了微生物药物的分离时间。
4.2超滤技术
超滤技术在微生物制药中的应用范围较为广泛，如青霉素、头孢菌素C、头孢菌素、硫酸（双氢）链霉素、硫酸卡那霉素、红霉素、去甲金毒素等，且具有极高的应用价值。以头孢菌素为例，以MWCO24000平板式超滤器为主要载体，回收率高达98%，与此前传统分离纯化方法相比费用减少约20%，极大地提高了头孢菌素药物的分离纯化效率。
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4.3反渗透技术
反渗透技术应用于6-APA、链霉素、红霉素、土霉素等微生物药物的分离纯化工作中。以链霉素为例，通常一般是板式装置为主，温度控制在20～25℃，pH数值为3～4，通过此种方式得到的链霉素药物的纯度与此前相比增加了6.6倍，产品尚未出现相变，回收率高达95%。
4.4纳滤技术
纳滤技术主要应用于6-APA、卡那霉素、螺旋霉素、泰乐星等微生物药物的分离纯化环节中。以卡那霉素为例，通常采用DK4040膜，温度为25℃，0.1压强，膜通量260L/h。通过此种方式得出的卡那霉素浓缩20倍，无机盐截留50%，KM截留率为98%。
4.5液膜分离技术
根据所采用膜的不同，膜分离技术可以划分为不同的技术方式，其中主要包括乳状液膜、亲和膜、阳离子交换膜。乳状液膜用于青霉素、青霉素G、红霉素、麦白霉素等药物的分离纯化，亲和膜以β-半乳糖苷酶的分离纯化为主，而阳离子交换膜则应用于溶菌酶。以麦白霉素的提炼为例，通常膜相和液体石蜡的比例为1∶1，使用表面活性剂3074-12的乳液作为乳化剂，用量为膜相的2%，0.1 mol/L 的水溶液为内相，被提取液与液膜乳液体积比例为7∶1。通过此种方式极大地提高了药物的一次提取率，约为48%，两次提取率超过60%，高于大孔树脂和溶剂萃取。
5 技术缺陷及改进
由于在压力驱动下，料液透过膜过程中容易被截留，于是导致膜与本体溶液界面间的浓度越来越高，形成较强渗透压，容易在膜表面形成沉积，从而为物质通过造成阻力，使膜发生溶胀或使膜性能恶化，结晶析出，堵塞流道。此外，在物料处理中，由于粒子、溶质分子与膜之间的屋里化学反应，以及浓度极化导致的膜表面浓度超标，很难溶解，膜表面及孔内吸附、沉积引起孔径变小或阻塞，而使膜的透过性和分离性出现不可逆的破坏。
针对以上技术问题，可采用以下方式进行改进：（1）膜表面改性，可采用改变膜表面极性和电荷的方式，减轻污染；采用吸附力强的溶质吸附，对于醋酸纤维膜可采用阳离子活性剂进行辐射嫁接，该表膜表面极性，此方法有助于膜表面改性处理，从而提升膜抗污染性及亲水性，增加溶液通量；（2）有效清洗。针对长期存在的膜污染问题，可采用物理清洗和化学清洗方法进行处理，如果高速流动液体进行冲洗，或海绵球擦洗等，也可采用表面活性剂、螯合剂、过氧化氢、磷酸盐等清洗剂进行清洗，从而去除膜孔、膜面的污染物，增强膜面透过性，延长膜寿命；（3）引进新型膜材料。陶瓷膜、玻璃膜、金属膜是近几年开发的新型膜材料，具有耐高温、耐溶剂、抗老化、耐细菌、再生性强等优点，且有助于膜截留性能改进，在业界受到广泛应用，是发展最快、最有前景的品种。
6 结语
在今后的发展中，我们应该重视其膜分离技术在微生物工程制药中的应用以及未来的发展，这一技术的应用，有效的解决了以往在制药过程中所产生的不利影响，同时为制药工程的进一步发展作出了宝贵的贡献，相信在我国大力发展这一技术的同时，还能在更广阔的领域中得以应用，值得注意的是，在使用的过程中，应该加强对使用过程的控制，这样才能不断优化技术的使用。
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论文作者:贾秋英
论文发表刊物:《基层建设》2019年第5期
论文发表时间:2019/4/19
标签：技术论文; 滤膜论文; 膜分离论文; 头孢菌素论文; 微生物论文; 药物论文; 超滤论文; 《基层建设》2019年第5期论文;