膜分離技術(shù)及其在中藥和生物制藥中的應(yīng)用進(jìn)展

李雪冬+唐志杰

【摘要】隨著社會經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，膜分離技術(shù)在我國中藥和生物制藥領(lǐng)域，得到了越來越廣泛且深入的應(yīng)用，豐富中藥和生物制藥分離技術(shù)手段的同時(shí)，簡化了制藥分離操作流程，提高了制藥分離效率。目前，膜分離技術(shù)在中藥和生物制藥領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)展出微濾、納濾和超濾等多種技術(shù)形式，并在抗生素提煉、多肽和氨基酸分離等多種分離操作中，有著系統(tǒng)的應(yīng)用。筆者即從中藥和生物制藥領(lǐng)域中的分離操作入手，就膜分離技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)展，發(fā)表幾點(diǎn)看法，以供相關(guān)人員參考。

【關(guān)鍵詞】膜分離技術(shù)；中藥；生物制藥；應(yīng)用進(jìn)展

【中圖分類號】R32.7.

【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B

【文章編號】2095-6851（2017）08-295-01

近幾年，我國中藥和生物制藥行業(yè)發(fā)展迅速，膜分離技術(shù)等高新技術(shù)的應(yīng)用，有效提高了中藥和生物制藥的現(xiàn)代技術(shù)水平，在中藥和生物制藥行業(yè)發(fā)展過程中，發(fā)揮著重要的作用。膜分離技術(shù)是現(xiàn)代材料科學(xué)和介質(zhì)分離技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)物，其具有高分離效率、操作簡便、常溫操作、低能耗、無污染、自動化操作等優(yōu)點(diǎn)。與傳統(tǒng)的分離技術(shù)相比，膜分離技術(shù)更契合生物制藥的分離需求，并在生物制藥分離應(yīng)用過程中，衍生出微濾、納濾、超濾等技術(shù)類型。本文即圍繞中藥和生物制藥，就幾類常見膜分離技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)行了分析和探討，具體內(nèi)容如下：

1 生物制藥領(lǐng)域常見膜分離技術(shù)概述

1.1 微濾技術(shù)概述：

微濾技術(shù)是一種最早發(fā)展和應(yīng)用的膜分離技術(shù)，技術(shù)應(yīng)用體系較為成熟。微濾技術(shù)具體是指利用固定膜孔對于不同粒徑微粒的自然篩分作用，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)微粒分離目的的分離技術(shù)。一般來說，微濾技術(shù)的膜孔徑在0.1～10.0μm范圍內(nèi)，分離操作需要0.01～.0MPa的工作壓力，主要適用于粒徑在0.1μm以上的微粒分離操作中。常見應(yīng)用包括截留液相或氣相中的微粒、細(xì)菌、亞微粒等不溶物，以達(dá)到相應(yīng)的除菌目的。

1.2 納濾技術(shù)概述：

與微濾技術(shù)相比，納濾技術(shù)是近幾年興起的一種膜分離技術(shù)。納濾濾孔膜對應(yīng)的膜孔徑多在0.1～50nm范圍內(nèi)，分離操作需要0.3～0.7MPa的壓力支持，主要適用于粒徑在300.0～1000.0D的微粒分離操作。納濾濾孔膜僅允許無機(jī)鹽、有機(jī)物和溶劑通過，常用于藥物有效成分對應(yīng)的純化分離操作中。

1.3 超濾技術(shù)概述：

超濾技術(shù)與微濾技術(shù)相似，無論是分離基本原理還是分離操作流程，均等同于微濾技術(shù)。二者的區(qū)別主要體現(xiàn)在膜孔徑和分離用途方面，超濾膜孔徑多在50.0nm～1μm范圍內(nèi)，分離操作需要0.1～1.0MPa的壓力支持。超濾技術(shù)主要適用于粒徑在0.02μm的微粒分離操作，或熱原、蛋白質(zhì)等相對分子質(zhì)量在1000.0～100000.0D的大分子物質(zhì)分離操作。在生物制藥領(lǐng)域，常用于藥物有效成分的濃度提取和注射液、口服液的制備。

2 生物制藥領(lǐng)域中的膜分離技術(shù)應(yīng)用分析

2.1 抗生素提煉操作中的應(yīng)用分析：

傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝中，抗生素的生產(chǎn)需要經(jīng)歷過濾、萃取、濃縮和結(jié)晶等多個(gè)工藝環(huán)節(jié)才能得到最終產(chǎn)品，工藝流程復(fù)雜、冗長，不利于生產(chǎn)質(zhì)量控制和現(xiàn)代化高效生產(chǎn)。現(xiàn)代膜分離技術(shù)的引入和應(yīng)用，有效簡化了抗生素的提煉過程，提高了抗生素提煉效率和質(zhì)量。以青霉素G的分離提煉為例，如使用微濾膜進(jìn)行操作，則可達(dá)到98.0%以上的回收率；以螺旋霉素的分離提煉為例，如使用聚酯胺納濾膜進(jìn)行分離操作，同時(shí)控制進(jìn)料量為55L/h、操作壓力為1.50MPa，則可以截留近乎所有的螺旋霉素。此外，膜分離技術(shù)在紅霉素、青霉素等抗生素的生產(chǎn)中，也有著廣泛且重要的應(yīng)用，并且隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，其還具有更加廣闊的應(yīng)用前景。

2.2 多肽與氨基酸分離中的應(yīng)用分析：

多肽和氨基酸均屬于兩性化合物，其分子結(jié)構(gòu)中都存在正電荷基團(tuán)和負(fù)電荷基團(tuán)，處于等電點(diǎn)狀態(tài)下表現(xiàn)為電中性，如電點(diǎn)發(fā)生變化就會表現(xiàn)出帶正電或帶負(fù)電的特征。不同的多肽和氨基酸其對應(yīng)的等電點(diǎn)不同，例如天冬氨酸的等電點(diǎn)為2.8、鳥氨酸的等電點(diǎn)為9.7，異白氨酸的等電點(diǎn)為5.9。根據(jù)道南效應(yīng)原理，使用帶電荷型的分離膜進(jìn)行多肽和氨基酸的分離操作，僅需調(diào)整pH值，即可實(shí)現(xiàn)不同種類多肽和氨基酸的有效分離。

2.3 維C制備中的應(yīng)用分析：

目前，維C的制備主要有兩種方法，一種為發(fā)酵法，一種為萊式法，其中兩步發(fā)酵法是我國技術(shù)人員研發(fā)得到的，以山梨醇為原料，通過發(fā)酵工藝，直接制取Vc中間體2-酮基-L-古龍酸，整個(gè)流程包含發(fā)酵、提取和轉(zhuǎn)化三個(gè)步驟。發(fā)酵法屬于細(xì)菌發(fā)酵，在產(chǎn)生維C的同時(shí)，發(fā)酵液中還存在蛋白質(zhì)、懸浮顆粒、菌絲體等雜質(zhì)，利用Sun-fb超濾膜系統(tǒng)，即可實(shí)現(xiàn)此類雜質(zhì)的有效分離。

3 結(jié)束語

綜上所述，膜分離技術(shù)作為一種現(xiàn)代高新技術(shù)，在生物制藥領(lǐng)域有著深入且廣泛的應(yīng)用。相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)生物制藥實(shí)際分離需求，綜合使用微濾、超濾等膜分離技術(shù)進(jìn)行分離，以充分發(fā)揮膜分離技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢，促進(jìn)我國生物制藥行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

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