膜分离技术及其在中药和生物制药中的应用进展

李雪冬+唐志杰

【摘要】随着社会经济和科学技术不断发展，膜分离技术在我国中药和生物制药领域，得到了越来越广泛且深入的应用，丰富中药和生物制药分离技术手段的同时，简化了制药分离操作流程，提高了制药分离效率。目前，膜分离技术在中药和生物制药领域已经发展出微滤、纳滤和超滤等多种技术形式，并在抗生素提炼、多肽和氨基酸分离等多种分离操作中，有着系统的应用。笔者即从中药和生物制药领域中的分离操作入手，就膜分离技术的应用进展，发表几点看法，以供相关人员参考。

【关键词】膜分离技术；中药；生物制药；应用进展

【中图分类号】R32.7.

【文献标识码】B

【文章編号】2095-6851（2017）08-295-01

近几年，我国中药和生物制药行业发展迅速，膜分离技术等高新技术的应用，有效提高了中药和生物制药的现代技术水平，在中药和生物制药行业发展过程中，发挥着重要的作用。膜分离技术是现代材料科学和介质分离技术的发展产物，其具有高分离效率、操作简便、常温操作、低能耗、无污染、自动化操作等优点。与传统的分离技术相比，膜分离技术更契合生物制药的分离需求，并在生物制药分离应用过程中，衍生出微滤、纳滤、超滤等技术类型。本文即围绕中药和生物制药，就几类常见膜分离技术的应用，进行了分析和探讨，具体内容如下：

1 生物制药领域常见膜分离技术概述

1.1 微滤技术概述：

微滤技术是一种最早发展和应用的膜分离技术，技术应用体系较为成熟。微滤技术具体是指利用固定膜孔对于不同粒径微粒的自然筛分作用，实现目标微粒分离目的的分离技术。一般来说，微滤技术的膜孔径在0.1～10.0μm范围内，分离操作需要0.01～.0MPa的工作压力，主要适用于粒径在0.1μm以上的微粒分离操作中。常见应用包括截留液相或气相中的微粒、细菌、亚微粒等不溶物，以达到相应的除菌目的。

1.2 纳滤技术概述：

与微滤技术相比，纳滤技术是近几年兴起的一种膜分离技术。纳滤滤孔膜对应的膜孔径多在0.1～50nm范围内，分离操作需要0.3～0.7MPa的压力支持，主要适用于粒径在300.0～1000.0D的微粒分离操作。纳滤滤孔膜仅允许无机盐、有机物和溶剂通过，常用于药物有效成分对应的纯化分离操作中。

1.3 超滤技术概述：

超滤技术与微滤技术相似，无论是分离基本原理还是分离操作流程，均等同于微滤技术。二者的区别主要体现在膜孔径和分离用途方面，超滤膜孔径多在50.0nm～1μm范围内，分离操作需要0.1～1.0MPa的压力支持。超滤技术主要适用于粒径在0.02μm的微粒分离操作，或热原、蛋白质等相对分子质量在1000.0～100000.0D的大分子物质分离操作。在生物制药领域，常用于药物有效成分的浓度提取和注射液、口服液的制备。

2 生物制药领域中的膜分离技术应用分析

2.1 抗生素提炼操作中的应用分析：

传统生产工艺中，抗生素的生产需要经历过滤、萃取、浓缩和结晶等多个工艺环节才能得到最终产品，工艺流程复杂、冗长，不利于生产质量控制和现代化高效生产。现代膜分离技术的引入和应用，有效简化了抗生素的提炼过程，提高了抗生素提炼效率和质量。以青霉素G的分离提炼为例，如使用微滤膜进行操作，则可达到98.0%以上的回收率；以螺旋霉素的分离提炼为例，如使用聚酯胺纳滤膜进行分离操作，同时控制进料量为55L/h、操作压力为1.50MPa，则可以截留近乎所有的螺旋霉素。此外，膜分离技术在红霉素、青霉素等抗生素的生产中，也有着广泛且重要的应用，并且随着科学技术不断发展，其还具有更加广阔的应用前景。

2.2 多肽与氨基酸分离中的应用分析：

多肽和氨基酸均属于两性化合物，其分子结构中都存在正电荷基团和负电荷基团，处于等电点状态下表现为电中性，如电点发生变化就会表现出带正电或带负电的特征。不同的多肽和氨基酸其对应的等电点不同，例如天冬氨酸的等电点为2.8、鸟氨酸的等电点为9.7，异白氨酸的等电点为5.9。根据道南效应原理，使用带电荷型的分离膜进行多肽和氨基酸的分离操作，仅需调整pH值，即可实现不同种类多肽和氨基酸的有效分离。

2.3 维C制备中的应用分析：

目前，维C的制备主要有两种方法，一种为发酵法，一种为莱式法，其中两步发酵法是我国技术人员研发得到的，以山梨醇为原料，通过发酵工艺，直接制取Vc中间体2-酮基-L-古龙酸，整个流程包含发酵、提取和转化三个步骤。发酵法属于细菌发酵，在产生维C的同时，发酵液中还存在蛋白质、悬浮颗粒、菌丝体等杂质，利用Sun-fb超滤膜系统，即可实现此类杂质的有效分离。

3 结束语

综上所述，膜分离技术作为一种现代高新技术，在生物制药领域有着深入且广泛的应用。相关技术人员应根据生物制药实际分离需求，综合使用微滤、超滤等膜分离技术进行分离，以充分发挥膜分离技术的技术优势，促进我国生物制药行业的进一步发展。

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