超滤浓缩工艺优化研究

袁 洪，刘亚兰，苏德财，张 玺，马 源

中牧实业股份有限公司兰州生物药厂，甘肃兰州 730000

关键字：超滤浓缩；146S；杂蛋白；浓缩倍数

目前市面上生产出的部分抗原未经过浓缩纯化，这类抗原中存在一定量的非抗原蛋白成分，该杂蛋白会引起机体产生应激反应和变态反应，导致生产出的疫苗抗原纯度低免疫效果较差，容易对动物造成副反应。因此，为了保证注射后的免疫效果，降低副反应，就必须对口蹄疫灭活疫苗的生产工艺进行改进，尽可能去除抗原中的杂蛋白及特异性蛋白，保证浓缩纯化后达到高纯度高146 S。随着浓缩工艺在口蹄疫疫苗抗原纯化方面的广泛应用，在浓缩纯化过程中，如果想要以高倍浓缩达到去除杂蛋白效果较好的目的，146 S的收率则有可能增大。如果要求提高146 S的收率，在生产过程中还需要考虑超滤浓缩的时间。毒液在浓缩过程中，杂蛋白的去除往往会受到浓缩倍数、毒液温度、切向流速、剪切力等方面因素的影响，通过合理的浓缩倍数、设定温度、切向流速则可以有效的降低原液中杂蛋白含量、并有效的保障146 S的收率[2]。因此，便需要找出一个相对的平衡点，来提高超滤膜在毒液浓缩纯化过程中的使用效果。现使用口蹄疫O/Mya98（SEA）型病毒液，通过对原毒液设计出不同试验方案，进行试验数据对比分析，对超滤浓缩工艺进行优化研究，进而得出了较为理想的毒液浓缩条件，为大规模制备优质的口蹄疫抗原，提供优化且详实的浓缩方案。

1 试验材料

口蹄疫O/Mya98（SEA）型病毒毒液、超滤膜。

2 结果与分析

2.1 浓缩倍数对杂蛋白去除率、146 S及浓缩时间测定结果

在原毒液量为1 000 L、工作压力为0.5 bar以及温度为28 ℃条件下，取不同的浓缩倍数，以毒液中杂蛋白去除率、146 S损耗率及浓缩时间等参数作为指标，分析确定出合适的浓缩倍数，以达到最优的纯化效果。如表1所示。

表1 浓缩倍数对杂蛋白去除率、146 S、浓缩时间测定结果

由图1可看出，随着浓缩倍数的增加，杂蛋白的去除率显著增加，146 S损耗率有所下降，浓缩时间逐渐增加，但是在7倍浓缩时，杂蛋白去除率增加量减小，时间增加量较为明显，这可能是随着浓缩倍数的增加，料液粘稠度增大，超滤膜透过量逐渐降低。而且，浓缩倍数过高的话，还会增加企业的成本负担。因此，根据试验结果确定出该超滤膜6倍浓缩为O/Mya98（SEA）型病毒毒液最合适的浓缩倍数。

图1 不同浓缩倍数纯化结果

2.2 温度对杂蛋白去除率、146 S及浓缩时间测定结果

在原毒液量为1 000 L、工作压力为0.5 bar以及6倍浓缩条件下，设定不同的浓缩温度，以毒液中杂蛋白去除率、146 S损耗率及浓缩时间等参数作为指标，分析确定出合适的浓缩温度，以达到最优的纯化效果[3]。如表2所示。

表2 温度对杂蛋白去除率、146 S、浓缩时间测定结果

图2 不同温度纯化结果

由图2可看出，温度的改变，对浓缩时间无明显影响，温度降低对杂蛋白去除率影响不大。由于在温度高的情况下，病毒活性高，剪切力对146 S的损害较大，因此，随着料液温度的降低，146 S损失逐渐降低。但是温度过低，容易造成超滤膜表面“凝胶层”的形成，在24 ℃时，杂蛋白去除率有降低趋势。而且该情况下继续浓缩，也极易造成膜透过量下降，对146 S损耗影响比较明显，综合可得出26 ℃是最适宜的浓缩温度。

2.3 压力对杂蛋白去除率、146 S及浓缩时间测定结果

在原毒液量为1 000 L、温度为26 ℃以及6倍浓缩条件下，设定不同的浓缩压力，以毒液中杂蛋白去除率、146 S损耗率及浓缩时间等参数作为指标，分析确定出合适的浓缩压力，以达到最优的纯化效果。如表3所示。

表3 压力对杂蛋白去除率、146 S、浓缩时间测定结果

图3 不同压力纯化结果

由图3可看出，压力的改变，对杂蛋白去除率无明显变化，随着压力的增加，料液切向流速增大，因而不会造成膜堵塞，杂蛋白去除率会有所增加，同时，浓缩时间也会逐渐减短。但是，在超滤浓缩的过程中，料液切向流速的增加，也会加大膜表面的剪切力，使得146 S有一定的损耗[4]。结合图中数据可以看出，在压力为0.8 bar时，146 S损耗率明显上升，因此，为了降低146 S的损耗，最适宜的超滤浓缩压力为0.7 bar。

3 讨论与结论

根据试验结果初步确定O/Mya98（SEA）型病毒毒液在浓缩倍数6倍，温度26 ℃，压力0.7 bar为参数作为质量控制标准的情况下，该型号超滤膜的超滤浓缩效果可达到本企业的规模化生产要求，可有效提高超滤浓缩系统在毒液浓缩纯化过程中的使用效果。超滤浓缩后生产出的病毒液灭活抗原，可生产制备优良的灭活疫苗。

浓缩倍数的提升可有效提高浓缩料液的纯度，高纯度抗原配制的疫苗可显著提升企业产品质量，然而对于大规模生产来说，单纯的提高浓缩倍数，浓缩时间会明显增加，而且随着浓缩倍数的增加，料液粘稠度增大，超滤膜通量会逐渐降低[5]，膜表面附着的病毒颗粒没有足够的料液冲刷，会造成病毒液146 S收率的降低，超滤膜表面粘稠液体的堆积也极大的缩短了超滤膜的使用寿命，间接增加了企业的耗材成本和人工成本，在后期实际生产中加入洗滤过程，能够最大程度解决浓缩时长、病毒液146 S收率的问题，并可达到延长膜包使用寿命的目的。