A. 超濾膜主要有哪些優點和缺點
超濾膜主要具有以下優點:
1.回收率高,所得產品品質優良,可實現物料的高回效分答離、純化及高倍數濃縮。系統製作材質採用衛生級管閥,現場清潔衛生,滿足GMP或FDA生產規范要求。系統工藝設計先進,集成化程度高,結構緊湊,佔地面積少,操作與維護簡便,工人勞動強度低。
2.處理過程無相變,對物料中組成成分無任何不良影響,且分離、純化、濃縮過程中始終處於常溫狀態,特別適用於熱敏性物質的處理,完全避免了高溫對生物活性物質破壞這一弊端,有效保留原物料體系中的生物活性物質及營養成分。
3.超濾設備系統能耗低,生產周期短,與傳統工藝設備相比,設備運行費用低,能有效降低生產成本,提高企業經濟效益。
4.操作簡便,成本低廉,不需增加任何化學試劑,尤其是超濾技術的實驗條件溫和,與蒸發、冷凍乾燥相比沒有相的變化,而且不引起溫度、pH的變化,因而可以防止生物大分子的變性、失活和自溶。在生物大分子的制備技術中,超濾主要用於生物大分子的脫鹽、脫水和濃縮等。
超濾膜缺點:
超濾法也有一定的局限性,它不能直接得到乾粉制劑。對於蛋白質溶液,一般只能得到10~50%的濃度。超濾膜的缺點是膜更換費用較高,技術設備投資很大。
B. 超濾的應用
超濾膜的最小截留分子量為500道爾頓,在生物制葯中可用來分離蛋白質、酶、核酸、多糖、多肽、抗生素、病毒等。超濾的優點是沒有相轉移,無需添加任何強烈化學物質,可以在低溫下操作,過濾速率較快,便於做無菌處理等。所有這些都能使分離操作簡化,避免了生物活性物質的活力損失和變性。
由於超濾技術有以上諸多優點,故常被用作:
(1)大分子物質的脫鹽和濃縮,以及大分子物質溶劑系統的交換平衡。
(2)大分子物質的分級分離。
(3)生化制劑或其他制劑的去熱原處理。
超濾技術已成為制葯工業、食品工業、電子工業以及環境保護諸領域中不可缺少的有力工具 。 超濾技術的關鍵是膜。膜有各種不同的類型和規格,可根據工作的需要來選用。早期的膜是各向同性的均勻膜,即常用的微孔薄膜,其孔徑通常是0.05mm 和0.025mm。近幾年來生產了一些各向異性的不對稱超濾膜,其中一種各向異性擴散膜是由一層非常薄的、具有一定孔徑的多孔皮膚層(厚約0.1mm~1.0mm),和一層相對厚得多的(約1mm)更易通滲的、作為支撐用的海綿層組成。皮膚層決定了膜的選擇性,而海綿層增加了機械強度。由於皮膚層非常薄,因此高效、通透性好、流量大,且不易被溶質阻塞而導致流速下降。常用的膜一般是由乙酸纖維或硝酸纖維或此二者的混合物製成。近來為適應制葯和食品工業上滅菌的需要,發展了非纖維型的各向膜,例如聚碸膜、聚碸醯胺膜和聚丙烯腈膜等。這種膜在pH 1~14都是穩定的,且能在90℃下正常工作。超濾膜通常是比較穩定的,若使用恰當,能連續用1~2年。暫時不用,可浸在1%甲醛溶液或0.2%NaN3中保存。超濾膜的基本性能指標主要有:水通量[cm3/(cm2?h)];截留率(以百分率%表示);化學物理穩定性(包括機械強度)等。
超濾裝置一般由若干超濾組件構成。通常可分為板框式、管式、螺旋卷式和中空纖維式四種主要類型。由於超濾法處理的液體多數是含有水溶性生物大分子、有機膠體、多糖及微生物等。這些物質極易粘附和沉積於膜表面上,造成嚴重的濃差極化和堵塞,這是超濾法最關鍵的問題,要克服濃差極化,通常可加大液體流量,加強湍流和加強攪拌。
在生物製品中應用超濾法有很高的經濟效益,例如供靜脈注射的25%人胎盤血白蛋白(即胎白)通常是用硫酸銨鹽析法、透析脫鹽、真空濃縮等工藝制備的,該工藝流程硫酸銨耗量大,能源消耗多,操作時間長,透析過程易產生污染。改用超濾工藝後,平均回收率可達97.18%;吸附損失為1.69%;透過損失為1.23%;截留率為98.77%。大幅度提高了白蛋白的產量和質量,每年可節省硫酸銨6.2噸,自來水16000噸。目前國外生產超濾膜和超濾裝置最有名的廠家是美國的Milipore公司和德國的Sartorius公司。國內的知名廠家有立升。
超濾在廢水處理中的應用
(1)還原性染料廢水處理;
(2)電泳塗漆廢水處理;
(3)含乳化油廢水處理;
(4)生活污水處理 一種孔徑規格一致,額定孔徑范圍為0.001-0.02微米的微孔過濾膜。採用超濾膜以壓力差為推動力的膜過
濾方法為超濾膜過濾。超濾膜大多由醋酯纖維或與其性能類似的高分子材料製得。最適於處理溶液中溶質的分離和增濃,也常用於其他分離技術難以完成的膠狀懸浮液的分離,其應用領域在不斷擴大。以壓力差為推動力的膜過濾可區分為超濾膜過濾、微孔膜過濾和逆滲透膜過濾三類。它們的區分是根據膜層所能截留的最小粒子尺寸或分子量大小。以膜的額定孔徑范圍作為區分標准時,則微孔膜(MF)的額定孔徑范圍為0.02~10μm;超濾膜(UF)為0.001~0.02μm;逆滲透膜(RO)為0.0001~0.001μm。由此可知,超濾膜最適於處理溶液中溶質的分離和增濃,或採用其他分離技術所難以完成的膠狀懸浮液的分離。超濾膜的制膜技術,即獲得預期尺寸和窄分布微孔的技術是極其重要的。孔的控制因素較多,如根據制膜時溶液的種類和濃度、蒸發及凝聚條件等不同可得到不同孔徑及孔徑分布的超濾膜。超濾膜一般為高分子分離膜,用作超濾膜的高分子材料主要有纖維素衍生物、聚碸、聚丙烯腈、聚醯胺及聚碳酸酯等。超濾膜可被做成平面膜、卷式膜、管式膜或中空纖維膜等形式,廣泛用於如醫葯工業、食品工業、環境工程等。我們都知道篩子是用來篩東西的,它能將細小物體放行,而將個頭較大的截留下來。可是,您聽說過能篩分子的篩子嗎?超膜--這種超級篩子能將尺寸不等的分子篩分開來!那麼,到底什麼是超濾膜呢? 超濾膜是一種具有超級「篩分」分離功能的多孔膜。它的孔徑只有幾納米到幾十納米,也就是說只有一根頭發絲的1‰!在膜的一側施以適當壓力,就能篩出大於孔徑的溶質分子,以分離分子量大於500道爾頓、粒徑大於2~20納米的顆粒。超濾膜的結構有對稱和非對稱之分。前者是各向同性的,沒有皮層,所有方向上的孔隙都是一樣的,屬於深層過濾;後者具有較緻密的表層和以指狀結構為主的底層,表層厚度為0.1微米或更小,並具有排列有序的微孔,底層厚度為200~250微米,屬於表層過濾。工業使用的超濾膜一般為非對稱膜。超濾膜的膜材料主要有纖維素及其衍生物、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚碸、聚丙烯腈、聚醯胺、聚碸醯胺、磺化聚碸、交鏈的聚乙烯醇、改性丙烯酸聚合物等等。
超濾廚飲用兩用機:①PP棉濾芯、②活性碳、③納米膜表超濾膜濾芯、④復合濾芯,五級過濾設備多加了一個後置活性炭,六級的多加了一個礦化濾芯就成立市場上見到的直飲水機。更多級的就加更多針對性的濾芯。 (1)增壓泵超濾膜以力差為推動力進行過濾,當原水的水壓不能滿足過濾需求時,系統需要增加泵加壓,以實現超濾膜分離作用,由於超濾膜的工作壓力較低,一般小於O·7MPa,故在系統設計時,一般選用離心泵,選擇離心泵的主要依據是揚程、流量、泵體材質,其次是泵的體積大小、外觀造型和價格等。
①揚程和流量的選擇根據超濾系統設計中所需要的進水工作壓力,跨膜壓差和通水流量,來選擇泵的揚程和流量。一般選擇水泵的揚程和流量應當等於或略大於設計供水量和工作壓力,以滿足超濾系統的正常運行。
②泵體材質的選擇根據原水水質的情況來選擇合適的泵體材質以減少投資成本,其材質不能與原水中的成分產生任何反應,也不能有溶解現象。當原水的pH值為6.5~8.5時可選用鑄鐵泵體;當原水為海水時,應選耐海水腐蝕的塑料泵體;醫葯和食品工業水處理卻一般選擇使用不銹鋼泵體。
化學清洗泵一般選擇耐化學葯劑的泵體。
(2)減壓閥 當原水水壓大於系統設計水壓時,要對原水進行減壓。一般採用可減靜壓的減壓閥來實現,減壓閥減壓的精度視超濾系統而定。另根據原水的水質選擇適合材質的減壓閥,一般可選的材質為銅、不銹鋼、鐵、塑膠。
(3)物理清洗和化學清洗系統 清洗系統主要由配葯箱、凈水箱、循環泵組成,採用氣水混合清洗的還包括空壓機,一般物理清洗分為等壓沖洗和反沖洗。等壓沖洗時是關閉產水閥,全開濃水閥,使原水以快於正常工作狀態時的流速沖刷膜表面,去除污垢。反沖洗是關閉原水閥採用循環泵,將凈水箱中的水從產水口打入膜組件。使凈水按正常過濾的反方向透過膜,沖刷掉膜表面的污染物,並使其從濃水口排出,反沖洗後,馬上進行等壓沖洗。能更有效地將被截留的污染物排出,為了加強清洗效果,順沖時,可採用氣水混合液進行沖洗。
化學清洗系統是用循環泵將配葯箱內的清洗液送入超濾系統,進行循環清洗和浸泡,靠化學葯品的作用去除膜表面的污垢,以恢復膜的產水能力,維持設計流量要求。
(4)消毒滅菌系統超濾的消毒滅菌系統所用設備和操作程序與化學清洗系統相同,僅需要將清洗液換成滅菌液即可,一般使用的滅菌劑為次氯酸鈉和過氧化氫,在選擇滅菌劑時要考慮劑膜的材質和滅菌劑濃度。例如Ps材質膜不能採用含有陰離子表面活性劑的滅菌劑,否則會對膜造成不可逆的通量損失。
(5)自動化計量、監控和儀表
①計量水流量採用流量表來計量,流量計有轉子流量計、浮子流量計、電磁流量計、掙針式流量計等。在超濾系統中大多採用玻璃浮子(轉子)流量計,主要是顯示直觀,價格低,一台超濾系統最少需要設置兩個流量計以便觀察,一個是產水流量計,一個是濃水流量計或原水進水流量計。 流量計規格的選擇是根據系統的流量大小而定,浮子流量計的選擇通常選用的量程為1.5~2倍的實際最大測量流量。
②監控系統及儀表超濾系統在運行時,必須嚴格按照設計參數進行操作,這需要系統的相關參數進行監控,其中主要的監控項目是水質、流量、壓力,可以手動操作,也可採用儀表和可編程式控制制器對系統進行自動控制。
對水質的監控可採用水質監測儀進行,對水壓的監控可採用壓力開關和壓力表進行,對流量的控制可採用電子流量計進行監測,並將監測信號反饋到PLC中,然後來控制泵,閥門及清洗系統,從而實現系統的自動化。
壓力是超濾系統的一個重要參數,故在壓力表選擇時,要注意其精度和耐用性。壓力表量程的選擇,以使用壓力能使指針處於刻度盤的1/2~2/3位置為宜,並要考慮水錘對壓力表的沖擊。
C. 人血白蛋白在超濾過程中地注意事項
1.葯液呈現混濁、來沉澱、源異物或瓶子有裂紋、瓶蓋松動、過期失效等情況不可使用。
2.本品開啟後,應一次輸注完畢,不得分次或給第二人輸用。
3.輸注過程中如發現病人有不適反應,應立即停止輸用。
4.有明顯脫水者應同時補液。
5.運輸及貯存過程中嚴禁凍結。
D. 蛋白質層析、超濾常用技術手段
在分離分析特別是蛋白質分離分析中,層析是相當重要、且相當常見的一種技術,其原理較為復雜,對人員的要求相對較高,這里只能做一個相對簡單的介紹。
一、 吸附層析
1、 吸附柱層析
吸附柱層析是以固體吸附劑為固定相,以有機溶劑或緩沖液為流動相構成柱的一種層析方法。
2、 薄層層析
薄層層析是以塗布於玻板或滌綸片等載體上的基質為固定相,以液體為流動相的一種層析方法。這種層析方法是把吸附劑等物質塗布於載體上形成薄層,然後按紙層析操作進行展層。
3、 聚醯胺薄膜層析
聚醯胺對極性物質的吸附作用是由於它能和被分離物之間形成氫鍵。這種氫鍵的強弱就決定了被分離物與聚醯胺薄膜之間吸附能力的大小。層析時,展層劑與被分離物在聚醯胺膜表面競爭形成氫鍵。因此選擇適當的展層劑使分離在聚醯胺膜表面發生吸附、解吸附、再吸附、再解吸附的連續過程,就能導致分離物質達到分離目的。
二、 離子交換層析
離子交換層析是在以離子交換劑為固定相,液體為流動相的系統中進行的。離子交換劑是由基質、電荷基團和反離子構成的。離子交換劑與水溶液中離子或離子化合物的反應主要以離子交換方式進行,或藉助離子交換劑上電荷基團對溶液中離子或離子化合物的吸附作用進行。`
三、 凝膠過濾
凝膠過濾又叫分子篩層析,其原因是凝膠具有網狀結構,小分子物質能進入其內部,而大分子物質卻被排除在外部。當一混合溶液通過凝膠過濾層析柱時,溶液中的物質就按不同分子量篩分開了。
四、 親和層析
親和層析的原理與眾所周知的抗原一抗體、激素一受體和酶一底物等特異性反應的機理相類似,每對反應物之間都有一定的親和力。正如在酶與底物的反應中,特異的廢物(S')才能和一定的酶(E)結合,產生復合物(E-S')一樣。在親和層析中是特異的配體才能和一定的生命大分子之間具有親和力,並產生復合物。而親和層析與酶一底物反應不同的是,前者進行反應時,配體(類似底物)是固相存在;後者進行反應時,底物呈液相存在。實質上親和層析是把具有識別能力的配體L(對酶的配體可以是類似底物、抑制劑或輔基等)以共價鍵的方式固化到含有活化基團的基質M(如活化瓊脂糖等)上,製成親和吸附劑M-L,或者叫做固相載體。而固化後的配體仍保持束縛特異物質的能力。因此,當把圍相載體裝人小層析柱(幾毫升到幾十毫升床體積)後,讓欲分離的樣品液通過該柱。這時樣品中對配體有親和力的物質S就可藉助靜電引力、范德瓦爾力,以及結構互補效應等作用吸附到固相載體上,而無親和力或非特異吸附的物質則被起始緩沖液洗滌出來,並形成了第一個層析峰。然後,恰當地改變起始緩沖 液的PH值、或增加離子強度、或加人抑③劑等因子,即可把物質S從固相載體上解離下來,並形成了第M個層析峰(見圖6-2)。顯然,通過這一操作程序就可把有效成分與雜質滿意地分離開。如果樣品液中存在兩個以上的物質與固相載體具有親和力(其大小有差異)時,採用選擇性緩沖液進行洗脫,也可以將它們分離開。用過的固相載體經再生處理後,可以重復使用。
上面介紹的親和層析法亦稱特異性配體親和層析法。除此之外,還有一種親和層析法叫通用性配體親和層析法。這兩種親和層析法相比,前者的配體一般為復雜的生命大分子物質(如抗體、受體和酶的類似底物等),它具有較強的吸附選擇性和較大的結合力。而後者的配體則一般為簡單的小分子物質(如金屬、染料,以及氨基酸等),它成本低廉、具有較高的吸附容量,通過改善吸附和脫附條件可提高層析的解析度。
五、 聚焦層析
聚焦層析也是一種柱層析。因此,它和另外的層析一樣,照例具有流動相,其流動相為多緩沖劑,固定相為多緩沖交換劑。
聚焦層析原理可以從PH梯度溶液的形成、蛋白質的行為和聚焦效應三方面來闡述。
1、PH梯度溶液的形成
在離子交換層析中,PH梯度溶液的形成是靠梯度混合儀實現的。例如,當使用陰離子 劑進行層析時,制備PH由高到低呈線性變化的梯度溶液的方法是,在梯度儀的混合室(這層析柱者)中裝高PH溶液,而在另一室裝低PH極限溶液,然後打開層析柱的下端出口,讓洗脫液連續不斷地流過柱體。這時從柱的上部到下部溶液的PH值是由高到低變化的。而在聚焦層析中,當洗脫液流進多緩沖交換劑時,由於交換劑帶具有緩沖能力的電荷基團,故PH梯度溶液可以自動形成。例如,當柱中裝陰離子交換劑PBE94(作固定相)時,先用起始緩沖液(配方見表了一2)平衡到PHg,再用含PH6的多緩沖劑物質(作流動相)的淋洗液通過柱體,這時多緩沖劑中酸性最強的組分與鹼性陰離子交換對結合發生中和作用。隨著淋洗液的不斷加人,住內每點的PH值從高到低逐漸下降。照此處理J段時間,從層析柱頂部到底部就形成了PH6~9的梯度。聚焦層析柱中的PH梯度溶液是在淋洗過程中自動形成的,但是隨著淋洗的進行,PH梯度會逐漸向下遷移,從底部流出液的PH卻由9逐漸降至6,並最後恆定於此值,這時層析柱的PH梯度也就消失了。
2.蛋白質的行為
蛋白質所帶電荷取決於它的等電點(PI)和層析柱中的PH值。當柱中的PH低於蛋白質的PI時,蛋白質帶正電荷,且不與陰離於交換劑結合。而隨著洗脫劑向前移動,固定相中的PH值是隨著淋洗時間延長而變化的。當蛋白質移動至環境PH高於其PI時,蛋白質由帶正電行變為帶負電荷,並與陰離子交換劑結合。由於洗脫劑的通過,蛋白質周圍的環境PH 再次低於PI時,它又帶正電荷,並從交換劑解吸下來。隨著洗脫液向柱底的遷移,上述過程將反復進行,於是各種蛋白質就在各自的等電點被洗下來,從而達到了分離的目的。
不同蛋白質具有不同的等電點,它們在被離子交換劑結合以前,移動之距離是不同的,洗脫出來的先後次序是按等電點排列的。
供靜脈注射的25%人胎盤血白蛋白(即胎白)通常是用硫酸銨鹽析法、透析脫鹽、真空濃縮等工藝制備的,該工藝流程硫酸銨耗量大,能源消耗多,操作時間長,透析過程易產生污染。改用超濾工藝後,平均回收率可達97.18%;吸附損失為1.69%;透過損失為1.23%;截留率為98.77%。大幅度提高了白蛋白的產量和質量,每年可節省硫酸銨6.2噸,自來水16000噸。目前國外生產超濾膜和超濾裝置最有名的廠家是美國的Milipore公司和德國的Sartorius公司。
隨著現代生物技術的發展, 通過基因工程生產蛋白質葯物在治療人類面臨的重大疾病如癌症等方面展示出巨大的潛力. 為滿足生物技術產品工業化生產的需要, 開發高通量、低成本、高效的分離純化方法已引起人們的高度關注. 超濾技術由於具有通量高, 操作條件溫和, 易於放大等特點, 特別適合生物活性大分子的分離. 在生物技術領域, 超濾技術目前已廣泛應用於細胞收集分離、除菌消毒、緩沖液置換、分級( fract ionatio n) 、脫鹽及濃縮[ 1] . 近年來越來越多的研究表明, 通過選擇適當的膜或膜表面改性,以及對分離過程進行優化, 充分利用和調控膜—蛋白質以及蛋白質—蛋白質之間的靜電相互作用, 可以實現分子量相近的兩種蛋白質的高選擇性超濾分離[2- 7] .
為克服常規蛋白質超濾分離過程優化中存在的實驗蛋白質消耗多、工作量大、費時以及費用高等缺點, 我們相繼開發了脈沖進樣技術( Pulsed sampleinject ion technique ) [8]和參數連續變化超濾技術( Parameter scanning ultraf ilt ration) [9]. 並以此為基礎, 結合載體相超濾技術( Carrier phase ult rafil—t rat ion) [10]進一步提出了一種蛋白質超濾分離快速優化新方法[11], 實現了人血漿白蛋白—免疫球蛋白[12]、人源化單克隆抗體( A lemtuzumab) 單體— 二聚體[13]的超濾分離過程快速優化和高選擇性分離,並在膜的篩選及其適用性快速評估方面展現出巨大的潛力. 該方法的主要特徵是與AKTA Prime 系統聯用, 採用脈動進樣技術顯著減少了蛋白質的用量;而利用雙緩沖體系( 類似梯度洗脫) 的參數連續變化超濾技術, 在pH 或離子強度連續變化的情況下考查pH 或離子強度對蛋白質透過率或截留率的影響, 進一步縮短了實驗時間, 降低了蛋白質的用量,極大地減少了實驗量, 加快了過程優化進程; 另外,載體相超濾技術的應用則可保證超濾分離自始至終在設定的條件下進行, 從而最大限度地保證超濾過程的穩定性.
E. 超濾設備的超濾設備用途
rightleder◆萊特.萊德 礦泉水:在礦泉水製造中,應用超濾技術,在工程設計中,將根據礦泉回水的水源水質分析報答告,針對性地選擇膜的孔徑和膜的類型,設計超濾設計。◆食品:乳製品、果汁、酒、調味品等食品的生產中逐步採用超濾技術,如牛奶或乳清中蛋白和低分子量的乳糖與水的分離,果汁澄清和去菌消毒,酒中有色蛋白、多糖及其它膠體雜質的去除等,醬油、醋中細菌的脫除,較傳統方法顯示出經濟、可靠、保證質量等優點。◆醫葯:在醫葯和生物化工生產中,常需要對熱敏性物質進行分離提純,超濾技術對此顯示其突出的優點。用超濾來分離濃縮生物活性物(如酶、病毒、核酸、特殊蛋白等)是相當合適的從動、植物中提取的葯物(如生物鹼、荷爾蒙等),其提取液中常有大分子或固體物質,很多情況下可以用超濾來分離,使產品質量得到提高。◆純水、超純水:工業用水的初級純化,純水超純水制備RO預處理,純水、超純水終端處理。◆環保:工業廢水深度處理,城市中水回用系統,電泳漆、油品的回收。◆發酵:生化發酵液分離與精製、酶的濃縮與精製、糖及木糖醇澄清過濾。
F. 用疏水層析法分離一種蛋白質類葯物的具體步驟
超濾是一種具有分子水平的薄膜過濾手段,超濾膜作為分離介質,以膜兩側的壓力差為推動力,將不同分子量的溶質進行選擇性分離。超濾過程一般是在常溫低壓下進行的,對分離熱敏性、保味性和易發生化學變化的物質最為適用。在生物合成葯物中主要用於大分子物質的分級分離和脫鹽濃縮,小分子物質的純化,醫葯生化制劑的去熱原處理等。
1除熱原
制劑中去除熱原一般是利用活性碳反復吸附,該方法勞動強度大、損耗大、得率低。超濾去除熱原的原理是使用小於熱原分子量的超濾膜攔截熱原,該方法已經得到美國食品與醫葯管理局認證,具有勞動強度小、產品得率高、產品質量好的優點。
上海第四制葯股份有限公司採用卷式超濾器小裝置,以截留分子量2萬的膜進行了硫酸(雙氫)鏈黴素葯除熱原試驗,試驗結果表明,採用超濾法代替傳統的活性炭吸附熱原,對於硫酸(雙氫)鏈黴素生產是可行的。上海福達制葯有限公司採用截留分子量1萬的磺化聚醚碸膜(SPES),進行黃芪注射液的除熱原超濾,再經活性炭吸附,使產品熱原合格率從原來的經常波動到目前的100%合格。上海天廚味精廠採用截留分子量為1萬的SPES超濾膜,對丙氨酸、谷氨酸、賴氨酸等氨基酸溶液除熱原,通過鱟試劑法測試結果,結果均為陰性。
由於葯液有效成分(如黃酮類、生物鹼類、總甙類等),其分子量都在1000以下。故對制葯制劑尤其是注射劑使用超濾除熱原是最適合的。空軍北京醫院葯局用超濾法制備了復方丹參、茵梔花、生脈3種復方中草葯注射液,所得超濾產品澄清度好,放置3個月後,無沉澱出現。用化學分析法對注射液中的鞣質、蛋白質、澱粉等項含量進行測定,結果顯示超濾過的產品中,上述雜質的含量均低於衛生標准,除雜質的效果很好。實驗證明,經超濾處理後的去熱原注射液並不會使原方有效成分損失。如復方丹參超濾品測得的281nm光密度值較高,薄層層析檢測出有原兒茶醛斑點,可見的斑點及其熒光點多且清晰。張英輝採用超濾法去除人參皂苷熱原,結果發現:超濾法可有效的去除熱原,又可有效的減少人參總皂苷的損失,該法簡便、可靠、效果好,可用於去除人參皂苷熱原。
北京中醫葯大學葯廠對比了活性碳和超濾兩種工藝,發現對清開靈注射液除熱原,兩種工藝均可行,但超濾法得到產品中:黃岑甙的含量高,產品顏色淺,微粒數量明顯少。利用超濾膜過濾川參通注射液、冠舒注射液、松梅樂注射液及大輸液中的熱原,實驗表明,葯液通過超濾後,熱原的截除率獲得滿意的結果,達到葯典的規定,去除熱原是可靠的。超濾不但可去除熱原,還能去除大於膜孔的高分子物質,提高注射液的澄明度和穩定性,而且超濾膜孔徑越小,脫色作用越明顯。
2小分子精製
對於抗生素類的小分子物質,其傳統的生產過程,要經過過濾、萃取、濃縮、結晶等工藝,存在過程冗長、收率低、能耗大等缺點,而且在精製過程中有微量大分子雜質殘留,如蛋白質、核酸、多醣等,這些雜質可能對人體產生副作用。利用超濾膜可以除去大分子雜質,簡化操作工藝。
青黴素是一種熱敏性物質,其活性單位受環境影響較大,溫度稍高或者處理時間延長均會導致活性單位降解。因此青黴素精製要求在15℃以下快速完成。目前青黴素精製過程中,需要加入十五烷基溴化吡啶作為破乳劑,而該破乳劑毒性大、價格昂貴,採用超濾工藝去除發酵副產品和殘留物以及一些可溶性蛋白質,無需加入破乳劑,而且過程簡單快捷。
超濾系統已應用於紅黴素、青黴素、頭孢菌素、四環素、林可黴素、慶大黴素、利福黴素等抗生素的過濾生產。美國Merck公司利用截留分子量為2.4萬的超濾膜過濾頭黴素發酵液,收率比鋪有助濾劑層的鼓式真空過濾機高出2%,達到98%,材料費用降低2/3,設備投資費用減少20%。另外利用超濾膜可有效地對頭孢菌素C發酵液進行加工處理,而不使膜堵塞或結垢,提高回收率,使得濃縮液中頭孢菌素C的濃度比原發酵液中的更高。韓少抑等利用超濾膜提純螺旋黴素,發現:截留分子量為5000的芳香聚醯胺超濾膜能去除蛋白等大分子雜質,起到納濾預處理作用。
維生素C是人體必需的一種營養成分,在醫學和營養學上有著廣泛的應用。目前,維生素C的生產方式主要有兩種:萊式法和兩步發酵法。其中兩步發酵法是我國科技人員首創的生產工藝,此工藝工程中常採用加熱沉澱法去除雜質,既耗能又造成有效成分古龍酸損失,收率也低。採用超濾膜系統代替加熱沉澱法去除發酵液中殘留的菌絲體、蛋白質和懸浮微粒等雜質,省去了預處理、加熱、離心等工序,既節約了能耗又提高了古龍酸的收率。
中葯中有效成分的分子量大多不超過1000,而無效成分如澱粉、多糖、蛋白質、樹脂等雜質的相對分子質量均在5萬以上。因此,用截留分子量適宜的超濾膜能夠很容易地將兩者分開。與傳統的化學分離方法相比較,膜分離的方法不僅效率高、操作簡便,而且成本低、經濟效益好,所以越來越多地被人們所採用。
3大分子精製
隨著生物技術的發展,大分子類葯物數量急劇增加,由於該類產品具有熱不穩定性,超濾的低溫快速過濾特性成為該類物質精製的重要方法。
利用截留分子量為2萬PS管式超濾膜系統濃縮植酸酶發酵液的實驗顯示,植酸酶的濃縮倍數可以達到6.53倍,濃縮收率為99.69%,截留率為99.93%。
利用PAN超濾膜從藏氂牛血中分離純化凝血酶的實驗顯示,所得凝血酶平均比活為38.24IU/mg,比傳統方法所得比活提高2倍。
利用超濾膜從豬血中純化SOD的方法有三個優點:①除去大量的小分子雜質;②濃縮SOD可節省隨後使SOD沉澱所需的溶劑;③能大大提高後續熱變性純化的效果,SOD總回收率達62%,比活性達5000U/mg。
在丙種球蛋白製品的生產過程中將超濾技術用於蛋白質的脫醇和濃縮。
將超濾技術用於人血白蛋白濃縮和脫醇。
採用超濾法濃縮分離免疫初乳中的抗體,以上這些應用都取得了良好濃縮效果。
用超濾法把高分子多糖類化合物單獨分離出來,制備具有特殊葯理作用的葯物,使中葯不同分子量組分用於不同的治療目的,達到葯物的綜合利用,是膜分離的重要功能。
選用截留分子量為5萬的PS超濾膜替代醇沉法處理板藍根水提液,實現了高效、節能。
利用CA超濾膜濃縮銀耳浸提液,其產品收率較常規濃縮方法提高了22.4%,同時縮短了濃縮時間。
採用超濾一滲濾法,改進香菇多糖的提取純化工藝,提高產品收率、降低生產成本。
用超濾法代替透析法去除海洋真菌多糖提取液中的小分子雜質,結果表明超濾法所得產品的得率和多糖含量都高於透析對照組,另外多糖中的色素大部分會被超濾膜吸附,這對提高粗品多糖含量是有利的。
中空纖維超濾膜可以有效提取六味地黃湯活性多糖,工藝簡單,生產周期短。
4膜蒸餾
膜蒸餾是利用疏水性微孔膜將兩種溫度不同的水溶液分隔開,在膜兩側水蒸氣壓力差的作用下,熱側的水蒸氣通過膜孔進入冷側,在冷側冷凝下來。膜蒸餾與常規蒸餾中的蒸發-傳送-冷凝過程相同。兩者都以氣-液平衡為基礎,都需要蒸發潛熱以實現相變。相對於常規分離過程,其優點是:①理論上100%分離離子、大分子、膠體、細胞及其他不揮發性物質;②操作溫度比傳統蒸餾過程低;③操作壓力比過程低;④對膜的機械性能要求低;⑤適於特種物質分離,而且可以分離極高濃度的物質,甚至可以產生結晶;⑥高效。將膜蒸餾用於熱敏性物質的濃縮,能很好地發揮其低溫濃縮的特性。青黴素作為抗生素應用於臨床已有50年歷史,一般採用溶媒萃取法提取,但提取過程復雜。利用直接接觸式膜蒸餾濃縮青黴素水溶液,濃縮過程比較穩定。益母草和赤芍是中醫臨床常用中葯,水蘇鹼和芍葯苷是兩者指標性成分,皆為水溶性,沸點比水高。將真空膜蒸餾法用於益母草與赤芍提取液的濃縮是可行的,具有效率高、耗能少、操作方便的優點,且有效成分的截留率為100%。
G. 超濾膜有什麼作用
超濾膜能復夠去除水中制能夠找到的任何最為細小的顆粒物,超濾的顆粒截留范圍一般可達到0.001-0.01微米,微濾的顆粒截留范圍比超濾要高出1-2個數量級,一般為0.1-0.2微米。
目前人對水的需求不斷增加,對水質的要求也越來越高,現在水質受到污染已經越來越嚴重了,為了能有效解決這個問題,得到可以飲用的水以及合格的工業用水,膜技術由於清潔、無污染、無相變等特色受到各行業廣泛地關注。東麗超濾膜法是一種廣泛應用於海水淡化、苦成水淡化、造、食品醫療、鍋爐補給水軟化水、濃縮分離、工藝純水、飲用水、廢水回用等領域,而且它的重要性正在日益顯著
H. 人血白蛋白生產過程超濾速度太快會不會引起泡沫
人血白蛋白生產過程超濾速度太快,會不會引起泡沫?這個不會引起泡沫的,因為如果它不快速過濾的話,會在空氣中接觸的態度的話,容易引起性。
I. 超濾和反滲透有什麼區別
1、使用膜清洗不同
超濾:超濾用的膜可以通過反洗來有效的清洗膜面,以保持其高流速。
反滲透:反滲透用的膜不能反洗。
2、原理不同
超濾:超濾是一種加壓膜分離技術,即在一定的壓力下,使小分子溶質和溶劑穿過一定孔徑的特製的薄膜,而使大分子溶質不能透過,留在膜的一邊,從而使大分子物質得到了部分的純化。
超濾原理也是一種膜分離過程原理,超濾利用一種壓力活性膜,在外界推動力(壓力)作用下截留水中膠體、顆粒和分子量相對較高的物質,而水和小的溶質顆粒透過膜的分離過程。
反滲透:把相同體積的稀溶液(如淡水)和濃液(如海水或鹽水)分別置於一容器的兩側,中間用半透膜阻隔,稀溶液中的溶劑將自然的穿過半透膜,向濃溶液側流動,濃溶液側的液面會比稀溶液的液面高出一定高度,形成一個壓力差,達到滲透平衡狀態,
此種壓力差即為滲透壓,滲透壓的大小決定於濃液的種類,濃度和溫度,與半透膜的性質無關。若在濃溶液側施加一個大於滲透壓的壓力時,濃溶液中的溶劑會向稀溶液流動,此種溶劑的流動方向與原來滲透的方向相反,這一過程稱為反滲透。
3、優點不同
超濾:超濾技術的優點是操作簡便,成本低廉,不需增加任何化學試劑,尤其是超濾技術的實驗條件溫和,與蒸發、冷凍乾燥相比沒有相的變化,而且不引起溫度、pH的變化,因而可以防止生物大分子的變性、失活和自溶。
反滲透:壓力是反滲透分離過程的主動力,不經過能量密集交換的相變,能耗低;反滲透不需要大量的沉澱劑和吸附劑,運行成本低;反滲透分離工程設計和操作簡單,建設周期短;反滲透凈化效率高,環境友好。
J. 透析,微濾,超濾,納濾,反滲透,電滲析,滲透氣化等膜分離技術各自的特點
1.透析(dialysis)是通過小分來子經過半源透膜擴散到水(或緩沖液)的原理;
2.微濾適用於細胞、細菌和微粒子的分離,在生物分離中,廣泛用於菌體的分離和濃縮,目標物質的大小范圍為0.01-10 μm,一般用於預處理;
3.超濾技術的優點是沒有相的轉變,無需添加任何強烈的化學物質,可以在低溫下操作,過濾速度較快,便於無菌處理等,一般用於預處理;
4.納濾 特點是能截留小分子的有機物並可同時透析出鹽,集濃縮與透析於一體;
操作壓力低,因為無機鹽能通過納米濾膜而透析,使得納米過濾的滲透壓遠比反滲透為低,所以納米過濾所需的外加壓力比反滲透低得多;
5.反滲透法具有設備構型緊湊,佔地面積小、單位體積產水量及能量消耗少等優點;
6.電滲析的特點時可以同時對電解質水溶液起淡化、濃縮、分離、提純作用、可以用於蔗糖等非電解質的提純,以除去其中的電解質、在原理上,電滲析器是一個帶有隔膜的電解池,可以利用電極上的氧化還原效率高;
7.滲透氣化對共沸物系和近沸物系等難分物系的分離, 顯示特有的優越性。