生物制药中膜分离技术的主要应用探究
生物制药中膜分离技术的主要应用探究
膜分离技术是将介质分离技术与材料科学相结合的产物，膜分离技术的主要优点包括：分离的
效率高、常温中操作、所需设备简单、无污染、低能耗、高自动化程度、分离产物容易回收以
及无相变等。膜分离技术的应用领域非常广泛，主要包括：化工、发酵、食品、水处理以及制
药等。近年来，在生物制药方面开始广泛使用膜分离技术，该技术的应用凸显了其优势。
1 主要膜分离技术及其原理介绍
1.1 微滤。微滤是膜分离技术中发展最早，应用和制备都最成熟的技术。其原理是利用膜孔对
于不同大小微粒的筛分作用来进行分离。膜孔径为 0.1-10μm, 工作必需压力为 0.01-0.2MPa,专门
用于分离尺寸大于 0.1μm 的微粒，截留气相或者液相里细菌、微粒、亚微粒以及胶团等等不溶
物，来达到除菌的目的。
1.2 超滤。超滤的性能和分离原理都与微滤相同，而膜孔径则为 50nm-1μm, 工作必需压力为 0.1-
1MPa. 超滤专门用于分离尺寸大于 0.02μm 的微粒以及相对分子质量范围在 1 000-100 000 D,如
蛋白质、热原和病菌等大分子物质，可以达到提高有效成分的浓度、制备口服液与注射液的目
的。
1.3 纳滤。纳滤是一种近几年才出现的滤孔膜，膜孔径为 0.1-50nm, 工作必需压力为 0.3-0.7MPa.
纳滤专门用于分离尺寸在 300-1000 D 的微粒。仅能使小分子有机物、无机盐和溶剂通过，应用
于药物有效成分的分离纯化。
1.4 渗透和反渗透。渗透和反渗透的膜孔径小于 0.1nm,是以压力差和化学势作为推动力，对溶
液纯化分离与浓缩的操作。渗透技术主要用来浓缩溶液，而反渗透技术则用于生产饮用水、淡
化海水、重金属废水的处理以及精制、分离生物制品。
2 膜分离技术在生物制药中的应用
2.1 膜分离技术在抗生素提炼中的应用。抗生素在传统生产过程中，过程比较冗长，要经过①
过滤，②萃取，③浓缩，④结晶等许多步骤，而应用膜分离技术则可使过程变得更加简便，如
Adikane 等人发现用微滤膜来对青霉素 G 发酵液中的菌丝体进行清楚的话，青霉素 G 回收率可
以高达 98%. 蔡肖邦应用聚酯胺纳滤膜来分离与浓缩螺旋霉素，在操作压力达 1.5MPa,进料流量
达55L/h 的条件下，几乎全部螺旋霉素都被截留，渗透通量高达 30LMH.刘路应用超滤、纳滤
组合分离的技术，对林可霉发酵液进行纯化浓缩，使得溶媒与能源都得到很大的节省，减少了
许多工艺上的步骤，大大提高了产品的质量。另外，膜分离技术还广泛应用在了青霉素、红霉
素以及链霉素等抗生素生产的过程中，随着技术的发展，膜分离技术在对于抗生素的生产中的
应用将会有更大的前景。
2.2 膜分离技术在氨基酸和多肽分离中的应用。氨基酸和多肽同属于两性化合物，它们分子中
都同时含有正、负两种电荷基团，在等电点的时候为电中性，当高或低于电点时则带正或者负
电荷，不同的种类的氨基酸与多肽具有不同的等电点，如鸟氨酸为9.7 、异白氨酸为5.9、天冬
氨酸为2.8.依据道南效应，即电荷的同性相斥、异性相吸，利用带电荷型的分离膜对离子具有
较高的截留率，只需改变pH 值就能分离不同种类的氨基酸和多肽了。也就是说，一般的电荷
型分离膜对等点状态的氨基酸与多肽溶质的几乎没有截留作用，而对于带点状态的氨基酸与多
肽溶质就会有较高的截留作用。带电型分离膜对于氨基酸和多肽的截留率与 pH 值呈函数关
系，根据不同氨基酸和多肽的不同等电点，就可以改变pH 值而对不同的氨基酸和多肽进行分
离了。如：
Tsuru 等人通过对溶液 pH 值得调节，成功完成了几种氨基酸和多肽的混合溶液的分离实
验。Garem 等人采用了无机与高分子复合型的纳滤膜来对 3 种多肽和9 种氨基酸进行了分离实
验，比起传统的分离实验，降低了成本，简化了工艺流程，并且得到了更高的分离质量与效
摘要：
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生物制药中膜分离技术的主要应用探究膜分离技术是将介质分离技术与材料科学相结合的产物，膜分离技术的主要优点包括：分离的效率高、常温中操作、所需设备简单、无污染、低能耗、高自动化程度、分离产物容易回收以及无相变等。膜分离技术的应用领域非常广泛，主要包括：化工、发酵、食品、水处理以及制药等。近年来，在生物制药方面开始广泛使用膜分离技术，该技术的应用凸显了其优势。1主要膜分离技术及其原理介绍1.1微滤。微滤是膜分离技术中发展最早，应用和制备都最成熟的技术。其原理是利用膜孔对于不同大小微粒的筛分作用来进行分离。膜孔径为0.1-10μm,工作必需压力为0.01-0.2MPa,专门用于分离尺寸大于0.1μm...
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作者：闻远设计
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