連續(xù)板式超濾系統(tǒng)在頭孢菌素C發(fā)酵液過濾提純中的應(yīng)用

田娜 (山東魯抗醫(yī)藥股份公司,山東 濟(jì)寧 272000)

連續(xù)板式超濾系統(tǒng)在頭孢菌素C發(fā)酵液過濾提純中的應(yīng)用

田娜 (山東魯抗醫(yī)藥股份公司,山東 濟(jì)寧 272000)

目的探討連續(xù)板式超濾系統(tǒng)在頭孢菌素C發(fā)酵液過濾提純中的應(yīng)用價(jià)值。方法基于頭孢菌素C發(fā)酵液過濾提純過程中，進(jìn)行20批連續(xù)板式超濾和間歇板式超濾的比較。結(jié)果頭孢菌素C發(fā)酵液過濾提純效果優(yōu)于間歇板式超濾，膜污染低、清洗之后膜的通量恢復(fù)效果良好、濾液質(zhì)量優(yōu)良。結(jié)論連續(xù)板式超濾系統(tǒng)在頭孢菌素C發(fā)酵液過濾提純中的應(yīng)用價(jià)值顯著，值得采納應(yīng)用。

連續(xù)板式超濾系統(tǒng)；頭孢菌素C；發(fā)酵液；過濾提純

基于制藥工業(yè)的抗生素提取工作中，膜分離技術(shù)受到普遍應(yīng)用，該技術(shù)具備反滲透、超濾以及電滲析等作用[1]。為了使頭孢菌素C發(fā)酵液過濾提純效果增強(qiáng)，有必要注重相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用。本次研究重點(diǎn)探討連續(xù)板式超濾系統(tǒng)在頭孢菌素C發(fā)酵液過濾提純中的應(yīng)用價(jià)值，現(xiàn)報(bào)告如下：

1 材料及儀器的準(zhǔn)備

（1）選用美國Agilent公司生產(chǎn)的1100高效液相色譜儀；日本Shimadzu公司生產(chǎn)的UV-1601型紫外分光光度計(jì)；

（2）Suntar膜科技公司提供的板式超濾組件。在連續(xù)式超濾系統(tǒng)中，準(zhǔn)備板式超濾組件4個(gè)，單組件膜面積1m2；在間歇式超濾系統(tǒng)中，準(zhǔn)備板式超濾組件2個(gè)，單組件膜面積2m2。

（3）平板超濾膜：MWC為20000，PES材質(zhì)，由德國Micro?dyn-Nadir公司生產(chǎn)；選用新加坡Suntar公司生產(chǎn)的Suntar90#清洗劑，pH為8到10。

2 方法

基于頭孢菌素C發(fā)酵液過濾提純過程中，進(jìn)行20批連續(xù)板式超濾和間歇板式超濾的比較。具體方法如下：

（1）連續(xù)板式超濾。取50L的頭孢菌素C發(fā)酵液，通過輸料泵進(jìn)行加壓，將壓強(qiáng)控制在0.50MPa到0.55MPa。進(jìn)入第一級(jí)膜系統(tǒng)之后，通過濾液收集管將超濾透析進(jìn)入濾液儲(chǔ)罐中；在16℃到18℃的換熱器中，將第一級(jí)濃縮液進(jìn)入第二級(jí)膜系統(tǒng)，以循序漸進(jìn)的方式直到進(jìn)入第4級(jí)膜系統(tǒng)。以濃縮比為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)從第幾級(jí)別膜系統(tǒng)起添加水頂析與加水不比重進(jìn)行確立。如果濃縮液當(dāng)中殘留的頭孢菌素C效價(jià)比5.0×105μg·L-1低，濃縮液需從第N級(jí)膜系統(tǒng)以直接的方式排除，不再回治中轉(zhuǎn)罐當(dāng)中?；诔瑸V期間，間隔30秒進(jìn)行各別膜系統(tǒng)的膜通量、透析液以及濃縮液的測(cè)量。

（2）間歇板式超濾。取50L的頭孢菌素C發(fā)酵液，通過輸料泵進(jìn)行加壓，將壓強(qiáng)控制在0.50MPa到0.55MPa。進(jìn)入超濾膜系統(tǒng)之后，將超濾透析液進(jìn)入濾液儲(chǔ)罐中，而濃縮液（菌絲體以及蛋白）通過16℃到18℃的換熱器向發(fā)酵液儲(chǔ)罐進(jìn)行循環(huán)濃縮；如果濃縮液濃縮至40%到60%范圍內(nèi)，朝發(fā)酵液儲(chǔ)罐當(dāng)中添加水進(jìn)行頂析。如果濃縮液當(dāng)中殘留的頭孢菌素C效價(jià)比5.0×105μg·L-1低，暫停運(yùn)行，這個(gè)時(shí)候的濃縮液為菌渣。然后間隔30秒進(jìn)行超濾期間各膜通量、加水量、濃縮液以及透析液的測(cè)量。

（3）連續(xù)板式超濾和間歇板式超濾均進(jìn)行20批次試驗(yàn)，每一批次選擇性質(zhì)相同以及體積相同的頭孢菌素C發(fā)酵液最后，對(duì)比評(píng)價(jià)兩種工藝技術(shù)的膜通量、膜污染情況以及濾液質(zhì)量收率[2]。

3 結(jié)果

3.1 膜通量分析

基于超濾期間，膜通量在過料時(shí)間延長的條件下而呈現(xiàn)明顯的降低趨勢(shì)，出現(xiàn)此類現(xiàn)象主要是因?yàn)槟の廴井a(chǎn)生的?；谡w過程當(dāng)中，連續(xù)板式超濾膜通量要比間歇板式超濾高。此外，與間歇板式超濾膜通量相比，連續(xù)板式超濾在過濾頭C發(fā)酵液時(shí)膜通量具備顯著優(yōu)勢(shì)，膜污染明顯更低。

3.2 膜污染分析

連續(xù)板式超濾和間歇板式超濾各自運(yùn)行20個(gè)批次之后，以測(cè)定兩種系統(tǒng)當(dāng)中膜的m值為依據(jù)，結(jié)果顯示間歇式要比連續(xù)式高0.45。從中可知：連續(xù)板式超濾污染程度明顯比間歇板式超濾低。

3.3 濾液質(zhì)量收率

選取UF-1、UF-10、UF-20作為20批當(dāng)中的第一批，從濾液質(zhì)量收率來看，連續(xù)板式超濾均高于間歇板式超濾。由此表明：連續(xù)板式超濾質(zhì)量收率優(yōu)于間歇板式超濾（P＜0.05）。見表1：

表1 ·兩種超濾系統(tǒng)的濾液質(zhì)量收率比較（%）

4 結(jié)語

對(duì)于膜分離技術(shù)來說，屬于一類全新的分離純化技術(shù)，具備環(huán)保、高效、精密以及低耗等諸多優(yōu)勢(shì)。近年來，膜分離技術(shù)廣泛應(yīng)用到制藥工業(yè)的抗生素提取當(dāng)中[3]。采取連續(xù)板式超濾系統(tǒng)進(jìn)行頭孢菌素C發(fā)酵液提純作業(yè)，需重視膜通量的測(cè)量。膜通量變化反應(yīng)的是膜污染程度和通過清晰膜通量的恢復(fù)情況。對(duì)于膜污染來說，主要是因?yàn)闈舛葮O化、膜孔堵塞以及凝膠層固化而引起的[4]。

在本次研究過程中，基于頭孢菌素C發(fā)酵液過濾提純過程中，進(jìn)行20批連續(xù)板式超濾和間歇板式超濾的比較，結(jié)果顯示：（1）連續(xù)板式超濾膜通量要比間歇板式超濾高；（2）連續(xù)板式超濾污染程度明顯比間歇板式超濾低；（3）連續(xù)板式超濾質(zhì)量收率優(yōu)于間歇板式超濾。

綜上所述：連續(xù)板式超濾系統(tǒng)在頭孢菌素C發(fā)酵液過濾提純中的應(yīng)用價(jià)值顯著，值得采納應(yīng)用。

[1]王樞,郭竹潔,孟濤,王嬌.應(yīng)用膜分離技術(shù)改進(jìn)泰樂菌素提取工藝[J].食品與發(fā)酵工業(yè),2011,04（26）:107-111.

[2]王龍耀,王嵐.頭孢菌素C過濾過程中總過濾時(shí)間的優(yōu)化與控制[J].化工學(xué)報(bào),2013,09（13）:3256-3261.