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​膜分离技术用于乳酸菌菌体富集浓缩的研究

发布日期:2021-06-07 浏览次数:58

乳酸菌是一类以乳酸为初级代谢终产物的革兰氏阳性细菌的总称,这类细菌在自然界分布广泛,并且能产生大量的有机酸、醇类及各种氨基酸等代谢物,具有抑制腐败菌、提高消化力、防癌等生理功效。近年来,随着对乳酸菌及其代谢产物生理功能的深入研究,乳酸菌在食品加工、医疗保健、饲料生产以及畜禽疾病防治等方面的应用日益增多,因而受到了人们的广泛重视。

以乳酸菌为直投式发酵剂的酸奶、泡菜等工业的发展,对乳酸菌高密度培养提出了很高的要求,同时建立快速有效的活菌计数方法对乳酸菌高密度培养体系的研究尤为重要,膜技术的迅速发展也为膜滤式高密度培养体系的建立奠定了良好的基础


1.1.4发酵剂的制备制备各乳酸菌发酵剂包括:(1)乳酸菌的培养;(2)乳酸菌菌体的富集、浓缩;(3)菌发酵的培养液送到第二段生物反应器中以供双歧杆菌生长繁殖,可同时制得嗜酸乳杆菌和婴儿双歧杆菌的液体发酵剂。

   1.1.4.3发酵剂的干燥浓缩菌悬液在加入适当保护剂后,就可进行干燥。干燥一般采用两种方法:喷雾干燥法和真空冷冻干燥法(于修鉴,2004)。

   1.喷雾干燥法喷雾干燥是采用机械作用通过雾化器将浓缩液在干燥室内喷成极细小的雾状液滴以增大其表而积,与同时鼓入的热空气接触使之在瞬间将浓缩液中的水分蒸发除去。若喷雾温度低(进风温度40~80℃),设备利用率大幅度降低,有时会出现潮粉;若喷雾温度高,会造成乳酸菌大幅度死亡,产品质量不够稳定,因而在实际生产中应用不多。

   2.真空冷冻干燥法冷冻干燥是将欲保藏的微生物细胞的悬浮液冻结后,在真空条件下使冰升华,最后达到干燥的目的。此方法主要是根据微生物生理、生化特点,干燥后使微生物的代谢处于不活泼、生长繁殖受到抑制,达到体眠状态,以保持菌株原有特性。而且用这种方法生产的发酵剂与喷雾干燥法等其他方法生产的发酵剂相比具有活菌存活率高、接种量小、运输方便、保存期长等优点。


       1.2.1直接检测法1.2.1.1活性细菌的标准平板计数法(SPG法SPC法是将部分样品取出混合均匀,用适当的稀释液进行梯度稀释、涂布或浇注琼脂平板。在合适温度下培养一定时间,然后通过电子计数器或 Queer对所有可见的菌落进行计数。

   1.2.1.2旋转平板法旋转平板法是将一种液体接种物涂布在旋转的平板上,平板中已注入培养基并已凝固。



       散布器从平板中心移至外围,将样品涂布在阿基米德旋转平板上。在适当温度下培养,平板中心的菌落浓度较高,边缘的浓度较低。这里所讲述的旋转平板设备是 Gilchrist(1973)等人所设计。原理由 Reyniers(1985)和 Trotman(1971)在研究中发现并进行了介绍。

   1.2.1.3膜过滤计数法利用微滤膜的截流性质,选择孔径为05μm或0.22um的膜,将一定量体积的样品经膜过滤后收集菌体,再将膜放在琼脂平板或充满选择性培养基的吸收垫上进行培养。对生长出的菌落进行计数。这种方法特别适用于含菌量少的液体样品( Hobbie,1977)。

   1.2.1.4微菌落计数法(DEFT)DEFT法是用显微镜观察活细菌形成的微菌落数,进而推出需要计数的活细菌数。生长的微菌落必须用显微镜观察( Rodrigues等,1989)。

   1.2.1.5琼脂滴计数法每个样品使用三个装有琼脂的试管,第一个试管中加入1mL的样品。混匀后,取一灭菌的毛细吸管,吸取0.1mL液体加入一空的有盖培养皿的底部,重复5次,并使5滴液体成行排列。用同一个吸管在第一个试管中吸取3滴液体,即1mL,加入第2个试管中,混匀后,如上操作,5滴液体排成行与第一行相邻。然后重复操作第3个试管。此法较快,24h恒温培养的菌落数与传统培养48h的结果相同。并且此方法不需要空白稀释液,每一个样品仅使用一个培养皿( Sharpe等,1971)1.2.1.6滚动试管计数法本方法需要使用带有螺旋盖的各种大小的试管或瓶子。在试管中事先加入一定量的接种的熔融琼脂,使其凝固在容器底部形成薄层然后恒温培养,通过旋转试管进行微生物菌落计数。此方法适用于厌氧菌的计数( Anderson等,1983)。

   1.2.1.7最近似数测定法此方法的样品稀释与SPC方法相同。将结果对照标准MPN表就可得到原样品中微生物数量。此方法实质为统计学方法,结果优于SPC。此方法的缺点是需要大量的玻璃器皿(特别是5试管实验)};不能观察微生物菌落的形态;准确性不高( Silliker等,1979)




   1.2.3常用活菌计数方法的比较



   1.3膜分离技术及其发展膜分离技术是指借助于外界能量或化学位差的推动,通过特定膜的滲透作用,实现对两组分或多组分混合的气体或液体进行分离、分级、提纯和富集的技术(吕钱江等,2003),膜分离技术是一门新兴的多种学科交叉的高新技术。膜的材料涉及高分子化学和无机化学;膜的制备、过程的分离特性、传递性质和传递机理属于物理化学和数学研究范畴:过程中涉及的流体力学、传热、传质、化工动力学以及过程的设计,主要属于化学工程研究范畴;从其主要的应用领域来看,还涉及生物学、医学以及与食品、石油、环境保护等行业有关的学科(时一钓等,2001)。在各学科发展和相互滲透基础上,膜科学技术有了迅速的发展。同时,膜科学技术的研究和应用,也促进了有关学科的开拓和发展。膜分离技术由于兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能,又有多效、节能、环保、分子级过滤以及过程简单、易于自动化控制等特性,因此,目前已广泛应用于水处理、电子、食品、环保、化工、冶金、医药、生物、能源、石油、仿生等领域,产生了巨大的经济效益和社会效益,已成为当今分离科学中最重要的手段之1.3.1膜分离技术原理膜分离是压力驱动的物质分离过程。按其分离孔径的大小可以有如下的分离过程:微滤、超滤、纳滤和反渗透。由于分离膜具有选择透过特性,所以它可以使混合物质有的通过,有的留下。但是,不同的膜分离过程,它们使物质留下、通过的原理有的类似,有的完全不样。总的说来,分离膜之所以能使混在一起的物质分开,不外乎两种手段:(1)根据它们物理性质的不同—主要是质量、体积大小和几何形态差异,用过筛的办法将其分离;(2)根据化合物的不同化学性质(任建新,2001)。物质通过分离膜的速度取决于以下两个步骤的速度,首先是从膜表面接触的混合物中进入膜内的速度(称其次是进入膜内后从膜面扩散到膜的另一表面的速度。二者之和为总速度。总速度愈大,透过膜所需的时间愈短;总速度愈小,透过时间愈久。溶解速度完全取决于被分离物与膜材料之间化学性质的差异,扩散速度除化学性质外还与物质的分子量有关。混合物质透过的总速度相差愈大,则分离效率愈高,反之,若总速度相等,则无分离效率可言(郑领英等,2000)。



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   1.3.2常用的膜分离过程已有商业应用的膜分离技术主要是微滤( Microfiltration简称MF超滤( Ultrafiltration简称UF)、纳滤( Nanofiltration简称NF)、反渗透( Reverse Osmosis称RO)、渗析 Dialysis简称D)电渗析 electrodialysis简称ED)、滲透蒸发( Pervaporation简称PV)、气体膜分离( Gas Permeation简称GP)等。图1-1形象地表征了微滤、超滤、纳滤与反滲透四种不同的膜分离过程。从中可以看出:微滤用于较大粒径物质的分离,可将细菌、颗粒物、胶体等截留;超滤用于大分子、蛋白、乳化油等的分离;纳滤恰好填补了超滤与反滲透之间的空白,它能截留在超滤膜中透过的小分子,而允许可用反滲透膜截留的一价无机盐通过。


       1.3.2.1微滤微滤是以静压差为推动力,利用膜的“筛分”作用进行分离的膜过程。它是膜分离过程中最早产业化的一个。目前,它在各种分离膜中产值最高。它的孔径范围一般在0.02m~10um之间。微孔滤膜具有孔径均一、孔隙率高、滤材薄、驱动压力低等特点,在工业上主要用于无菌液体的生产、超纯水制造和空气过滤(王湛,20001.3.2.2超滤超滤也是一个以压力差为推动力的膜分离过程,其操作压力在01~05Ma左右。一般认为超滤是一种筛孔分离过程,但它的分离是分子级的,即它可截留溶液中溶解的大分子溶质,而透过小分子溶质。一般认为超滤过程的分子量截留范围大致为1000~30000a,其主要分离对象是蛋白质。超滤技术具有相态不变,无需加热,所用设备简单,能量消耗低等明显特点。现已用于超纯水制备、电泳漆回收及其他废水处理、乳制品加工和饮料精制、酶及生物制品的浓缩分离等方面(时一钧等,2001)。

   3.2.3纳滤20世纪90年代出现了纳滤膜分离过程。在前期的研究中,有人将其称为疏松的反渗透膜,后来由于其孔径是在纳米范围,所以称为纳滤膜或纳滤过程。纳滤是一种由反渗透发展而来的新型的压力驱动的分子级分离技术,它恰好填补了超滤与反渗透之间的空白,已能截留透过超滤膜的那部分小分子量的有机物,透析被反渗透膜所截留的无机盐。纳滤膜组件的操作压力一般为07MPa左右,最低的为03MPa,截留分子量200~1000Da(或200~50Dal)纳滤膜一般带有电荷,所以它在很低压力下具有较高的脱盐性能,已对二价离子特别是二价阴离子的截留率可达99%。纳滤主要用于饮用水和工业用水的纯化,废水净化处理,工艺流体中有价值成分的浓缩等方面(朱安娜等,2003)。

   1.3.2.4反渗透反渗透是利用反滲透膜选择性地只能透过溶剂(通常是水)而截留离子物质的性质,以膜两侧静压差为推动力,克服溶剂的滲透压,使溶剂通过反滲透膜而实现对液体混合物进行分离的膜过程。反滲透也属于压力驱动型膜分离技术,其操作压差一般为1.0~100MPa,截留组分为(1~10)×101m小分子溶质。除此之外,还可从液体混合物中去除全部悬浮物、溶解物和胶体,例如从水溶液中将水分离出来,以达到分离、纯化等目的。目前,随着超低压反渗透膜的开发,已可在小于IMPa压力下进行部分脱盐,适用于水的软化和选择性分离。反滲透的应用领域已从早期的海水、苦咸水脱盐淡化发展到化工、食品、制药、造纸工业中某些有机物及无机物的分离(赵文华,2000)。


       1.3.3膜的污染及清洗1.3.3.1膜的污染1.膜污染的定义膜污染是指处理物料中的微粒、胶体粒子或溶质大分子由于与膜存在物理化学相互作用或机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附、沉积造成膜孔径变小或堵塞,使膜产生透过流量与分离特征的不可逆变化现象。对于膜污染,应当说,一旦料液与膜接触,膜污染即开始膜污染常发生在三种场合即浓差极化、大溶质的吸附和吸附层的聚合(环国兰等,2003)。现在一般用膜阻力增大系数N来表征膜污染程度。其测定的步骤是先测定膜的初始纯水通量,再测定膜污染后仅用自来水漂洗一下的纯水通量,它们之间的比值N(任建新,2001)2膜污染的影响因素(黄显怀等,2003)(1)膜的性质:膜的性质一般是指膜材料、膜孔径大小、孔隙率、亲水性、电荷性质、粗糙度等,这些因素对膜污染有很大的影响。

   (2)粒子或溶质尺寸与膜孔的关系:当粒子或溶质的尺寸与膜孔相近时,极易产生堵塞作用,而当膜孔小于粒子或溶质的尺寸时,由于横切流作用,它们在膜表面很难停留聚集,因而不易堵孔。

   (3)膜结构:膜结构的选择对膜污染而言也很重要。

   (4)膜表面粗糙度、孔隙率等膜的物理性质:显然,膜表面光滑,则不易污染;膜面粗糙则易吸留溶质污染。

   (5)料液性质:料液性质包括悬浮物固体浓度、粒度分布、SMP浓度、ECP浓度、粘度等。污泥浓度和粘度对膜污染有巨大的影响。


       (6)膜、溶质和溶剂之间的相互作用:膜-溶质、溶剂溶质、溶剂膜相互作用对膜污染的影响中,以膜与溶质的相互作用影响为主。

   (7)蛋白质浓度:即使溶液中蛋白质等大分子物质的浓度较低0001~0.01g/L),膜面也可形成足够的吸附,使通量有明显下降。

   (8)溶液pH和离子强度:pH的改变不仅会改变蛋白质的带电状态,也改变膜的性质,从而影响吸附,故是膜污染的控制因素之一。

   (9)膜分离的操作条件:操作条件与膜污染密切相关。对膜污染直接产生影响的运行条件包括膜通量、操作压力、膜面流速和运行温度。

   (10)温度:温度的影响比较复杂,温度上升,料液粘度下降,扩散系数增加,降低了浓差极化的影响;但温度上升会使料液中的某些组分的溶解度下降,使吸附污染增加,温度过高还会因蛋白质变性和破坏而加重膜的污染,故温度的影响需综合考虑。

   (11)料液流速:膜面料液的流动状态,流速的大小都会影响膜污染。料液的流速或剪切力大,有利于降低浓差极化层和膜表面沉积层,使膜污染降低1.3.3.2膜的清洗1.膜清洗技术常用的有物理清洗、化学清洗、生物清洗、物理化学清洗和电清洗等方法。(梁治齐等,1998;张国俊等,2003)。化学清洗和生物清洗都存在向系统引入新的污染物的可能性,另外运行与清洗之间的转换步骤较多。

   (1)物理清洗:是利用高流速的水或空气和水的混合流体冲洗膜表面,这种方法具有不引入新污染物、清洗步骤简单等特点,但该法仅对污染初期的膜有效,清洗效果不能持久(2)化学清洗:是在水流中加入某种合适的化学药剂,连续循环清洗,该法能清除复合污垢,迅速恢复膜通量。

   (3)生物清洗:是借助微生物、酶等生物活性剂的生物活动去处膜表面及膜内部的污染物。这类方法又可分为两类:一类类似于化学清洗方法,使用清洗剂清洗,所不同的是此类清洗剂具有生物活性;另一类则是将生物剂固定通过特殊的方法固定在膜上,使膜具有抗污染的能力。

   (4)物理化学清洗方法:将物理和化学清洗方法结合使用可以有效提高清洗效果,如在清洗液中加入表面活性剂可使物理清洗的效果提高。但物理化学法尚未广泛使用。


       (5)电清洗:是一种十分特殊的清洗方法。在膜上施加电场,则带电粒子或分子将沿电场方向移动,通过在一定时间间隔内施加电场,且在无需中断操作的情况下从界面上除去粒子或分子。这种方法的缺点是需使用导电膜及安装有电极的特殊膜器。

   2.影响清洗的因素(孙洪贵等,2002)(1)时间:清洗过程中清洗剂与污染层的接触时间。对于不同的体系有不同的运行时间一般而言,该时间通过实验确定,清洗时间过长并不会增加清洗效果,相反会增加运行费用。且有时会带来负面影响。

   (2)温度:根据扩散理论,提高温度降低了清洗剂的粘度,有利混合及增加反应速率,故在膜与试剂的允许使用范围内,尽可能达到系统能承受的温度,当然应考虑加热成本(3)跨膜压差:压差越大,对膜及污染层的压实作用越大。 M. Bartlett的研究表明清洗时压差的存在不利于污物的去除,故而一般提倡在清洗初期使用零压力进行洗膜操作。

   (4)药品:清洗剂的种类、浓度、pH及离子强度,在不同的清洗剂浓度下,污染层呈现不同的形态。在适宜的清洗剂浓度下,污染层的膨胀率最大,此时污染层的空隙率最大,清洗效果也最好,超过此浓度不但不会增加清洗效果反而会增加再次污染的几率,降低膜的使用寿命而相应增加系统的维养费用。

   (5)pH:任何膜均有一定的pH使用范围。在不同的p下,污染物亦会有不同的溶解性,荷电性及可氧化性等。由于清洗剂中离子强度的适量增加,可以相应提高污物与清洗剂的相溶性。

   (6)清洗水质:长期使用含有铁、锰、硅等共存的水清洗时,很容易形成沉淀物致使膜孔堵塞,形成新的污染,同时Ca2、Cr、SO42的吸附可以改变某些复合膜的表面性质。水的硬度增加会使清洗效果下降。


   1.3.4膜分离技术在发酵液后处理过程中的应用发酵工业是20世纪下半世纪迅速崛起的新兴产业。它基本上是以粮食为主要原料,经过微生物发酵制造产品的产业。发酵工业是我国轻工业发展的新增长点,膜分离是发酵工业技术改造的关键技术之1.3.4.1膜分离技术应用于发酵液后处理过程的意义发酵液的后处理过程(下游技术)也就是发酵产物的分离、提取和精制过程。利用发酵法生产各种产品,由于所用原料、菌种、工艺过程等的不同,发酵液特性也不同,一般可归纳为:(1)含有大量水分,一般含水量达909%99%;(2)发酵产物浓度较低。除酒精、柠檬酸、葡萄糖酸等发酵产物浓度在10%以上外,其余的都在10%以下,而抗生素的浓度更低,一般在1%以下;(3)含有胶体和蛋白质的胶状物,使发酵液粘度增加,不利于过滤。在浓缩过程中变得更粘稠,同时容易产生泡沫;(4)发酵液的培养基残留成分中含有无机盐类、非蛋白质大分子杂质及其降解产物,对提取和精制均有一定的影响;(5)除产物外,还含有少量副产物;(6)含有色素、热原质、毒性物质等有机杂质。此外,发酵产物以化学不稳定者为多,因此确定精制时的温度、pH等必须特别注意。通常发酵产物分离、精制的方法主要有沉淀法、盐析法、溶媒抽提法、吸附法等(天津轻工业学院等,1980)。除了这些主要的分离过程外,还必须辅之以菌体分离、浓缩、脱色、结晶等过程。为了提高产品质量、降低成本、提高收率和缩短处理时间,对已有的后处理工艺过程和方法还需进一步研究和改进。另外随着生物技术的迅速发展,新产品不断涌现,获得了过去无法得到的结构复杂的多种物质,新产品纯度要求相应提高,这些给后处理过程提出了新的要求。膜技术作为一种新型的分离技术,由于其在分离过程中不涉及相变,无二次污染,又由于分离中具有生物膜浓缩富集的功能,同时它操作方便,结构紧凑,维修费用低,易于自动化,因而己在多种发酵产品的后处理过程中得到应用。用膜技术处理发酵液可根据物质分子量的大小去掉与目的产物分子量相差较大的各类杂质,提高发酵液质量,有利于后继工艺过程的进行,提高产品纯度和收率,减少溶剂消耗量,降低能耗。其中用的最多的是微滤、超滤、纳滤和反滲透1.3.4.2膜技术应用于发酵液后处理过程的范围膜技术在发酵液后处理过程中的应用已进行了大量试验研究,有些已实现了工业化。其研究应用工作主要集中在抗生素、维生素、氨基酸、酶制剂等方面(赵平等,202)。

   1.膜技术在抗生素后处理过程中的应用抗生素的生产工艺大体分为发酵、过滤、浓缩和千燥四个过程。目前膜技术主要用于抗生素发酵液的澄清、产品的浓缩和脱盐以及废液中抗生素的浓缩。发酵法生产的抗生素原液中含4%生物残渣,不定的盐分,约0.1~0.2%的抗生素(尹光琳等,1992)。传统方法采用溶剂萃取从发酵液中加以分离,再对萃取液进行真空蒸发即得抗生素。但此法纯化和浓缩抗生素存在有机溶剂用量大,蒸发浓缩能耗高,操作环境差等缺点。纳滤膜可用两种途径回收和纯化抗生素:一种是先用溶剂萃取,再用纳滤膜浓缩,这一过程由于溶剂可循环利用,可节约80%的成本;另一种是先用膜浓缩再用溶剂萃取,这一方法可大大提高萃取设备的生产能力,降低溶剂的用量(毕可英等,1995;蔡邦肖,19;王湛等,2000;谢天颖等,2000在抗生素的后处理过程中除纳滤膜用的较多外,超滤和反滲透也有较多应用。 Adikane(1999)等采用微滤膜除去青霉素G发酵液中的菌丝体,青霉素G的回收率可达98%。刘路(2000)采用超滤和纳滤的组合分离技术,纯化浓缩林可霉素发酵液,大大节省了溶媒和能源,缩短并优化了传统工艺路线,提高产品收率及质量。青霉素提炼过程中使用超滤膜分离技术可以去除蛋白质及其它大分子杂质,消除萃取时的乳化现象,提高萃取过程的收率(李十中等,2000)。硫酸卡那霉素和头抱菌素C的发酵滤液使用合适的超滤膜进行处理,也取得了满意的结果(方孝华,1998:邬行彦等,1999)


   2.膜技术在维生素后处理过程中的应用维生素C(简称Vc)是发酵法生产维生素的典型产品。Vc是山梨醇在细菌作用下发酵形成制备vc的中间体—2酮基L古龙酸,古龙酸经提纯后进一步转化生产的。由于采用细菌发酵,发酵液中残留着菌丝体、蛋白质和悬浮微粒等杂质,传统的工艺采用加热法或絮凝法去除这些杂质,但加热法既增加了能耗,又会使古龙酸部分降解影响收率,絮凝又需向发酵液中添加两种絮凝剂,价格较贵,增加了生产成本。李春艳等(2000)等采用超滤膜系统除去发酵液中残留的菌丝体、蛋白质和悬浮微粒等杂质,省去了预处理、加热、离心等工序,


       既降低了能耗,又提高了古龙酸的收率:东北制药总厂于1995年引进了目前全国规模最大的平板超滤膜装置用于年产万吨Vc的生产线,成功地解决了发酵液中蛋白胶体及细菌代谢产物的分离。

   3.膜技术在氨基酸后处理过程中的应用氨基酸广泛应用于食品、医药工业以及作为动物饲料添加剂,此外还用作某些特殊化合物的合成中间体。目前大多数氨基酸均可利用微生物发酵法生产。在发酵法生产氨基酸工艺中,可选用超滤膜将产液中的酵母菌截留并回收利用,透过液经纳滤膜或反渗透膜进行浓缩,再经结品法获得高纯度的氨基酸产品,同时节约菌种培养费和分离能耗。另外,用纳滤膜可将氨基酸生产中残液进行回收浓缩,既可提高产量,又可减少污染谷氨酸是目前世界氨基酸市场上销售量最大的一种氨基酸,目前国内多采用发酵法生产味精,发酵法中又采用等电点法提取发酵液中的谷氨酸。由于谷氨酸发酵液中菌体直径大约为0.7~3μm,具有很强的亲水性,菌体分离十分困难。目前味精厂基本都是不除菌直接等电提取,该法生产的谷氨酸得率为91.6%,且废水量很大,废液中的菌体高蛋白含量大约为60%左右,不加以回收是极大的浪费,由于蛋白含量高,用生物法又无法处理到达标排放,对环境造成很大的破坏。许赵辉(2000)等研究了在谷氨酸生产中使用超滤膜可以将谷氨酸与菌体蛋白分离,超滤液经等电点结晶,得到谷氨酸晶体。与没有进行超滤处理的对照组相比工艺时间缩短了6-8h,收率提髙了将近7%味精废水属于高浓度难降解有机废水,不仅有机物含量高,而且含有很高的NH2N和SO42,传统生物处理技术很难使其达标排放,并且废水中的菌体蛋白也被降解。王焕章(2000)等研究了采用超滤法去除味精废水中的菌体和大分子蛋白等成分,废水中SS去除率可达99%以上,CODc的去除率约为30%,从而较好地减轻了生物法的处理负荷,同时回收了废水中的蛋白,蛋白再经处理还可综合利用Millot(2003)研究了利用乳化液膜分离与浓缩L苯丙氨酸; Forster等(2001)研究了利用支撑液膜从发酵液中分离L缬氨酸。实验结果表明,产物的回收与精制可一步完成,液膜具有足够的稳定性。



       4膜技术在酶制剂后处理过程中的应用酶是一种具有高度催化活性的特殊蛋白质。对工业生产的液体酶制剂,必须进行浓缩提纯。传统生产工艺是发酵、絮凝沉淀、过滤、溶剂萃取、真空蒸发、干燥,其生产过程能耗高、酶失活率高、收率低。常用酶制剂的分子质量在10000-10000a之间,这个范围恰好在超滤技术应用的范围之内。用膜技术对酶发酵液进行浓缩提纯,在常温下操作,减少了温度对酶制剂质量的影响,去掉了蒸发过程中的相变化,能耗低,操作简单,不用或少用溶剂,减少溶剂消耗量和溶剂回收费用。

   1968年, Adikane等成功地运用超滤技术浓缩了几种酶,20世纪70年代中期,DDs等公司实现了超滤用于酶制剂生产的工业化( Foraker等,2003)。国内也有用不同形式的超滤膜浓缩多种酶的报道(云兆著等,1993;刘洪谦等,1995)。


   5.膜技术在其它发酵液后处理过程中的应用除了上述发酵产品外,膜技术还应用于其它发酵液的后处理过程中。例如米酒精制中使用超滤技术,可使酒澄清、清香纯正,延长货架期(陆晓峰等,2001)。利用反滲透法和气化分离法组合对乙醇连续发酵进行研究,取得了满意的效果(汤斌,199)。0.5μm孔径的无机陶瓷膜能有效除去生啤中的细菌和大肠杆菌,而且还能使啤酒的理化指标更理想,主要表现在色度、浊度和双乙酰下降而其他理化指标不变(楮良银等,1999)。去除酱油和食醋中的细菌和沉淀,可分别选则合适的截留分子量的超滤膜和微滤膜来达到目的(刑冠五,1996:;赵和,1999)。用膜分离技术还可从糖蜜酒精废液中提取焦糖色素,实验证明其色素总回收率为78.18%,通过对提取的色素性质的详细研究,认为回收色素已达到GB8871-2001标准要求可供开发和利用(黄胜禄等,2003)。