作者：馮建立 許振良 王學軍 楊志和 文生
【摘要】目的 開發一種超濾法去除紅黴素發酵液處理過程中乳化現象的新工藝。 方法 採用自製的三種中空纖維超濾膜(UF1、UF2和UF3)對紅黴素發酵液去除乳化現象進行了試驗。結果 在優化的操作條件下，UF3膜能夠去除紅黴素發酵液中蛋白質等引起乳化的雜質，超濾膜可以再生使用。結論 超濾法可達到去除乳化的目的，同時提高了萃取的收率和質量。
【摘要】目的 開發一種超濾法去除紅黴素發酵液處理過程中乳化現象的新工藝。 方法 採用自製的三種中空纖維超濾膜(UF1、UF2和UF3)對紅黴素發酵液去除乳化現象進行了試驗。結果 在優化的操作條件下，UF3膜能夠去除紅黴素發酵液中蛋白質等引起乳化的雜質，超濾膜可以再生使用。結論 超濾法可達到去除乳化的目的，同時提高了萃取的收率和質量。
【關鍵詞】超濾 發酵液 乳化 紅黴素 預處理
Study on the demulsification of erythromycin fermentation
ABSTRACT Objective To develop a new process used for demulsification of erythromycin fermentation broth by ultrafiltration membrane technique. Methods Three selfmade hollow fiber ultrafiltration membranes (UF1, UF2 and UF3) were tested to remove impurities which caused emulsification, e.g. protEin, in the fermentation broth. Results The experiments under optimum operation conditions indicates that UF3 is practicable to remove protein and polysaccharide which were the main cause of emulsitication of erythromycin fermentation broth, and the membrane could be recycled for using. Conclusions Ultrafiltration method could be employed to demulsification successfully. At the same time, it could improve the yield and quality of extraction.
KEY WORDS Ultrafiltration; Fermentation broth; Emulsification; Erythromycin; Pretreatment
紅黴素是一種大環內酯類抗生素，主要採用發酵法生產。由於發酵液中含有大量的菌絲體、蛋白和多糖等物質，給紅黴素的分離提取帶來困難， 影響 其收率和質量。因此，在分離提取前必須對發酵液進行預處理。 目前 較常用的方法是絮凝和高速離心。前者除菌率較高，但去除蛋白和多糖的效果較差，致使溶液黏度很高，影響後續結晶過程；後者能耗大，設備價格昂貴，在實際生產中難以廣泛 應用 。超濾是近幾十年 發展 起來的新型分離技術，能較好地去除蛋白和多糖等大分子物質［3～6］。本文採用自製的超濾膜對紅黴素發酵液去乳化進行 研究 ，解決了絮凝法去除蛋白和多糖效果較差的 問題 ，同時提高了萃取的收率和質量。
1 實驗部分
1.1 試劑和儀器
紅黴素發酵液，河南天方藥業股份有限公司；醋酸丁酯， 工業 品；其它試劑均為 分析 純。PHS3B型酸度計，上海精密 科學 儀器有限公司；LP40型離心機，北京路科順 科技 發展有限公司；721型分光光度計，上海光學儀器廠，Waters高效液相色譜儀(L7110輸液泵， L7420紫外可見檢測器)； 敏感菌(短小芽孢桿菌63202)，河南天方藥業股份有限公司提供。
1.2 實驗方法
(1)預處理過程操作方法 2000ml經板框過濾的紅黴素發酵液，採用不同的超濾膜在不同的操作壓力和不同工作流量下進行過濾得到不同條件的濾液。
(2)試驗用超濾膜 三種中空纖維超濾膜如下：UF1截留分子量50000、UF2截留分子量6000和UF3截留分子量4000。UF1、UF2和UF3均由本實驗室自製。膜材料均為聚醚碸(PES)。三種膜在25℃，操作壓力為0.1MPa下的初始純水通量(L/m2h)分別為28.6、20.4和18.2。
(3)試驗流程 紅黴素預處理試驗流程見Fig.1。在實驗過程中，溫度為25℃，壓力為0.05～0.20MPa。同時，經過膜試驗裝置的濃縮液和透過液都循環到原位槽，以保證原料液組成不變。
1.3 溶媒萃取的實驗方法
在分液漏斗中分取一定量的濾液，加入不同量的有機溶劑，並用10%的NaOH溶液或氨水調節適宜的pH，並用水浴控制一定的溫度，震盪15min，靜止30min，觀察乳化現象。
分析方法：生物效價磷酸分光光度法；發酵液吸光度(A)：測定波長650nm；蛋白含量：考馬斯亮藍法；紅黴素A含量：HPLC法。
2 結果和討論
2.1 膜的選擇
經過不同方式處理後發酵液各項指標見Tab.1。
在試驗過程中，採用全循環方式研究進料流量對膜通量以及超濾膜對紅黴素發酵液中蛋白質的去除效果的影響。結果表明，發酵液經UF1、UF2和UF3三種不同的膜後其效價基本不變，而蛋白質含量經三種膜UF1、UF2和UF3後依次減小，蛋白質的去除率依次增大。同時可以看出經三種膜後溶液逐漸變得清澈、透明；在提取時乳化現象依次減小，尤其經過UF3膜後乳化現象消失。因此本試驗選取UF3膜對紅黴素發酵液去除乳化進行研究。
2.2 進料流量Q的影響 1: Feed tank; 2: Pump; 3: Pressure gauge;
4: Flowmeter; 5: Membrane module; 6: Valve
在恆定壓力下，膜的通量［J，L/(m2·h)］隨進料流量［Q，(L/h)］增大而增大。這是由於進料量增大，料液在膜面的流速增大，減輕了膜面的濃差極化和污染，導致通量增加。但流速過大、亦會造成膜面有效壓力沿程損失增大。在低壓運行情況下，會造成膜面有效壓力隨流量增大而下降較大，進而影響膜的通量。從Fig.3和Fig.4(其中CproteinP為料液中蛋白質濃度)可見，UF3膜性能穩定對蛋白質有較高的去除率(Rprotein)。同時工作流量和壓力的變化對蛋白質的去除率影響不大。
2.3 操作壓力的影響
在6L/h的工作流量下，研究UF3膜出水的各項指標隨壓力的變化關係。從Fig.5可知，隨壓力的增大，水通量上升。同時可以看出，在一定的工作流量下，操作壓力的變化對膜截留蛋白質變化不大，可以認為不變，這說明UF3對紅黴素發酵液中的蛋白質去除很好。從Fig.6可以看出，在不同的操作壓力下，發酵液的效價變化不大，說明在紅黴素發酵液的去乳化過程中，UF3膜可以很好的去除發酵液中的蛋白質及其他雜質而本身效價不變。
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