酶制剂提取应用膜分离技术分析

酶是从发酵液或天然产物中抽提并提纯的产品。

抽提水溶液中含有少量酶，但含有大量悬浮固形物、高分子和低分子杂质等。

目前已采用的浓缩精制方法有沉淀法、吸咐法、色谱法、冻结法、真空浓缩法和超速离心等，但分离精制效果和费用都较高。

而膜分离法是利用膜两侧的压力差，使水和小分子物质透过膜，而酶等大分子物质则被截留在膜内，从而实现对酶的浓缩精制。

目前国际上用超滤技术对粗酶液进行浓缩精制，在美国、日本、丹麦等已进行了规模化生产。

膜分离技术用于酶制剂生产具有以下优点■在常温下浓缩提纯，减少了温度对酶制剂活性的影响，分离的产品纯度好，质量和收率高;■与真空蒸发相比，超滤的能耗低，两者的能耗比为1: 8;■与盐析沉淀、溶剂萃取法相比，可以省去无机盐及有机溶剂，如硫酸铁、硫酸镁、乙醇、丙酮等助剂消耗，既降低成本，又减少了对环境的污染，操作简单。

膜分离技术成功应用的酶制剂(一)对2709碱性蛋白酶发酵液进行处理，达到排出糖、盐、色素等低分子物质和浓缩蛋白酶的目的。

酶截留率达99% ,所得产品品质优于真空浓缩法和盐板法的产品。

(二)对糖化酶等废液进行超滤回收，将酶活性从原来的1160unit/ml浓缩到26422unit/ml，浓缩20多倍，酶累积透过率小于10%，经济效益明显。

(三)超滤法代替薄膜蒸发浓缩植酸酶发酵液，植酸酶的浓缩倍数为6.53倍，浓缩收率为99.69%，截留率为99.99%，实现了低能耗，低损失，高浓缩回收，无污染等功效。

(四)超滤法代替乙醇沉淀法及单宁沉淀法能有效地从菠萝皮汁分离出小分子物质与菠萝蛋白酶，酶的截留率为95%，制得的菠萝蛋白酶淀粉活性达5.62x 106unit/g,酶粉收率比传统法高出47%。

(五)超滤法提取浓缩的生姜蛋白酶的活性为单宁法的1.348倍，为乙醇法的1. 526倍，更经济，产品质量更好，更具工业化生产价值。

(六)超滤法分离溶菌酶收率可达到65%，纯度达95.5% ,酶活性为14610unit/mg。

膜分离技术的发展与应用随着现代工业的不断发展，越来越多的化工生产需要用到分离工艺来提取纯品或者脱除污染物。

膜分离技术作为分离工艺的一种，具有分离效率高、设备简单、可控性强和操作成本低等优点，因此在化工、环保和食品加工等领域得到了广泛的应用。

一、膜分离技术的发展史膜分离技术的起源可以追溯到20世纪50年代。

最早的商业膜是薄膜压力式膜，后来经过不断改进，发展出了中空纤维膜、平面式膜和螺旋筒式膜等。

现在，各种膜材料如聚酯、聚乙烯、聚氨酯、聚丙烯、聚四氟乙烯等都可以用于制造膜，膜的孔径大小也可以根据需要进行精确控制。

二、膜分离技术的应用领域1.水处理和污水处理：膜分离技术可以用于去除水中的悬浮物、悬浮菌、细菌和有机物等。

例如，采用微滤膜可以去除水中的悬浮颗粒和胶体，采用超滤膜可以去除水中的大分子有机物。

此外，雾化膜还可以用于水中的重金属离子去除。

2.制药领域：膜分离技术可以用于分离、纯化和浓缩药品，例如血浆分离、酶制剂纯化、药品提纯、微生物培养液过滤等。

在医药行业，膜分离技术已成为一项不可或缺的技术。

3.生物工程领域：膜分离技术可以用于分离、浓缩和纯化生物技术产物。

例如，采用微滤膜可以去除含细胞残留的发酵液中的颗粒物，采用超滤膜可以去除分子量较小的有机物和无机盐。

4.食品加工领域：膜分离技术可以用于奶制品、果汁、啤酒等食品的过滤、浓缩和分离。

例如，采用微滤膜可以去除牛奶中的脂肪球和杂质，采用逆渗透膜可以浓缩果汁等。

5.化工领域：膜分离技术可以用于生产过程中的分离、纯化和浓缩。

例如，采用气体分离膜可以分离出二氧化碳和氢气等单一气体，采用逆渗透膜可以去除废水中的离子、有机物、杂质等。

三、膜分离技术的前景膜分离技术具有广泛的应用前景。

一方面，随着人们对生态环境的越来越关注，膜分离技术在环保领域的应用会越来越广泛；另一方面，随着人们对高效、低能耗的设备需求不断增加，膜分离技术的应用也将不断扩大。

与此同时，膜分离技术也面临着一些挑战。

食品中的高新技术------膜分离技术高新技术在食品工业中的应用加快了食品新资源的选育，提高了加工转化效率，加快了新品的研发，完好地保存了食品原有的色香味和营养素，对推动食品工业跨越式发展、改变落后面貌、提高产品技术含量以及增强产品在国际市场上的竞争力有着不可估量的作用。

在食品行业中应用了许多的高新技术，现主要介绍膜分离技术。

该技术是指利用天然或人工合成的具有选择性的薄膜，在常温下以膜两侧的压力差或电位差为动力，对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、浓缩、纯化等的技术。

目前，膜分离技术主要应用于有效成分的分离、浓缩、精制和除菌以及食品的加工等。

1 膜分离技术研究情况简介膜的研究开始于1978年Abble、Nollet首创osmosis一词，用来描述水通过半透膜的渗透现象。

1960年，美国加利福尼亚大学S.Loeb和S.Sourirajan成功制得了世界上第一张高脱盐率、高通透量的可用于海水脱盐的不对称醋酸纤维素反渗透膜，开始了膜分离技术的研究；80年代末实现了工业化；到90年代，中压、低压和超低压高脱盐聚酰胺复合膜进入市场，使反渗透技术的发展有了更广阔的前景。

我国的膜技术始于20世纪70年代中空纤维和卷式反渗透元件的研究，并在80年代初步工业化。

膜分离技术在食品工业中的应用始于20世纪60年代末，首先是应用于乳品加工和啤酒的无菌过滤，随后应用于果汁生产、料质无菌超滤、酒类精制和酶制剂的提纯和浓缩方面。

由于膜分离技术所具有的优点，使其在食品工业中日益受到重视，应用前景也越来越广阔。

2 膜分离技术的特点该技术引入食品工业领域后,其特殊的优点使得它在食品行业的应用中取得了其他分离加工方式无法比拟的成绩。

2.1 由于膜具有选择性，它能选择性地透过某些物质而阻挡另外一些物质的透过，所以选择合适的膜可以有效地进行物质的分离、提纯和浓缩，其分离颗粒小至纳米级，分离系数高达三位数，因此是一个高效的分离过程。

2.2 分离过程不发生相变化。

中药成分提取分离中酶技术的运用分析摘要：目的：探究在中药成分分离提取中酶技术的运用情况。

方法：对近年来中药有效成分提取中酶技术的运用情况进行分析总结，从而得出了采用果胶酶、纤维素酶以及木瓜蛋白酶对植物细胞的细胞壁的酶解情况，探究其在中药提取中的应用情况。

结果和结论：通过对近年来酶解在各类中药成分提取中的应用情况显示其在生物酶解中的应用效果，同时与各项医药领域新技术相结合能够有效运用酶解的效用，值得在医药领域的中推广应用。

关键词：中药成分；分离提取；酶技术近年来，随着中药的临床应用得到越来越多的重视，中药成分提取也成为了医药领域的一个新的研究热点。

中药材多为植物药，其成分复杂并且含量较低，因此能将其有效的分离、纯化非常重要。

在传统的提取和分离方法中其效率低，并且提取产物纯度不高。

本研究对近年来医药领域中酶解工程在中药成分提取中的运用情况作如下探究。

1 酶解原理在植物的生物酶解提取中时利用细胞中其有效成分想溶剂中扩散过程需要穿过细胞壁以及细胞间质。

其细胞壁的主要成分是纤维素，同时含有果胶等物质，同时选用生物酶对植物细胞壁进行作用，其中最为常见的是纤维素酶、果胶酶，通过对细胞壁以及细胞质的结构物质进行酶解，从而降低其致密性，有利于有效成分浸入溶剂中，在此过程中能够有选择性的将有效成分提取出，然后做后期的提纯工作[1]。

2.酶解运用领域2.1 植物中药的分离提取通过生物酶与中药材进行混合后，在适当的条件下发生酶解，其按照常规的提取办法，在提取工业中运用较多的是淀粉酶、纤维素酶以及淀粉酶和木瓜蛋白酶，其提取效果较为显著。

2.2多糖提取有研究表明采用纤维素酶和果胶酶进行复合作用能够将竹节参中的多糖，在有效酶解掉纤维素和果胶后，中药材的u盾藕塘成分渗出，在此过程中不破坏细胞结构，并且操作简单，耗能少，收益率高，作用周期段，其提取效率明显高于热水浸提办法。

另外有报道显示采用复合酶进行提取怀地黄中的多糖，经过浸提、脱蛋白提取后加入生物酶能够显著提高多糖的提取率，同时采用扫描倒置电镜显示药材在经过纤维素酶作用后其网状结构十分清晰，并且无任何附着物存在，在加入中性蛋白酶后其多糖提取更彻底，还能够降低提取液的粘稠度，提升了多糖的提取率[2]。

实验四膜分离法精制浓缩酶1. 实验目的（1）掌握超滤法的原理及意义；（2）掌握超滤法精制、浓缩酶制剂的操作工艺及要领；（3）学会中空纤维膜的清洗、保养方法。

2. 实验原理膜分离技术是对液一液、气—气、液—固、气—固体系中不同组分进行分离、纯化与富集的一门多学科交叉的新兴高技术。

膜分离技术是用半透膜作为选择障碍层，允许某些组分透过而保留混合物中其他组合，从而达到分离目的的技术。

它具有设备简单、操作方便、无相变、无化学变化，处理效率高和节省能源等优点。

目前，该技术已广泛应用于发酵工业、食品工业、医药工业和废水处理等生物工程方面领域。

超滤是一种以压力差为推动力，按粒径选择分离溶液中所含的微粒和大分子的膜分离操作。

一般膜孔径在0.0015~0.2μm，截留相对分子质量范围为500~105道尔顿（相对分子质量截留值：是指阻截率达90%以上的最小被截留物质的相对分子质量。

它表示了每种超滤膜所额定的截留溶质相对分子质量的范围，大于这个范围的溶质分子绝大多数不能通过该超滤膜。

），跨膜压差为0.1~0.3MPa，适用于大分子（蛋白质、胶体等）与小分子（无机盐及低分子有机物质等）溶液的分离。

一般通常用于以下几方面：①大分子物质的脱盐和浓缩以及大分子溶剂系统的交换平衡；②大分子物质的纯化；③大分子物质的分级分离；④生化制剂或其它制剂的去热原处理。

目前常用的超滤膜材料有：聚碳酸酯、聚酰胺、聚矾、聚丙烯及丙烯腈等聚合物，其中最常用的是聚矾材料。

上述膜材料均能承受pH1~13，并能在80℃下操作。

超滤装置中，膜的几何形状是关键，要使料液成错流流动，以达到超滤的效果。

超滤膜的主要类型有四种；平板式、管式、中空纤维式和螺旋卷式。

中空纤维式膜装置是将制膜材料纺成的空心丝，用环氧树脂将许多中空纤维的两端胶合在一起，装入一管壳中，其操作形式分为外压（外流）式和内压（内流）式两种，一般常用外压式，即料液从管壳一端入口经分布管流入，在中空纤维管外流动，透过液自纤维管中流出，在管板一端出口处流出，而截流液则从管壳另一出品端流出（见图4-1）。

膜分离技术在酶制剂的浓缩与分离中应用效果显著
膜分离技术是近几年“新兴”的一种以分离膜为核心，进行分离、浓缩和提纯物质的技术。

利用半透膜实现选择性分离，其中的半透膜我们又称之为分离膜或是过滤膜，所以我们称这种技术为膜分离技术。

膜分离技术一般是在常温下进行，被分离出的物质既能保持原来的性质，还可保持食品原有的色、香、味、营养和口感，保持功效成分的活性。

酶制剂作为一种高效催化剂，不仅可以促进该领域创新技术的提高，而且可以节能减排，对可持续发展战略具有重要意义。

目前采用的酶制剂精制方法有絮凝沉淀法、板框压滤法、真空干燥法等，膜分离技术作为一种新型的分离技术，在酶制剂领域中具有突出的优势。

膜分离技术整体分离过程可在常温下进行，并且无物质相态变化，无化学变化，分离系数较大且能够实现连续操作等优点，因此，特别适用于酶这类热敏性物质的分离、浓缩和提纯。

1、先用陶瓷微滤膜或超滤膜可分离酶制剂中破碎的细胞、培养基等大分子物质。

2、然后用纳滤膜浓缩纯化酶制剂，该膜元件在所有温度下都具有良好的效果，在低温下仍能达到有效去除杂质的效果。

3、解决了温度对酶活性的影响和传统蒸发浓缩能耗高的问题，同时去除了小分子杂质和大部分盐，从而提高了产品纯度。

酶制剂本身可以减少工业对环境的污染和能源消耗，在一定程度上推动我国生物能源和环保产业的发展，而膜分离技术的应用帮助了酶制剂制成过程可以更环保、更节能地进行，提高产品质量的同时达到一定的经济与环保效益。

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膜分离技术在食品工业中的应用膜分离技术在食品工业中的应用不仅改革了传统加工工艺, 简化操作, 降低成本, 而且提高了产品的质量, 增加了产品的品种。

目前, 膜分离技术已广泛应用于乳制品、豆制品的加工、酶制剂的提纯浓缩、果蔬汁的澄清及浓缩、卵蛋白的浓缩以及食糖工业、淀粉加工业、动物屠宰加工业等多方面。

据美国统计, 膜分离技术在食品工业中的应用占各工业应用总数的68% , 其中乳品业占37% ,果汁加工业占18% , 盐水淡化占8%。

1.在乳制品工业中的应用采用膜分离技术可以获得多种乳制品，同时提高了产品的质量。

反渗透、超滤技术在乳品工业中的应用的最主要方面是乳清蛋白的回收、脱盐和牛乳的浓缩。

乳清中含有高营养价值的蛋白质、乳糖、乳酸、脂肪及矿物质。

为了从低分子量组分中分离出蛋白质，通常采用超滤和反渗透处理。

2.在豆制品工业中应用主要是用于蛋白质的分离回收，乳大豆蒸煮也和制豆腐是的大豆乳清中蛋白质的，可减少对环境的污染。

如：（一）从大豆煮汁中回收蛋白质，大豆煮汁通过膜分离法浓缩回收煮汁中的蛋白质。

（二）从大豆乳清中回蛋白质,豆乳中的豆膻味还醛、酮化合物，可以通过超滤出去。

制作豆腐是产生的大豆乳清如果用超滤法进行浓缩，豆腐收率可增加20%～30%。

3.在酿酒工业中的应用随着人们对酒的质量要求越来越高, 膜分离技术开始用于造酒行业, 特别是低度酒的除浊澄清。

采用超过滤技术对传统工艺的重要变革,不仅能明显提高酒的澄清度, 保持酒的色、香、味, 而且可以无热除菌, 提高酒的保存期。

用无机微滤膜可去除啤酒中的浑浊漂浮物(酒花树脂、单宁、蛋白质等) , 除去酵母、乳酸菌等微生物, 改善啤酒的风味和提高透明度; 用反渗透制造低度啤酒或浓缩啤酒, 也可用反渗透复合膜浓缩啤酒; 微滤技术用于回收啤酒釜底的发酵残液, 使啤酒产量增加。

用超滤进行葡萄酒提纯, 在无化学试剂下制得透明的葡萄酒, 还可降低葡萄酒中的酒精含量;用聚丙烯腈中空纤维超滤膜组件将黄酒中的细菌和浑浊物除去; 用超滤对低度白酒除浊, 酒久置后仍保持清澈透明。

酶分离提纯实验报告实验目的本实验旨在通过酶的分离和提纯，研究酶的纯化过程，并探究最佳纯化条件。

实验原理在本次实验中，我们采用离心分离和柱层析法来纯化酶。

离心分离是利用酶的不同沉降系数对混合物进行分离的一种方法，而柱层析法则利用酶与柱填料的亲和性差异进行分离。

实验步骤1. 将纯化酶的原始溶液取出，用冷冻离心管进行离心，以去除可能存在的细胞碎片和杂质。

2. 将离心后的上清液转移至新的离心管中，再次进行离心，以获得更为纯净的酶液。

3. 将纯净的酶液加入预先准备好的柱层析柱中。

通过选择合适的填料和流动相，实现酶的纯化分离。

4. 根据柱层析过程中酶的吸附和洗脱条件，逐步收集不同温度和浓度的分离液。

5. 将收集到的不同分离液样品进行浓缩和冷冻干燥处理，以得到干燥的酶制剂。

6. 测定所得酶制剂的酶活力以及纯度。

实验结果经过离心分离和柱层析法的处理后，我们获得了不同温度和浓度的酶制剂。

测定结果显示，随着分离液中酶的浓度的增加，酶的纯度也随之提高。

此外，使用较低的温度进行柱层析可获得更为纯净的酶制剂。

实验讨论在本次实验中，我们成功地通过离心分离和柱层析法对酶进行了分离和提纯。

通过调节温度和浓度等条件，我们成功提高了酶的纯度和活性。

但是，在实际应用中，还需要考虑更多因素，如成本、工艺可行性等。

结论通过本次实验，我们验证了离心分离和柱层析法在酶分离和提纯中的有效性。

我们得到了纯度较高的酶制剂，并证实了温度和浓度是影响酶纯化过程的重要因素。

参考文献1. Bergmeyer HU. Methods in enzymatic analysis. 3rd ed. Berlin, Germany: Verlag Chemie; 1983.2. Scopes RK. Protein purification: principles and practice. 3rd ed. New York, NY: Springer-Verlag; 1994.附录实验数据表格：分离液样品温度（）酶浓度（mg/mL）酶纯度（%）1 4 5 802 4 10 853 20 5 704 20 10 75注：实验数据仅为示例，并非真实数据。