多糖制備工藝

介紹

-多糖定義、分類、臨床應用多糖制備流程多糖的分類多糖:（polysaccharide）是由糖苷鍵結合的糖鏈，至少要超過10個以上的單糖組成的聚合糖高分子碳水化合物多糖的廣義分類均一性多糖不均一性多糖由一種單糖分子縮合而成由不同的單糖分子縮合而成,有的由含糖胺的重復雙糖系列組成，稱為糖胺聚糖，也叫粘多糖。淀粉、糖原、纖維素透明質酸、硫酸軟骨素等臨床作用免疫調節(jié)抗病毒及抗癌降血糖治療肝腎疾病及消炎鎮(zhèn)痛美容乳化

-在水中溶解性好，有良好的穩(wěn)定性，可作為研磨劑、乳化劑的穩(wěn)定劑和增稠劑，應用很廣。植物的多糖具有不同程度的降血糖、降血脂、抗凝血和免疫增強等作用國內外學者對綠茶、人參、枸杞、黃芪、麥冬、紅景天、桑葉、木耳、冬蟲夏草、香菇、靈芝等近20種中藥或天然藥物多糖進行了研究。多糖制備流程提取純化

—除蛋白質

—除小分子

—脫色提取方法如下：方法舉例備注水提法（直接加熱浸提）茶多糖的制備當歸多糖的制備操作較繁瑣、雜質較多醇提法茶多糖的制備操作較繁瑣、雜質較多微波萃取（微波輔助提取法）當歸多糖、茯苓多糖的制備省時，高效、節(jié)能在很多方面優(yōu)于傳統(tǒng)的直接加熱萃取法和超聲波萃取法超聲萃取當歸多糖的制備提取多糖含量不如水提法，但較經濟發(fā)酵醇沉法茯苓多糖的制備稀堿浸提法茯苓多糖酶解法華菇多糖的制備酶解結合水浸提法鯊魚軟骨粘多糖具有條件溫和、雜質易除、得率高的優(yōu)點。超臨界流體萃取法選擇性強，無溶劑殘留，萃取劑易回收，但對設備要求高，基建投資高。除蛋白質方法原理優(yōu)缺點

半透膜法是一種只允許離子和小分子自由通過的膜結構

最保險，不引入其他物質，但費時費力

超濾法利用膜的篩分性質,以壓差為傳質推動力,將高分子溶質與小分子溶質依據其相對分子質量的差別進行分離價格較貴，有時對待測組分有吸收，需要仔細選擇；但整體上節(jié)約了處理成本，設備操作簡便，極具工業(yè)應用前景

Sevage法蛋白質在氯仿等有機溶劑中容易變性

操作復雜，需進行多次操作，費時，且多糖損失大

三氯乙酸法（TCA法）當溶液的pH低于等電點時，蛋白質分子以陽離子形式存在，易于生物堿試劑作用，生成不溶性鹽沉淀，并伴隨蛋白質變性

除蛋白效果較好，節(jié)省時間和試劑，多糖損失相對較小，得率較高，還能除去大量色素三氯乙酸-正丁醇法結合了有機溶劑的變性作用和三氯乙酸的沉淀作用起來

簡單有效，多糖損失率很低凍融－Sevage聯合法

同Sevage法蛋白清除率高，但多糖損失較大。

除蛋白質的方法很多，但要注意加入的試劑會不會對分析造成影響。如：加熱、加入乙腈、加入三氯乙酸、加入氯仿-辛醇。一般第一步可以鹽析然后加熱（如果對樣品沒有破壞，但除蛋白效果較差），離心（如果樣品和蛋白沒有結合），超濾（樣品的分子量和蛋白質的分子量有差異），甚至還可以過凝膠柱(根據蛋白質分子的大小和形狀進行分離)，也可以用氯仿法、等電點沉淀法、電泳、絮凝劑絮凝、固相萃取、蛋白酶水解，然后膜分離或者透析等。除小分子方法原理或應用備注超濾膜過濾以壓力差為推動力的膜過濾方法

采用有機微濾膜和超濾膜連續(xù)過濾效果好反滲透(RO)過濾分離水中醇、胺、酚、有機酸、酯等小分子有機物節(jié)能、截留效果好納濾(NF)分離難解離型小分子有機物和解離型小分子有機物節(jié)能、截留效果好滲透汽化（pv）利用料液膜上下游某組分化學勢差為驅動力實現傳質，利用膜對料液中不同組分親和性和傳質阻力的差異實現選擇性。

膜材料是PV過程能否節(jié)能，高效等特點的關鍵

。應用于有機物水，水中回收貴重有機物、有機-有機體系分離三方面

膜蒸餾（MD）以疏水微孔膜作介面的液體蒸餾過程

能耗大、效率低、費用高。用于水的蒸餾淡化，對水溶液去除揮發(fā)性物質

脫色目前用于脫色的方法及工藝很多，但大致可通過以下方法進行分類：一、根據色素在不同溶劑中的溶解度差別進行除去二、根據色素在兩相溶劑中的分配比不同進行除去三、根據色素與有效成分吸附性差別進行分離四、沉淀法除去色素五、絮凝劑法除去色素六、膜分離去除色素一、根據色素在不同溶劑中的溶解度差別進行除去屬于最常用、最簡單、也是效果比較差的方法。

1．水提醇沉：可去除小部分水溶性色素。醇提水沉：可除去大部分脂溶性色素。（也可以兩種方法交替使用）

2．酸堿沉淀法：例如當雜質色素是一些黃酮、蒽醌等酚酸性成分時，可調節(jié)PH3以下，令其析出。二、根據色素在兩相溶劑中的分配比不同進行除去

例如當雜質色素是一些黃酮、蒽醌等酚酸性成分時，可采取調節(jié)PH到12以上，用有機溶劑萃取的方法。這時由于色素都以解離形式存在，不宜被萃出。三、根據色素與有效成分吸附性差別進行分離

1．物理吸附：（吸附力是分子間力）

（1）極性吸附劑：如硅膠、氧化鋁?？扇コH水性色素。（2）非極性吸附劑：如活性炭，紙漿、滑石粉、硅藻土?？扇コH脂性色素。

活性炭是一種優(yōu)良的吸附劑，它對色素、細菌、熱原等雜質有很強的吸附能力，并且其還有助濾作用。其內部有大量的微孔和空隙，表面積可達200-500m2/g。

吸附原理：由于大多數色素具有共扼雙鍵結構，易吸附。使用方法：冷吸附法，熱吸附法，炭層助濾法，柱層析吸附法2．化學吸附：

（1）例如可用堿性氧化鋁去除一些黃酮、蒽醌等酚酸性色素。（2）離子交換樹脂法：例如黃酮、蒽醌等酚酸性色素可以用陰離子交換樹脂除去。3．半化學吸附：聚酰胺與大孔樹脂。

吸附原理為氫鍵作用，大孔樹脂還有部分范德華力作用。聚酰胺可通過分子中的酰胺羰基與酚類、黃酮類的酚羥基形成氫鍵。也可以通過酰胺鍵上的游離胺基與醌類、脂肪羧酸上的羰基形成氫鍵。方法操作優(yōu)缺點活性炭把活性炭加入到制備的浸提液中，室溫下振搖可大量吸附色素，又能吸附多糖、蛋白質

D1400大孔吸附樹脂樹脂預處理，再采用靜態(tài)吸附法進行脫色吸附色素能力較強，多糖保留率高，蛋白去除率相對偏低

純度高，雜質少，多糖損失少，節(jié)省溶劑，節(jié)約成本。但其中殘留物的去除、實際應用中樹脂吸附能力下降或降解的問題、廢棄樹脂的處理等問題仍存在。D280陰離子大孔吸附樹脂預處理與吸附的操作方法同上吸附色素能力較強，蛋白去除率較高

四、沉淀法除去色素

代表物質：石灰乳。常用濃度：20％－30％。

脫色原理：石灰乳中鈣離子能與藥液中的有效成分及雜質結合成鈣螯合物、鈣鹽沉淀。而沉淀在硫酸作用下，黃酮、蒽醌、酚類、皂苷、部分生物堿與鈣離子形成的鈣鹽可以被分解出來，再溶解到水中。但是鞣質、部分蛋白質、有機酸、極性色素、多糖等不能分解出來。五、絮凝劑法除去色素

1．常用的絮凝劑分以下幾種：（1）明膠類：鞣質影響藥液穩(wěn)定性且容易變色。可利用明膠與鞣質行政絡合物，與水中懸浮顆粒一起沉淀（2）ZTC1+1天然澄清劑：

分為四種：

I型：除蛋白型

II型：脫色澄清型

III型：中藥口服液與顆粒劑型，可代替醇沉法，起到去除不穩(wěn)定成分和助濾作用。

IV型：注射液型，主要提高澄明度。（3）101果汁澄清劑

（4）甲殼素及殼聚糖：殼聚糖是甲殼素乙?；频?。它們都是天然的陽離子絮凝劑。六、膜分離去除色素

最常用的為超濾技術

系統(tǒng)操作

超濾介紹基本內容

介紹超濾的發(fā)展狀況定義及原理在生物工程行業(yè)中超濾器的應用一般的超濾膜包及組件超濾系統(tǒng)的主要組成超濾器操作過程中的基本步驟超濾發(fā)展狀況1861年，Schmidt首次公開牛心胞膜截留阿拉伯膠實驗結果。1867年，Traube第一次制取人工超濾膜。（瓷板鐵青化銅）1907年，Bchhold

定義“超濾”。1960年，Loeb與Sourirajan共同研制出CA超濾膜。1963年，Michaels創(chuàng)辦Amicon公司專門從事超濾膜生產與銷售。1965年以后已商業(yè)化、工業(yè)化70年代，首次研制出管式超濾膜與組件。80年代先后研制出中空纖維、板式、卷式超濾膜與組件。90年代已進入商業(yè)化與工業(yè)化的生產。超濾是一種能夠將溶液進行凈化、分離、濃縮的膜透過法分離技術。1、通量

J=P（P1-P2）/LP為滲透系數；P1為液體靜壓差；P2為料液相與滲透相之間的滲透壓差；L為膜厚度。2、截留率R=1-C1/C2C1為滲透液的濃度；C2截留物側的值。3、切割分子量（MWCO）膜具有90%以上截留率的最小分子量物質。N=30/ln（2+1）4、濃度極化5、膜污染超濾膜性能1、孔隙率；2、結構形態(tài)；3、表面性能；4、機械強度；5、耐化學性操作參數----流速----壓力與壓力差----回收比與濃縮排放量----工作溫度定義:超濾工作的原理：

由于超濾膜具有不對稱微孔結構，且采用磨擦流道和湍流促進結構，減少膜污染，使得在分離過程中大分子溶質和微粒(如膠體，淀粉等)隨溶液切向流經膜表面，而小分子物質和溶劑則在壓力驅動下穿過致密層上的微孔而進入膜另一側，因而超濾膜可以長期連續(xù)使用并保持較恒定的產量和分離效果。超濾的操作壓力一般為0.1～1.0MPa。當溶液體系經由水泵進入超濾器時,在濾器內的超濾膜表面發(fā)生分離,溶劑和小分子物質透過具有不對稱結構的濾膜;大分子物質,如蛋白質、多糖、果膠和微生物等被濾膜截留,從而達到分離、提純和濃縮產品的目的。

超濾

超濾是分子量水平的過濾，簡稱UF（Ultrafiltration超微過濾）利用膜的篩分性質,以壓差為傳質推動力,將高分子溶質與小分子溶質依據其相對分子質量的差別進行分離的方法。一般用于液相分離，也可用于氣相分離。

切向流超濾

簡稱TFF（Transferflowfiltration），是防止?jié)舛葮O化造成過濾速度下降的最有效方法。傳統(tǒng)的過濾靠正壓或負壓提供過濾的動力，這種方法不適合超濾，因為超濾是分子量級的分離，如果采用正壓或負壓，會很快在膜表面形成高濃度凝膠層，造成過濾速度的急劇下降。通過切向流的方法就可以避免這種現象，當液體以一定速度連續(xù)流過超濾膜表面時，在過濾的同時，也對超濾膜表面進行了沖洗，使膜表面不會形成凝膠層，從而保持穩(wěn)定的超濾速度。兩種過濾類型比較普通過濾

(垂直)濾芯形式或“死過濾”流路與膜介質是垂直的

所有的液體均需透過膜介質

顆粒被截留在膜內部或表面超濾(切向)切向式過濾

流路是平行于膜表面很小一部分液體透過膜介質被截留在膜表面的顆粒被掃除普通過濾，液體垂直通過膜，會在膜表面形成高濃度凝膠層，造成流速下降。切向流過濾，液體沿著與膜平行的方向流過，在過濾的同時對膜表面進行沖洗，使膜表面保持干凈，從而保持過濾速度超濾應用的優(yōu)勢超濾是物理過程，不會改變產品的性能和活性與離心和層析的方法相比，處理量大，處理時間短，容易線性放大用經過優(yōu)化設計的超濾器收集細胞，較容易保持細胞的完整，避免因細胞破碎造成的污染，降低下游純化工序的難度和成本。樣品殘留小，收率高，對于分子量差別較大的產品，分離效果好（兩種要分離的產品的分子量至少要相差3倍以上〕。對分子量小于3000的產品除熱原，效果好，一次超濾，就可以使熱原水平達標，快速高效，產品無任何污染，對產品的吸附小，不會影響產品的收率，這正是傳統(tǒng)的活性炭方法所不能達到的。操作簡便，容易掌握，維護費用低。一次性投資比較小，通用性強。超濾的局限

如果要分離的兩種產品的分子量相差不到3倍，則無法用超濾進行分離，應選擇層析等其它方法。如果產品的分子量小于3000，則不能用超濾進行濃縮，可以采用反滲透、納濾或層析等方法，因為通常超濾膜的最小分子量為1000NMWL如果產品的分子量大于3000NMWL，就不能用超濾進行除熱原，因為熱原的最小形態(tài)的分子量為10,000NMWL，與產品的分子量的差別不足3倍，因而不能達到完全的分離。超濾基本應用澄清

–產品透過膜，大顆粒被截留流感疫苗(0.45um澄清代替離心)濃縮

–產品截留,溶液通過膜表面透析或緩沖液交換

–產品被截留,溶液通過膜及新溶液加入產品中超濾在生物工程中的應用超濾是工藝中多個步驟中的重要一環(huán)目的是使進的料液能滿足最后的要求上游工藝超濾過程下游工藝初始進液收集產品超濾在生物工程中的應用上游工藝細胞收集(濃縮)細菌，酵母，昆蟲細胞（產品為胞內表達)細胞培養(yǎng)后澄清哺乳動物細胞

(產品為分泌物)

下游工藝蛋白濃縮緩沖液交換（透析）超濾膜與組件1、材質：CA，CTA、PS，PSA，PP，PVDF，PE，PAN。2、結構：管式，中空纖維、平板式、卷式3、化學成分：有機，無機4、供應商：

HYDECANME;AMICON；ZENON；MILLIPORE；FILTIRON；NITTO；OSMONICS；DESALL；DAICEL超濾膜－孔徑微孔過濾以微米級來標定孔徑0.1-0.65微米超濾以分子量級來標定孔1,000-1,000,000道爾頓反滲透以標定的離子的截留率來標定NaCl超濾膜

–材質膜的化學性微孔膜PVDF(Durapore?)聚偏二氟乙烯Polyethersulfone聚醚砜超濾Polyethersulfone(Biomax?)聚醚砜RegeneratedCellulose(Ultracell?)改良纖維素反滲透薄膜復合物PolyamideonPolysulfone聚砜上涂聚酰胺脂超濾膜傳統(tǒng)的膜堆－手指狀新型的膜堆－復合型超濾膜組件透出流進料循環(huán)流膜進口壓力回流壓力透出壓力進料流道(涂膜的或開放式的)透出流道術語的定義膜穿透的壓力

(TMP)TMP=(Pin+Pout)-Pperm2TMP=(30+20)/2-2=23psi進口壓力循環(huán)壓力透出壓力30PSI20PSI2PSI流道結構的不同開放型流道

–更高的固體容量涂膜的流道

–需要更低的泵速路徑長度澄清應用典型的開放流道ProstakMF,HollowFiber,OpenChannelCassettes超濾的應用典型的涂膜

(加入了湍流網路)PelliconCassettes,HeliconSpirals,ProstakUF膜組件的類型超濾膜的形式Pellicon2Cassettes平板形式(可以選配三種材質的盒式平板膜

Biomax（聚醚砜）系列：5K、8K、10K、30K、50K、100K、300K、500K、1000K

PLC（改良纖維素）系列：1K、3K、5K、10K、30K、100K、300K、1000K

PVDF（聚偏二氟乙烯）系列：0.1μm、0.22μm、0.45μm、0.65μm)能線性放大涂膜流道最高效率

(在給定的回流速度下，最高的穿透流速)最小的工作體積及殘留體積需要最小的工作場地超濾膜形式卷式膜截留口一種粗的篩網比板式膜，每平方面積膜需要更高的切向流速可以用在要限制切向流速的場合每平方面積膜的成本最低超濾膜形式Prostak微孔膜形式開放孔道低剪切力不易堵塞為澄清應用所用能被應用于限制流速的場合可反復蒸氣滅菌２０次中試及小生產規(guī)模的超濾器M12雙泵系統(tǒng)組成：主泵、輔泵、2.8升樣品罐、液位監(jiān)測器、操作

面板、壓力傳感器、閥門，

Pellicon

膜夾具和連接管路。特點：衛(wèi)生級Easy-load蠕動泵，衛(wèi)生級壓力傳感器，液晶顯示壓力和泵速，通過控制面板調節(jié)泵速和壓力。通過液位監(jiān)測器和輔助泵，可以進行自動補料、自動等體積透析，操作終點，自動關機，只需輕輕一按，整個超濾過程將會自動完成。也可以與計算機聯網，進行遠距離操作，適合特殊操作環(huán)境（如：低溫操作等）。配置1－3個0.5m2的膜包，處理能力10升－100升，適合小試、中試或小生產。基本的超濾系統(tǒng)基本配置膜泵罐管路透析緩沖液初始進液循環(huán)透出口進口罐泵膜壓力流道進口出口體積超濾實驗室系統(tǒng)壓力進口出口體積進口，濃縮透出流道

循環(huán)透出超濾的基本操作沖洗完整性測試緩沖液條件工藝

–濃縮工藝

–透析產品的回收CIP(SIP)水通量測試保存透析緩沖液初始進液循環(huán)透出進料罐泵膜沖洗超濾的基本操作沖洗完整性測試緩沖液條件工藝

–濃縮工藝

–透析產品的回收CIP(SIP)水通量測試保存透析緩沖液初始進液循環(huán)透出進液罐泵膜沖洗操作：沖洗沖洗目的是去除保護劑或儲存液沖洗液（水）可以循環(huán)至儲罐或排空注意點：用干凈水沖洗的水直接排除會使清洗更有效率應用溫水沖洗超濾的基本操作沖洗完整性測試緩沖液條件工藝

–濃縮工藝

–透析產品的回收CIP(SIP)水通量測試保存透析緩沖液初始進液循環(huán)透出進液罐泵膜沖洗操作：完整性測試為什么進行完整性測試?如果膜是不完整的，你的分離將是不正確的，產品也將丟失這也是滿足規(guī)范的要求

完整性測試的原則應用水完全濕潤膜讓測試空氣通過濕潤的膜堆(5-30PSI)操作：完整性測試步驟若有必要應清洗沖洗膜至徹底濕潤排空膜堆在進口／透出口加空氣壓

使空氣流速穩(wěn)定測量空氣流速用倒置量筒質量流量計超濾基本操作沖洗完整性測試緩沖液條件工藝

–濃縮工藝

–透析產品的回收CIP(SIP)水通量測試保存透析緩沖液初始進液循環(huán)透出進口罐泵膜沖洗操作:緩沖液交換什么是緩沖液條件?用與膜兼容的緩沖液濕潤膜防止溶液接觸膜后沉淀或失活我如何來處理膜?在一定壓力下，用合適的緩沖液來通過膜超濾的基本操作沖洗完整性測試緩沖液條件工藝

–濃縮.工藝

–透析產品的回收CIP(SIP)水通量測試保存透析緩沖液初始進液循環(huán)透出進口罐泵膜沖洗工藝操作典型的工藝操作濃縮透析

過程把工藝料液加入儲罐開泵至建議的流速及壓力按照ＳＯＰ來濃縮或透析如果有需要加入透析液濃縮濃縮濃縮濃縮濃縮濃縮濃縮濃縮超濾基本操作沖洗完整性測試緩沖液條件工藝－濃縮工藝－透析產品回收CIP(SIP)水通量測試保存透析緩沖液初始進液循環(huán)透出進口罐泵膜沖洗操作:透析透析是在超濾過程中，加入額外的料液至料液罐中在澄清過程中是為了增加透過率在濃縮過程中是為了改變緩沖液透析透析透析透析透析透析透析透析超濾的基本操作沖洗完整性測試緩沖液條件工藝－濃縮工藝

–透析產品的回收CIP(SIP)水通