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第 36 卷第 5 期 精 细 化 工 Vol.36, No.5
201 9 年 5 月 FINE CHEMICALS May 2019

综论
超滤技术在生物酶分离中的研究进展

张 剑，王 境

（山西大学 化学化工学院，山西 太原 030006）

摘要：该文综述了超滤技术的原理、分离过程、发酵液的性质以及超滤膜和超滤条件对生物酶超滤性能的影响。
并从发酵液的处理、超滤膜和超滤过程的优化三方面出发，对近期提高超滤性能取得的成果进行了总结和讨论。
最后指出生物酶超滤技术的未来发展方向有以下几点：超滤数学模型的开发；提高酶的稳定性；超滤膜的改进
和开发；超滤工艺的改进。
关键词：酶；超滤；膜；纯化；优化
中图分类号：TQ925; Q814.1 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2019) 05-0786-10

Research Progress of Ultrafiltration in the Separation of Biological Enzymes

ZHANG Jian, WANG Jing
（College of Chemistry and Chemical Engineering, Shanxi University, Taiyuan 030006, Shanxi, China）

Abstract: The principle of ultrafiltration technology, the separation process as well as the effects of
fermentation broth properties, ultrafiltration membranes and ultrafiltration conditions on the ultrafiltration
performance of biological enzymes are reviewed. The recent achievements in improving the ultrafiltration
performance were summarized and discussed in three aspects of the treatment of fermentation liquid, the
ultrafiltration membrane and the ultrafiltration process optimization. Finally, the future development
direction of ultrafiltration technology in the separation of biological enzymes is pointed out as follows: the
development of mathematical models of ultrafiltration process; the improvement of enzyme stability; the
improvement and development of ultrafiltration membranes; improvement of ultrafiltration technology.
Key words: enzyme; ultrafiltration; membrane; purification; optimization
Foundation item: Key Research and Development Program International Cooperation Project of Shanxi
Province (20163D421029)

生物酶是一类由活细胞产生，可以催化各种生 去除加入的沉淀剂，适用于粗分离 [4-5] 。双水相萃取
[6]
化反应的生物催化剂，其构成大部分为蛋白质，少 法对酶进行萃取时，存在对生物酶选择性不足 ，
数为 RNA。生物酶的催化反应具有高效性和专一 且需要把萃取剂与酶分离开来的缺点。色谱法进行
性，其可通过微生物发酵获得，在自然环境中可被 纯化时，虽然很大程度上可以提高酶的纯度，但存
完全降解，是一种环境友好的生物催化剂，广泛应 在分离过程缓慢、成本过高等问题，无法实现规模
用于食品、日化等轻工业生产领域。当生物酶偏离 化生产，只适用于少量生物酶粗液的分离提纯。超
其最适理化条件时，其紧密结构立即变得松散，酶 滤技术是近年来发展的高新分离技术之一，其可在
活力降低甚至丧失，因此在生物酶分离和纯化过程 常温下进行无相态和化学态的变化，易于放大、能
中，需保证适宜的酶生存条件以降低酶活力的损失。 实现连续操作、成本相对较低 [7-8] ，广泛应用于实验
在生物酶粗液的分离提纯过程中，常用方法有 室小规模发酵液和工业酶制剂的分离提纯。
[2]
[3]
[1]
离心法、沉淀法 、超滤法 、双水相萃取法 等。 近年，超滤技术广泛应用于生物酶的分离纯化，
其中，沉淀法分离工艺复杂、产品质量差，且需要 鲜有人对影响生物酶超滤性能的因素和提高生物酶

收稿日期：2018-08-28; 定用日期：2019-01-21; DOI: 10.13550/j.jxhg.20180635
基金项目：2016 年度山西省重点研发计划国际合作资助项目（20163D421029）
作者简介：张 剑（1967—），女，博士，教授，E-mail：zhangjian@sxu.edu.cn。