膜技术在先进生物制造中的应用

生物制造是利用細胞(微生物、动植物细胞）或酶以可再生的生物质为原料生产生物能源、生物材料、大宗化学品和精细化学品等重大或重要产品的技术，具有高效、绿色、低碳、可持续等特征．生物制造是我国战略性新兴产业发展的重点领域•但是在生物制造过程中,还存在着一些亟需解决的主要问题：(1）大多数生物催化过程是间歇催化，导致无法机械化和自动化，人工成本高,产品品质不稳定;(2)生物产品成分复杂,目标产物分离纯化困难;(3)生物催化过程存在严重的产物反馈抑制，导致催化效率低，表现为原料利用率和产物产量低;(4)有些生物制造过程产生的废水量大、能耗高，节能减排的压力大．而膜分离技术具有操作条件温和、环境友好、易于自动化等特点,特别适合应用于生物制造过程，可有效解决生物制造过程面临的上述问題,如膜生物反应器用于 C1 气体发酵可显著提高气体在反应器中的停留时间，提高发酵效率;生物催化-膜分离耜合不但能可降低产物反馈抑制，提高催化效率，而且还能实现细胞或酶的锅环利用，实现连续探作;高性能的膜产品能实现生物产品的分离和浓缩，显著提高产品活性回收率;膜分离技术还可对生物制造过程产生的废水进行处理,实现水的回用,达到节能减排的目的．本报告结合《"十三五"生物技术创新专项规划》，分析了膜技术在生物制造中气体原料精制、生物膜反应器及生物产品分离纯化中的应用． 重点介绍了我们多年来在高效生物分寓膜制备、膜过程强化与污染控制、新型高效膜分离装备研制和膜技术的集成与应用方面的研究工作及进展，如研制了高性能的渗透汽化透醇膜，并应用于以木薯为原料的丁醇发酵-渗透汽化耜合生产中,大幅提高了发酵效率，实现了 300h以上的连续运行,底物消耗速率、发酵强度及鞋化率较间歇发酵分别提高了 58％、81% 和15％，分别达到 2.02 g/L•h.0.76g/L•

b和0.38 8/8:研制了动态族转膜生物反应器,实现了发酵-旋转膜男合连续发酵生产乳酸，发酵强度山常规问歇发酵的 4,95 g/L。h提高到 12.6g/L•h;针对生物活性产品分离过程中高处、快速以及高活性四收的要求,研制了新型膜色谱介质，实现了人血浆中a一抗胰蛋白酶(AAT)的高站分寓，质量回收率达 94.2%，活性回收率达96.6％;开发了高效膜过程污染控

刺技术一膜过滤-服取集成技术,实現了牛血清白蛋白(BSA)的连续高倍浓缩，BSA 由初始浓度0.58/1浓馆量166.28/L,连蝶远行时间达100h以上。

相关研完克分星示了膜技术在生物制造过程中具有的得天独厚的优势,随着此领域研究的不斯深人，必特有更多的膜拉术应用于生物制造工业化生产中，使生物制造过程更经济、更

鮮色，极大地促进先进生物制违的发展。