专利名称：电－膜分离技术提取透明质酸的装置及其工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及提取透明质酸的设备及方法，具体地说，是涉及一种电-膜分离技术提取透明质酸的装置及其工艺。
背景技术：
1934年，Meyer和Palmer从牛眼玻璃体中分离出一种大分子多糖，他们把这种多糖命名为透明质酸(hyaluronic acid)。由于透明质酸具有特殊的粘弹性和保湿性能，被广泛由于眼科手术、腹腔手术中预防粘连、关节炎以及化妆品等领域。
透明质酸的生产主要有动物组织提取法和发酵法两种生产工艺。在早期主要是提取法，可用于生产透明质酸的动物器官组织主要有鸡冠、人脐带和动物眼球。由于受原料来源少以及透明质酸含量低的限制，提取法生产透明质酸成本较高。与提取法相比，发酵法生产规模不受原料来源限制，发酵液中透明质酸以游离状态存在，易于分离纯化和形成规模化工业生产，所以生产成本远低于提取法，而且无动物来源的致病病毒污染的危险。因此，目前提取法正逐渐被发酵法取代。
无论提取法还是发酵法，在生产过程中都包含了反复的乙醇沉淀和选择性沉淀。此过程消耗大量乙醇和沉淀剂。致使透明质酸的生产成本仍然很高，严重限制了透明质酸应用范围。
电-膜分离技术是将膜分离技术与电泳原理相结合的一种新型分离技术。Bechhold在研究超滤的过程中，最早将电场与膜分离技术相结合。当时，电场是作为分离过程的一种驱动力来使用。Moulik在用错流模式过滤黏土悬浮液的过程中，首先将电场用于减轻凝胶层的形成。大量实验表明，在错流膜滤过程中施加电场，可大幅度提高透过膜的滤速。目前，电-膜分离技术包括两种应用方式一种是利用电场力使造成膜污染，或浓差极化的物质远离膜表面，其目的是减轻膜污染；另一种是利用电场力对物质进行分离。在后者中，分离过程既包含了膜的筛分作用，又包括电泳作用。
在传统的提取透明质酸的过程中，小分子很容易被除去，蛋白质会随透明质酸一同沉淀，所以蛋白质是透明质酸中的主要杂质。透明质酸分子中每两个糖单位，就带有一个负电荷，目前还没发现任何蛋白质有如此高的带电密度，而且蛋白质往往同时带有正电荷和负电荷，所以蛋白质分子所带净电荷，远远小于透明质酸分子所带电荷。由于透明质酸和蛋白质带电特性差异极大，利用电场力很容易将它们分离。如果将电-膜分离技术用于从发酵液中提取透明质酸，由于膜的筛分特性也很容易将细菌或乳酸等与透明质酸分离，那么，利用该技术一步即可达到传统技术多步分离才能达到的效果。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足之处，而提供一种方法简便、效果好的电-膜分离技术提取透明质酸的装置及其工艺。
本发明目的可以通过如下措施来实现本发明提取透明质酸的装置由平行排列的分离膜1、分隔膜2、阳极3和阴极4组成；其中，分离膜1与阳极3在右边，分隔膜2与阴极4在左边，阳极3与阴极4位于该装置的两端；分离膜1和分隔膜2将装置分隔成阳极室5、阴极室6和料液室7三个区，料液室7位于阳极室5与阴极室6之间。分离膜为微滤膜，孔径0.01～10微米。分隔膜为微滤膜、超滤膜、纳滤膜或离子交换膜。
提取透明质酸的工艺，将含有透明质酸的原料液放在分离膜和分隔膜之间的料液室7，分离装置的阳极室5与阴极室6充满氯化钠溶液，通过电极施加直流电场，电场的方向垂直于膜平面，并且由分离膜指向分隔膜，在电场的作用下，透明质酸通过分离膜，进入阳极室，在阳极室的溶液，即为透明质酸提取液。
含透明质酸的原料液可以是发酵液、动物组织提取液或透明质酸粗品配制的溶液，透明质酸在原料液中含量为0.01％～2％。分离装置的阳极室5与阴极室6充满0.1～0.5％氯化钠水溶液。
如果原料液是发酵液，由于细菌直径远大于微滤膜的孔径，所以细菌不能通过分离膜。这样透明质酸与菌体得到了很好的分离。同时，在电场力的驱动下，发酵液中带正电的蛋白质向分隔膜2的方向移动，不带电的蛋白质则留在料液室7中，这样，带正电和不带电的蛋白质可以与透明质酸完全分离，只有带负电的蛋白质可通过分离膜1进入阳极室5。由于，蛋白质所带电荷的密度远小于透明质酸所带电荷，蛋白质透过分离膜的速度也远小于透明质酸透过分离膜的速度，所以，阳极室的溶液中带负电的蛋白质与透明质酸的比例也会大幅度下降。阳极室的溶液即为含有透明质酸的提取液。提取液可用常规的方法进一步处理制成成品。
本发明相比现有技术具有如下优点采用本发明的提取工艺只需一步就可去除菌体和大部分蛋白质，简化工艺流程，节省了大量乙醇和沉淀剂，使透明质酸的生产成本降低，扩大了透明质酸应用范围。
本发明用于分离透明质酸外，也可用于透明质酸的精制和纯化过程。
图1是电-膜分离技术提取透明质酸的装置图。
该图表明了分离膜、分隔膜和电极的相对位置，并表明了在电场下透明质酸的运动方向。
具体实施例方式
下面结合图1，列举2个实施例，对本发明加以进一步说明，但本发明不只限于这些实施例1用水将透明质酸发酵液稀释一倍，使稀释后的发酵液中，透明质酸料液中的含量在0.2％左右。将稀释后的发酵液充满分离膜和分隔膜之间的料液室7，分离装置的阳极室5与阴极室6充满0.3％氯化钠水溶液。接通电源，保持电流密度为500A/平方米膜面积。经过一定时间后，提取液中透明质酸的含量可达到0.05％以上。提取液可用常规方法进一步处理。
实施例2将透明质酸粗品用0.1％氯化钠水溶液配制成含0.1％透明质酸的溶液。将透明质酸溶液充满分离膜和分隔膜之间的料液室7，分离装置的阳极室5与阴极室6充满0.1％氯化钠溶液。接通电源，保持电流密度为100A/平方米膜面积。经过一定时间后，提取液中透明质酸的含量可达到0.05％以上。提取液可用常规方法进一步处理得到透明质酸精品。
权利要求
1.电-膜分离技术提取透明质酸的装置，其特征在于提取装置由平行排列的分离膜1、分隔膜2、阳极3和阴极4组成；其中，分离膜1与阳极3在右边，分隔膜2与阴极4在左边，阳极3与阴极4位于该装置的两端；分离膜1和分隔膜2将装置分隔成阳极室5、阴极室6和料液室7三个区，料液室7位于阳极室5与阴极室6之间。
2.根据权利要求1所述提取透明质酸的装置，其特征在于分离膜为微滤膜，孔径0.01～10微米。
3.根据权利要求1所述提取透明质酸的装置，其特征在于分隔膜为微滤膜、超滤膜、纳滤膜或离子交换膜。
4.一种如权利要求1所述的提取透明质酸的工艺，其特征在于含有透明质酸的原料液放在分离膜和分隔膜之间的料液室，通过电极施加直流电场，电场的方向垂直于膜平面，并且由分离膜指向分隔膜，在电场的作用下，透明质酸通过分离膜，进入阳极室，在阳极室的溶液，即为透明质酸提取液。
5.根据权利要求4所述提取透明质酸的工艺，其特征在于透明质酸的原料液可以是发酵液、动物组织提取液或透明质酸粗品配制的溶液，透明质酸在原料液中的含量为0.01％～2％，分离装置的阳极室5与阴极室6充满0.1～0.5％氯化钠水溶液。
全文摘要
本发明涉及一种用电－膜分离技术提取透明质酸的装置及其工艺。提取装置包括平行排列分离膜1、分隔膜2、阳极3、阴极4。分离膜1和分隔膜2将装置分隔成阳极室5、阴极室6和料液室7三个区。将含有透明质酸的原料液放入料液室7，通过电极在垂直于膜平面的方向施加直流电场，在电场力驱动下，透明质酸通过分离膜1进入阳极室5，阳极室的溶液即为含有透明质酸的提取液。本发明的提取工艺优点是只需一步就可去除菌体和大部分蛋白质，简化工艺流程，节省了大量乙醇和沉淀剂，使透明质酸的生产成本降低，扩大了透明质酸应用范围。本发明用于分离透明质酸外，也可用于透明质酸的精制和纯化过程。
文档编号B01D61/00GK1821276SQ20061005791
公开日2006年8月23日 申请日期2006年2月28日 优先权日2006年2月28日
发明者张建东, 周海东, 倪晋仁 申请人:北京大学