浅谈高活性低损失胰酶的生产技术

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 浅谈高活性低损失胰酶的生产技术 摘 要：本文以胰酶为中心，介 绍了胰酶的种类以及主要功能，讨论了 胰酶加工生产中损失率高、活性低的主 要原因；同时根据胰酶的性质探讨了高 活性低损失胰酶的生产技术，为生产高 活性低损失的胰酶提出了一点意见。 中国论文网 /8/view-12932772.htm 关键词：胰酶；高活性；生产技 术 引言 胰酶是从动物胰脏中提取的一种 混合酶制剂，含有胰蛋白酶、糜蛋白酶、 胰脂肪酶、胰淀粉酶、激肽原酶和弹性 酶等诸多天然酶类，在食品、制药、皮 革、纺织、化妆品、畜牧兽医、医疗和 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 生物制剂领域有着广范的应用。国内市 场每年的需求量约在 150-200t 之间，主 要用来生产助消化药多酶片及胰酶片1。 药用胰酶是我国和世界多国药典收载的 助消化药品，用于治疗食欲不振、消化 不良、肝脏胰脏疾患引起的消化障碍； 工业胰酶在皮革生产中用于皮革的软化、 脱脂及松紧度的调节。由于国内胰脏资 源相对缺乏，所以如何提高胰脏利用率、 生产高质量胰酶满足国内外市场需求； 同时提高效率、降低成本、提高效益是 各胰酶生产厂家十分关注的问题1。 1 胰酶的种类及功能 胰酶所包含的多种极具价值的天 然活性酶可以开发成重要的生化药品。 主要酶的功能如下： 1.1 胰脂肪酶：脂肪酶能够在油 - 水界面上催化酯水解、酯合成、酯交换 等，被应用于生物柴油的制备，是近年 来生物、化学、化工界研究的热点。 1.2 胰淀粉酶：其作用是分解糊 化后的直链淀粉和支链淀粉中的直链部 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 分的 1-4糖苷键。广泛用于淀粉加工、 酿造和制糖等行业。 1.3 胰蛋白酶：具有抗炎消肿的 活性，主要用于肺脓肿、支气管炎，以 及血肿、浓肿、关节炎、血栓静脉炎、 虹膜睫状体炎、眼色素层炎、粘膜炎等。 扩张血管作用，能改善包括炎症部位在 内的全身性循环，有益于缓解局部充血 和促进其他药物的吸收。胰蛋白酶毒副 作用较低，对肝肾功能也未见明显影响。 2 胰酶纯度低制备损失大的原因 根据中国药典规定，胰酶中三种 酶的最低限量指标为：蛋白酶 600u/g， 淀粉酶 7000u/g，脂肪酶 4000u/g。目前 国内商品胰酶的活力很不一致，大部分 产品蛋白酶活力为药典规定低限的 5-7 倍。其他二酶活力波动更大，尤其是脂 肪酶的含量很不稳定，常有不符合药典 规定比例的现象1。 2.1 胰蛋白酶的活化技术 活化技术是胰酶生产中的关键技 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 术，关系到产品的回收率和活性，直接 影响到企业的效益。国内厂家原料处理 方法落后，活化不同步，有的已活化并 开始发生分枝反应使得胰蛋白酶失去活 性，而有的还是颗粒状，靠自溶才能慢 慢活化。这就造成活化一批，失活一批。 2.2 胰酶提取工艺 胰酶对环境非常敏感，过高的温 度，较强的酸碱值，应用不当的化学试 剂等不当的处理条件等都会使胰酶活力 下降甚至活力丧失。在胰酶的提取分离 过程中，如不注意提取工艺及操作条件 的控制，或者使用了容易导致胰酶失活 的化学试剂等都极有可能导致提取出的 胰酶活性低，活力差。 2.3 胰脂肪酶和胰淀粉酶保护不 足 因国家药典质量标准较低，国内 对胰酶的研究多集中在于激活剂的种类 及激活时间、温度的试验，试验目的倾 向于胰蛋白酶的提高，常常忽视对胰脂 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 肪酶、胰淀粉酶的保护。然而事实上， 脂肪酶和淀粉酶也是有着极大经济价值 的品种，有必要最大限度p 少活化时 对胰蛋白酶本身及胰脂肪酶、胰淀粉酶 的破坏。 2.4 厂家要求不同 下游的生产厂常常根据自己的生 产目的提出对不同的胰酶标准，比如： 有用户用于提取血管舒缓素的，对胰酶 中胰激肽酶的含量要求会高于其他酶； 用于水解蛋白酶的，对胰蛋白酶的含量 要求会较高。这就导致了有些胰酶产品， 即便达到了药典标准，但是也会因为不 符合厂家标准而成为“ 不达标 ”的低活性 胰酶。 3 高活性低损失胰酶的生产技术 3.1 双水相萃取技术 双水相萃取系统是由两种化学结 构不同的亲水性聚合物，或者一种亲水 性聚合物和无机盐在水中以适当的浓度 而形成互不相溶的两水相系统。利用组 分在两水相间分配的差异而进行组分的 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 分离提纯的技术称为双水相萃取技术。 萃取体系的性质差异，当生物物质进入 双水相体系后，由于表面性质、电荷作 用和各种力（如憎水键、氢键和离子键 等）的存在下和环境的影响，使得在上、 下相中的浓度不同，分配系数 K 等于两 相中生物物质的浓度比，K=C 上/C 下 式中，K 为分配系数，C 上和 C 下分别 为被分离物质在上、下相的浓度。由于 不同蛋白质的 K 值不相同，因而双水相 体系对各类蛋白质的分配具有较好的选 择。双水相萃取中影响目的蛋白分离的 主要因素有聚合物的分子量和聚合物的 浓度等，可以通过调节聚合物的分子量 和聚合物的浓度改变不同蛋白质在上下 相中的分配系数，从而达到胰蛋白酶、 胰淀粉酶和胰脂肪酶的有效分离。同时， 双水相系统的应用避免使用了那些能够 导致酶变性失活的因素（如酸、碱、 ） ， 从而大大提高了萃取产物的活性。 3.2 壳聚糖絮凝剂沉降技术 我国目前生产胰酶的方法主要是 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 乙醇沉淀法、丙酮沉淀法，这些方法中 主要存在的问题是酶活性低，产率低， 生产成本高，且用乙醇和丙酮消耗量大， 容易造成环境污染。壳聚糖又称可溶性 甲壳素，是甲壳素的脱乙酰衍生物，为 一种新型的蛋白质絮凝沉淀剂2，用壳 聚糖作为分离胰酶的沉淀剂，不仅壳聚 糖来源丰富，而且壳聚糖的沉降效率高； 用量少且无毒，使用更安全；获得的产 品酶活性较高、产率也较高，是一种理 想的分离方式3。 3.3 胰酶固定化技术 由于未经固定化的胰酶在溶液中 发生自身降解作用，使反应条件难以控 制，催化效率下降，一般不能反复使用， 也不易与产物分离，不利于产物的提纯 精制，使成本提高。因此，不少科技工 作者正致力于探索胰酶的固定化方法与 技术，以求制备出高活性、高稳定性、 高机械强度的固定化胰酶4。 3.4 膜分离技术 在胰酶纯化过程中主要用到的膜 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 分离技术多为超滤。在静压作用下降溶 液通过孔径非常小的滤膜，使溶液中分 子量较小的溶质透过薄膜，而大分子被 截留于膜表面。大多数超滤膜是由一层 非常薄的功能膜与较厚的支撑膜结合在 一起而组成的。功能膜决定了膜的孔径， 而支撑膜提供机械强度以抵抗静压力。 超滤浓缩的优点是：操作条件温和，无 相变化，对生物活性物质没有破坏。 还可将超滤与亲和层析相结合以 提高分离纯度。其工作原理是：当溶液 中欲被分离的蛋白质不受阻碍地通过超 滤膜的孔隙时，如果在膜的一侧结合着 亲和配基，该蛋白质就会与配基结合因 而结聚在膜的这一侧。不与配基结合的 其他物质就将穿过孔而被带走。再用适 宜的洗脱剂将该蛋白质洗脱下来，洗脱 液用于进一步的分离纯化。 由于胰酶成分复杂，不同成