年产8吨脂肪酸提取纯化生产工艺的设计

年产8吨脂肪酸提取纯化生产工艺的设计

1.概述

1.1脂肪酶的来源

脂肪酶广泛的存在于动植物和微生物中。植物中含脂肪酶较多的是油

料作物的种子，如蓖麻籽、油菜籽，当油料种子发芽时，脂肪酶能与其他的酶协同发挥作用催化分解油脂类物质生成糖类，提供种子生根发芽所必需的养料和能量；动物体内含脂肪酶较多的是高等动物的胰脏和脂肪组织，在肠液中含有少量的脂肪酶，用于补充胰脂肪酶对脂肪消化的不足，在肉食动物的胃液中含有少量的丁酸甘油酯酶。在动物体内，各类脂肪酶控制着消化、吸收、脂肪重建和脂蛋白代谢等过程；细菌、真菌和酵母中的脂肪酶含量更为丰富（Pandey等）。由于微生物种类多、繁殖快、易发生遗传变异，具有比动植物更广的作用pH、作用温度范围以及底物专一性，且微生

物来源的脂肪酶一般都是分泌性的胞外酶，适合于工业化大生产和获得高纯度样品，因此微生物脂肪酶是工业用脂肪酶的重要来源，并且在理论研究方面也具有重要的意义。

1.2脂肪酸的性质

脂肪酶，又称甘油三酷水解酶，是一类特殊的酯键水解酶，它广泛地存在于动物组织、植物种子和微生物体中。脂肪酶能催化天然底物油脂（甘油三酯）水解, 产生脂肪酸和甘油，在水解过程中会产生中间产物甘油单酯和甘油二酯。脂肪酶

可以催化酯类化合物的分解、合成和酯的交换，它具有化学选择性和高度的立体异构专一性，且反应不需要辅酶，反应条件温和，副产物少。脂肪酶的另一显著特点是：它只能在异相系统（即油一水界面）或有机相中作用，这不仅发展了“界面酶学”，也促进了“非水酶学”的研究和深入。脂肪酶属于丝氨酸水解酶，且它含有相同的结构序列，G- XI —S-X2 —G（G为甘氨酸，S为丝氨酸，X伪组氨酸, X2为天冬氨酸），它的三维结构对酶的催化作用影响很大。微生物脂肪酶的温度适应范围很

广，一般在30-90 C之间，有的低温脂肪酶在20C下仍能保持较高的活性，嗜热脂肪酶则能适应50C以上的高温。脂肪酶适应的pH值范围变化也很大，在pH4.0-11.0之间，表现出不同的稳定性。

脂肪酶是重要的工业酶制剂品种之一，可以催化解脂、酯交换、酯合成等反应，广泛应用于油脂加工、食品、医药、日化等工业。不同来源的脂肪酶具有不同的催化特点和催化活力。其中用于有机相合成的具有转酯化或酯化功能的脂肪酶的规模化生产对于酶催化合成精细化学品和手性化合物有重要意义。

1.3脂肪酶国内外生产情况与发展前景

由于微生物脂肪酶具有不同的催化功能，除有无水解脂肪酷键位置专一性外，还有作用温度的高温、中温和低温，作用PH勺碱性、中性和酸性，从而构成极为广阔的应用空间。

以微生物为来源生产脂肪酶较动植物更具有巨大的潜力和优势。目前，国内

外微生物脂肪酶的研究、生产和应用都取得很大的进展。

国外，微生物脂肪酶的生产主要集中在丹麦、日本和美国等国家，据不完全统计，有66个属的微生物可产脂肪酶，其中：细菌有29个属;放线菌有4个属：酵母属有10个属，真菌有23个属。

由于发酵酶活测定方法的不可比性，无法正确显示目前国外脂肪酶的发酵酶活，但产品酶活用统一标准的测定方法，可得到显示的酶活单位，以我国绿微康酶活测定的方法，我们比较了几个国家生产企业的脂肪酶产品，产品酶活差别很大，从几万卩/ g到几十万卩/ g都有。

据了解，国外几家脂肪酶生产企业其发酵酶活都没有新的突破，但酶的下游工程的技术和装备突破很大，尤其酶的定向进化技术的应用，使酶的特性和酶活单位有了很大的改进和提高，产品都可显示出高酶活单位。

我国微生物脂肪酶的生产，就目前而言，碱性脂肪酶仅绿微康独家生产，假丝酵母产中性脂肪酶也仅1、2家，绿微康碱性脂肪酶罐上发酵单位可稳定在6000 卩/ ml 左右，产品酶活可由几千卩/ g到几万卩/ g，甚至更高。我国微生物脂肪酶己实现产业化，虽然目前生产量还低，但己在诸多产业中逐步推广使用。由于价低质优，在国际市场中极具竞争力，绿微康已首次实现我国碱性脂肪酶的出口，而且份额正在逐

步扩大之中。因此，微生物脂肪酶具有广阔的应用空间，尤其国产微生物脂肪酶具有优良的酶学特性，可适应不同应用领域的需求，微生物脂肪酶国产化己为期不远了。

1.4脂肪酶的用途

1、在洗涤工业中的应用：与碱性蛋白酶配伍成的复合酶，添加于洗衣粉中，可明显提高洗衣粉的去污力。

2、在面粉工业中的应用：与真菌a—淀粉酶等配伍成的复合酶，作为面粉改

良剂，应用于馒头粉和面包粉中，具有增筋和增白双重作用，可以少用甚至不用化学乳化剂和化学增筋增白剂。

3、在皮革工业中的应用：在毛皮、皮毛脱脂中作为一种高效、无污染的生物脱脂剂，其脱脂效果优于碱法脱脂和化学法脱脂，明显提高皮革的等级率。

4、在食品工业的应用：利用酶作用后释放出的链较短的脂肪酸，增加和改

进食品的风味和香味；利用脂肪酶催化的醇解和酯化反应来生产各种香精酯，作

调料剂；用有1,3 -专一性的微生物脂肪酶提高食用油营养价值和增加食用油的花色品种，制备代可可酯等高档油脂；另外，脂肪酶还可以用于酒类的去浊除渣、改善面包质量，改善蛋白的发泡等等方面。

5、在脂肪酸工业中的应用：可实现脂肪酸工业酶法生产新工艺，具有作用温和，低温，低压，设备简单，提取收率咼，对环境污染少等独特优点。

6在造纸工业中的应用：可实现木浆中松脂去除有机械法转向酶法，彻底解决机械法去除松脂不彻底的难题，明显提高纸张的等级率：可作为油墨纸浆中去墨的生物脱脂剂，具有明显的去墨效果。

7、在机械加工中的应用：可作为一种优良的生物脱脂剂，而应用于汽车、轮船及相关机械工业中得清洗剂，效果优于化学脱脂剂。

8、在饲料工业中的应用：与a -淀粉酶、纤维素酶、果胶酶等配伍成复合酶，作为饲料添加剂，可明显提高饲料利用率，料肉比和料蛋比，降低饲料成本。也可单独使用，可减少仔猪的腹泻率。

9、在医药、精细化工等工业中的应用：在医药、农药、精细化工工业中的手