菠萝蛋白酶三种生产工艺的比较

The Comparison of Three Kinds Production Processes for Bromelain
WANG Ping - zhu1 , SUN Jun - she2 , L I Kui1 (1. Department of Biotechnology , Zhengzhou Institute of Technology , Zhengzhou 450052 , China ; 2. Food Engineering Institute , Agriculture University of China , Beijing 100083 , China)
菠萝果实 、芽 、叶 、茎中 ,分子量为 33000 ,能分解蛋 白质 、肽 、酯和酰胺 。它的水解蛋白的活性较木瓜蛋 白酶高十倍以上 ,因此有广泛的用途 。它在生物化 工中用于干酪 、明胶 、水解蛋白的生产 ;在食品工业
菠萝下脚料 压榨 汁液 高岭土吸附 吸附物
洗脱 、压滤
盐析
离心
溶解 、过滤
洗脱液 盐析物 湿粗酶饼
汁液
澄清液
加单宁
洗脱
干燥
稳定液
单宁沉淀物 滤液 酶制品
图 2 单宁沉淀法生产工艺流程图
1. 2. 2 操作要点 ①压榨 。方法同前 。 ②去杂质 。鲜菠萝汁经过
滤去杂 。 ③加稳定剂 。将澄清液移入生产罐中 ,在 搅拌条件下 , 加入澄清液体积 0. 05 %的 EDTA 2Na 、0. 06 %的二氧化硫 、0. 02 %的维生素 C。 ④加 单宁 。立刻加入 0. 1 %的单宁 ,在 4 ℃下静置 1h ,离 心弃去上清液 ,收集沉淀物 。 ⑤洗脱 、干燥 。将沉淀 物放入溶解罐中 ,加入 2～3 倍 pH 值为 4. 5 的抗坏 血酸溶液 (或用 1∶3 的盐酸 ,调 pH 值到 3) ,搅拌洗 脱 40min ,然后过滤 ,收集滤液 ,减压干燥或冷冻真 空干燥即得菠萝蛋白酶精品 。 1. 3 超滤法浓缩有机溶剂提取 1. 3. 1 工艺流程 (见图 3)
菠萝蛋白酶产品是一种医药原料 ,卫生条件要 求严格 ;同时菠萝蛋白酶是一种水解蛋白酶 ,对人体 皮肤有刺激分解作用 ,所以生产人员必须穿戴工作 服 、工作帽 、口罩 、手套和胶鞋等卫生防护用品 。
菠萝蛋白酶易受热失活 ,生产过程要求低温 、短 时 、卫生 ,添加有机溶剂时特别应该注意整个系统需
河南化工 2002 年 第 7 期
Revie w of Synthetic Methanol Reactor
XIAO Hai - cheng , L I Ying - hui , XU Xian - ming , CHI Ke - bin , KONG Fan - hua (Research Institute of Daqing Petrochemical Company , Daqing 163714 , China)
bromelain is 47 % higher than that of kaolin process. Clean production can be realized.
Key words : bromelain ; ultrafiltration ; clean production
菠萝蛋白酶是典型的巯基蛋白酶 ,广泛存在于 1. 1. 1 工艺流程 (见图 1)
Abstract : Three kinds production process for bromelain are introduced and the process comparision indicates
that the bromelain obtained by ultrafiltration concentration and organic solvent extraction has the best quality and the lowest enviromental pollution and bromelain activity of 5. 62 ×106U/ g can be reached. The yield of
Abstract :Fundmental principles and development procedure of present typical industrialized unit of synthetic methanol reactor are described in detail , and synthetic methanol reactors under research and development both at home and abroad are introduced. Meantimes , the application prospect of different types of reactors are com2 pared. Key words :methanol ; fixed bed reactor ; slurry bed reactor ; supercritical - phase
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甲醇合成反应器评述
肖海成 , 李影辉 , 徐显明 , 迟克彬 , 孔繁华
(大庆石化公司 研究院 , 黑龙江 大庆 163714) 摘 要 :详细论述了现有工业化装置典型的合成甲醇反应器的基本原理和开发过程 ,介绍了国内外正在开发研究 的合成甲醇反应器[1 - 2] ,并对不同反应器的应用前景进行了比较 。 关键词 :甲醇 ; 固定床反应器 ; 浆态床反应器 ; 超临界相 中图分类号 :TQ053. 5 文献标识码 :A 文章编号 :1003 - 3467 (2002) 07 - 0003 - 05
若超滤浓缩液不用有机溶剂提取生产工艺 ,而 采用高岭土法或单宁法提取 ,由于菠萝汁浓缩液仅 是菠萝原汁的 1/ 5 ,可大大节约其他辅助原料的用 量 ,总生产成本减少 ,且产品酶活力提高 ,酶活总回 收率也有所提高 ;对环境造成污染程度减小 ,环保投 资减小 ,经济效益明显比传统工艺好 。
由此可见超滤法浓缩提取菠萝蛋白酶工艺 ,将 会取代或部分取代传统工艺 ,是菠萝蛋白酶升级换 代的新工艺 。 3 质量规格和注意事项 3. 1 质量规格
收稿日期 :2002 - 04 - 27 基金项目 :河南省自然科学基金项目 (954014100) 作者简介 :王平诸 (1946 - ) ,男 ,副教授 ,从事微生物工程和生物化工设备的教学与研究 ,电话 : (0371) 8729685 。
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其溶解 ,过滤除杂 ,收集滤液 。 ⑥沉淀 、干燥 。在搅
拌下用 1∶3 的盐酸调节上述滤液的 pH 值至 4. 0 ,静
置 1h 使酶析出 ,用离心机分离出沉淀物 ,冷冻真空
干燥或减压干燥即得菠萝蛋白酶精品 。
1. 2 用单宁沉淀法生产
1. 2. 1 工艺流程 (见图 2)
压榨
去杂质
加稳定剂
菠萝下脚料
高岭土吸附法生产工艺和操作都比较复杂 ,原 材料消耗多 ,所需设备也多 ,酶活总回收率低 ,但产 品质量较好 ,纯度较高 ,产品酶活力在 4. 0 ×106U/ g 以上 ,可达到医药级 。由于加入了高岭土并使用盐 析工艺 ,对环境造成污染 ,环保投资较大 。
单宁沉淀法工艺和操作比高岭土法简单 ,原材 料消耗少 ,所需设备少 ,易于土法上马 。但酶活回收
图 1 高岭土吸附生产工艺流程图
1. 1. 2 操作要点 ①压榨 。将菠萝下脚料洗净 ,用压榨机压出汁
液 ,加入 0. 05 %苯甲酸钠防腐 , 迅速过滤除杂质 。 ②吸附 。将汁液移入吸附槽中搅拌 ,同时加入 4 % 的高岭土 ,搅拌约 20min ,在 10 ℃吸附 30～60min ,用 虹吸排掉上清液 ,收集高岭土吸附物 。 ③洗脱 。用 16 %的 NaOH 溶液调节吸附物的 pH 值至 7. 0 左右 , 再加 入 吸 附 质 量 为 7 % ～ 9 % 的 工 业 食 盐 , 搅 拌 30min 进行洗脱 , 然后迅速压滤 , 收集滤液 。 ④盐 析 。将压滤液收集在盐析槽中 ,用 1∶3 的盐酸调节 pH 值至 5. 0 左右 ,搅拌加入压滤液质量 25 %的硫酸 铵 ,待完全溶解后 ,4 ℃过夜 ;然后离心 ,收集沉淀盐 析物 ,即粗酶 。 ⑤溶解 。将粗酶放入溶解罐中 ,加入 10 倍水 ,用 NaOH 溶液调 pH 值至 7. 0～7. 5 ,搅拌使
笔者在生产实验中采用 PSA 膜超滤菠萝汁 ,压 力差保持在 250～300kPa ,体积浓缩至 1/ 5 左右 ,酶 活浓缩可达 4 倍 ,浓缩液中酶截流率为 95 % ,用有 机溶剂提取法 ,酶回收率为 79. 8 % ,制得的菠萝蛋 白酶粉活力可达 5. 62 ×106U/ g ,产品酶活总回收率 为 65. 7 % ,且酶粉得率比高岭土工艺高出 47 % ,产 品其 他 各 项 指 标 均 优 于 粤 Q/ WS - 1050 - 80 标 准[5] 。
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综 述
菠萝蛋白酶三种生产工艺的比较
与
述 评
王平诸1 , 孙君社2 , 李 魁1
(1. 郑州工程学院 生物工程系 , 河南 郑州 450052 ; 2. 中国农业大学 食品工程学院 , 北京 100083)
摘 要 :介绍了菠萝蛋白酶三种生产工艺 ,并通过比较 ,指出用超滤浓缩有机溶剂提取所得到的菠萝蛋白酶产品质 量好 ,对环境污染最小 ,酶活力可达 5. 62 ×106U/ g ,酶粉得率比高岭土工艺高出 47 % ,可以实现清洁生产 。 关键词 :菠萝蛋白酶 ; 超滤 ; 清洁生产 中图分类号 :TQ464. 7 文献标识码 :A 文章编号 :1003 - 3467 (2002) 07 - 0001 - 02
源自文库沉淀
干燥
澄清液 湿酶 精品
中作为一种食品添加剂 ,可使肉质嫩化 、啤酒澄清 ; 在医药工业中 ,由于它能在生物体内溶解纤维蛋白 和血凝块 ,因此可以治疗水肿及多种炎症 ,它能迅速 溶痂 ,对正常组织无害 ,不影响植皮 ,适用于中小面 积深度烧伤的治疗[1] 。提取菠萝蛋白酶的传统工艺 是高岭土吸附法和单宁沉淀法[2] ,酶产品质量不高 , 得率低 ,且对环境造成污染 。超滤法应用于生物化 工生产 ,具有无相变 、低温 、能耗少 、活力损失小 、操 作简单等特点 ,对于生物活性物质 (如酶) 的浓缩和 分离不仅能保护其活性 ,而且能降低生产成本 ,减少 对环境的污染 ,可以实现清洁生产[3] 。笔者用超滤 法对菠萝蛋白酶传统工艺进行了改造 ,产品更纯 ,酶 粉得率高 。 1 三种生产工艺介绍 1. 1 用高岭土吸附生产
率较低 ,产品酶活力在 3. 5 ×106 ～4. 0 ×106U/ g 之 间 ,部分产品可达到食品级 。由于在生产中加入单 宁 ,对环境造成污染 ,环保投资较大 。
超滤法浓缩有机溶剂提取生产工艺和操作比上 述两种方法复杂 ,超滤膜的使用 、清洗 、保护操作技 术含量高[4] ,对工人素质要求高 ; 设备一次性投资 大 ,而且还必须有回收有机溶剂的设备 ———精馏塔 , 加大设备投资 ;由于有机溶剂提取需要温度更低 ,生 产成本上升 。但超滤透过液可作饮料添加剂 ,有机 溶剂可回收再生产 ,基本上没有废物排放 ,可以达到 清洁生产的要求 ;加上酶质量好 、纯度高 、回收率高 、 产品酶活力高 ,达到医药级 ,综合经济效益分析与高 岭土吸附法相当 ,但酶质量远优于后者 。
菠萝下脚料 压榨 汁液 去杂质 澄清液 超滤浓缩
降温 、加有机溶剂 、沉淀
减压干燥
浓缩液
湿酶
酶制品
图 3 超滤法浓缩提取工艺流程图
1. 3. 2 操作要点 ①压榨 。方法同前 。 ②去杂质 。可用压滤法或
离心法去杂质 。 ③超滤浓缩 。将澄清液在管式超滤 设备中进行浓缩 ,使体积浓缩至原体积的 1/ 5 。 ④ 有机溶剂沉淀 。将浓缩液降温至 0～4 ℃,边搅拌边 加入 - 20 ℃的 95 %乙醇 ,直至混合液中乙醇浓度为 50 % ,静置 ,使酶沉淀 ,移出上清液 ,即得湿酶 。 ⑤干 燥 。将湿酶在 0 ℃下减压干燥或冷冻真空干燥即得 菠萝蛋白酶精品 。 2 三种生产工艺对比分析
产品外观为浅灰色或浅黄棕色 ,能通过 20 目筛 的粉 末 , 微 溶 于 水 , 有 菠 萝 香 气 ; 酶 活 力 > 3. 5 × 106U/ g ,啤酒专用酶活力为 > 4. 0 ×106U/ g ; 水分 < 5 % ; 灰 分 < 6 % ; 砷 盐 < 10 mg/ kg ; 重 金 属 < 100 mg/ kg ;用聚乙烯薄膜袋或镀锡钢板罐包装[6] 。 3. 2 注意事项