《肝素酶发酵车间工艺设计方案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《肝素酶发酵车间工艺设计方案（43页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、年产110吨肝素酶发酵车间工艺设计摘要肝素酶指一类能够特异性裂解肝素和类肝素主链糖苷键的酶,被用于清除血液中的肝素,测定肝素的结构,以及抗肿瘤等医学方面的研究。国外对肝素酶的研究已有40多年历史,涵盖菌种筛选、发酵产酶、分离纯化、克隆表达等领域。我国起步很晚,目前仅见中科院(北京)微生物研究所和四川大学有关于肝素酶研究的报道。目前世界上研究最多、最深入的肝素酶仍然由肝素黄杆菌发酵生产而来。本文通过肝素酶发酵工艺的研究，包括灭菌工艺研究、提取工艺的研究、浓缩和干燥工艺研究及成型工艺研究，将其研制成工艺切实可行、质量稳定可控的酶制剂。并对肝素酶制剂车间生产工艺进行研究，对工艺流程、物料衡算、热量衡
2、算、车间布置、管道布置、三废处理、设备造型等关键工艺进行设计，为肝素酶车间工艺的设计提供依据。关键词：肝素酶；车间布置；工艺流程图AbstractIn these pieces is in under the guidance of TCM theory, combined with clinical doctors the application and selected clinical experience for many years, has qingrejiedu, spleen and stomach, invigorate the circulation of bulge, c
3、linically used for chronic gastritis, gastric ulcer, accompanied by intestinal metaplasia atypical symptoms.His own by these, spreading hedyotis herb, rhizoma coptidis, etc of ten herbs, of which one of these for his own gentleman medicine, therefore, in these extraction technology on the basis of t
4、he experimental research, the application form of his own from the traditional one, developed into taking convenient oral solid preparation, change one carry inconvenience, shortcomings and so on perishable.In this article, through these pieces of research of preparation process, including crushing
5、and sterilization technology research, the extraction process of study, concentration and drying process and molding process research, to develop it into practical technology, stable quality control of traditional Chinese medicine compound preparations.And in these pieces tablet workshop production
6、process, the process flow, material balance, heat balance, workshop layout, piping layout, three wastes treatment, equipment design on the key technology such as modelling, provide the basis for these pieces workshop process design.Key words：Heparinase.Plant layout;Process flow diagram目录摘要1Abstract2
7、1 绪论51.1 概述51.1.1 肝素酶简介51.1.2 肝素酶的分类及结构51.1.3 肝素酶的稳定性71.2课题研究的目的意义81.3课题研究内容、设计方法91.4 设计依据及原则92 工艺流程概述102.1文献报道的合成工艺简述102.2 各步生产流程112.4 工艺流程框图122.5 工艺条件及生产安排153 物料衡算163.1衡算基准和设计基础数据163.2年产110吨肝素酶发酵车间物料衡算164 热量衡算164.1 热量衡算的意义164.2 对于每一个单元操作进行能量衡算175 设备选型185.1 发酵罐185.2 电热蒸发发生器205.3 种子罐的设计与选型206管道选型设计2
8、06.1 概述206.2 管道设计原则216.3 车间管道设计要求217车间布置217.1 车间设计的基本原则217.1.1 车间布置设计的目的和重要性227.1.2 车间布置的有关技术要求和参数227.1.3 设备的安全距离237.1.4 设备布置原则237.2 车间平面布置247.2.1 车间布置平面图247.2.2 车间产尘的处理247.2.3 车间排热、排湿及臭味的处理257.2.4 参观走廊的设置257.2.5 安全门的设置257.3 设备的安装268“三废”处理及其回收利用268.1 废气的处理268.2 废液的处理268.3 废料销毁279 结论及建议279.1 结论279.2
9、建议27参考文献29附录一30附录二31附录三32致谢351 绪论1.1 概述1.1.1 肝素酶简介 肝素酶是一类能降解肝素类物质的裂解酶。在真核生物中，肝素酶通过水解硫酸乙酸肝素蛋白聚糖(HSPGs)的肝素类侧链破坏细胞外基质(ECM)和基底膜(BM)的基本结构，释放并激活连接在肝素类侧链上的活性物质，与血管生成、肿瘤转移、炎症等病理过程密切相关w。原核生物肝素酶目前主要来源于肝素黄杆菌(Fla vobacterium heparinum)，在制备低分子肝素(LMWHs)、消除体外循环中的肝素抗凝剂、确定肝素精确结构等方面有着重要的用途。但是，肝素酶稳定性差、不易提纯，因而价格昂贵，限制了其
10、在医药工业领域的广泛应用。因此，研究和了解肝素酶的结构、性质和生物学特性，对优化肝素酶的工业生产，拓宽肝素酶的应用领域有着重要的意义。1.1.2 肝素酶的分类及结构（1）分类肝素酶最初是从肝素黄杆菌(Flavobacterium heparinum)中被发现和分离的。肝素黄杆菌为一类来自土壤的革兰阴性菌，目前已经从中分离纯化得到3种肝素酶:肝素酶I (Heparinase I EC4. 2. 2. 7) ,肝素酶II (Heparinase II，无酶编号)和肝素酶III (Heparinase III. EC4. 2. 2. 8) 0 3种肝素酶的主要区别在于相对分子质量(、电荷性质及底物特
11、异性的不同。肝素酶I，hfr 43. 8 kD，等电点9. 3，能够特异性的切割肝素类分子中6SG1cNS (1-4) 2SIdoA之间的连接键;肝素酶III M73 kD，等电点约为10，能够特异性的切割硫酸乙酞肝素类分子中G1cNS/G1cNAc (1-4) G1cA之间连接键。肝素酶II是3种肝素酶中分子量最大(84. 5 kD )和底物选择性最宽的一个，等电点约为8. 9，对肝素类和硫酸乙酞肝素类连接位点均有切割作用。（2）序列通过DNA序列分析表明，3种肝素酶是完全不同的基因产物。肝素酶I, II和III的基因分别含有1 152 bp 2 316 by和1 977 by的开放读码框架
12、，编码具有384, 772和659个氨基酸序列的蛋白前体，前体表达后在氨基肤酶的作用下发生Edman降解，从A1a21-G1n22, Ser25-G1n26和A1a24-G1n25处分别切去21, 25和24个氨基端前导肤序列，形成成熟的肝素酶I、II和III。（3）糖基化1. 2. 2糖基化原核生物的自身蛋白发生糖基化的现象是比较少见的，但由肝素黄杆菌分离得到的5种多糖裂解酶(另外两种是软骨素酶AC和软骨素酶B)中只有肝素酶III不存在糖基化位点。肝素酶I糖基化位点在Ser39，连接一个分子量约1. 1kDa的糖链hl，序列为Gal- S (1-4) Gal- a(1-3) (2-0-Me)
13、 Fuc- (1-4) Xyl- S (1-4) G1cUA- a (1-2) Rha- a (1-4) Man- a (1-0) Ser，肝素酶II糖基化发生在Thr134，连接一个序列为Man-(Rha)-G1cUA-Xyl的四糖。（3）催化区域酶与底物的作用机制与酶的结构尤其是高级结构密切相关，目前关于3种肝素酶的二级和高级结构还不清楚。Sasisekharan实验室对其活性中心及底物结合位点作了大量的研究，并对其催化区域进行了考察，找到了一些维持酶催化活性所必需的氨基酸。肝素酶I中处于高度阳电荷环境中的Cy:;135为其活性位点，附近含有两个阳电荷簇(Phe197Asp204和G1u2
14、07Asp212)具备Cardin-Weintraub肝素结合共有序列，阳电荷簇中的His203对于肝素酶I的催化活性起到关键作用，而Lys199可能通过稳定底物肝素糖醛酸C-6位的阴离子而直接参与催化反应，同时能够稳定Cys135的疏基而起到协同催化作用.，因此可以推测Cys135, His203和Lys199共同组成了肝素酶I的催化区域，而阳电荷残基Lys198和Lys132对维持催化必需的微环境起到了重要作用。另有研究表明，肝素酶I的活性中心需要一个强的还l系环境，因此加入抗氧化剂(如DTT)有利于提高肝素酶I的活性。肝素酶II中Tyr257,His238,His451和Ilis579残
15、基对酶的催化活性至关重要，但具体催化机制有待于进一步阐明l。在肝素酶III中，His295和His510是维持活性的必需氨基酸。（4）钙结合位点在肝素酶I和III中，钙离子对维持酶的活性起到了重要的作用.肝素酶I中存在两个钙结合基序CB-1和CB-2 (Glu 207Val 219; Val 373Ala 384)，定向突变显示CB-1, CB-2通过不同的作用机制在维持肝素酶I的活性方面都发挥了重要作用。CB-1主要通过影响酶与钙的结合而影响酶的活性，相对于影响钙的结合CB-2更多地通过其它复杂机制影响酶的活性。在肝素酶III中也同样存在两个钙结合基序(Leu390G1y405; Arg576Asn591)，钙离子可能是通过与底物的特异性区域结合而改变其构象使其更适合与酶结合，或者钙、底物和酶结合成一个三元络合物而发挥作用.但在肝素酶II中不存在任何的钙结合共有序列，因此钙离子对肝素酶n来说不但不能激活反而抑制酶的活性。（5）蛋白结构根据3种肝素酶的序列，肝素酶I被列入多糖裂解酶家族PL13，肝素酶m被列入PL12,而肝素酶II由于其独特的基本序列还缺少有效的结构数据将其分类.Shaya等L47通过分析肝素酶II的晶体结构证明，肝素酶II蛋白有三个区域组成
