《当代酶液浓缩的主要方法总结.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《当代酶液浓缩的主要方法总结.docx（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、当代酶液浓缩的主要方法总结当代酶液浓缩的主要方法总结 本文关键词：浓缩，当代，方法当代酶液浓缩的主要方法总结 本文简介：酶制剂具有催化效率高、高度专一性、条件温和、降低能耗、环境友好等特点，因此被广泛应用于食品、酿酒、日化、饲料、化工、医药、能源和环保等工业领域，并引起了这些行业中的某些生产工艺的变革。近年来，我国酶制剂产量保持了持续增长，总产量从2021年的45万吨增加至2021年的77.5万吨，年产值近100亿元当代酶液浓缩的主要方法总结 本文内容：酶制剂具有催化效率高、高度专一性、条件温和、降低能耗、环境友好等特点，因此被广泛应用于食品、酿酒、日化、饲料、化工、医药、能源和环保等工业领域
2、，并引起了这些行业中的某些生产工艺的变革。近年来，我国酶制剂产量保持了持续增长，总产量从 2021 年的 45 万吨增加至 2021 年的77.5 万吨，年产值近 100 亿元，年平均增长率达10.1%.2021 年出口总量达到 8.2 万吨，出口额达到 2.3 亿美元1-6.浓缩是酶制剂生产中的重要环节，影响着产品的质量和生产成本。浓缩方法主要有盐析、离心分离、过滤与膜分离、沉淀分离、层析分离等。微生物酶发酵液的滤液是极稀的水溶液，寻找一种操作可行且能耗较低的酶液浓缩工艺，对于简化生产流程、降低生产成本至关重要。由于酶是一种具有高度催化活性的特殊蛋白质，因此在浓缩操作中必须控制酶的变性失活，
3、最大限度地提高产品收率7.1995 年郑州大学生物质炼制技术与装备河南省工程实验室开始酶液浓缩技术研究，取得了大量宝贵的经验。本文通过文献查阅和研究经验总结了当代酶液浓缩的主要方法，并比较了各种方法的特点。1 超滤浓缩早在 1965 年，Blatt 首先用超过滤膜对微生物进行了浓缩试验，1968 年 Cooney 等8成功地将超滤技术运用于粗酶制剂的浓缩精制。1983 年无锡酶制剂厂引进了超滤技术进行酶制剂的生产。近年来，随着超滤膜材料的发展，超滤技术在酶液浓缩中应用越来越广泛。2021 年 Ding 等9开发出了超滤平面膜组件，并应用于碱性果胶酶浓缩工艺，在浓缩率为20倍的条件下，取得了98
4、.3%的高回收率。2021年刘宏波等10开发出了中空纤维超滤膜和微滤膜耦合装置，进行了纯化、浓缩葡聚糖酶的试验研究，取得了宝贵的经验。2021 年，朱乐平等11将喷射蒸煮技术与超滤技术相结合来制备大豆分离蛋白，结果表明，蛋白纯度、氮溶指数、色泽、稳定性有较大改善，异黄酮的含量大大减少，且经喷射蒸煮及超滤后的蛋白具有较好的消化性。2021 年，张健友等12研究了纳滤浓缩条件，比较了膜浓缩（微滤-纳滤联用）与传统蒸发浓缩两种方式制备鳀鱼蒸煮浓缩液，实验结果表明，微滤-纳滤联用的膜浓缩方式比蒸发浓缩能更好地保持鳀鱼蒸煮液的色泽和风味。膜分离技术应用于酶液浓缩生产具有分离过程无相变、高效、设备简单、节
5、能、常温操作、无污染等优点，包括超滤、纳滤、微滤、反渗透技术等13-15.其中应用广泛的超滤膜酶液浓缩技术具有分离的酶制剂纯度高、收率高、工艺成熟等优点，其工艺流程如图 1 所示。结晶（冰晶的形成）、重结晶（冰晶的成长）、分离（冰晶与液相分开）。稀溶液的相图如图 3 所示，当水溶液中所含溶质浓度低于共溶浓度时，溶液被冷却后，水（溶剂）便部分成冰晶析出，剩余溶液的溶质浓度则由于冰晶数量和冷冻次数的增加而大大提高。2021 年，陈锦权等21采用高压脉冲电场结合冷冻浓缩来浓缩绿茶汤，对香气成分分析结果表明，高压脉冲电场结合冷冻浓缩比真空蒸发浓缩更能保留茶汤的香气成分，且能耗更低。2021 年，Ran
6、e等22对甘蔗汁进行冷冻浓缩时，在原有设备基础上安装了热泵，建立了相应的数学模型，研究表明热泵性能系数相对较高。该技术将甘蔗汁由 20Bx 浓缩至 40Bx,减少了焦糖化现象，改善了蔗糖的色值，保证了产品的质量，而且每天可节约蔗渣 13381酶、色素等热敏性成分。特别适用于浓缩热敏性液态食品、生物制品、高档饮品及中药汤剂等。并且冷冻浓缩技术可与蓄冷工业相结合使用，大大降低生产能耗。因此冷冻浓缩技术具有巨大的发展潜力。虽然冷冻浓缩能够保持被浓缩物的品质，但浓缩过程需要较低的温度，相比于膜浓缩明显地增加了能耗，因此限制了在相关工业生产中的大规模推广应用。目前主要应用于一些质量要求高、附加值高的溶液
7、的浓缩。最重要的是，结晶过程受到固液平衡关系的制约，浓缩倍数受到限制。因此，探寻影响固液平衡关系的新因素、发展更加节能环保的冷冻浓缩工艺将会是这一领域的发展方向。4 吸附浓缩吸附浓缩法是一种利用吸附剂直接吸附和除去溶液中的溶剂而使溶液浓缩的方法。1960 年，Flodin等23首次提出用凝胶离心分离技术浓缩高分子溶液的方法。1986 年，Cussler 等24较系统地阐述了凝胶萃取的概念，并设计了使凝胶可重复再生使用的凝胶萃取初步流程。1998 年王锦堂等25研究了温敏性水凝胶交联聚 N-异丙基丙烯酰胺对蛋白质和酶的浓缩分离性能，发现凝胶对蛋白质和酶的分离效率在相转变温度附近发生突越。2021
8、 年黄健等26用复合交联剂和分散剂，在较低的温度（20）下采用反相悬浮法合成了表面强化交联型珠状凝胶粒子，结果表明表面强化交联技术在温敏性凝胶浓缩分离领域很有应用前景。常用的吸附剂有聚乙二醇、蔗糖和凝胶等，其中凝胶浓缩法研究的较多。凝胶作为吸附剂，通过溶胀作用，使溶剂及小分子物质被吸附在凝胶内，生物大分子等溶质则留在剩余的溶液中，然后离心或者过滤除去凝胶，获得浓缩的溶液。而使用聚乙二醇或者蔗糖等其他吸附剂时，需要先将待浓缩液装入透析袋中，外部用吸附剂包裹，溶剂从透析袋渗出后即被吸附剂吸去。吸附浓缩具有能耗低、不破坏热敏性物质、对物料不存在剪切效应、设备与操作简单等特点。但是由于吸附剂的价格昂贵
9、，可重复利用性差，目前主要仍是在实验室中使用，在工业上还未得到规模化的应用。因此，开发出更加高效、廉价和适用于工业化生产的吸附剂和新工艺将会是未来的研究方向。5 离子液体法离子液体是一种含氮杂环的有机阳离子和一种无机阴离子组成的盐，具有很多独特的性质，如蒸汽压低、不可燃、物质溶解性好、萃取能力高、相稳定性好、热稳定性好、水稳定性好、酸碱稳定性高等27.2021 年，Zhang 等28证明了离子液体对燃料中脱硫有很大的应用潜力。由于离子液体双水相萃取能够保留酶的活性，易于放大、可连续操作、可调节离子强度等特点，越来越受到人们在生物制品方面应用的关注29-30.与传统双水相萃取技术相比，离子液体双
10、水相萃取不仅在保持生物物质的活性及构象等方面有明显的技术优势，而且体系黏度低、分相时间短，可更好地控制乳化现象，已发展的离子液体与膜的耦合分离技术开创了离子液体应用的新领域，并且已广泛应用于生物活性物质的分离和纯化，如大多数酶和蛋白质等31-34.2021 年，邓凡政等35采用亲水性离子液体BF4/KH2PO4双水相体系萃取分离牛血清白蛋白，探索了盐的种类、盐的浓度、离子液体浓度以及蛋白质浓度、溶液 pH 值等物质对双水相体系和牛血清白蛋白萃取效率的影响。结果表明磷酸二氢钾盐浓度为 80g/L,离子液体浓度在 160240mL/L,牛血清白蛋白的浓度为 3050mg/L,溶液酸度在 pH 值4
11、8 时，离子液体双水相体系对牛血清白蛋白有较高的萃取率。2021 年，Du 等36则首次报道了采用离子液体 Cl/K2HPO4双水相体系直接从人类的尿液中萃取分离蛋白质，分相后蛋白质存在于上层的富离子液体相，分配系数在 10 左右，研究结果表明，此法可以实现蛋白质的在线分离和量化分析。6 水合物法Lund 等37研究了一些气体水合物以及水合物形成气体对转化酶活性的影响，发现在水合物形成以及溶液浓缩、CCl3F 水合物以及丙烷水合物的存在对转化酶活性没有明显影响；而暴露在液体CCl3F 中转化酶的活性明显下降并且是不可逆的。Phillips 等38利用生成水合物从反胶束溶液中回收蛋白质，通过气体
12、的溶解降低溶剂的密度，从而使蛋白质溶解度降低，在合适的热力学条件下，胶束中的水能转化成水合物，从而将水与蛋白质分离。水合物分离技术的基本原理是基于水合物晶体中仅包含水和水合物形成物。水合物提浓技术是水合物分离技术的一个重要分支，水合物法提浓过程和冷冻结晶过程类似，但由于水合物可以在水的冰点以上形成，因此比冷冻结晶更加经济。水合物法溶液分离过程如图 4 所示。根据水合物的生成原理及特性，将稀酶液注入水合物生成釜，在合适的温度以及压力条件下使稀酶液中的水形成水合物，然后将水合物与溶液分离，即可得到浓缩后的酶溶液。由于在低温下操作，此法能够较好地保持酶活性。随着气体水合物研究与应用的发展，采用水合物
13、法浓缩酶溶液将会是环境友好型和能源节约型的方法。6236-6249.2 Kirk O , Borchert T V , Fuglsang C C. Industrial enzymeapplicationsJ. Current Opinion in Biotechnology,2021,13（4）：345-351.3 Uhlig Helmut.Industrial Enzymes and Their ApplicationsM. NewYork:John Wiley Sons,1998.4 张伟，詹志春。 饲用酶制剂研究进展与发展趋势J. 饲料工业，2021（s1）：11-19.5 段钢。 新型工业酶制剂的进步对生物化学品工业生产过程的影响J. 生物工程学报，2021,25（12）：1808-1818.6 Underkofler L A,Barton R R,Rennert S S. Production of microbialenzymes and their applicationsJ. Applied Microbiology,1958,6（3）：212.7 严福红，许喜林，周凯翔。 碱性纤维素酶浓缩工艺的设计与应用J. 现代化工，2021,27（4）：52-54. 当代酶液浓缩的主要方法总结
