一種以動物肝臟為原料同時製備過氧化氫酶和輔酶a丙酮粉的工藝的製作方法

2023-12-05 18:46:46

專利名稱：一種以動物肝臟為原料同時製備過氧化氫酶和輔酶a丙酮粉的工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種以動物肝臟為原料同時製備過氧化氫酶和輔酶A丙酮粉的 工藝，屬生物活性物質的分離提取技術領域。
背景技術：
過氧化氫酶(Catalase， CAT),是一種高效、安全、環保、節能的生物催化 劑，可迅速的將過氧化氫分解為水和氧，在紡織、食品等工業中具有廣泛的用 途。目前市售的過氧化氫酶主要來源有三個從豬、牛等動物肝臟中提取純化 而得；由變種黑麴黴在通風攪拌等條件下培養而得；由纖維蛋白小球菌經深層 發酵提取精緻而得。2004年後，國內從豬、牛等動物肝臟中提取生產過氧化氫 酶的關鍵技術有了很大突破。因為成本和價格上的優勢，發展很快。目前，用 該方法生產的過氧化氫酶因為價格上的優勢，在紡織印染行業佔領了大部分的 市場份額。
在紡織行業中，CAT應用於紡織品氧漂後的生物脫氧淨化工藝，能在大幅度 節約水和能源的情況下，清除氧漂後織物和水浴中對後續活性染料染色可能產 生染料分解或染色疵病的殘留過氧化氫，縮短工序時間，提高染色質量，減少 印染廢水排放。該酶也適用於賓館、醫院、洗衣房等使用過氧化氫進行漂白或 消毒的紡織品，以防止由於織物中殘留過氧化氫的存在而造成使用者皮膚過敏、 引發炎症等不良後果，減少有害廢水的排放，可避免織物氧化脆損，從而延長 使用期限
在食品工業中，CAT能迅速有效地分解食品加工後殘留過氧化氫(雙氧水)， 適用於在食品加工過程中使用過氧化氫(雙氧水)作為漂白劑、氧化劑、澱粉變 性劑、防腐劑的食品除氧，可用於紙塑無菌包裝材料殺菌後在包裝之前的除氧； 以及用於消除牛奶、蛋製品、乾酪等生產中因紫外線照射產生過氧化氫而造成 的特異臭味，是一種用於食品加工的新型除氧酶；產品也可用作烘焙食品的膨 松劑；具有保護食品營養物質不被過氧化氫破壞，避免因過氧化氫隨食品進入 人體內造成對人體傷害的作用。
目前，CAT已經得到廣泛的普及應用，國內市場需求量在紡織行業已經達到 每年1萬噸以上；在食品行業也已達到近千噸的需求量，且隨著對食品安全嚴 格要求和過氧化氫酶應用領域的不斷拓寬，這個量還在成倍地增長。CAT酶為節 能減排，減少紡織、食品行業的環境汙染做出了積極的貢獻。隨著我國產業調 整的力度不斷加大，環境保護政策的落實到位，作為紡織行業和食品行業實現 清潔生產的必需產品之一，CAT的市場需求量將進一步加大。事實上提取CAT時所用原料---動物的肝臟中，除了CAT之外，還有輔酶A、 促肝細胞生長素、肝肽、人體必需胺基酸、優質蛋白質等許多可供開發利用的 附加值極高的生物活性因子。
輔酶A是廣泛存在於動物、植物、微生物組織細胞的一種天然生化物質。 輔酶A在動物的肝臟中的含量最高，心臟、腎上腺次之。它是體內乙醯化酶的 輔酶，起著傳遞乙醯基的作用，對糖、蛋白質和脂質的代謝起重要作用。20世 紀50年代其化學結構得到闡明，60年代由基礎醫學引入臨床醫學研究。目前輔 酶A及其前體物質泛酸、泛硫乙胺的臨床應用及營養保健作用已得到廣泛重視 和使用。
輔酶A可供應能量，是促進細胞代謝的藥物，在許多疾病中作為綜合治療 的一部分。從生化代謝來看，基本上是屬於提高機體抗病能力的一種積極措施。 輔酶A主要用於治療白細胞減少症，原發性血小板減少性紫癜，功能性低熱等； 對脂肪肝、肝昏迷、各種肝炎、冠狀動脈硬化及慢性腎機能不全引起的急性無 尿、腎病症候群、尿毒症等可作為輔助治療藥物；配合ATP、胰島素和細丙使用 時對心肌梗塞、新生兒缺氧、糖尿病引起的酸中毒症等也有一定效果。 一般可 增進食慾、增強體質、減弱疾病惡化和縮短病程。
目前國內外常用的生產輔酶A的方法有動物組織提取法和微生物經深層液 體發酵後提取法。從豬肝中提取輔酶A是較成熟的工藝。
本發明是在提取過氧化氫酶時，通過分析檢測及摸索發現工藝中產生的 廢水、廢渣經過適當的處理，可以提取許多種對人體有益的營養物質。利用豬 肝提取輔酶A工藝成熟。本發明是將現有的提取過氧化氫酶工藝中產生的廢 水、廢渣加工成生化原料藥，從而聯產高出附加值的輔酶A丙酮粉。本發明的 意義在於，分離提取過氧化氫酶的同時，聯產其它高附加值產品，不但提高了 原料的利用率，而且在消除廢水和廢渣的同時實現企業的增值和增收，形成可 實現經濟效益與資源環境效益共贏。該新工藝國內外尚未見任何報導。

發明內容
本發明發明了一種以動物肝臟為原料同時製備過氧化氫酶和輔酶A丙酮粉 的工藝。尤為獨特的是，它充分考慮了原料的充分利用和"三廢"減排對過氧 化氫酶加工生產的可持續發展的意義，在不影響過氧化氫酶的得率和品質的前 提下，對現有加工工藝所產生的廢水廢渣進行了綜合利用，通過聯產生化藥物 原料，對動物肝臟原料進行全利用，達到了既不影響過氧化氫酶的得率和品質， 實現廢渣廢水廢渣零排放的目的，又能形成一套以動物肝臟為原料同時製備過 氧化氫酶和輔酶A丙酮粉的工藝。這對於過氧化氫酶加工製造業的可持續發展
而言是至關重要的。輔酶A在動物的肝臟中的含量最高。動物肝臟提取了過氧化氫酶後剩餘部 分廢水，經檢測發現富含大量的人體必需胺基酸和各種具有保肝作用的肽類活 性因子及輔酶A，按照從豬肝中提取輔酶A的成熟工藝來操作，即可得到目的產 物——輔酶A。
具體來說，本發明的步驟由以下幾步構成
1) 原料的準備
將檢驗合格的原料切碎後經膠體磨磨成肝漿；
2) 溶液浸泡
將肝漿與一定比例的純淨水混勻後在一定的溫度下浸泡一定的時間，使目
的產物自溶於溶液中；
3) 固液分離
用適當的分離方式進行固液分離，分別得到液體——提取原液和固體廢渣；
4) 過氧化氫酶的分離提取-
將得到的提取原液通過適當的膜分離設備進行提取，並根據工藝要求濃縮 至適當的酶活單位。分別得到膜分離截留液——目的產物之一，過氧化氫酶和 膜透過液；
5) 輔酶A原料液的準備
將膜分離後的透過液及步驟3得到的固體收集在適當的儲罐中，加熱煮沸， 保溫一定時間後冷卻，固液分離，將液體作為提取輔酶A的原液；
6) 輔酶A濃集液製備
使提取輔酶A的原液以一定的流速流入填裝了 GMA型樹脂的離子交換柱，
並使樹脂達到飽和狀態；再用一定樹脂體積倍數的鹽酸-氯化鈉溶液，以一定的 流速洗脫輔酶A，直至流出液pH降至2-3，收集洗脫液，得到輔酶A濃集液；
7) 輔酶A精製液製備-
使輔酶A濃集液以一定的流速流入填裝了 LD-601型樹脂的離子交換柱，並 使樹脂達到飽和狀態；先後用PH為3的硝酸液、乙醇氨液洗滌並洗脫，收集洗 脫液，得到輔酶A精製液；
8) 真空濃縮、酸化去雜
將輔酶A精製液濃縮至一定的體積，再用稀硝酸酸化至pH2. 5，靜置過夜後， 去除不溶雜質；
9) 輔酶A丙酮粉的獲得
將清液在攪拌下逐漸加入一定體積的PH2. 5-3. 0的酸性丙酮，離心分離得 到沉澱物，將沉澱物用適當的方式乾燥，即得目的產物之二——輔酶A丙酮粉。
具體實施例方式
下面的實例將具體說明本發明的操作方法，但不能作為對本發明的限定。
實例l
1) 原料的準備
取檢驗合格的20kg豬肝去除包膜切碎，用無菌蒸餾水反覆洗滌2-3次，用 膠體磨磨成豬肝槳；
2) 溶液浸泡
向肝漿中加入80kg純淨水混勻後儲於提取罐中，在28-32"的溫度下浸泡 6-9小時，使目的產物自溶於溶液中；
3) 固液分離
離心分離，得到大約70L液體，26kg固體廢渣；
4) 過氧化氫酶的分離提取
將得到的液體通過40KDa中空纖維膜超濾膜膜進行分離提取，並根據工藝 要求濃縮，得到39L酶活單位為52， 000U/mL的過氧化氫酶液；
5)輔酶A原料液的準備-
將膜分離後的透過液及固體廢渣收集在儲罐中，加熱煮沸，保溫15-20分 鍾後冷卻，離心分離得到提取清液32L，固體20kg;
6) 輔酶A濃集液製備
使提取清液以2. 5L/分鐘的流速流入填裝了 GMA型樹脂的離子交換柱，並使 樹脂達到飽和狀態；再用100L鹽酸-氯化鈉溶液，以2L/分鐘的流速洗脫輔酶A, 直至流出液降至pH2-3，收集洗脫液，得到輔酶A濃集液94L;
7) 輔酶A精製液製備
使輔酶A濃集液以5%的流速流入填裝了 LD-601型樹脂的離子交換柱，並使 樹脂達到飽和狀態；先用17LpH為3的硝酸液洗滌除鹽，再用50L乙醇氨液洗 脫，收集洗脫液，得到輔酶A精製液42L;
8) 真空濃縮、酸化去雜
將輔酶A精製液濃縮至2. 5L，再用稀硝酸酸化至pH2.5，靜置過夜後，去 除不溶雜質；
9) 輔酶A丙酮粉的獲得
將清液在攪拌下逐漸加入25L PH2. 5-3.0的酸性丙酮，離心分離得到沉澱 物，將沉澱物真空乾燥，即得目的產物之二——輔酶A丙酮粉562g。實例2
取5g輔酶A丙酮粉，溶於100mL水中，減壓蒸餾去除丙酮後進行檢測試驗:
1)性狀檢査微黃色粉末，有類似蒜的臭氣，有引溼性，易溶於生理鹽水， 在乙醇、乙醚和丙酮中不溶；
2) 純度測定
按照磷酸轉乙醯化酶法測定(PTA法)，純度達50 55%;
3) 鑑別
取本品製成每lmL中含輔酶A約10單位的溶液，照分光光度法測定，在 258nm的波長處有最大吸收，在230nm波長處有最小吸收；
4) 動物實驗
向家兔按每1公斤注射lmL，符合藥典規定。 以上實例可以證明用本發明聯產的目的產物品質良好，有推廣應用的前景。
權利要求
1、一種以動物肝臟為原料同時製備過氧化氫酶和輔酶A丙酮粉的工藝。該工藝組成步驟如下1)對動物肝臟進行切碎、磨漿、浸泡提取、固液分離，得到料液和料渣；2)將料液進行膜分離和濃縮，得到膜濃縮液和膜透過液；3)將膜濃縮液的酶活力單位調整到規定要求，即得過氧化氫酶成品；4)將膜透過液和固體廢渣合併，加熱煮沸並保持一定時間，固液分離後得輔酶A提取原液；5)將輔酶A提取原液以一定的流速流入填裝了GMA型樹脂的離子交換柱，並使樹脂達到飽和狀態；再用一定樹脂體積倍數的鹽酸-氯化鈉溶液，以一定的流速洗脫輔酶A，直至流出液pH降至2-3，收集洗脫液，得到輔酶A濃集液；6)使輔酶A濃集液以一定的流速流入填裝了LD-601型樹脂的離子交換柱，並使樹脂達到飽和狀態；先後用pH為3的硝酸液、乙醇氨液洗滌並洗脫，收集洗脫液，得到輔酶A精製液；7)將輔酶A精製液濃縮至一定的體積，再用稀硝酸酸化至pH2.5，靜置過夜後，去除不溶雜質；8)將清液在攪拌下逐漸加入一定體積的pH2.5-3.0的酸性丙酮，離心分離得到沉澱物，將沉澱物用適當的方式乾燥，即得目的產物之二——輔酶A丙酮粉。
2、 ，如權利要求1所述，其特徵是分離提取輔酶A丙酮粉的原料是提取過氧化 氫酶後的廢水和廢渣。
3、 如權利要求l所述，其特徵是原料可以是含過氧化氫酶的各種動物肝臟。
4、 如權利要求l所述，其特徵是浸泡提取的溶液可以是水或各種有機溶劑。
5、 如權利要求l所述，其特徵是固液分離可以是離心分離、過濾分離或他們的 組合。
6、 如權利要求l所述，其特徵是所採用的膜為截留分子量20-60KDa的超濾膜， 膜組件的構型是管式膜、巻式膜、平板膜、中空纖維膜或它們的組合。
7、 如權利要求l所述，其特徵是輔酶A丙酮的乾燥方式可以是真空乾燥、噴霧 乾燥、冷凍乾燥或是它們的組合。
全文摘要
本發明屬生物活性物質的分離提取技術領域。具體涉及一種從提取過氧化氫酶後的廢水、廢渣中提取輔酶A丙酮粉的工藝。本工藝適用於以動物肝臟為原料，經細胞破碎、溶液浸泡、固液分離，膜分離後得到過氧化氫酶產品；再將廢水、廢渣經過加熱、固液分離、離子交換、真空濃縮、酸化去雜、丙酮沉澱、乾燥，最後得到輔酶A丙酮粉。本發明充分利用了原料，不但從中提取了過氧化氫酶，而且聯產了生化藥的原料-輔酶A丙酮粉。不但拓寬了生化藥物的來源，又增加了企業的經濟效益，具有極好的推廣前景。按照本發明操作，以豬肝為例，每加工1kg豬肝能夠獲得50,000U/mL液體過氧化氫酶2L，同時獲得純度在50％以上輔酶A丙酮粉28g。
文檔編號C07H19/00GK101560505SQ20091002711
公開日2009年10月21日 申請日期2009年5月22日 優先權日2009年5月22日
發明者馮志強, 吳保承, 棟 張, 楊春霞 申請人:江蘇省江大綠康生物工程技術研究有限公司