李夏

摘 要：本文以胰酶為中心，介紹了胰酶的種類(lèi)以及主要功能，討論了胰酶加工生產(chǎn)中損失率高、活性低的主要原因；同時(shí)根據(jù)胰酶的性質(zhì)探討了高活性低損失胰酶的生產(chǎn)技術(shù)，為生產(chǎn)高活性低損失的胰酶提出了一點(diǎn)意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：胰酶；高活性；生產(chǎn)技術(shù)

引言

胰酶是從動(dòng)物胰臟中提取的一種混合酶制劑，含有胰蛋白酶、糜蛋白酶、胰脂肪酶、胰淀粉酶、激肽原酶和彈性酶等諸多天然酶類(lèi)，在食品、制藥、皮革、紡織、化妝品、畜牧獸醫(yī)、醫(yī)療和生物制劑領(lǐng)域有著廣范的應(yīng)用。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)每年的需求量約在150-200t之間，主要用來(lái)生產(chǎn)助消化藥多酶片及胰酶片[1]。藥用胰酶是我國(guó)和世界多國(guó)藥典收載的助消化藥品，用于治療食欲不振、消化不良、肝臟胰臟疾患引起的消化障礙；工業(yè)胰酶在皮革生產(chǎn)中用于皮革的軟化、脫脂及松緊度的調(diào)節(jié)。由于國(guó)內(nèi)胰臟資源相對(duì)缺乏，所以如何提高胰臟利用率、生產(chǎn)高質(zhì)量胰酶滿足國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)需求；同時(shí)提高效率、降低成本、提高效益是各胰酶生產(chǎn)廠家十分關(guān)注的問(wèn)題[1]。

1 胰酶的種類(lèi)及功能

胰酶所包含的多種極具價(jià)值的天然活性酶可以開(kāi)發(fā)成重要的生化藥品。主要酶的功能如下：

1.1 胰脂肪酶：脂肪酶能夠在油-水界面上催化酯水解、酯合成、酯交換等，被應(yīng)用于生物柴油的制備，是近年來(lái)生物、化學(xué)、化工界研究的熱點(diǎn)。

1.2 胰淀粉酶：其作用是分解糊化后的直鏈淀粉和支鏈淀粉中的直鏈部分的α1-4糖苷鍵。廣泛用于淀粉加工、釀造和制糖等行業(yè)。

1.3 胰蛋白酶：具有抗炎消腫的活性，主要用于肺膿腫、支氣管炎，以及血腫、濃腫、關(guān)節(jié)炎、血栓靜脈炎、虹膜睫狀體炎、眼色素層炎、粘膜炎等。擴(kuò)張血管作用，能改善包括炎癥部位在內(nèi)的全身性循環(huán)，有益于緩解局部充血和促進(jìn)其他藥物的吸收。胰蛋白酶毒副作用較低，對(duì)肝腎功能也未見(jiàn)明顯影響。

2 胰酶純度低制備損失大的原因

根據(jù)中國(guó)藥典規(guī)定，胰酶中三種酶的最低限量指標(biāo)為：蛋白酶600u/g，淀粉酶7000u/g，脂肪酶4000u/g。目前國(guó)內(nèi)商品胰酶的活力很不一致，大部分產(chǎn)品蛋白酶活力為藥典規(guī)定低限的5-7倍。其他二酶活力波動(dòng)更大，尤其是脂肪酶的含量很不穩(wěn)定，常有不符合藥典規(guī)定比例的現(xiàn)象[1]。

2.1 胰蛋白酶的活化技術(shù)

活化技術(shù)是胰酶生產(chǎn)中的關(guān)鍵技術(shù)，關(guān)系到產(chǎn)品的回收率和活性，直接影響到企業(yè)的效益。國(guó)內(nèi)廠家原料處理方法落后，活化不同步，有的已活化并開(kāi)始發(fā)生分枝反應(yīng)使得胰蛋白酶失去活性，而有的還是顆粒狀，靠自溶才能慢慢活化。這就造成活化一批，失活一批。

2.2 胰酶提取工藝

胰酶對(duì)環(huán)境非常敏感，過(guò)高的溫度，較強(qiáng)的酸堿值，應(yīng)用不當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)試劑等不當(dāng)?shù)奶幚項(xiàng)l件等都會(huì)使胰酶活力下降甚至活力喪失。在胰酶的提取分離過(guò)程中，如不注意提取工藝及操作條件的控制，或者使用了容易導(dǎo)致胰酶失活的化學(xué)試劑等都極有可能導(dǎo)致提取出的胰酶活性低，活力差。

2.3 胰脂肪酶和胰淀粉酶保護(hù)不足

因國(guó)家藥典質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)較低，國(guó)內(nèi)對(duì)胰酶的研究多集中在于激活劑的種類(lèi)及激活時(shí)間、溫度的試驗(yàn)，試驗(yàn)?zāi)康膬A向于胰蛋白酶的提高，常常忽視對(duì)胰脂肪酶、胰淀粉酶的保護(hù)。然而事實(shí)上，脂肪酶和淀粉酶也是有著極大經(jīng)濟(jì)價(jià)值的品種，有必要最大限度減少活化時(shí)對(duì)胰蛋白酶本身及胰脂肪酶、胰淀粉酶的破壞。

2.4 廠家要求不同

下游的生產(chǎn)廠常常根據(jù)自己的生產(chǎn)目的提出對(duì)不同的胰酶標(biāo)準(zhǔn)，比如：有用戶用于提取血管舒緩素的，對(duì)胰酶中胰激肽酶的含量要求會(huì)高于其他酶；用于水解蛋白酶的，對(duì)胰蛋白酶的含量要求會(huì)較高。這就導(dǎo)致了有些胰酶產(chǎn)品，即便達(dá)到了藥典標(biāo)準(zhǔn)，但是也會(huì)因?yàn)椴环蠌S家標(biāo)準(zhǔn)而成為“不達(dá)標(biāo)”的低活性胰酶。

3 高活性低損失胰酶的生產(chǎn)技術(shù)

3.1 雙水相萃取技術(shù)

雙水相萃取系統(tǒng)是由兩種化學(xué)結(jié)構(gòu)不同的親水性聚合物，或者一種親水性聚合物和無(wú)機(jī)鹽在水中以適當(dāng)?shù)臐舛榷纬苫ゲ幌嗳艿膬伤嘞到y(tǒng)。利用組分在兩水相間分配的差異而進(jìn)行組分的分離提純的技術(shù)稱(chēng)為雙水相萃取技術(shù)。萃取體系的性質(zhì)差異，當(dāng)生物物質(zhì)進(jìn)入雙水相體系后，由于表面性質(zhì)、電荷作用和各種力（如憎水鍵、氫鍵和離子鍵等）的存在下和環(huán)境的影響，使得在上、下相中的濃度不同，分配系數(shù)K等于兩相中生物物質(zhì)的濃度比，K=C上/C下 式中，K為分配系數(shù)，C上和C下分別為被分離物質(zhì)在上、下相的濃度。由于不同蛋白質(zhì)的K值不相同，因而雙水相體系對(duì)各類(lèi)蛋白質(zhì)的分配具有較好的選擇。雙水相萃取中影響目的蛋白分離的主要因素有聚合物的分子量和聚合物的濃度等，可以通過(guò)調(diào)節(jié)聚合物的分子量和聚合物的濃度改變不同蛋白質(zhì)在上下相中的分配系數(shù)，從而達(dá)到胰蛋白酶、胰淀粉酶和胰脂肪酶的有效分離。同時(shí)，雙水相系統(tǒng)的應(yīng)用避免使用了那些能夠?qū)е旅缸冃允Щ畹囊蛩兀ㄈ缢?、堿、），從而大大提高了萃取產(chǎn)物的活性。

3.2 殼聚糖絮凝劑沉降技術(shù)

我國(guó)目前生產(chǎn)胰酶的方法主要是乙醇沉淀法、丙酮沉淀法，這些方法中主要存在的問(wèn)題是酶活性低，產(chǎn)率低，生產(chǎn)成本高，且用乙醇和丙酮消耗量大，容易造成環(huán)境污染。殼聚糖又稱(chēng)可溶性甲殼素，是甲殼素的脫乙酰衍生物，為一種新型的蛋白質(zhì)絮凝沉淀劑[2]，用殼聚糖作為分離胰酶的沉淀劑，不僅殼聚糖來(lái)源豐富，而且殼聚糖的沉降效率高；用量少且無(wú)毒，使用更安全；獲得的產(chǎn)品酶活性較高、產(chǎn)率也較高，是一種理想的分離方式[3]。

3.3 胰酶固定化技術(shù)

由于未經(jīng)固定化的胰酶在溶液中發(fā)生自身降解作用，使反應(yīng)條件難以控制，催化效率下降，一般不能反復(fù)使用，也不易與產(chǎn)物分離，不利于產(chǎn)物的提純精制，使成本提高。因此，不少科技工作者正致力于探索胰酶的固定化方法與技術(shù)，以求制備出高活性、高穩(wěn)定性、高機(jī)械強(qiáng)度的固定化胰酶[4]。

3.4 膜分離技術(shù)

在胰酶純化過(guò)程中主要用到的膜分離技術(shù)多為超濾。在靜壓作用下降溶液通過(guò)孔徑非常小的濾膜，使溶液中分子量較小的溶質(zhì)透過(guò)薄膜，而大分子被截留于膜表面。大多數(shù)超濾膜是由一層非常薄的功能膜與較厚的支撐膜結(jié)合在一起而組成的。功能膜決定了膜的孔徑，而支撐膜提供機(jī)械強(qiáng)度以抵抗靜壓力。超濾濃縮的優(yōu)點(diǎn)是：操作條件溫和，無(wú)相變化，對(duì)生物活性物質(zhì)沒(méi)有破壞。

還可將超濾與親和層析相結(jié)合以提高分離純度。其工作原理是：當(dāng)溶液中欲被分離的蛋白質(zhì)不受阻礙地通過(guò)超濾膜的孔隙時(shí)，如果在膜的一側(cè)結(jié)合著親和配基，該蛋白質(zhì)就會(huì)與配基結(jié)合因而結(jié)聚在膜的這一側(cè)。不與配基結(jié)合的其他物質(zhì)就將穿過(guò)孔而被帶走。再用適宜的洗脫劑將該蛋白質(zhì)洗脫下來(lái)，洗脫液用于進(jìn)一步的分離純化。

由于胰酶成分復(fù)雜，不同成分理化性質(zhì)及其相似，并且在分離純化的過(guò)程中極易導(dǎo)致酶蛋白變性失活，因此，胰酶產(chǎn)率低，純度差，活性不高等問(wèn)題一直是困擾胰酶生產(chǎn)廠家的主要問(wèn)題，相信隨著科學(xué)技術(shù)的不斷提高，生物分離純化手段的不斷進(jìn)步，在不久的將來(lái)，一定能夠得到產(chǎn)率高活性大的胰酶產(chǎn)品。

參考文獻(xiàn)

[1]何執(zhí)中，何執(zhí)靜.高活力胰酶的生產(chǎn).中國(guó)生化藥物雜志，1994年第15卷第3期190-192.

[2]將挺大.甲殼素[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

[3]張廷紅，萬(wàn)海清.殼聚糖提取動(dòng)物胰臟中胰酶的工藝研究.西南科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2005年3月 第20卷 第1期 72-74.

[4]肖厚榮，宋揚(yáng)，等.胰蛋白酶固定化新工藝研究.安慶師院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），1996年5月第2卷第2期 18-19.