明膠制備的新型蛋白酶
來(lái)源:環(huán)球糧機網(wǎng)發(fā)布時(shí)間:2015-04-30 07:30:37
明膠是膠原的水解產(chǎn)物,廣泛應用于醫藥、食品、紡織、化工、電子、造紙、印刷等30多個(gè)行業(yè),化學(xué)制備法一直是明膠生產(chǎn)的傳統工藝。
近年來(lái),隨著(zhù)對各類(lèi)酶的研究進(jìn)展與綠色工藝的革新,酶法制備明膠工藝成了研究者不斷探索的新方向。近日,中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所研究員宋詼帶領(lǐng)研究組,通過(guò)對土壤樣品宏基因組測序,發(fā)現了一種能夠用于明膠制備的新型蛋白酶,并以該酶為基礎對蛋白酶法制備明膠工藝進(jìn)行了優(yōu)化。
新型蛋白酶法制備明膠工藝對于資源利用和環(huán)境維持都有重要意義,同時(shí)對于現有骨素處理和明膠提取設備具有很好的兼容性。此外,在生產(chǎn)方面,無(wú)需額外添加獨特工藝設備,傳統工藝的工廠(chǎng)可以快速轉化為使用酶法工藝,便于擴大生產(chǎn)規模。
由于客觀(guān)原因,我國傳統骨明膠制備工業(yè)多集中于骨資源豐富地區,如內蒙古、青海、甘肅等地。同時(shí),由于傳統骨明膠制備工藝要經(jīng)歷多次浸酸、水洗、浸灰、中和等步驟,對淡水需求量極大,而上述地區的淡水資源卻十分缺乏。地區資源與傳統工藝的局限限制了明膠工業(yè)的發(fā)展,對明膠工藝的革新提出了迫切的要求。20世紀80年代,酶法制備明膠工藝出現,明膠制造酶法工藝主要是采用生物酶作用于動(dòng)物的骨或皮,降解其中的膠原大分子生產(chǎn)明膠。
通過(guò)利用酶法制備骨明膠,可以省略多次酸堿水洗步驟,簡(jiǎn)化為酸、酶處理一步反應,縮短了工藝流程,還能夠減少90%以上的淡水消耗量,同時(shí)節約了大量能源和酸堿試劑。由于其可縮短生產(chǎn)周期、減少環(huán)境污染、易于自動(dòng)化控制及細化明膠品質(zhì),是明膠制備技術(shù)的發(fā)展趨勢。
但是,酶法制備明膠還存在著(zhù)一些不足。首先,目前酶解使用的蛋白酶提取自動(dòng)植物(如動(dòng)物內臟、木瓜、菠蘿等),其制備過(guò)程存在污染和耗能問(wèn)題。其次,動(dòng)植物來(lái)源的蛋白酶產(chǎn)品穩定性有待提高,酶活性低。再次,蛋白酶活性容易受水解產(chǎn)物的影響,容易失去活性。此外,酶法制備明膠還存在形成的膠原水解產(chǎn)物專(zhuān)一性差,影響了明膠產(chǎn)品質(zhì)量;明膠制備過(guò)程中途需要人為大幅調節pH值等問(wèn)題,限制了酶法制備明膠工藝的發(fā)展。
中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所基因工程與微生物應用技術(shù)的研究隊伍將目光投向了明膠酶法制備中新型酶的研究。
目前國內外市場(chǎng)上都還沒(méi)有專(zhuān)用于明膠制備的高溫蛋白。因此,宋詼的研究團隊從極端土壤環(huán)境里能生存的微生物中提取相關(guān)基因,然后對得到的高溫蛋白酶進(jìn)行特異性分子改造并進(jìn)行了外源表達,得到了大量工業(yè)蛋白酶。
隨后,他們從獲得的新蛋白酶里進(jìn)行篩選研究,對一些可能制備明膠的蛋白酶進(jìn)行初步檢測,通過(guò)工藝過(guò)程和產(chǎn)品指標等綜合評價(jià),尋找到了一種酶法制備明膠效果較優(yōu)的新型蛋白酶。