CN101445795B - 一种过氧化氢酶分离提取的清洁生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明属生物活性物质的分离提取技术领域。具体涉及一种过氧化氢酶分离提取的清洁生产工艺。它提供了一种环境友好型的过氧化氢酶分离提取工艺，可在不影响过氧化氢酶的得率和品质的前提下，实现过氧化氢酶加工生产过程的废渣废水零排放，彻底根除现行过氧化氢酶加工生产工艺的环境污染问题。本工艺适用于以经过自溶处理的猪、牛、羊、鸡、鸭、鹅、鱼类等各种动物的肝脏为原料的过氧化氢酶的加工生产，也适用于以微生物经发酵培养所得到的含有过氧化氢酶的发酵液为原料的过氧化氢酶加工生产。按照本发明进行操作，以猪肝为例，每加工1kg猪肝能够获得50,000U/ml的过氧化氢酶液2kg，水的耗用量降低至2.2kg以下，同时获得蛋白含量高达60％以上的固体230g。

Description

一种过氧化氢酶分离提取的清洁生产方法

技术领域

本发明涉及一种过氧化氢酶分离提取的清洁生产方法，属生物活性物质的分离提取技术领域。

背景技术

过氧化氢酶是一种除氧酶，其作用是高效分解过氧化氢为水和氧，在纺织、食品等工业中具有广泛的用途。在纺织工业中，过氧化氢酶应用于纺织品氧漂后的生物脱氧净化工艺，能在大幅度节约水和能源的情况下，清除氧漂后织物和水浴中对后续活性染料染色可能产生染料分解或染色疵病的残留过氧化氢，缩短工序时间，提高染色质量，减少印染废水排放。该酶也适用于宾馆、医院、洗衣房等使用过氧化氢进行漂白或消毒的纺织品，以防止由于织物中残留过氧化氢的存在而造成使用者皮肤过敏、引发炎症等不良后果，减少有害废水的排放，可避免织物氧化脆损，从而延长使用期限。

在食品工业中，过氧化氢酶能迅速有效地分解食品加工后残留过氧化氢(双氧水)，适用于在食品加工过程中使用过氧化氢(双氧水)作为漂白剂、氧化剂、淀粉变性剂、防腐剂的食品除氧，可用于纸塑无菌包装材料杀菌后在包装之前的除氧；以及用于消除牛奶、蛋制品、干酪等生产中因紫外线照射产生过氧化氢而造成的特异臭味，是一种用于食品加工的新型除氧酶；产品也可用作烘焙食品的膨松剂；具有保护食品营养物质不被过氧化氢破坏，避免因过氧化氢随食品进入人体内造成对人体伤害的作用。

目前，过氧化氢酶的生产多以猪、牛、羊、鸡、鸭、鹅、鱼类等各种动物的肝脏为原料，经过自溶处理使其中所含的过氧化氢酶溶出，然后经过滤或离心分离去除残渣，再将所得滤液(或上清夜)经过超滤浓缩得到产品。或以酵母、黑曲霉、枯草杆菌、嗜热子囊菌等产过氧化氢酶的微生物为产酶菌株，经过发酵，得到含酶发酵液，然后经过滤或离心分离去除菌体，再将所得滤液(或上清夜)经过超滤浓缩得到产品。

无论采用哪种原料，目前流行的过氧化氢酶加工生产技术在工艺上都存在一个共同的缺陷，那就是在生产过程中都会产生大量的废渣和废水，对环境造成非常严重的污染。

能够克服这一缺陷，使过氧化氢酶加工生产以一种环境友好化的方式进行，实现加工生产过程的废渣废水零排放，彻底根除过氧化氢酶加工生产过程中的环境污染问题的工艺国内外尚未见任何报道。

发明内容

本发明发明了一种过氧化氢酶分离提取的清洁生产方法。较为独特的是，它充分考虑了即不影响过氧化氢酶的得率和品质，又能够实现废渣废水零排放，对过氧化氢酶加工生产的可持续发展的意义，在不影响过氧化氢酶的得率和品质的前提下，对现有加工工艺所产生的废渣和废水进行了处理，形成了一种过氧化氢酶分离提取的清洁生产方法，实现了过氧化氢酶加工生产过程的废渣废水零排放，彻底根除过氧化氢酶加工生产过程中的环境污染问题。这对于过氧化氢酶加工制造业的发展而言是至关重要的。

按照本发明加工生产过氧化氢酶，既能够保证过氧化氢酶的得率和品质，又能够得到可供出售的副产物。所得到的副产物可作为新型天然药物原料、功能保健食品原料或高蛋白饲料被广泛应用于药品、保健品、饲料等领域。

具体来说，首先，我们发现超滤浓缩过程中所产生的废水可以经纳滤或反渗透膜处理，对其中所含有的有机物进行彻底的截流，废水可被浓缩20倍以上，使其中的固形物含量达到10％以上，而不会造成膜的堵塞，并且透过液的品质可达到作为工艺用水供循环使用的要求。由此奠定了彻底消除过氧化氢酶加工生产所产生的工艺废水的基础。

其次，我们发现废渣和经过浓缩的废水中含有大量的蛋白质、维生素和矿物质等营养成分，经过适当的加工处理，可以作为新型天然药物原料、功能保健食品原料或高蛋白饲料出售。

我们发现，对含有过氧化氢酶的原料的分离应当采用过滤分离或离心分离。初级膜分离所采用的膜的截流分子量应当在20～50kDa之间，膜组件的构型是管式膜、卷式膜、平板膜或中空纤维膜。次级膜分离所采用的膜为截流分子量为150～500Da的纳滤膜或反渗透膜，膜组件的构型是管式膜、卷式膜、平板膜或中空纤维膜。次级浓缩液跟料渣合并后一同进行干燥，干燥方式是气流干燥、滚筒干燥、真空干燥、喷雾干燥或冷冻干燥。分离、初级膜分离和次级膜分离均应当在pH 6.5～7.0，温度为0～40℃的条件下进行。

具体实施方式

下面的实例将具体说明本发明的操作方法，但不能作为对本发明的限定。

实例一

取猪肝10kg，经切碎、加40L水匀浆后，置30℃下保温12小时，使其自溶。达到规定的时间后，调节pH值至6.5，然后真空抽滤，得到过氧化氢酶活力为20,000U/ml的滤液40L，滤渣9.5kg。滤液用截流分子量为40kDa的中空纤维超滤膜超滤浓缩，得到过氧化氢酶活力为50,000U/ml的超滤浓缩液15L，和超滤透过液25L。超滤透过液用卷式反渗透膜浓缩处理，得到反渗透浓缩液1.2L和反渗透透过液23.7L。反渗透浓缩液与滤渣合并，经滚筒干燥，得到固体2.3kg。反渗透透过液加水至40L，作为工艺用水重复上述工艺，得到了大致相同的结果。

实例二

取鸡肝5kg，经切碎、加20L水匀浆后，置35℃下保温8小时，使其自溶。达到规定的时间后，调节pH值至6.5，然后用冷冻离心机在10℃，9000rpm下离心，得到过氧化氢酶活力为28,000U/ml的上清液20L，残渣5kg。上清液用截流分子量为20kDa的中空纤维超滤膜超滤浓缩，得到过氧化氢酶活力为50,000U/ml的超滤浓缩液11L，和超滤透过液9L。超滤透过液用卷式纳滤膜(截流分子量为150)浓缩处理，得到纳滤浓缩液0.4L和纳滤透过液8.5L。纳滤浓缩液与残渣合并，经真空干燥，得到固体1.3kg。纳滤透过液加水至20L，作为工艺用水重复上述工艺，得到了大致相同的结果。

实例三

取产过氧化氢酶黑曲霉的发酵液500kg，调节pH值至6.5，然后用碟片式冷冻离心机在10℃，9000rpm下离心，得到过氧化氢酶活力为5000U/ml的上清液450L，残渣50kg。上清液用截流分子量为40kDa的卷式超滤膜超滤浓缩，得到过氧化氢酶活力为50,000U/ml的超滤浓缩液42L，和超滤透过液408L。超滤透过液用卷式纳滤膜(截流分子量为300)浓缩处理，得到纳滤浓缩液20L和纳滤透过液386L。纳滤浓缩液与残渣合并，经气流干燥，得到固体15kg。纳滤透过液加水至500L，作为工艺用水重复上述工艺，得到了大致相同的结果。

实例四

对一份以猪肝为原料得到的固体进行了组成的测定，测定结果见表1和表2。测定结果表明，所得副产物中含有大量的优质蛋白质及维生素和矿物质，所含蛋白质不但含量高，而且氨基酸组成极佳，可以作为优质蛋白原用于营养强化食品和高档饲料添加剂。

表1猪肝提取过氧化氢酶后所得副产物的蛋白质及维生素和矿物质组成

表2猪肝提取过氧化氢酶后所得副产物的氨基酸组成

实例五

对一份以酵母发酵液为原料得到的固体进行了组成的测定，测定结果见表3和表4。测定结果表明，所得副产物中含有大量的优质蛋白质及维生素和矿物质，所含蛋白质虽然不如以动物肝脏为原料所得到的固体的蛋白含量高，但其氨基酸组成也是品质极高的，尤其是，其中含有丰富的B组维生素和微量矿物元素，可以作为保健食品和蛋白饲料使用。

表3酵母发酵液提取过氧化氢酶后所得副产物的蛋白质及维生素和矿物质组成

表4酵母发酵液提取过氧化氢酶后所得副产物的氨基酸组成

Claims (6)

1.一种过氧化氢酶分离提取的清洁生产方法，该方法由下列步骤组成：

1)对含有过氧化氢酶的原料进行分离，得到过氧化氢酶原液和料渣；

2)使用截留分子量20～50kDa的超滤膜对所得到的过氧化氢酶原液进行初级膜分离，将原液分为浓缩液和透过液两个部分；

3)所得到的浓缩液，将酶的活力调整到规定的水平，即为过氧化氢酶产品；

4)使用截留分子量150～500Da的纳滤膜或反渗透膜对所得到的透过液进行次级膜分离，将透过液分为次级浓缩液和次级透过液两个部分；

5)将所得到的次级浓缩液与料渣合并，混合均匀，然后进行干燥，得到固体粉末；

6)所得到的次级透过液，作为工艺用水循环回用，用于过氧化氢酶的分离提取生产。

2.如权利要求1所述的过氧化氢酶分离提取的清洁生产方法，其特征在于含有过氧化氢酶的原料是经过自溶处理的猪、牛、羊、鸡、鸭、鹅、鱼类等各种动物的肝脏或微生物经发酵培养所得到的含有过氧化氢酶的发酵液。

3.如权利要求1所述的过氧化氢酶分离提取的清洁生产方法，其特征在于对含有过氧化氢酶的原料的分离在pH 6.5～7.0，温度为0～40℃的条件下进行，分离的方式是过滤分离或离心分离。

4.如权利要求1所述的过氧化氢酶分离提取的清洁生产方法，其特征在于初级膜分离在pH6.5～7.0，温度为0～40℃的条件下进行，所采用的膜为截留分子量20～50kDa的超滤膜，膜组件的构型是管式膜、卷式膜、平板膜或中空纤维膜。

5.如权利要求1所述的过氧化氢酶分离提取的清洁生产方法，其特征在于次级膜分离在pH6.5～7.0，温度为0～40℃的条件下进行，所采用的膜为截留分子量150～500Da的纳滤膜或反渗透膜，膜组件的构型是管式膜、卷式膜、平板膜或中空纤维膜。

6.如权利要求1所述的过氧化氢酶分离提取的清洁生产方法，其特征在于次级浓缩液和料渣的干燥方式是气流干燥、滚筒干燥、真空干燥、喷雾干燥或冷冻干燥。