CN203048918U - 双水相酶萃取系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种双水相酶萃取系统，属于生物分离工程技术领域，其用于解决酵母细胞内的苯丙氨酸解氨酶分离的生产问题。双水相酶萃取系统包括细胞匀浆液储罐、双水相体系溶液储罐、萃取罐、一级分离罐、二级分离罐、混合罐、无机盐溶液储罐、产品储罐、流量阀、定量泵。在酶的分离过程中采用了两级分离，在每级分离过程中采用两个分离罐循环使用的方法，使酶的萃取与分离能够连续进行。该系统生产周期短，设备利用率高，可用于粘红酵母细胞内的苯丙氨酸解氨酶的提取，能使酶的纯度和产率得到提高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种酶的萃取系统，尤其涉及利用双水相体系分离苯丙氨酸解氨酶的萃取系统，属于生物分离工程技术领域。
背景技术
苯丙氨酸解氨酶（PAL）是一种只存在于植物及少数微生物细胞内的酶，主要分布于高等植物及酵母等微生物中。工业生产上，采用固定化苯丙氨酸解氨酶催化肉桂酸生成L-苯丙氨酸。L-苯丙氨酸是具有生理活性的芳香族氨基酸，是人体和动物不能自身合成的必需氨基酸之一，苯丙氨酸广泛应用于食品、饲料、医药等行业中。
苯丙氨酸解氨酶的生产主要是从含有苯丙氨酸解氨酶的粘红酵母内通过盐析法、等电点沉淀法和有机溶剂沉淀法等获得，这些方法虽然能在一定程度上达到分离的目的，但存在样品回收率低、分离材料昂贵、样品处理量小、单一方法分离纯度较低，且在分离过程中酶容易发生变性等问题。双水相萃取技术是近年来发展的工业化分离生物活性大分子的技术，它具有酶活性损失小、分离步骤少、操作条件温和，且不存在有机溶剂残留的问题等优点。因此，将双水相萃取技术应用于提取酵母细胞内的苯丙氨酸解氨酶将会是一种效果比较好的分离方法。
目前，利用双水相体系萃取酶的装置主要是采用有机溶剂萃取生产中常用的混合澄清器。混合澄清器是由混合器和澄清器组成，该装置用于双水相体系萃取酶分子时需要很大的分相体积，生产效率较低；且由于双水相体系的两相的密度差小、黏度较大，两相形成时间较长，导致设备利用率较低和生产不能连续进行，只能采用间歇方式。为提高苯丙氨酸解氨酶的生产效率，需要更高效的分离系统，本实用新型就是在这一背景下提出的。
发明内容
针对现有技术的不足，本实用新型提供一种利用双水相体系连续分离苯丙氨酸解氨酶的萃取系统。
为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：双水相酶萃取系统包括细胞匀浆液储罐、双水相体系溶液储罐、萃取罐、一级分离罐、二级分离罐、混合罐、无机盐溶液储罐、产品储罐、流量阀、定量泵，萃取罐的上部与细胞匀浆液储罐连接、下部与双水相体系溶液储罐连接、顶部与一级分离罐连接、底部装有排污口，混合罐上部分别与一级分离罐和无机盐溶液储罐连接、底部与二级分离罐连接，二级分离罐底部与产品储罐连接。
所述的萃取罐包括罐体、搅拌装置、沉降箱、挡板，搅拌装置包括电机、搅拌杆和搅拌桨叶，罐体内部装有圆形挡板，罐体的上、下部分别设置有沉降箱。
所述的混合罐包括罐体、搅拌装置，搅拌装置包括电机、搅拌杆和搅拌桨叶。
所述萃取罐与细胞匀浆液储罐、双水相体系溶液储罐的连接是通过定量泵连接。
所述萃取罐与一级分离罐的连接是通过流量阀连接。
所述混合罐与一级分离罐、二级分离罐的连接是通过定量泵连接。
所述混合罐与无机盐溶液储罐的连接是通过定量泵连接。
所述二级分离罐与产品储罐的连接是通过流量阀连接。
本实用新型的双水相酶连续萃取系统是用于提取粘红酵母胞内的苯丙氨酸解氨酶的装置：首先制得含有苯丙氨酸解氨酶的细胞匀浆液和双水相体系溶液，用定量泵将细胞匀浆液和双水相体系溶液打入到萃取罐中，开动搅拌进行混合萃取。混合液从萃取罐顶部流到一级分离罐，静止分相。将含有酶的萃取液用定量泵从一级分离罐打入混合罐，在混合罐中再加入无机盐水溶液，搅拌混合，进行二次萃取。用定量泵将混合液从混合罐底部打入到二级分离罐中，静止分相。在二级分离罐中，酶分配在下相溶液中，将其用定量泵打入到产品罐中。
本实用新型是针对粘红酵母胞内苯丙氨酸解氨酶的特点，通过对混合澄清器的改进，采用双水相体系分离技术，使苯丙氨酸解氨酶的生产实现连续化。使用本实用新型的酶萃取系统，与现有技术相比其有益效果如下：
1、该生产系统较简单，通过两级萃取分离，可使苯丙氨酸解氨酶的纯度和产率大大提高。
2、酶的生产实现了连续化，避免了间歇操作带来的影响酶活性的因素，酶的活性损失较低。
3、该系统生产周期短，设备利用率高。
附图说明
图1为本实用新型的双水相酶萃取系统的结构示意图。
其中：1、细胞匀浆液储罐，2、双水相体系溶液储罐，3、定量泵，4、萃取罐搅拌装置，5、萃取罐，6、沉降箱，7、挡板，8、排污口，9、流量阀，10、一级分离罐，11、混合罐搅拌装置， 12、混合罐，13、无机盐溶液储罐，14、二级分离罐，15、产品储罐。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明，但不限于此。
一种利用双水相体系分离提取苯丙氨酸解氨酶的萃取系统结构如图所示，包括细胞匀浆液储罐1、双水相体系溶液储罐2、萃取罐5、一级分离罐10、二级分离罐14、混合罐12、无机盐液储罐13、产品储罐15、流量阀9、定量泵3。萃取罐5由罐体、搅拌装置4、沉降箱6和挡板7组成，搅拌装置4包括电机、搅拌杆和搅拌桨叶，搅拌杆连接在电机上，搅拌杆伸入于罐内，搅拌杆上有三个搅拌桨叶。罐体内部设有挡板7，挡板7呈圆形，其上均匀开有直径为10mm的许多圆孔，以便液体流过时形成湍流，挡板7中心开有80mm的圆孔，以通过搅拌轴和液体，挡板7有四个，使萃取罐5内部形成三个均匀的萃取室，挡板7焊接于罐体内壁。罐体的上、下部分别设有沉降箱6，其中装有玻璃小珠，使溶液中的细胞碎片等固形物沉积于此。萃取罐5的上部与细胞匀浆液储罐1用定量泵3连接、下部与双水相体系溶液储罐2用定量泵3连接、顶部与一级分离罐10用流量阀9连接、底部设有排污口8。混合罐12包括罐体、搅拌装置11，搅拌装置11包括电机、搅拌杆和搅拌桨叶，搅拌杆连接在电机上，搅拌杆伸入于罐内，搅拌杆上有二个搅拌桨叶。混合罐12上部分别用定量泵3与一级分离罐10和无机盐溶液储罐13连接、下部用定量泵3与二级分离罐14连接。二级分离罐14下部用流量阀9与产品储罐15连接。
将含有苯丙氨酸解氨酶的粘红酵母细胞进行培养，离心分离得酵母细胞，破碎细胞，得细胞匀浆液，放入到细胞匀浆液储罐1。称取一定量的聚乙二醇和硫酸铵，配置双水相体系溶液，放入到双水相体系溶液储罐2中。用定量泵3将细胞匀浆液从萃取罐5上部打入，双水相体系溶液用定量泵3从萃取罐5下部打入，开动搅拌装置4进行混合，萃取3min。混合液从萃取罐5顶部流到一级分离罐10中，其流量通过流量阀9控制，一级分离罐10与萃取罐5的体积比为5:1，两个一级分离罐10循环使用，静止分相10min。然后先将硫酸铵盐相水溶液从一级分离罐10的底部排出，再将含有苯丙氨酸解氨酶的聚乙二醇溶液用定量泵3打入混合罐12，其流量通过流量阀9控制。在混合罐12中加入一定量的无机盐溶液储罐13中已配制的硫酸铵水溶液，开动搅拌装置11进行混合，萃取2min，混合罐12与一级分离罐10体积相等。用定量泵3将混合液从混合罐12的底部打入到二级分离罐14中，二级分离罐14与一级分离罐10体积相等，两个二级分离罐14循环使用，静止分相8min。苯丙氨酸解氨酶分配在下相水溶液中，用定量泵3将其打入到产品罐15中，上相的聚乙二醇溶液可循环使用。
在使用双水相体系萃取酶的过程中，采用两级分离，在每级分离过程中采用两个分离器循环使用的方法，使萃取与分离能够连续进行，实现了苯丙氨酸解氨酶提取的连续生产，提高了设备利用率，提高了苯丙氨酸解氨酶的纯度和产率，而苯丙氨酸解氨酶的活性损失较低。
Claims (8)
1.一种双水相酶萃取系统，包括细胞匀浆液储罐、双水相体系溶液储罐、萃取罐、一级分离罐、二级分离罐、混合罐、无机盐溶液储罐、产品储罐、流量阀、定量泵，萃取罐的上部与细胞匀浆液储罐连接、下部与双水相体系溶液储罐连接、顶部与一级分离罐连接、底部装有排污口，混合罐上部分别与一级分离罐和无机盐溶液储罐连接、底部与二级分离罐连接，二级分离罐底部与产品储罐连接。
2.如权利要求1所述的双水相酶萃取系统，其特征在于：所述的萃取罐包括罐体、搅拌装置、沉降箱、挡板，搅拌装置包括电机、搅拌杆和搅拌桨叶，罐体内部装有圆形挡板，罐体的上、下部分别设置有沉降箱。
3.如权利要求1所述的双水相酶萃取系统，其特征在于：所述的混合罐包括罐体、搅拌装置，搅拌装置包括电机、搅拌杆和搅拌桨叶。
4.如权利要求1所述的双水相酶萃取系统，其特征在于：所述萃取罐与细胞匀浆液储罐、双水相体系溶液储罐的连接是通过定量泵连接。
5.如权利要求1所述的双水相酶萃取系统，其特征在于：所述萃取罐与一级分离罐的连接是通过流量阀连接。
6.如权利要求1所述的双水相酶萃取系统，其特征在于：所述混合罐与一级分离罐、二级分离罐的连接是通过定量泵连接。
7.如权利要求1所述的双水相酶萃取系统，其特征在于：所述混合罐与无机盐溶液储罐的连接是通过定量泵连接。
8.如权利要求1所述的双水相酶萃取系统，其特征在于：所述二级分离罐与产品储罐的连接是通过流量阀连接。
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