浅谈高活性低损失胰酶的生产技术

李夏

摘 要：本文以胰酶为中心，介绍了胰酶的种类以及主要功能，讨论了胰酶加工生产中损失率高、活性低的主要原因；同时根据胰酶的性质探讨了高活性低损失胰酶的生产技术，为生产高活性低损失的胰酶提出了一点意见。

关键词：胰酶；高活性；生产技术

引言

胰酶是从动物胰脏中提取的一种混合酶制剂，含有胰蛋白酶、糜蛋白酶、胰脂肪酶、胰淀粉酶、激肽原酶和弹性酶等诸多天然酶类，在食品、制药、皮革、纺织、化妆品、畜牧兽医、医疗和生物制剂领域有着广范的应用。国内市场每年的需求量约在150-200t之间，主要用来生产助消化药多酶片及胰酶片[1]。药用胰酶是我国和世界多国药典收载的助消化药品，用于治疗食欲不振、消化不良、肝脏胰脏疾患引起的消化障碍；工业胰酶在皮革生产中用于皮革的软化、脱脂及松紧度的调节。由于国内胰脏资源相对缺乏，所以如何提高胰脏利用率、生产高质量胰酶满足国内外市场需求；同时提高效率、降低成本、提高效益是各胰酶生产厂家十分关注的问题[1]。

1 胰酶的种类及功能

胰酶所包含的多种极具价值的天然活性酶可以开发成重要的生化药品。主要酶的功能如下：

1.1 胰脂肪酶：脂肪酶能够在油-水界面上催化酯水解、酯合成、酯交换等，被应用于生物柴油的制备，是近年来生物、化学、化工界研究的热点。

1.2 胰淀粉酶：其作用是分解糊化后的直链淀粉和支链淀粉中的直链部分的α1-4糖苷键。广泛用于淀粉加工、酿造和制糖等行业。

1.3 胰蛋白酶：具有抗炎消肿的活性，主要用于肺脓肿、支气管炎，以及血肿、浓肿、关节炎、血栓静脉炎、虹膜睫状体炎、眼色素层炎、粘膜炎等。扩张血管作用，能改善包括炎症部位在内的全身性循环，有益于缓解局部充血和促进其他药物的吸收。胰蛋白酶毒副作用较低，对肝肾功能也未见明显影响。

2 胰酶纯度低制备损失大的原因

根据中国药典规定，胰酶中三种酶的最低限量指标为：蛋白酶600u/g，淀粉酶7000u/g，脂肪酶4000u/g。目前国内商品胰酶的活力很不一致，大部分产品蛋白酶活力为药典规定低限的5-7倍。其他二酶活力波动更大，尤其是脂肪酶的含量很不稳定，常有不符合药典规定比例的现象[1]。

2.1 胰蛋白酶的活化技术

活化技术是胰酶生产中的关键技术，关系到产品的回收率和活性，直接影响到企业的效益。国内厂家原料处理方法落后，活化不同步，有的已活化并开始发生分枝反应使得胰蛋白酶失去活性，而有的还是颗粒状，靠自溶才能慢慢活化。这就造成活化一批，失活一批。

2.2 胰酶提取工艺

胰酶对环境非常敏感，过高的温度，较强的酸碱值，应用不当的化学试剂等不当的处理条件等都会使胰酶活力下降甚至活力丧失。在胰酶的提取分离过程中，如不注意提取工艺及操作条件的控制，或者使用了容易导致胰酶失活的化学试剂等都极有可能导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护不足

因国家药典质量标准较低，国内对胰酶的研究多集中在于激活剂的种类及激活时间、温度的试验，试验目的倾向于胰蛋白酶的提高，常常忽视对胰脂肪酶、胰淀粉酶的保护。然而事实上，脂肪酶和淀粉酶也是有着极大经济价值的品种，有必要最大限度減少活化时对胰蛋白酶本身及胰脂肪酶、胰淀粉酶的破坏。

2.4 厂家要求不同

下游的生产厂常常根据自己的生产目的提出对不同的胰酶标准，比如：有用户用于提取血管舒缓素的，对胰酶中胰激肽酶的含量要求会高于其他酶；用于水解蛋白酶的，对胰蛋白酶的含量要求会较高。这就导致了有些胰酶产品，即便达到了药典标准，但是也会因为不符合厂家标准而成为“不达标”的低活性胰酶。

3 高活性低损失胰酶的生产技术

3.1 双水相萃取技术

双水相萃取系统是由两种化学结构不同的亲水性聚合物，或者一种亲水性聚合物和无机盐在水中以适当的浓度而形成互不相溶的两水相系统。利用组分在两水相间分配的差异而进行组分的分离提纯的技术称为双水相萃取技术。萃取体系的性质差异，当生物物质进入双水相体系后，由于表面性质、电荷作用和各种力（如憎水键、氢键和离子键等）的存在下和环境的影响，使得在上、下相中的浓度不同，分配系数K等于两相中生物物质的浓度比，K=C上/C下 式中，K为分配系数，C上和C下分别为被分离物质在上、下相的浓度。由于不同蛋白质的K值不相同，因而双水相体系对各类蛋白质的分配具有较好的选择。双水相萃取中影响目的蛋白分离的主要因素有聚合物的分子量和聚合物的浓度等，可以通过调节聚合物的分子量和聚合物的浓度改变不同蛋白质在上下相中的分配系数，从而达到胰蛋白酶、胰淀粉酶和胰脂肪酶的有效分离。同时，双水相系统的应用避免使用了那些能够导致酶变性失活的因素（如酸、碱、），从而大大提高了萃取产物的活性。

3.2 壳聚糖絮凝剂沉降技术

我国目前生产胰酶的方法主要是乙醇沉淀法、丙酮沉淀法，这些方法中主要存在的问题是酶活性低，产率低，生产成本高，且用乙醇和丙酮消耗量大，容易造成环境污染。壳聚糖又称可溶性甲壳素，是甲壳素的脱乙酰衍生物，为一种新型的蛋白质絮凝沉淀剂[2]，用壳聚糖作为分离胰酶的沉淀剂，不仅壳聚糖来源丰富，而且壳聚糖的沉降效率高；用量少且无毒，使用更安全；获得的产品酶活性较高、产率也较高，是一种理想的分离方式[3]。

3.3 胰酶固定化技术

由于未经固定化的胰酶在溶液中发生自身降解作用，使反应条件难以控制，催化效率下降，一般不能反复使用，也不易与产物分离，不利于产物的提纯精制，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与技术，以求制备出高活性、高稳定性、高机械强度的固定化胰酶[4]。

3.4 膜分离技术

在胰酶纯化过程中主要用到的膜分离技术多为超滤。在静压作用下降溶液通过孔径非常小的滤膜，使溶液中分子量较小的溶质透过薄膜，而大分子被截留于膜表面。大多数超滤膜是由一层非常薄的功能膜与较厚的支撑膜结合在一起而组成的。功能膜决定了膜的孔径，而支撑膜提供机械强度以抵抗静压力。超滤浓缩的优点是：操作条件温和，无相变化，对生物活性物质没有破坏。

还可将超滤与亲和层析相结合以提高分离纯度。其工作原理是：当溶液中欲被分离的蛋白质不受阻碍地通过超滤膜的孔隙时，如果在膜的一侧结合着亲和配基，该蛋白质就会与配基结合因而结聚在膜的这一侧。不与配基结合的其他物质就将穿过孔而被带走。再用适宜的洗脱剂将该蛋白质洗脱下来，洗脱液用于进一步的分离纯化。

由于胰酶成分复杂，不同成分理化性质及其相似，并且在分离纯化的过程中极易导致酶蛋白变性失活，因此，胰酶产率低，纯度差，活性不高等问题一直是困扰胰酶生产厂家的主要问题，相信随着科学技术的不断提高，生物分离纯化手段的不断进步，在不久的将来，一定能够得到产率高活性大的胰酶产品。

参考文献

[1]何执中，何执静.高活力胰酶的生产.中国生化药物杂志，1994年第15卷第3期190-192.

[2]将挺大.甲壳素[M].北京：化学工业出版社，2003.

[3]张廷红，万海清.壳聚糖提取动物胰脏中胰酶的工艺研究.西南科技大学学报，2005年3月 第20卷 第1期 72-74.

[4]肖厚荣，宋扬，等.胰蛋白酶固定化新工艺研究.安庆师院学报（自然科学版），1996年5月第2卷第2期 18-19.