耐高溫植酸酶（phytase）生產(chǎn)技術

曹錦萍 2009-8-5 17:00

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      植酸酶的熱穩(wěn)定性具有極其重要的意義，因為在制粒過程中暴露在高溫和高濕環(huán)境下的酶極易失活，因此為保持酶的活性，要求在制粒完成后再向飼料中添加酶，但這需要飼料生產(chǎn)廠家另外配備設備，而且這種添加方法可能導致添加不均勻，故提高植酸酶的耐熱性，采取內添加還是具有重要的應用價值。

下面簡述幾種提高植酸酶耐高溫性能的幾種方法。

1.產(chǎn)耐熱植酸酶菌種選育：
    酶作為生物催化劑具有許多特性。但是，天然酶作為自然選擇的產(chǎn)物，也具有局限性，因為最佳的酶不僅僅是指通過催化使反應速度達到最快，還應該包括酶的穩(wěn)定性、專一性等。雖然目前飼用植酸酶的種類很多，但很多仍無法滿足人們對酶耐高溫的需要。人們想盡辦法尋找能耐高溫的植酸酶，這其中最傳統(tǒng)的方法便是從環(huán)境中分離純化新酶。

2.分子生物學改良技術
    通過定點突變的方法可將植酸酶非活性中心的個別氨基酸替換，提高酶的熱穩(wěn)定性。DNA Shuffling技術也是一種酶分子改造的有效策略，DNA Shuffling的基本思路是從一種酶的基因出發(fā)。在MNA水平上對其進行改造，經(jīng)過突變和篩選，最終得到性質改良的新酶。

3.包被技術
    通過對酶制劑進行包被處理可以在一定程度上降低熱加工處理對酶制劑活性的影響，目前研制生產(chǎn)的包被型飼用植酸酶在飼料工業(yè)中已取得了廣泛應用。包被操作一般是在噴霧盤式干燥塔中進行。其制備過程大致如下：將發(fā)酵獲得的植酸酶原液經(jīng)過濾和超濾以后獲得植酸酶濃縮液。把濃縮酶液與淀粉、水溶性無機鹽和有機物按一定配比混合。在其加工設備中均勻揉合成面團狀，經(jīng)擠壓、切割、圓整后制成小顆粒，再經(jīng)低溫氣流干燥、篩分獲得直徑適中的酶顆粒。含酶顆粒從塔頂自上而下做分散降落運動，由塔的四周向顆粒均勻噴灑汽態(tài)包衣材料。含酶顆粒在降落過程中自身作隨機滾動。不斷吸附包衣物質，最終落在塔底不斷轉動的干燥盤上，經(jīng)干燥后即成包被型含植酸酶顆粒。植酸酶顆粒經(jīng)包被以后．可以被賦予一些特殊的性質，如顏色、低粉塵、保護酶不受周圍環(huán)境損害等。包衣材料除了可用一些像海藻酸鈉、明膠溶液、飽和脂肪酸外，有時還添加一些疏水物，如羥丙基一甲基纖維素、羧甲基纖維素、羥乙基纖維素和聚乙烯醇等．這些疏水物有助于提高酶的熱穩(wěn)定性。

4.酶分子穩(wěn)定化處理

    在制粒的過程中，酶既要承受干熱處理，又要承受濕熱的處理．酶不僅吸收熱量導致構像發(fā)生變化，同時水分子和酶分子內氫鍵相互作用的破壞，使得酶的構像更容易發(fā)生變化。有研究發(fā)現(xiàn)無機鹽離子可以提高酶的穩(wěn)定性。某些金屬離子、陰離子、多糖、多元醇和表面活性劑等在化學微環(huán)境中可影響酶的氫鍵、鹽鍵、靜電作用、疏水作用等，這種作用是由溶液離子強度增加和酶分子周圍水簇數(shù)目的增加引起的。此外，鹽離子能結合酶分子中的配對陰離子。降低分子內靜電排斥作用，也可增加酶的穩(wěn)定性。在酶顆粒中適當添加某些組分可明顯提高其對飼料熱加工過程中的耐受性。
植酸酶在高溫情況下酶的穩(wěn)定性在實際生產(chǎn)中具有重要的意義。酶的化學本質是在氨基酸順序排列成一級結構的基礎上，通過二硫鍵、氫鍵、鹽鍵、疏水作用和靜電作用等化學力。再折疊成對活力發(fā)揮起關鍵作用的二、三級結構構象，而酶的穩(wěn)定性就取決于酶是否以最小自由能的構象存在。因此，隨著生物學技術的不斷發(fā)展和生產(chǎn)工藝不斷改進，可以通過從酶分子到酶生產(chǎn)工藝多角度來改變植酸酶的內在氨基酸結構和外界可影響其構象的化學微環(huán)境，而提高植酸酶的耐熱穩(wěn)定性。