
蛋白酶是水解蛋白質肽鏈的一類酶的總稱,按降解多肽的方式可分為內肽酶和端肽酶,能催化蛋白質和多肽水解為小分子肽或氨基酸,廣泛存在于動物內臟、植物莖葉果實及微生物中,其中工業生產主要依托微生物發酵制備,因其催化效率高、適用性強,已成為最重要的工業酶制劑之一。
在工業生產中,蛋白酶的應用場景十分廣泛,覆蓋多個核心行業。食品行業中,它可用于奶酪成熟加速、肉類嫩化、面包發酵、速溶蛋白制品加工,還能實現食品的脫苦和風味提升;醫藥行業里,可用于消化不良、支氣管炎等病癥的輔助治療,以及外科創口凈化等;此外,在皮革脫毛軟化、蠶絲脫膠、加酶洗滌劑生產、飼料酶解改性等行業中,蛋白酶也發揮著不可或缺的作用,既能提升生產效率,又能改善產品品質。
由于蛋白酶的活性易受溫度、濕度等環境因素影響,規模化制備過程中,干燥環節的技術選擇尤為關鍵。噴霧干燥技術因操作連續、成本可控,且能快速脫水、最大限度保留酶活性,成為蛋白酶制備的主流干燥方式,其中離心式和氣流式噴霧干燥機因適配性更強,被廣泛應用于實際生產,以下結合三個實際生產案例,詳細解析其制備過程。
某公司專注于食品級蛋白酶的研發與生產,為解決傳統封裝方式封裝效率低、無法規模化生產的問題,采用那艾儀器氣流式噴霧干燥機開展風味蛋白酶的微囊化制備,該蛋白酶為米曲霉來源的真菌蛋白酶-肽酶復合物,主要用于奶酪成熟加速及脫苦處理。制備過程中,先以牛血清白蛋白為模型蛋白,采用殼聚糖與三聚磷酸鈉交聯形成的殼聚糖基質作為微囊壁材,通過試驗優化確定最優工藝參數:酶濃度控制為0.1%(v/v),噴霧干燥進風溫度設定為130℃,在此條件下,蛋白酶的活性收率達到88.0%,封裝效率達78.6%。同時,通過掃描電子顯微鏡和激光衍射法對制備的蛋白酶微囊進行表征,確認其粒徑均勻、形態穩定,有效解決了傳統封裝技術的弊端,實現了食品級蛋白酶的規模化、高質量制備,可直接應用于奶酪生產,有效改善奶酪風味、縮短成熟周期。
某公司聚焦多類型蛋白酶規模化生產,涵蓋堿性蛋白酶、中性蛋白酶、酸性蛋白酶等,采用那艾儀器離心式噴霧干燥機完成蛋白酶的干燥制備,全程圍繞“保留酶活性、提升產品純度”優化工藝。預處理階段,先根據不同類型蛋白酶的特性,采用磷酸鹽或Tris-HCl緩沖液將料液pH值調節至酶的最適范圍(6.0-9.0),再添加10%-20%的乳糖作為酶保護劑,防止干燥過程中酶結構破壞、活性流失;隨后采用截留分子量為10kDa的中空纖維膜進行超濾濃縮,將料液固含量提升至15%-25%,降低后續干燥能耗,最后通過0.22μm濾芯進行除菌過濾,保障產品生物安全性。干燥階段,選用變頻調速型離心霧化器,轉速控制在15000-20000r/min,霧化盤直徑為120-180mm,干燥塔采用夾套式結構,內層為鏡面拋光316L不銹鋼,防止物料粘壁,同時優化工藝參數:進風溫度120-140℃、出風溫度60-70℃、進料流量300-800kg/h、塔內負壓-300至-500Pa,霧化器頻率50-80Hz,確保霧滴粒徑控制在30-80μm。后處理階段,通過流化床將粉體溫度冷卻至30℃以下,避免殘留熱量影響酶活性,再經氣流粉碎機微粉化處理,將粒徑控制在10-50μm,提升產品溶解性,最后采用鋁箔袋充氮包裝,確保產品保質期。該工藝可適配不同類型蛋白酶的制備需求,產品酶活保留率≥85%,水分含量≤5%,細菌總數≤1000CFU/g,可廣泛應用于食品、洗滌劑、皮革等多個行業。
某公司致力于蛋制品深加工領域,采用那艾儀器離心式噴霧干燥機開展蛋白酶制備,該蛋白酶主要為木瓜蛋白酶和堿性蛋白酶,用于速溶雞蛋蛋清粉的酶解改性,解決傳統蛋清粉溶解性、分散性差的問題。制備過程中,先完成蛋白酶的預活化處理,再根據蛋白酶類型優化酶解參數:若選用木瓜蛋白酶,控制底物濃度10%、pH值6.5、溫度60℃,加酶量(E/S)1.5%,酶解時間3.0-4.0h;若選用堿性蛋白酶,控制溫度50-55℃、pH值8.0,加酶量(E/S)0.875%,酶解時間3.0-4.0h。酶解完成后,對料液進行高剪切超微化處理,控制轉速30000rpm,剪切12min,再在30-70℃、20MPa壓力下進行均質,提升料液均勻度。噴霧干燥階段,優化參數為進風溫度115℃、可溶性固形物18Brix、進風量0.8m3/min、進料量4.0×180mL/h,確保料液快速干燥成型。通過該工藝制備的蛋白酶活性穩定,應用于蛋清粉生產后,可使蛋清粉溶解度達到99%以上,制粉得率87%,有效實現蛋品精深加工,適配中老年人、野外工作人員等特殊群體的蛋白質補充需求。