顆粒狀固定化酶的制備設(shè)備及使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物化學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及生產(chǎn)固定化酶的反應(yīng)器，具體是指一種顆粒狀固定化酶的制備設(shè)備及使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代生物技術(shù)實(shí)現(xiàn)了酶的大規(guī)模生產(chǎn)，自由酶在食品、化工和醫(yī)藥工業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。雖然酶在常溫常壓條件下能高效地催化反應(yīng)，并且有很高的專一性，但是酶作為一種蛋白質(zhì)，穩(wěn)定性差，對(duì)熱、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和有機(jī)溶劑等均不穩(wěn)定[36]，即使在酶的最適反應(yīng)條件下，也往往會(huì)很快失活。而且自由酶只能采用批式反應(yīng)器，反應(yīng)后酶不能回收，使產(chǎn)品的分離純化困難，容易造成蛋白質(zhì)污染，所以對(duì)現(xiàn)代工業(yè)來說自由酶還不是一種理想的催化劑。為此，人們制備了各類固定化酶。在各類固定化材料中卡拉膠、明膠具有穩(wěn)定性好、成本低的優(yōu)點(diǎn)，是用量最為廣泛的固定化材料。但是固定化后的膠一般是大的塊狀，需要手工或者機(jī)械切片，而片狀催化劑裝卸入反應(yīng)器不方便，片狀流動(dòng)性差，在反應(yīng)器內(nèi)容易流體短路等，而切片也增加了工序以及造成催化劑的流失。
[0003]球狀催化劑具有廣泛的優(yōu)點(diǎn)，能否把卡拉膠固定化酶由一般的片狀改為球狀？有研究人員已經(jīng)做了一些嘗試。如有文獻(xiàn)說明基于水和許多有機(jī)溶劑不相容，水在有機(jī)溶劑中分散成液滴的原理，(孫萬儒，微生物學(xué)通報(bào)，1986，13(1):213-35)報(bào)道使用乙酸丁酯分散卡拉膠液體，形成球形顆粒。具體方法如下:加熱制備8%的卡拉膠溶液，室溫下冷卻到60°C，取20ml膠液與20ml40%的細(xì)胞液混勻，流加到攪拌的保溫30°C的乙酸丁酯中，直到分散成小顆粒，加入10%的KC1溶液，繼續(xù)攪拌10分鐘濾去溶劑，再加2%的KC1固化一小時(shí)即形成1?3_的固定化細(xì)胞。此方法的缺點(diǎn)是使用的乙酸丁酯不易回收，溶劑有對(duì)人有刺激性，需要在安全性較高的環(huán)境下操作。
[0004]但是總體上目前還沒有工業(yè)上能夠大規(guī)模廉價(jià)制備以明膠、卡拉膠為材料的顆粒狀固定化酶或者固定化細(xì)胞的設(shè)備及方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種能夠大規(guī)模制備顆粒狀固定化酶的制備設(shè)備及使用方法。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明具有如下構(gòu)成:
[0007]該顆粒狀固定化酶的制備設(shè)備，其主要特點(diǎn)是，所述的顆粒狀固定化酶的制備設(shè)備包括減速機(jī)、攪拌裝置、加熱夾套、筒體及噴頭，所述的筒體上方連接有所述的減速機(jī)，所述的筒體內(nèi)設(shè)有攪拌裝置，所述的筒體外設(shè)有加熱夾套，所述的筒體下方連接有噴頭，其中所述的噴頭為錐形噴頭。
[0008]優(yōu)選地，所述的攪拌裝置為漿式攪拌葉。
[0009]更優(yōu)選地，所述的加熱夾套內(nèi)置有加熱介質(zhì)，所述的加熱介質(zhì)為水及蒸汽，加熱溫度為20?120°C。
[0010]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述的錐形噴頭分布有0.5?2_的圓孔或針形噴頭，所述的錐形噴頭孔徑為0.8?1.8mm，孔間距為6?15mm。
[0011]更進(jìn)一步優(yōu)選地，所述的錐形噴頭孔徑為1.0?1.4mm，孔間距為8?12mm。
[0012]再進(jìn)一步優(yōu)選地，所述的攪拌裝置轉(zhuǎn)速為150?350rpm。
[0013]最優(yōu)選地，所述的攪拌裝置轉(zhuǎn)速為200?300rpm。
[0014]根據(jù)所述的顆粒狀固定化酶的制備設(shè)備的使用方法，其主要特點(diǎn)是，所述的使用方法使用所述的顆粒狀固定化酶的制備設(shè)備制備顆粒狀固定化酶或者固定化細(xì)胞。
[0015]優(yōu)選地，所述的使用方法具體為:
[0016]將固定化材料以及菌體或者酶類生物體，預(yù)先溶解配料，然后經(jīng)過栗計(jì)量進(jìn)入所述的顆粒狀固定化酶的制備設(shè)備，經(jīng)過混合加熱，進(jìn)入噴頭，在噴頭的轉(zhuǎn)動(dòng)下以及重力作用下分散成為球形液滴，落入下方固化液體中成為球形固體顆粒。
[0017]更優(yōu)選地，所述的固定化材料包括:明膠、卡拉膠、海藻酸鈉，聚乙烯醇，瓊脂，和混合的混合物。
[0018]采用了該發(fā)明中的顆粒狀固定化酶的制備設(shè)備及使用方法，其有益效果為:該裝置可以達(dá)到混合與加熱的混合功能，卡拉膠、明膠等材料與固定化酶或者固定化菌體單獨(dú)配料，卡拉膠、明膠凝固點(diǎn)都在50度以下，在高于凝固點(diǎn)之上是液體狀態(tài)，與生物材料(酶或者細(xì)胞)混合均勻，經(jīng)過攪拌混合和保溫，流動(dòng)到錐形噴頭，在旋轉(zhuǎn)的錐形噴頭作用下分散成為球形液體，噴出的液體開始是液流，然后因?yàn)楸砻鎻埩Γ饾u成為液滴落下，落入下方固化液體中固化，冷卻凝固成為固體，即可得到顆粒狀固定化酶或者固定化菌體。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的顆粒狀固定化酶的制備設(shè)備示意圖。
[0020]圖2為本發(fā)明的顆粒狀固定化酶的制備設(shè)備用于制備固定化酶或固定化細(xì)胞的使用示意圖。
[0021]附圖標(biāo)記
[0022]1減速機(jī)
[0023]2攪拌葉
[0024]3加熱夾套
[0025]4筒體
[0026]5噴頭
[0027]A固定化材料配料反應(yīng)器
[0028]B生物材料配料反應(yīng)器
[0029]C顆粒狀固定化酶制備設(shè)備
[0030]D固化液儲(chǔ)存罐
【具體實(shí)施方式】
[0031]為了能夠更清楚地描述本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，下面結(jié)合具體實(shí)施例來進(jìn)行進(jìn)一步的描述。
[0032]如圖1?2所示的顆粒狀固定化酶的制備設(shè)備及使用方法，其具體實(shí)施例為:
[0033]實(shí)施例1:
[0034]稱取2.0kgK-卡拉膠以及50L水加入A反應(yīng)器中，水浴加熱至90 °C，使膠熔化，保溫備用；稱取氨基酰化酶0.5KG與水50L加入B反應(yīng)器，50°C保溫待用。反應(yīng)器轉(zhuǎn)速為230rpm，開孔孔徑為1.2mm，啟動(dòng)總體積50L的C顆粒狀固定化酶制備設(shè)備，下方出料閥門暫時(shí)關(guān)閉，A液與B液按照2:1比例加入C顆粒狀固定化酶制備設(shè)備，保溫溫度設(shè)定80°C，攪拌10分鐘，開啟閥門，控制轉(zhuǎn)速為230rpm，噴出的液滴滴入下方0.3mol/LKCI溶液的D固化液儲(chǔ)存罐中，8小時(shí)后，過濾，得到直徑1_左右的球形顆粒，經(jīng)過測定1_顆粒總量大于95%。
[0035]實(shí)施例2:
[0036]稱取5.0kg明膠以及100L水加入A反應(yīng)器中，120°C，使膠滅菌熔化，冷卻到70°C保溫備用；稱取氨基酰化酶0.5KG與水30L加入B反應(yīng)器，50°C保溫待用。反應(yīng)器轉(zhuǎn)速為230rpm，開孔孔徑為1.2mm，啟動(dòng)總體積50L的C顆粒狀固定化酶制備設(shè)備，下方出料閥門暫時(shí)關(guān)閉，A液與B液按照3:1比例加入C顆粒狀固定化酶制備設(shè)備，保溫溫度設(shè)定80°C，攪拌10分鐘，開啟閥門，控制轉(zhuǎn)速為230rpm，噴出的液滴滴入下預(yù)冷至5°C水中，8小時(shí)后，過濾，得到直徑1_左右的球形顆粒，經(jīng)過測定1_顆?？偭看笥?5%。
[0037]實(shí)施例3:
[0038]稱取瓊脂5KG以及100L水加入A反應(yīng)器中，120°C，使膠滅菌熔化，冷卻到50°C保溫備用；稱取氨基?；?.5KG與水30L加入B反應(yīng)器，50°C保溫待用。反應(yīng)器轉(zhuǎn)速為230rpm，開孔孔徑為1.2mm，啟動(dòng)總體積50L的C顆粒狀固定化酶制備設(shè)備，下方出料閥門暫時(shí)關(guān)閉，A液與B液按照3:1比例加入C顆粒狀固定化酶制備設(shè)備，保溫溫度設(shè)定80°C，攪拌10分鐘，開啟閥門，控制轉(zhuǎn)速為230rpm，噴出的液滴滴入下預(yù)冷至5°C水中，8小時(shí)后，過濾，得到直徑1mm左右的球形顆粒，經(jīng)過測定1mm顆?？偭看笥?1 %。
[0039]實(shí)施例4:
[0040]稱取聚乙烯醇8KG以及90L水加入A反應(yīng)器中，120°C，使膠滅菌熔化，冷卻到30°C保溫備用；稱取氨基酰化酶0.5KG與水30L加入B反應(yīng)器，30°C保溫待用。反應(yīng)器轉(zhuǎn)速為230rpm，開孔孔徑為1.2mm，啟動(dòng)總體積50L的C顆粒狀固定化酶制備設(shè)備，下方出料閥門暫時(shí)關(guān)閉，A液與B液按照3:1