酶是从植物、动物和微生物中提取的具有特殊生物催化能力的物质。与化学催化剂相比,酶具有高效、特异、温和的催化特性,因此被广泛应用于食品、日化和其他轻工业的许多生产领域。近几十年来,随着酶工程技术的不断突破和进步,酶在化工、医药、能源、环保等领域的应用越来越广泛,并引起了这些行业中一些传统生产工艺的改变。特别是在降低生产成本和提高商品质量方面产生了显著效果。
酶制剂是含有经过生物处理的酶的产品,能够稳定地发挥其催化功能。浓缩是酶制剂生产的一个重要环节,它影响到产品的质量和生产成本。浓缩方法主要包括盐析、离心分离、过滤和膜分离、沉淀分离、色谱分离等。微生物酶发酵液的滤液是一种极稀的水溶液,寻找一种操作可行、能耗低的酶液浓缩工艺对于简化生产过程、降低生产成本至关重要。由于酶是一种具有高催化活性的特殊蛋白质,在浓缩操作中必须控制酶的变性和失活,以提高产品的产量。
在酶制剂的生产中,20世纪60年代开发的用于食品加工的新型膜分离技术已成功用于脱水和浓缩,并取得了良好的效益。膜分离技术是指在分子水平上不同颗粒大小的混合物通过特定的膜时,实现对两组分或多组分混合的气体或液体的选择性分离技术。
应用膜分离技术进行酶的浓缩和精制是一个简单的操作过程,可以减少垃圾菌污染和酶失活的机会,提高酶的回收率,改善产品的质量。普通酶制剂的分子质量在10,000 Da到100,000 Da之间,正好在超滤技术的应用范围内。用超滤技术处理粗酶液时,低分子物质和盐类可以通过膜孔与水一起被去除,酶被浓缩和精制。超滤膜技术在酶和蛋白质的分离和浓缩方面的应用已经比较成熟,它具有防止杂菌污染和热敏物质失活的优点。可以提高产品的纯度。
膜分离技术作为一种新型的高效分离技术,受到了世界各国的广泛关注,并逐渐发展成为一个重要产业。超滤膜分离技术在酶制剂中的应用,不仅可以提高酶制剂的质量,防止酶的失活,提高酶的产率,而且可以节约能源,降低成本,取得了良好的效果。相信随着应用对象和应用工艺的膜材料的设计和制备,以及我国食品发酵行业“清洁、节能、高效”的导向,超滤膜分离技术在酶制剂生产中的应用将得到进一步推广。