蛋白酶是水解蛋白质肽链的一类酶的总称,按降解多肽的方式可分为内肽酶和端肽酶,能催化蛋白质和多肽水解为小分子肽或氨基酸,广泛存在于动物内脏、植物茎叶果实及微生物中,其中工业生产主要依托微生物发酵制备,因其催化效率高、适用性强,已成为最重要的工业酶制剂之一。
在工业生产中,蛋白酶的应用场景十分广泛,覆盖多个核心行业。食品行业中,它可用于奶酪成熟加速、肉类嫩化、面包发酵、速溶蛋白制品加工,还能实现食品的脱苦和风味提升;医药行业里,可用于消化不良、支气管炎等病症的辅助治疗,以及外科创口净化等;此外,在皮革脱毛软化、蚕丝脱胶、加酶洗涤剂生产、饲料酶解改性等行业中,蛋白酶也发挥着不可或缺的作用,既能提升生产效率,又能改善产品品质。
由于蛋白酶的活性易受温度、湿度等环境因素影响,规模化制备过程中,干燥环节的技术选择尤为关键。喷雾干燥技术因操作连续、成本可控,且能快速脱水、最大限度保留酶活性,成为蛋白酶制备的主流干燥方式,其中离心式和气流式喷雾干燥机因适配性更强,被广泛应用于实际生产,以下结合三个实际生产案例,详细解析其制备过程。
某公司专注于食品级蛋白酶的研发与生产,为解决传统封装方式封装效率低、无法规模化生产的问题,采用那艾仪器气流式喷雾干燥机开展风味蛋白酶的微囊化制备,该蛋白酶为米曲霉来源的真菌蛋白酶-肽酶复合物,主要用于奶酪成熟加速及脱苦处理。制备过程中,先以牛血清白蛋白为模型蛋白,采用壳聚糖与三聚磷酸钠交联形成的壳聚糖基质作为微囊壁材,通过试验优化确定最优工艺参数:酶浓度控制为0.1%(v/v),喷雾干燥进风温度设定为130℃,在此条件下,蛋白酶的活性收率达到88.0%,封装效率达78.6%。同时,通过扫描电子显微镜和激光衍射法对制备的蛋白酶微囊进行表征,确认其粒径均匀、形态稳定,有效解决了传统封装技术的弊端,实现了食品级蛋白酶的规模化、高质量制备,可直接应用于奶酪生产,有效改善奶酪风味、缩短成熟周期。
某公司聚焦多类型蛋白酶规模化生产,涵盖碱性蛋白酶、中性蛋白酶、酸性蛋白酶等,采用那艾仪器离心式喷雾干燥机完成蛋白酶的干燥制备,全程围绕“保留酶活性、提升产品纯度”优化工艺。预处理阶段,先根据不同类型蛋白酶的特性,采用磷酸盐或Tris-HCl缓冲液将料液pH值调节至酶的最适范围(6.0-9.0),再添加10%-20%的乳糖作为酶保护剂,防止干燥过程中酶结构破坏、活性流失;随后采用截留分子量为10kDa的中空纤维膜进行超滤浓缩,将料液固含量提升至15%-25%,降低后续干燥能耗,最后通过0.22μm滤芯进行除菌过滤,保障产品生物安全性。干燥阶段,选用变频调速型离心雾化器,转速控制在15000-20000r/min,雾化盘直径为120-180mm,干燥塔采用夹套式结构,内层为镜面抛光316L不锈钢,防止物料粘壁,同时优化工艺参数:进风温度120-140℃、出风温度60-70℃、进料流量300-800kg/h、塔内负压-300至-500Pa,雾化器频率50-80Hz,确保雾滴粒径控制在30-80μm。后处理阶段,通过流化床将粉体温度冷却至30℃以下,避免残留热量影响酶活性,再经气流粉碎机微粉化处理,将粒径控制在10-50μm,提升产品溶解性,最后采用铝箔袋充氮包装,确保产品保质期。该工艺可适配不同类型蛋白酶的制备需求,产品酶活保留率≥85%,水分含量≤5%,细菌总数≤1000CFU/g,可广泛应用于食品、洗涤剂、皮革等多个行业。
某公司致力于蛋制品深加工领域,采用那艾仪器离心式喷雾干燥机开展蛋白酶制备,该蛋白酶主要为木瓜蛋白酶和碱性蛋白酶,用于速溶鸡蛋蛋清粉的酶解改性,解决传统蛋清粉溶解性、分散性差的问题。制备过程中,先完成蛋白酶的预活化处理,再根据蛋白酶类型优化酶解参数:若选用木瓜蛋白酶,控制底物浓度10%、pH值6.5、温度60℃,加酶量(E/S)1.5%,酶解时间3.0-4.0h;若选用碱性蛋白酶,控制温度50-55℃、pH值8.0,加酶量(E/S)0.875%,酶解时间3.0-4.0h。酶解完成后,对料液进行高剪切超微化处理,控制转速30000rpm,剪切12min,再在30-70℃、20MPa压力下进行均质,提升料液均匀度。喷雾干燥阶段,优化参数为进风温度115℃、可溶性固形物18Brix、进风量0.8m³/min、进料量4.0×180mL/h,确保料液快速干燥成型。通过该工艺制备的蛋白酶活性稳定,应用于蛋清粉生产后,可使蛋清粉溶解度达到99%以上,制粉得率87%,有效实现蛋品精深加工,适配中老年人、野外工作人员等特殊群体的蛋白质补充需求。