[发明专利]一种从发酵液中连续提取谷氨酰胺转氨酶的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种从发酵液中连续提取谷氨酰胺转氨酶的方法，属于生物工程领域。

背景技术

谷氨酰胺转胺酶(蛋白质—谷氨酸—谷氨酰胺转移酶，Transglutaminase,简称TG，EC2.3.2.13)，又称转谷氨酰胺酶，是一种催化蛋白质或多肽中谷氨酰胺残基的酰基转移反应的转移酶。由于能催化许多蛋白质进行共价交联聚合，改善各种蛋白质的功能特性，在食品工业、纺织工业和医药工业上具有广泛的应用前景及优势，被认为是用于生产新型蛋白食品的最重要酶种之一，引起了国内外研究者的高度重视和兴趣。谷氨酰胺转氨酶在食品工业加工过程中的主要功能包括: (1)对各种食品蛋白质进行改性,保护赖氨酸不发生各种化学反应,包封类脂质和脂溶性物质;(2)形成抗热和抗水薄膜,胶凝蛋白质时避免进行热处理;(3)提高弹性和持水能力;(4)改变可溶性和各种功能性质,从而生产出营养价值较高并含有人体所必需氨基酸的食品蛋白。

TG是一种胞外酶, 发酵结束后, 除去菌体, 得到的上清液即含有谷氨酰胺转胺酶。由于该酶液的成分比较复杂, 需进一步纯化。可用的纯化技术有: 离子交换、凝胶层析、高效液相色谱等等。如Geber 等人对纯化谷氨酰胺转胺酶的提取分离过程进行改进。在发酵液被离心和过滤之后,一次性通过一个强酸性(Fractogel EMD SO3-)离子交换剂树脂,就可以得到纯化了 128 倍的谷氨酰胺转胺酶,酶活的平均回收率可达 60%。

但本领域技术人员可知，上述离子交换、高效液相色谱等方法虽然具有选择性较强,分离效果好的优势。但由于酶活性损失大,收率不高，且对设备要求高，操作复杂。且上述方法的分离过程不可连续，操作所需人员劳动量大，操作周期长，导致最终所得成品酶活低，故上述方法均不适用于规模化生产。

发明内容

本发明提供一种从发酵液中连续提取谷氨酰胺转氨酶的方法，整个过程高速率物理分离，连续高效，酶活性损失小，收率高。且设备简单，占地小，操作对人员要求小，可适用于规模化生产。

本发明采用的技术方案为：

一种从发酵液中连续提取谷氨酰胺转氨酶的方法，包括如下步骤：

1）往发酵液中通入无菌压缩空气，使罐内压力维持在0.05MP；将发酵液从发酵罐中导出到陶瓷复合膜，陶瓷复合膜的膜分离精度为50nm，发酵液液进出速度为80L/h；

2）将步骤1）经陶瓷复合膜分离得到的分离液导入膜分离设备，进行超滤浓缩，膜截留分子量为6000，控制酶液温度4~10℃。

3）溶剂沉析：将步骤2）超滤得到的超滤浓缩液加1%辅料（w/w），以120rpm的速度搅拌5min后，以80rpm的速度继续搅拌并以500mL/min的通量加入1.5倍(V/V)于浓缩液体积的溶剂沉析4h，温度4~10℃。

4）离心分离：将步骤3）溶剂沉析后的混合液离心，分离出酶泥；

5）真空干燥：称取酶泥重量，加入1%（w/w）的辅料，搅拌混匀后进行真空干燥即得谷氨酰胺转氨酶酶粉。

步骤3）所述的辅料为β-环糊精或大豆蛋白。

步骤4）所述的离心条件为：4000rpm离心10min，温度控制在0~4℃。

步骤5）所述的辅料为β-环糊精、大豆蛋白、乳酸钙中的一种或多种。

步骤5）所述的真空干燥真空度为﹣800mmHg，温度30~40℃。

发酵结束后发酵罐中通入无菌压缩空气，使罐内产生稳定的正压，将发酵液从发酵罐中导出到陶瓷复合膜设备，采用陶瓷复合膜设备除去菌体和杂质，比之传统的离心和板框压滤方法，处理效率高且杂质去除率高。除去菌体和发酵残留原料等杂质后的发酵液导入膜分离设备，进行超滤浓缩，同时除去分子量在6000以下的小分子色素和残留的无机盐等杂质。经过陶瓷复合膜设备处理的发酵液，杂质少，可减缓膜分离设备的堵塞，进一步加快膜分离设备的处理效率并延长分离膜的使用寿命。浓缩后发酵液加入辅料后依次经溶剂沉析、离心分离、再次加入辅料、真空干燥的步骤，得到谷氨酰胺转氨酶酶粉。

本发明的具体操作步骤如下：

1）除去菌体和杂质：将谷氨酰胺转氨酶发酵液导入陶瓷复合膜设备除去菌体和杂质。

2）超滤浓缩：将经陶瓷复合膜分离得到的分离液导入膜分离设备，进行超滤浓缩，膜截留分子量为6000，以循环水控制酶液温度4~10℃。