[发明专利]一种固定化酶膜层析纯化联用系统及其使用方法

说明书

本发明公开了一种固定化酶膜层析纯化联用系统及其使用方法，包括恒流输液泵、中空纤维柱、固定化酶、串联色谱柱、切换阀、检测器、收集器，按照以下步骤运行：1)酶的固定化：将胰蛋白酶固定到中空纤维内部，制成固定化酶膜；2)酶解：胶原蛋白在酶膜进行循环酶解，小分子肽透过膜，进入纯化系统；3)纯化：三柱串联连续纯化装置，依次切换进行上样和洗脱，实现蛋白肽的连续生产。本发明通过将固定化酶膜与连续色谱纯化系统联用，具有多个优点：1)蛋白酶解充分，原料利用率高；2)自动化程度高，多个操作步骤在线完成；3)产品污染少，回收率高的特点,在胶原蛋白肽、蚕丝蛋白肽等蛋白肽的生产中，具有广泛的用途。

【技术领域】

本发明属于固定化酶处理的技术领域，尤其涉及一种固定化酶膜层析纯化联用系统及其使用方法。

【背景技术】

胶原蛋白(或称胶原)由动物细胞合成的一种生物性高分子，是生物体重要的细胞外基质成份，主要存在于动物骨、腱、肌鞘、韧带、肌膜、软骨和皮肤中，是结缔组织中极其重要的一种蛋白质，起着支撑器官、保护机体的功能，目前主要应用于食品、化妆品中，具有促进创面愈合、保湿等功效。猪皮的蛋白质含量可高达33％，其中胶原蛋白含量为87.8％，因此工业上常用猪皮来提取胶原蛋白。

由于蛋白质属于生物大分子，为了可以使其更好被吸收、渗透，常采用酶解法将胶原蛋白酶解为分子量较小的胶原蛋白肽；使用游离酶进行催化酶解，投入的酶为一次性使用，且与产物混合，污染产物；固定化酶技术是20世纪60年代发展起来的一项生物工程技术，是用固体材料将酶束缚或限制于一定区域内，进行其特有的催化反应，并可回收及重复利用的技术。与游离酶相比，在保持其高效专一及温和的酶催化反应特性的同时，固定化酶稳定性显著提高，同一批酶可重复、长期使用并能够预测衰变速度，固定化后很容易与产物分开，不污染产物，有利于控制生产过程。

现代生产和科学技术的发展，对自动化技术提出越来越高的要求，同时也为自动化技术的革新提供了必要条件。70年代以后，自动化开始向复杂的系统控制和高级的智能控制发展，并广泛地应用到国防、科学研究和经济等各个领域，实现更大规模的自动化，工厂自动化、办公自动化、家庭自动化和农业自动化等将成为新技术革命的重要内容，并得到迅速发展。

因此，综合自动化技术、柱层析技术和固定化酶技术，设计一种在较少人的直接参与下，按照人的要求，经过自动检测、信息处理、分析判断、操纵控制，实现预期的目标的全自动胶原生产装置是有意义的，通过将酶固定化在中空纤维内部，催化酶解大分子胶原蛋白，分解为小分子胶原蛋白肽，利用中空纤维对不同分子量蛋白的截留能力差异，分离出小分子胶原蛋白肽，进入层析柱进一步分离、捕集，得到具有抗氧化性的胶原蛋白肽，提高胶原蛋白的效用；实现了胶原蛋白肽的全自动生产，具有重要的工业价值，具有节省能源与资源，减少污染的生态环境效应，符合可持续发展的战略要求。

【发明内容】

本发明的目的就是解决背景技术中的问题，提出一种固定化酶膜层析纯化联用系统及其使用方法。

为实现上述目的，本发明提出了一种固定化酶膜层析纯化联用系统，包括原料池、中空纤维柱、第一切换阀、第二切换阀、第一检测器、第二检测器、自动收集器、废液池和若干色谱柱，所述中空纤维柱用管路与原料池、第一切换阀和第一泵相连，所述第一泵和原料池相连，所述第一切换阀用管路与色谱柱、第二泵相连，所述第二切换阀用管路与色谱柱、第一检测器、第二检测器相连，所述自动收集器用管路与第二检测器相连，所述废液池用管路与第一检测器、自动收集器相连。

作为优选，所述中空纤维柱内部固定胰蛋白酶，原料进入中空纤维柱内部空腔进行酶解反应，所述中空纤维柱允许10kD以下物质渗出中空纤维，大于10kD则不能渗出。

作为优选，所述色谱柱为大孔树脂、凝胶渗透、离子交换色谱柱中的任意一种，色谱柱内填料的粒径为10um-200um，所述色谱柱为玻璃柱或不锈钢柱，色谱柱的直径为20-800mm，色谱柱的运行压力0.1-10MPa。