化學(xué)產(chǎn)品工程論文

1、學(xué)校代碼： 10128學(xué) 號(hào)： 化學(xué)產(chǎn)品工程結(jié)課論文 題目：胰蛋白酶的提取姓名： 班級(jí)： 二零一三年十一月第1章 產(chǎn)品提出11.1 胰蛋白酶11.2 作用與用途2第2章 方案32.1 化胰蛋白酶的提取原理和方法步驟32 .1.1 原理32 .1.2 試劑和器材42.1.3 方法和步驟52.1.3.1 胰蛋白酶原的提取5第3章 選擇方案63.1 方案選擇6第4章 產(chǎn)品生產(chǎn)84.1胰蛋白酶的制備84 .1.1 原理固定培養(yǎng)發(fā)酵84.1.2 液體深層發(fā)酵8第1章 產(chǎn)品提出1.1 胰蛋白酶胰蛋白酶Trypsin (Parenzyme) 為蛋白酶的一種，EC3.4.21.4。在脊椎動(dòng)物中，作為消化酶而起

2、作用。在胰臟是作為酶的前體胰蛋白酶原而被合成的。作為胰液的成分而分泌，受腸激酶，或胰蛋白酶的限制分解成為活化胰蛋白酶，是肽鏈內(nèi)切酶，它能把多肽鏈中賴(lài)氨酸和精氨酸殘基中的羧基側(cè)切斷。它不僅起消化酶的作用，而且還能限制分解糜蛋白酶原、羧肽酶原、磷脂酶原等其它酶的前體，起活化作用。是特異性最強(qiáng)的蛋白酶，在決定蛋白質(zhì)的氨基酸排列中，它成為不可缺少的工具。牛的胰蛋白酶氨基酸殘基223個(gè)，分子量238001，活性部位的絲氨酸殘基是不可缺少的絲氨酸蛋白酶。除存在于脊椎動(dòng)物外，還存在于蠶、海盤(pán)車(chē)、蝲姑、放線菌等范圍廣泛的生物體中。另外與高等動(dòng)物的血液凝固和炎胰蛋白酶降解物分析。癥等有關(guān)的凝血酶、纖溶酶、舒血管

3、素等蛋白酶在化學(xué)結(jié)構(gòu)和特異性等方面與胰蛋白酶具有密切的關(guān)系，可以認(rèn)為這些酶是從共同的祖先酶在進(jìn)化過(guò)程中分化而來(lái)的。胰糜蛋白酶與彈性蛋白酶在結(jié)構(gòu)和催化機(jī)制方面也具有密切關(guān)系，但其特異性則完全不同。胰蛋白酶系自牛、羊或豬胰中提取的一種蛋白水解酶。中國(guó)藥品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定按干燥品計(jì)算，每1mg 的效價(jià)不得少于2500單位。 由牛、羊、豬胰臟提取而得的一種肽鏈內(nèi)切酶，只斷裂賴(lài)氨酸或精氨酸的羧基參與形成的肽鍵。白色或米黃色結(jié)晶性粉末。溶于水，不溶于乙醇、甘油、氯仿和乙醚。分子量24 000，pI 10.5，最適pH值7.88.5左右。pH9.0不可逆失活。Ca2+對(duì)酶活性有穩(wěn)定作用；重金屬離子、有機(jī)磷化合物、D

4、FP、天然胰蛋白酶抑制劑對(duì)其活性有強(qiáng)烈抑制。臨床用于抗炎消腫，工業(yè)上用于皮革制造、生絲處理、食品加工等。1.2 作用與用途本品為蛋白質(zhì)水解酶，能選擇地水解蛋白質(zhì)中由賴(lài)氨酸或精氨酸的羧基所構(gòu)成的肽鏈，能消化溶解變性蛋質(zhì)，對(duì)未變性的蛋白質(zhì)無(wú)作用，因此，能使膿、痰液、血凝塊等分解、變稀，易于引流排除，加速創(chuàng)面凈化，促進(jìn)肉芽組織新生，此外還有抗炎癥作用。臨床上用于膿胸、血胸、外科炎癥、潰瘍、創(chuàng)傷性損傷、瘺管等所產(chǎn)生的局部水腫、血腫及膿腫等。噴霧吸入，用于呼吸道疾病。也可用于治療毒蛇咬傷。還常用于動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)前對(duì)組織的處理。胰蛋白酶的作用是使細(xì)胞間的蛋白質(zhì)水解從而使細(xì)胞離散。不同的組織或者細(xì)胞對(duì)胰酶的作

5、用反應(yīng)不一樣。胰酶分散細(xì)胞的活性還與其濃度、溫度和作用時(shí)間有關(guān)，在 pH 為 8.0 、溫度為 37 時(shí)，胰酶溶液的作用能力最強(qiáng)。使用胰酶時(shí)，應(yīng)把握好濃度、溫度和時(shí)間，以免消化過(guò)度造成細(xì)胞損傷。因 Ca2+ 、 Mg2+ 和血清、蛋白質(zhì)可降低胰酶的活性，所以配制胰酶溶液時(shí)應(yīng)選用不含 Ca2+ 、 Mg2+ 的 BSS ，如： D-Hanks 液。終止消化時(shí)，可用含有血清培養(yǎng)液或者胰酶抑制劑終止胰酶對(duì)細(xì)胞的作用。第2章 方案2.1 化胰蛋白酶的提取原理和方法步驟 在動(dòng)物胰臟中除了存在胰蛋白酶外，還有另外兩種與胰蛋白酶性質(zhì)相似的蛋白水解酶：胰凝乳蛋白酶和彈性蛋白酶。在胰蛋白酶提取過(guò)程中，三者彼此很

6、難分開(kāi)。需采用合適的方法進(jìn)一步分離純化。2 .1.1 原理 在動(dòng)物胰臟中除了存在胰蛋白酶外，還有另外兩種與胰蛋白酶性質(zhì)相似的蛋白水解酶：胰凝乳蛋白酶和彈性蛋白酶。在胰蛋白酶提取過(guò)程中，三者彼此很難分開(kāi)。需采用合適的方法進(jìn)一步分離純化。 從動(dòng)物胰臟中提取胰蛋白酶，一般是用稀酸將胰腺細(xì)胞中含有的胰蛋白酶原提取出來(lái)，然后根據(jù)等電點(diǎn)沉淀的原理將提取液的pH值調(diào)至酸性（pH3.0左右），使大量的酸性蛋白沉淀出來(lái)。經(jīng)硫酸銨分級(jí)鹽析將胰蛋白酶原、胰凝乳蛋白酶原和彈性蛋白酶原沉淀。沉淀物經(jīng)水溶解并調(diào)至pH8.0，用極少量的胰蛋白酶將胰蛋白酶原激活，同時(shí)溶液中的胰凝乳蛋白酶原和彈性蛋白酶原也被激活，三種酶原相互

7、作用過(guò)程如下： 也可采用從胰臟中提取出胰蛋白酶原，利用合適的提取溶液的pH值促使胰蛋白酶原部分自溶，并通過(guò)溶液中Ca2+的環(huán)境，使胰蛋白酶原被開(kāi)始自溶的少量具有活性的胰蛋白酶所激活，轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂谢钚缘囊鹊鞍酌福ㄒ饶榈鞍酌冈皬椥缘鞍酌冈嗤瑫r(shí)被胰蛋白酶激活成有活性的酶）。激活后的酶溶液再進(jìn)一步分離純化。2 .1.2 試劑和器材2.1.2.1 試劑（1）pH2.53.0乙酸化的水溶液（2）10%（體積分?jǐn)?shù)）乙酸（3）2mol/L硫酸（4）固體硫酸銨（5）無(wú)水CaCl2（6）結(jié)晶胰蛋白酶（7）25%乙醇溶液(含 0.015mol/HCl 、0.05mol/CaCl2)（8）95%（體積分?jǐn)?shù)）乙醇（

8、9）5mol/ NaOH（10）丙酮2.1.2.2 器材（1）胰臟（2）組織搗碎機(jī)（3）離心機(jī)（4）磁力攪拌器（5）透析袋、20目篩網(wǎng)、紗布、水浴鍋（6）燒杯、量筒、刻度吸管、試管、玻璃漏斗（7）布氏漏斗、抽濾瓶、溫度計(jì)、滴管、玻璃攪棒、紗布、pH試紙等2.1.3 方法和步驟 2.1.3.1 胰蛋白酶原的提取取新鮮胰臟約150g，剝?nèi)ソY(jié)締組織和脂肪，取凈重100g，切成碎塊，在組織搗碎機(jī)中搗碎，并加入2倍體積預(yù)冷的pH2.53.0 乙酸化水溶液，制成勻漿。漿液倒入500mL燒杯中，用10%（體積分?jǐn)?shù)）乙酸調(diào)節(jié)pH在2.53.0之間，在510下提取6h以上，并間隙輕輕攪拌。用4層紗布過(guò)濾，盡量擠

9、出濾液。組織殘?jiān)性偌尤?.5倍體積（約50mL左右）預(yù)冷的pH2.53.0乙酸化水溶液再提取一次（放置12h），再用4層紗布過(guò)濾。合并兩次濾液，用2.5mol/L硫酸調(diào)節(jié)濾液pH在2.53.0之間，4放置4h（pH始終保持在2.53.0），使提取液中酸性蛋白沉淀析出。提取液用折疊濾紙于玻璃漏斗中自然過(guò)濾，收集濾液，量取體積（約200mL左右）。濾液中加入粉末狀固體硫酸銨，使溶液達(dá) 0.75飽和度（每升濾液加492g，5）。放置過(guò)夜，使胰蛋白酶原完全析出。次日抽濾，棄濾液，壓緊并收集濾餅，即胰蛋白酶原粗品。 2.1.3.2 胰蛋白酶原的激活將胰蛋白酶原粗品稱(chēng)重（濕重），分次加入10倍體積預(yù)冷的

10、蒸餾水（按濾餅重量計(jì)算），使濾餅完全溶解（一般情況濾餅中硫酸銨含量約占餅重1/4）。用5mol/L NaOH將溶液調(diào)至pH8.0，慢慢地?cái)嚢柘录尤牍腆w無(wú)水CaCl2使溶液的Ca2+終濃度達(dá)到0.1mol/L（要減去一部分氯化鈣與硫酸銨結(jié)合生成硫酸鈣的鈣離子）。取出2mL溶液用于測(cè)定激活前的蛋白含量及酶活性。原溶液中加入5mg結(jié)晶胰蛋白酶，輕輕攪拌均勻，25放置24h，或4放置1216h，使胰蛋白酶原活化。每隔1h取樣測(cè)定胰蛋白酶活性增長(zhǎng)情況，直至酶激活速度變慢或停止增長(zhǎng)。一般比活可達(dá)到3 5004 000 BAEE單位/mg。留取2mL溶液用于測(cè)定激活后的蛋白質(zhì)含量和酶活性。激活酶溶液用2mo

11、l/L硫酸調(diào)pH至 2.53.0，濾紙過(guò)濾，濾去硫酸鈣沉淀，收集濾液，4保存?zhèn)溆?。稱(chēng)取冷凍豬胰臟100g，在25下解凍，切成小塊，用組織搗碎機(jī)中絞碎成胰漿，在510存放24h以上，使胰酶自身活化。胰漿中加入25%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）乙醇溶液250mL（25%乙醇溶液中加 0.015mol/L HCl 、0.05mol/L CaCl2），搗碎機(jī)中搗碎1min。胰漿倒入500mL燒杯中，間隙攪拌，溫度20左右，活化56h。每隔1.5h，吸取2mL活化液用于測(cè)定激活后的蛋白質(zhì)含量和酶活性?；罨磻?yīng)結(jié)束后，胰漿 3 500 r/min離心20min，將離心后上清液用二層紗布過(guò)濾。濾液置250mL燒杯中，以過(guò)濾

12、清液的體積為準(zhǔn)，加入粉末狀硫酸銨，攪拌溶解，使溶液硫酸銨飽和度為20%。放置 6h后，3 500 r/min離心20min，保存上清液待用，取沉淀。沉淀分別用適量95%乙醇洗滌過(guò)濾，再用丙酮洗滌，過(guò)濾。最后將沉淀置于表面皿上自然干燥，即得胰蛋白酶粗品。在上述離心上清液中，加入粉末狀硫酸銨，攪拌溶解，使上清液溶液達(dá)到55% 硫酸銨飽和度，放置 6h后，3 500 r/min離心30min，取離心沉淀，分別用適量95%乙醇、丙酮洗滌，過(guò)濾后將沉淀置于表面皿上自然干燥，即得胰蛋白酶粗品。第3章 選擇方案3.1 方案選擇胰蛋白酶的生產(chǎn)工藝介紹了企業(yè)制造產(chǎn)品的總體流程的方法,包括工藝過(guò)程、工藝參數(shù)，工藝

13、配方和工藝設(shè)備等。介紹工藝過(guò)程中的化工生產(chǎn)原料及主要化工產(chǎn)品，分析生產(chǎn)過(guò)程中常見(jiàn)工藝問(wèn)題和技術(shù)要領(lǐng)，作為提供經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)保證，分析新工藝和傳統(tǒng)工藝的性?xún)r(jià)比，隨著環(huán)境優(yōu)化的愈發(fā)明顯，生產(chǎn)工藝中的三廢處理也凸顯重要，報(bào)告中會(huì)根據(jù)不同的污染源進(jìn)行設(shè)計(jì)排污流程（如下廢氣處理方法匯總）。脫臭方法 脫臭原理 適用范圍 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 1、掩蔽法 采用更強(qiáng)烈的芳香氣味與臭氣摻和，以掩蔽臭氣，使之能被人接收 適用于需立即地、暫時(shí)地消除低濃度惡臭氣體影響的場(chǎng)合，惡臭強(qiáng)度2.5左右，無(wú)組織排放源 可盡快消除惡臭影響，靈活性大，費(fèi)用低 惡臭成分并沒(méi)有被去除 2、稀釋擴(kuò)散法 將有臭味地氣體通過(guò)煙囪排至大氣，或用無(wú)臭空氣

14、稀釋?zhuān)档蛺撼粑镔|(zhì)濃度以減少臭味 適用于處理中、低濃度的有組織排放的惡臭氣體 費(fèi)用低 設(shè)備簡(jiǎn)單 易受氣象條件限制，惡臭物質(zhì)依然存在 3、熱力燃燒法 在高溫下惡臭物質(zhì)與燃料氣充分混和，實(shí)現(xiàn)完全燃燒 適用于處理高濃度、小氣量的可燃性氣體 凈化效率高，惡臭物質(zhì)被徹底氧化分解 設(shè)備易腐蝕，消耗燃料，處理成本高，易形成二次污染 4、催化燃燒法 5、水吸收法 利用臭氣中某些物質(zhì)易溶于水的特性，使臭氣成分直接與水接觸，從而溶解于水達(dá)到脫臭目的 水溶性、有組織排放源的惡臭氣體 工藝簡(jiǎn)單，管理方便，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低 產(chǎn)生二次污染，需對(duì)洗滌液進(jìn)行處理；凈化效率低，應(yīng)與其他技術(shù)聯(lián)合使用，對(duì)硫醇，脂肪酸等處理效果差 6

15、、藥液吸收法 利用臭氣中某些物質(zhì)和藥液產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的特性，去除某些臭氣成分 適用于處理大氣量、高中濃度的臭氣 能夠有針對(duì)性處理某些臭氣成分，工藝較成熟 凈化效率不高，消耗吸收劑，易形成而二次污染 7、吸附法 利用吸附劑的吸附功能使惡臭物質(zhì)由氣相轉(zhuǎn)移至固相 適用于處理低濃度，高凈化要求的惡臭氣體 凈化效率很高，可以處理多組分惡臭氣體 吸附劑費(fèi)用昂貴，再生較困難，要求待處理的惡臭氣體有較低的溫度和含塵量 8、生物濾池式脫臭法 惡臭氣體經(jīng)過(guò)去塵增濕或降溫等預(yù)處理工藝后，從濾床底部由下向上穿過(guò)由濾料組成的濾床，惡臭氣體由氣相轉(zhuǎn)移至水微生物混和相，通過(guò)固著于濾料上的微生物代謝作用而被分解掉 目前研究最多

16、，工藝最成熟，在實(shí)際中也最常用的生物脫臭方法。又可細(xì)分為土壤脫臭法、堆肥脫臭法、泥炭脫臭法等。 處理費(fèi)用低 占地面積大，填料需定期更換，脫臭過(guò)程不易控制，運(yùn)行一段時(shí)間后容易出現(xiàn)問(wèn)題，對(duì)疏水性和難生物降解物質(zhì)的處理還存在較大難度。 9、生物滴濾池式 原理同生物濾池式類(lèi)似，不過(guò)使用的濾料是諸如聚胰蛋白酶小球、陶瓷、木炭、塑料等不能提供營(yíng)養(yǎng)物的惰性材料。 只有針對(duì)某些惡臭物質(zhì)而降解的微生物附著在填料上，而不會(huì)出現(xiàn)生物濾池中混和微生物群同時(shí)消耗濾料有機(jī)質(zhì)的情況 池內(nèi)微生物數(shù)量大，能承受比生物濾池大的污染負(fù)荷，惰性濾料可以不用更換，造成壓力損失小，而且操作條件極易控制 需不斷投加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，而且操作復(fù)雜，

17、使得其應(yīng)用受到限制 10、洗滌式活性污泥脫臭法 將惡臭物質(zhì)和含懸浮物泥漿的混和液充分接觸，使之在吸收器中從臭氣中去除掉，洗滌液再送到反應(yīng)器中，通過(guò)懸浮生長(zhǎng)的微生物代謝活動(dòng)降解溶解的惡臭物質(zhì) 有較大的適用范圍 可以處理大氣量的臭氣，同時(shí)操作條件易于控制，占地面積小 設(shè)備費(fèi)用大，操作復(fù)雜而且需要投加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) 11、曝氣式活性污泥脫臭法 將惡臭物質(zhì)以曝氣形式分散到含活性污泥的混和液中，通過(guò)懸浮生長(zhǎng)的微生物降解惡臭物質(zhì) 適用范圍廣，目前日本已用于糞便處理場(chǎng)、污水處理廠的臭氣處理 活性污泥經(jīng)過(guò)馴化后，對(duì)不超過(guò)極限負(fù)荷量的惡臭成分，去除率可達(dá)99.5%以上。 受到曝氣強(qiáng)度的限制，該法的應(yīng)用還有一定局限 1

18、2、三相多介質(zhì)催化氧化工藝 反應(yīng)塔內(nèi)裝填特制的固態(tài)復(fù)合填料，填料內(nèi)部復(fù)配多介質(zhì)催化劑。當(dāng)惡臭氣體在引風(fēng)機(jī)的作用下穿過(guò)填料層，與通過(guò)特制噴嘴呈發(fā)散霧狀噴出的液相復(fù)配氧化劑在固相填料表面充分接觸，并在多介質(zhì)催化劑的催化作用下，惡臭氣體中的污染因子被充分分解。 適用范圍廣，尤其適用于處理大氣量、中高濃度的廢氣，對(duì)疏水性污染物質(zhì)有很好的去除率。 占地小，投資低，運(yùn)行成本低；管理方便，即開(kāi)即用；耐沖擊負(fù)荷，不易污染物濃度及溫度變化影響。 需消耗一定量的藥劑 13、低溫等離子體技術(shù) 介質(zhì)阻擋放電過(guò)程中，等離子體內(nèi)部產(chǎn)生富含極高化學(xué)活性的粒子，如電子、離子、自由基和激發(fā)態(tài)分子等。廢氣中的污染物質(zhì)與這些具有較高能量的活性基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，最終轉(zhuǎn)化為CO2和H2O等物質(zhì)，從而達(dá)到凈化廢氣的目的。 適用范圍廣，凈化效率高，尤其適用于其它方法難以處理的多組分惡臭氣體，如化工、醫(yī)藥等行業(yè)。 電子能量高，幾乎可以和所有的