[发明专利]耐高温植酸酶凝胶制剂

说明书

本发明属高分子材料技术领域，公开了一种耐高温植酸酶凝胶制剂及其制备方法。本发明用原位包埋法制得植酸酶凝胶制剂，方法如下：在改性淀粉溶液中依次加入植酸酶和交联剂，加入后混合均匀，室温下使其充分反应，得到载有植酸酶的水凝胶。将水凝胶经过切粒、干燥后，即可得到酸酶凝胶制剂。制备方法简便快速、反应条件温和，对植酸酶无伤害、酸酶负载量高、用率高，载体原料安全无毒、可生物降解、原料组成少、价格低廉、植酸酶凝胶制剂可加工成片、颗粒和微球，能满足不同领域应用的需要，有利于植酸酶的工业化生产和应用。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，涉及植酸酶凝胶制剂，尤其涉及耐

高温植酸酶凝胶制剂。

背景技术

我国是世界玉米种植大国，70％的玉米用于生产饲料。玉米中50％～80％的磷以植酸形式存在，但这种形式的磷不能被猪禽等单胃动物消化利用，随动物粪便排泄后还会严重污染环境。植酸酶是催化植酸及其盐类水解为肌醇与磷酸(盐)的一类酶的总称，可以降解饲料中含量丰富的植酸，不但可以释放出有利于动物生长发育的无机磷，同时也可以释放出与植酸结合的其它营养物质，有利于猪禽等单胃动物更好地吸收利用，降低饲料成本，减少动物粪便中磷的排泄量，减轻环境污染。因此，植酸酶是目前应用较多且前景较好的一种绿色饲料添加剂。植酸酶在应用中存在的主要问题是植酸酶的耐热性欠佳，在存放时以及饲料加工过程中造成酶活性降低甚至失活，造成酶的浪费以及使用成本的提高。在中国，颗粒饲料约占饲料总产量的70％,市场需求量巨大。通常，饲料的生产需要经过高温制粒过程，一般为75℃一80℃，植酸酶在这样的温度下很容易失去部分活力，甚至完全失活。所以获得高热稳定性的植酸酶是近年来植酸酶工业的研究热点和难点。目前，获得耐高温植酸酶可以有以下几种方法：(1)改变植酸酶的分子结构，用化学方法将植酸酶分子用糖基修饰，能在一定程度上提高植酸酶的耐热性。(2)利用生物技术和基因定点突变技术，培育新的植酸酶菌株。利用化学或生物学方法获得新的植酸酶品种，可以从根本上上提高植酸酶耐高温性能，并且取得了一些研究成果，如CN10659256A、CN106434850A、CN10638890A、106323964A、CN106260584A、CN10601102A、CN10601101A、CN10601000A、CN106119223A.。但是由于植酸酶的耐热机理仍不清楚，因此，植酸酶新品种的开发尚缺乏理论依据。另外，植酸酶新品种的开发具有投入大，时间长、筛选困难、风险高的弊端，不适合中国的国情，而且开发出的新品种由于工艺不成熟，很容易受到工艺条件的影响，产生变异，导致酶产品性能不稳定，难以大规模工业化生产。

酶的固定化是改善酶性能的另一种方法，它是用化学或物理方法将酶固定在载体上，改变酶的周围环境，以降低温度对酶的影响，提高耐热性能。与开发植酸酶的新品种相比，固定化酶具有以下优点：(1)可以采用传统的方法生产酶产品，工艺成熟，产品性能稳定，有利于实现工业化生产。另外，固定化的酶，不仅能克服自由酶的缺点，还能保留自由酶原有的活性，而且还易于与其它组份分离，重复使用率高。此外，选择组成不同的载体，还可以赋予酶载体部分所具有的独特性能。因此，固定化酶技术自20世纪60年代发展以来，已经成为国内外的研究热点，是酶工业的核心内容之一(《中国甜菜糖业》，2007(1)，29-32)。)。

酶的固定化载体包括无机材料和有机高分子材料。CN106333084A将植酸酶固定在膨润土上，以期减少高温造粒对植酸酶的影响。周建琴(《中国酿造》，2012,31(9)，110-114.)以聚乙烯醇为原料，以戊二醛为交联剂，得到交联球型聚乙烯醇，经与环氧氯丙烷反应得到固定化载体，用吸附法将植酸酶固定在载体上。王成波(《黑龙江农业科学》2014,14,5,99-102.)以壳聚糖为原料，以戊二醛为交联剂，制得固定化载体，用吸附法将植酸酶固定在载体上。有机高分子材料原料种类多，合成方法多样，并且有机高分子材料强度小，易于加工成型。因此固定化酶越来越多地使用有机高分子材料作为载体。