全 文 ：用剑麻含酶废渣生产剑麻蛋白酶粗酶制剂
沈 家 柏
(广西亚热带作物研究所 )
摘 要
剑麻叶片的含酶废渣可用于生产剑麻
蛋 白酶粗酶制剂 , 其重量产率为 23 % , 活
性为 90 v / g , 产品可用作 猪 皮 脱 毛 剂 .
文章介绍了粗酶的生产方法和工艺条件 ,
并对它的生产性能与其它植物蛋白酶源进
行了比较 , 指出了这种酶制剂生产的优点 。
一 、 目lJ 亩
对植物蛋白酶的研究 已经有了几十年
的历史 。 多年来 , 人们在努力挖掘这些天
然资源 , 为生产和经济事业服务 . 菠萝蛋
白酶和木瓜蛋白酶这两个主要的植物蛋白
酶 , 已广泛地应用在医药和食品工业等方
面 。
19 7 9年 , 我国首先鉴定龙舌兰麻杂种
1 1 6 48
来蛋 白酶是一种资源丰富的新品种植
物蛋 白酶 。 随后就着手进行了这一植物 资
源的开发工作 , 并同时进行了剑麻蛋 白酶
的分离纯化和性质研究工作 . 19 8 2年 , 巴
西 K l i n g S . H . 等人报道了对巴西龙舌兰
麻蛋 白酶的含量 、 浓缩和分离 纯 化 的 研
究 。 上述报告都说明了剑麻是丰富的蛋白
酶资源 , 应该很好地加以开发利用 。 所以 ,
研制剑麻蛋白酶制剂 , 不但对发展经济有
利 , 而且作为一个新的植物蛋白酶品种 ,
在植物生理学 、 生物化学和酶学的研究上
都是有价值的 。
为研制剑麻蛋白酶制剂 , 试验采用了
各种提取酶的方法 。 最后 , 根据剑麻蛋白
* 我国称为剑麻 。
酶的性质 , 尽可能简化工艺 , 制成了适合
制革工业应用的剑麻蛋 白酶粗酶制剂 , 并
进行了批量生产和应用 。
剑麻蛋 白酶是我国首先生产的一个植
物蛋白酶制剂新品种 , 它的生产成功 , 有
利于促进酶制剂工业的发展 , 并为更进一
步生产和利用剑麻蛋白酶创造了条件 。
重要的是 , 剑麻蛋白酶制荆的生产工
艺比较简单 , 生产中所需要的设备也 比较
简易 , 这适合我国的小农场进行生产 。 这
样做 , 既是剑麻综合利用的一条新途径 ,
又提高了剑麻生产的经济价值 。
二 、 剑麻蛋白酶粗
酶制剂的生产
国内有关酶制剂的生产工艺 , 普遍是
采用硫酸按沉降法 。 有机溶剂沉淀法则因
成本昂贵而很少采用 。 利用剑麻叶片生产
剑麻蛋白酶制剂 , 必须采用在农村就地收
获后在 当地加工厂直接加工的方法 。 由于
目前我国农村的技术条件 比较差 , 就必须
尽可能采用一种工艺简单而成本低廉的方
法 , 才能适应生产的需要 。
1
. 剑麻蛋白醉的性质 : 剑麻蛋白酶与
大多数植物蛋白酶一样 , 是一种琉基蛋白
酶 。 因此 , 无论在生产或使用酶制剂时 ,
都要注意避免琉基活性的破坏 , 尽量挖掘
酶的活性潜力 。
2
. 剑麻蛋 白酶的活性河定方法 : 剑麻
蛋白酶的活性测定采用 D H T一酪蛋白法。
这种方法简易 、 快速 , 具有一定灵敏度 ,
比较适应酶制剂生产的试验测定 。 具体方
法如下 : 取 l 克固体酶样品 , 加少量水研
磨透彻后 , 定容成 5。毫升酶液 。 底物为 l %
的 D H T一酪蛋白溶液 。 取 。 . 2毫升酶溶液 ,
加入 0 . 4毫升5 x 1 0一 Z M半胧氨酸盐酸盐溶
液 , 再加入 0 . 2毫升水 , 置于 40 ℃恒温水浴
进行激活 。 再在酶激活液 中 加 入 2 毫 升
D H T一 酪蛋溶液 , 精确反应 10 分钟 , 立即
加入 2毫升镍一锌试剂中止反应并显色 , 然
后用滤纸过滤 , 滤液用 72 1型分光光度计在
5 4 0 n m 读数 。 空白管采用在酶激活液中先
加入镍一锌试剂使酶失活 , 再加入底物溶
液 , 其余方法同上所述 。酶的活力单位定义
为在上述测定条件下 , 每分钟内D H T一酪
蛋自释放出相 当于 1毫克 D H-T 酪蛋 白全显色所产生的光密度值为 1个酶活性单位 。
3
. 实验室粗醉制荆的试制 : 利用剑麻
叶片的含酶废渣 , 添加适 量 保 护 剂 , 在
40 ℃恒温条件下排风干燥 , 可得到具有一
定活性的产品 , 试验结果见表 1 ’ 。 试验中
采用 40 ℃恒温箱 , 箱的出气 口不加装小型
排风扇 , 烘干时间为 4 小时 。 从表中可以
看出 , 重量产率超过 21 % , 产品的活性为
l o o v / g左右 , 已足够制革生产应用了 (一
般用作脱毛剂仅配成 5一 l o v/ m l溶液 ) 。
其重量提取率超过 23 % , 活性为 g o v / g左
右 (表 2 ) 。
衰2 试验工厂生产剑麻粗醉翻荆结果 ( 198 D
亏赴 \ 含酶废渣 {粗 , 重量重量 ( k g , } ( k g , 粗。 。 性…, 。 产率` v s/ , …`% ,
~」卫卫卫- {竺 ]竺 )土 {竺二塑二旦 卜z生i {二燮一 ~ 1竺竺er les些三 e
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表 1 实验室剑麻粗醉翻荆试验结果 ( 1 97 9 )
卜 \ 项 目 {含酶废渣际。 量 }粗酶活 , }重 、 产率` ” 期
\ 刘重量 ( g , } ( g , } ( v ` g , } (% ,
4 月 2 4日
4 月 2 5日
4 月 2 6日
4 月 2 8日
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4
. 试验工厂的粗醉制剂生产: 根据实
验室试验结果 , 进行试验工厂的粗酶生产 ,
其工艺流程如下: 剑麻叶片一剑麻叶片的含酶废渣一夔担l亘叠定剑。 雄返羞夔皿王鱼塾、
鳖鲤。 剑麻蛋 白酶粗酶制剂 。 试验结果见表
2
。 根据多批量生产试验测定 , 结果稳定 。
5
. 有关工艺及条件说明如下:
①剑麻叶片 的选择 : 作为酶制剂的原
料 , 选择合适的叶片是控制质量的关键性
一步 。 一般选择的叶片 , 从外观上来看应
该健壮 、 病斑少 , 叶色应青翠 , 不宜使用
泛黄的叶片 . 为此 , 生产前应该进行麻 田
质量检查 , 利用 D H T一酪蛋白法 , 将样品
麻叶的含酶废渣压榨出汁水 , 压榨汁的活
性值在 3 o v / m l 以上者为可利用原料 , 低
于此值者不宜用于生产粗酶制剂。 一般肥
足 、 麻株健壮 、 管理得当的麻 田都能达到
这个指标 。
②烘千的温度: 酶本身是 一 种 蛋 白
质 , 在高温下会因蛋 白质变性而丧失它的
活性 。 因此 , 烘干的温度不宜过高 , 以免
大幅度失活 。 一般控制料温在 60 ℃左右 ,
过低的温度会延长干燥时间 , 同样对保持
酶活性不利 。
③干燥程度 : 试产中 , 在上述干燥温
度下可在 8 小时内干燥完毕 。 一般在手感
千燥 、 烘料能用手搓成碎粒 , 即可达到要
求 。 对样品测定水份 , 要求低于 7 % 。 烘
干的时间随设备而不同 , 试验用恒温箱可
在 4小时内烘于样品 , 但在生产规模的烘房
中 , 却需要 8 小时才能烘干 。 剑麻蛋白酶
的活性琉基会在空气中氧化逐 渐 降低 活
性 。 因此 , 在生产 中要求烘干时间越短越
好 , 以保持更多的酶活性 。
④添加保护剂: 为了使生 产 更 加 稳
定 , 在粗酶生产 中添加还原剂或防腐剂 ,
可提高酶产品活性 (见表 3 ) 。
可以看出 , 半胧氨 酸 、 谷 胧 甘 肤 、
表 3 各 种 保 护 荆 对 粗 醉 活 性 的 影 响
.务恤 谷耽甘肮 半脆氨酸 E D T A 苯 甲酸 焦 亚 硫 亚 硫 酸 亚硫酸钠 硫 代酸 钠 氢 钠 乙 醇 酸
浓 度 s x 1 0一 3 M s x 1 0 一 3M 1 x 1 0 一 3 M 1 / 1 0 00 s x 1 0一 3 M 1 冰 1 0一 3 M 1 丫 1 0一 3 M l x 10 一 3 M
用盘 (试剂毫升数 5 % 5% 1
5 % 5% 5 % 5 % {
5 、 5%
/克原料 )
曲活力提高值 12 4 … 2 8 6
E D T A
、 苯甲酸 、 亚硫酸氢钠 、 亚硫酸 钠
等对酶活性的保存起一定的作用 。 但在生
产中 , 半胧氨酸等几种生化试剂价格太贵 ,
不能应用 。 因此 , 我们选定了激活效果较
好 , 价格又便宜的亚硫酸钠作保护剂 , 用
量见表 3 。 由于保护剂对活性的提高并非
很大 , 在实际生产中可以不加 。
三 、 讨论
人们很早就注意到 , 植物蛋 白酶可 以
作为制革加工中应用的脱毛剂 。 例如木瓜
浆 、 发芽的大豆 、 牛角瓜浆和菠萝酶等都
含有植物蛋 白酶 , 它们用于制革脱毛都取
得了成功 。 但由于这些植物蛋 白酶或是由
于来之不易 , 或是由于成本太高 , 都无法
付诸制革生产应用 。 印度土法制革应用一
种名叫 i a w as e e (骆驼刺)的植物作 脱毛剂 ,
后经 K . Y es h o d五a 等人分析 , 其中的有效
成分是蛋 白酶 , 称为骆驼刺蛋 白酶 ( a l h a -
ga i n)
, 并对其性质和脱毛作用进行 了 研
究 。 骆驼刺蛋 自酶在民间土法生产中有其
应用的基础 , 但骆驼刺是一种沙漠植物 ,
尚未见到这种植物蛋 白酶有工业生产的报
道 。 总之 , 在利用植物蛋白酶作为制革工
业应用方面 , 都存在着一定的困难而未能
付诸实现 。
然而 , 剑麻叶片作为一种新的酶源 ,
却是比较理想的材料 。 这是由于 : 第一 ,
剑麻的资源非常丰富 , 我国农场有大面积
栽培 , 如能充分利用 , 可产 2 。。。。 吨粗酶
(其总活性相 当于 3 30 吨木瓜蛋 白酶 ) , 足
够制革工业生产应用了 。 世界上栽培剑麻
最多的国家是巴西 , K il n g S . H . 等人估
计它每年要产叶汁 7 0 。。 0 0 0吨 , 从 中可提取
剑麻酶 , 活性相当于 1 10 0 0吨木瓜蛋白酶 。
这一产量 , . 大大超过了全世界每年生产的
植物蛋白酶制剂的总量 。 因此 , 剑麻蛋 白
酶是一种潜力雄厚的植物蛋 白酶源 。 第二 ,
剑麻粗酶制剂的生产是综合利用过程 , 它
并不影响主产品硬质纤维的生产和应用 ,
同时却提高了剑麻叶片的经济价值 , 因此
能够促进剑麻的生产 。 第三 , 剑麻叶片加
工地点集中 , 设备及技术力量也相 当集中 ,
为剑麻 粗酶的生产提供了较好的条件 。 而
且 , 粗酶生产作为一个附加部分 , 不影响
纤维生产的工艺流程和设备 , 因而 , 是具
有生产条件的 。 第四 , 剑麻粗酶的生产工
艺简单 , 产品质量稳定 , 生产效率高 , 这
即使是在技术力量较差的农村也是容 易推
广生产的 。 第五 , 由于加工工艺比较简单 ,
生产成本比较低 , 相应来说 , 价格也要比
微生物蛋 白酶制剂低 。 因此 , 产品是具有
生产竞争力的 。 综上所述 , 利用剑麻叶片
生产粗酶制剂具有资源丰富 、 综合利用 ,
工艺简易 、 容易推广 、 质量稳定 、 成本低
廉等优点 , 因而成功地生产出制革用酶制
剂 , 这是其它植物蛋白酶目前还没有能够
做到 的 。
无论是实验室试验还是试验工厂的生
产数据 , 都证明剑麻蛋 白酶粗酶生产的稳
定性 。 实验室试验 得 到 的 粗 酶 活 性 为
1 0 v/ g
, 产率为 21 % 以上 。 试验工厂中由
于原料比较粗杂 , 粗酶的活性为 g o v / g 左
右 , 比实验室试验数据要低 , 但重量产率
却提高到 23 % 以上 . 因此 , 两者的活性总
数是相接近的 。 由于试验工厂生产条件比
实验室要粗放得多 , 因而 , 上述情况反映
了粗酶的生产是比较稳定的 。
剑麻 粗酶制剂的活性是比较低的 ( 90
v/ g )
, 但是 , 一般工业用酶制剂很少是用精
制品的 , 在大多数情况下 , 都视生产要求
而尽量使用粗制品 , 以降低生产成本 。 剑
麻蛋 自酶粗酶制剂作为猪皮脱毛剂使用 ,
成功地说明了这种产品对制革工业应用的
适应性 。 从这 一 点 来 说 , 是 与 印 度 的
声 w “ 。 “ e 用作制革用 脱毛剂有些相似之处 。
我国以龙舌兰麻杂种 1 1 6 4 8 为主要栽
培品种 , 上述粗酶制剂的试验和生产就 以
它的叶片为原料 。 应该指出的是 , 除这一
品种外 , 目前世界上栽培的龙舌兰麻其他
品种 , 如西沙尔麻 ( A . s i s a l a n a ) 、 番麻 (A .
a m e r i e a n a )
、 灰叶剑麻 (A . f 。 u r e r o y e l e s )
等等 , 都含有与龙舌兰麻杂种 1 1 6 4 8相 同的
琉基蛋白酶 , 并且利用上述工艺 , 都可以
在实验室制出质量相同的 粗 酶 制 剂 。 因
此 , 上述生产工艺对利用龙舌兰属经济作
物生产粗酶制剂 , 是具有代表性的 。
作为生产剑麻蛋 白酶制剂 的 初 次 尝
试 , 选用了粗酶制剂生产这一最简工艺 , 虽
然它具有一定的优点和生产上的可行性 ,
但它并不排除采用其它工艺进行酶制剂生
产的可能性 , 也不排除剑麻蛋白酶进一步
精制后用于医药和食品工业等方面的可能
性 . 总之 , 在挖掘和利用这一丰富的天然
资源方面 , 我们仅仅是走 了第一步 , 上述
问题是有待于进一步深入研究解决的 。
(上接 1 页 ) 等省调种 。 首先 , 我们在订
购与调运麻种时 , 要认真安排好红 、 黄麻
种植 比例 。 当前以四 、 六开为宜 , 以适应
因地种植和麻纺工业的生产需要 。 其次 ,
为保证我们订购麻种的品 ’种 、 数 量 和 质
量 , 建议 中央和 “ 两广 ” 等省有关部门 ,
进一步做好留种社 、 队 (户 ) 的工作 。 做
到按品种计划 留种 , 努力完全任务 。 同时
建立一套完整的种子繁育、体 系 , 防 止 混
杂 , 努力提高种子发芽率和品种纯度 。
3
. 根据我市社员要适当早收剥一部黄
红麻种萝 卜、 秋菜和油菜育苗的习惯 , 今
后在品种熟期搭配上要做到迟熟和中熟 ,
中迟熟相结合 , 使目前不到 5%的中 熟 、
中迟熟品种逐步占到 30 一40 % 。 这样 , 既
可保证早收剥麻的产量和品质 , 又可为 目
前自己留上一部分麻种创造条件 。 为此 ,
目前要尽量动员社员繁殖一部分红麻 7 3一
8 0
、 向阳一号和圆果种黄 麻 7 8一 4 45 、 71
一 10 等中熟 、 迟中熟品种 。 为了调动社员留
种的积极性 , 建议恢复过去实行过的留种
麻纤维交售时不降等 、 降级 、 降价的优待 ,
以弥补留种麻纤维的产量与品质的损失 。
4
. 建议科研部门组织协作攻关 , 先将
目前各自选育的较理想的新品系相互交换
试种 , 以加快点 、 面鉴定进度 。 同时 , 加
强选种工作 , 争取在较短的时间内选育出
适应性广 、 抗病 、 抗倒能力强 , 株高 、 茎
粗 、 上下粗细均匀 , 皮厚 、 纤维细而软 、
产量超过或接近南种北植的青 皮 三 号 红
麻 、 粤圆五号黄麻 , 并能在本地分别收到
种子 50 斤和 30 斤以上的新品种 , 为各地 自
力更生留种打好基础 。