硫酸軟骨素提取用酶的現(xiàn)狀及前景

王安 ，劉靚 ，劉敏堯 ，王立杰 ，戴劍威

（1.天津市食品研究所有限公司，天津 301609；2天津市諾奧科技發(fā)展有限公司，天津 300384；3.天津市麥可生物技術(shù)有限公司，天津 300072）

硫酸軟骨素提取用酶的現(xiàn)狀及前景

王安1，劉靚2，劉敏堯2，王立杰2，戴劍威3

（1.天津市食品研究所有限公司，天津 301609；2天津市諾奧科技發(fā)展有限公司，天津 300384；3.天津市麥可生物技術(shù)有限公司，天津 300072）

硫酸軟骨素（chondroitin sulfate，CS）在醫(yī)藥、化妝品和食品工業(yè)上有廣泛的用途，市場(chǎng)前景廣闊。對(duì)硫酸軟骨素提取用酶做了簡(jiǎn)要的介紹，提出了目前硫酸軟骨素行業(yè)存在的問(wèn)題，并闡述了硫酸軟骨素生產(chǎn)工藝及行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r及未來(lái)趨勢(shì)。

硫酸軟骨素;酶制劑;蛋白回收

硫酸軟骨素（chondroitin sulfate，CS）是從動(dòng)物軟骨組織中提取的天然酸性黏多糖，主要是治療風(fēng)濕和類風(fēng)濕疾病的藥物[1-3]。近年來(lái)，隨著對(duì)其生理功能及生化性質(zhì)研究的深入，還發(fā)現(xiàn)它具有抗凝、抗炎、抗血栓、抗癌，及降低心肌耗氧量，促進(jìn)冠狀動(dòng)脈循環(huán)，降血脂、抗凝血和防止血管硬化等活性，對(duì)冠心病、動(dòng)脈粥樣硬化、心絞痛、心肌缺氧、心肌梗塞等心血管疾病的防治有一定療效，對(duì)神經(jīng)細(xì)胞、黏膜細(xì)胞、腎細(xì)胞等具有保護(hù)作用,CS還可活化脂解酶，使脂肪降解，因此是國(guó)外很流行的保健品添加劑[4]。

我國(guó)現(xiàn)大量出口到美國(guó)和歐洲許多國(guó)家，經(jīng)統(tǒng)計(jì)國(guó)內(nèi)年出口硫酸軟骨素鈉原料量達(dá)1200 t以上，是世界上硫酸軟骨素的最大生產(chǎn)國(guó)。

1 國(guó)內(nèi)硫酸軟骨素行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

硫酸軟骨素的生產(chǎn)原料是豬、牛、羊、雞、鴨、鯊魚(yú)等動(dòng)物的軟骨，分布很分散，收集、儲(chǔ)存、運(yùn)輸困難，很難實(shí)現(xiàn)集中大規(guī)模的收購(gòu)，同時(shí)硫酸軟骨素加工利潤(rùn)較低，生產(chǎn)工藝相對(duì)容易掌握，設(shè)備需求簡(jiǎn)單，因此，國(guó)內(nèi)硫酸軟骨素生產(chǎn)廠家眾多。經(jīng)過(guò)15年的發(fā)展，硫酸軟骨素行業(yè)的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)全面提升的時(shí)期，一方面一些原有的個(gè)體生產(chǎn)廠家經(jīng)過(guò)多年的積累已經(jīng)有了一定的資本，另一方面隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，其它行業(yè)的剩余資金也加入到這個(gè)行業(yè)里來(lái)，同時(shí)國(guó)家公路網(wǎng)的建設(shè)以及物流公司的發(fā)展，使原料集中收集成為可能，此外國(guó)家對(duì)環(huán)保的日益要求等諸多因素使硫酸軟骨素行業(yè)的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)全新的上升階段，通過(guò)征地、建造新車間、購(gòu)置新設(shè)備，增加環(huán)保設(shè)施等措施全面提升這個(gè)行業(yè)的整體水品，以手工操作為主的個(gè)體經(jīng)營(yíng)模式逐步為市場(chǎng)淘汰。

隨著行業(yè)的發(fā)展和環(huán)保的要求，生產(chǎn)工藝從此前單一加工軟骨提取硫酸軟骨素轉(zhuǎn)變?yōu)檐浌堑木C合利用——生產(chǎn)硫酸軟骨素和提取蛋白。同時(shí)生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大，要求實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的連續(xù)性生產(chǎn)，因此原有陳舊的生產(chǎn)工藝就不能滿足現(xiàn)在的生產(chǎn)需求，而生產(chǎn)工藝的改進(jìn)首先體現(xiàn)在用酶方面。

2 硫酸軟骨素生產(chǎn)用酶的現(xiàn)狀及發(fā)展前景

硫酸軟骨素的生產(chǎn)工藝為：

軟骨→蒸煮→酶解→過(guò)濾→醇沉→再溶解→氧化漂白→二次醇沉→脫水烘干

其中酶解是提取中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，酶解的效果直接關(guān)系到軟骨素的得率和品質(zhì)。之前用酶主要是豬的胰臟，豬胰臟有著完整的酶系是很好的水解酶，要使其很好的發(fā)揮作用，要求在豬的屠宰流水線上及時(shí)采集，并把采集的胰臟快速冷凍于-35℃以下，以確保胰臟中的酶系完全，不能使之失活或部分失活。而實(shí)際生產(chǎn)中采集的豬胰臟，由于采集條件的限制，很難做到及時(shí)收集和冷凍保存，導(dǎo)致胰臟中酶系部分或完全失活，這樣從不同渠道、不同時(shí)期收購(gòu)的豬胰臟其中酶的活性是不一樣的。在使用中需根據(jù)每次采購(gòu)的品質(zhì)情況，確定添加量，在規(guī)模化生產(chǎn)時(shí)采用豬胰臟作為酶解原料，很難實(shí)現(xiàn)規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。胰臟中除了酶系外，大部分是不對(duì)水解軟骨起作用需過(guò)濾掉的雜質(zhì)，大量使用也增加了以后過(guò)濾工序的難度。同時(shí)出口到歐洲的牛、羊、鯊魚(yú)軟骨素不能含有豬的基因，故而隨著硫酸軟骨素生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和出口客戶的要求采用豬胰臟作為水解用酶將越來(lái)越受到限制。

在硫酸軟骨素提取酶市場(chǎng)中，除了豬胰臟外還有胰酶粉、木瓜蛋白酶等不同叫法的固體酶制劑。經(jīng)鑒定這些所謂的胰酶粉、和木瓜蛋白酶都是在2709堿性蛋白酶粗酶的基礎(chǔ)上混合少量的胰酶或木瓜酶而成。這是利用了一些個(gè)體企業(yè)中技術(shù)人員缺乏，對(duì)生物酶的了解不足的情況下，采用概念炒作而獲取效益的手段。隨著軟骨素行業(yè)整體的提升，大量的技術(shù)人員進(jìn)入到這個(gè)行業(yè)里，這種概念炒作的產(chǎn)品將逐漸淡出市場(chǎng)。

為了實(shí)現(xiàn)硫酸軟骨素生產(chǎn)的規(guī)?；?，使生產(chǎn)在連續(xù)、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的基礎(chǔ)上進(jìn)行，采用硫酸軟骨素提取專用復(fù)合酶已被許多大的生產(chǎn)廠家接受，并將成為一種趨勢(shì)。該種復(fù)合酶是針對(duì)軟骨素的提取而開(kāi)發(fā)的，其中主要含有水解軟骨中膠原蛋白的膠原蛋白酶，同時(shí)復(fù)合了脂肪酶和糖原酶。該酶具有明確的定向水解酶系，定向水解軟骨膠原蛋白、部分經(jīng)蒸煮未分離完全的脂肪、和附著在軟骨上的肌肉中的蛋白和糖原，而在水解過(guò)程中既不水解硫酸軟骨素黏多糖也不生成水解黏多糖的酶。同時(shí)采用該酶能從水解軟骨提取完硫酸軟骨素后的廢液中回收蛋白。不僅解決了污染問(wèn)題，而且確保了回收的蛋白具有良好的風(fēng)味和品質(zhì)，為蛋白的回收利用提供了條件，把單純的水解軟骨提取硫酸軟骨素，轉(zhuǎn)變?yōu)檐浌撬睾偷鞍椎穆?lián)產(chǎn)，在解決了污染的同時(shí)，增加了效益。

3 提取硫酸軟骨素過(guò)程中的現(xiàn)實(shí)需求與發(fā)展方向

水解軟骨生產(chǎn)硫酸軟骨素，由于軟骨素在軟骨中的含量很低（針對(duì)不同部位的軟骨提取率在3%～27%之間）而軟骨中的最大成份軟骨蛋白經(jīng)酶解變成小分子的肽后作為廢水中排放掉了。這是軟骨素生產(chǎn)中污染的主要來(lái)源。隨著環(huán)保的日益要求，解決污染問(wèn)題就成為軟骨素廠家生存的關(guān)鍵。經(jīng)過(guò)我們的研究，目前已經(jīng)有了成熟的解決辦法，這就是實(shí)現(xiàn)軟骨素和蛋白聯(lián)產(chǎn)，回收蛋白，這些蛋白是經(jīng)過(guò)特定酶解處理的蛋白，解決了蛋白中的鹽度和風(fēng)味問(wèn)題。并為這部分蛋白找到了廣闊的市場(chǎng)。實(shí)現(xiàn)軟骨素和蛋白聯(lián)產(chǎn)是硫酸軟骨素行業(yè)的發(fā)展方向，不能進(jìn)行蛋白回收的廠家在日益加強(qiáng)的環(huán)保要求中將造市場(chǎng)淘汰。

4 結(jié)論

在硫酸軟骨素生產(chǎn)中，采用專用的提取酶制劑，不僅能實(shí)現(xiàn)提取的規(guī)?；?、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，而且實(shí)現(xiàn)了軟骨素和蛋白的聯(lián)產(chǎn)，解決了污染問(wèn)題，并為回收的蛋白找到廣闊的市場(chǎng)。因而硫酸軟骨素專用酶的使用必將成為該行業(yè)的發(fā)展方向。

[1]Rejholec V.Long-term stu dies of antiosteoarthritic drugs:an assessment[J].Seminars in arthritis and rheumatism.1987,17:35-63

[2]Ronca F,Palmieri L,Panicucci P,Ronca G.Anti-inflammatory activity of chondroitin sulfate[J].Osteoarthritis Cartilage，1998,6(Supplement A):14-21

[3]Gayle C.Takanishi,Pharm D,Clarissa Ann Borst,et al.Glucosamine and Chondroitin in the Treatment of Osteoarthritis[J].WOMEN’S HEALTH in Primary Care，2001,4(1):61-62

[4]榮曉花.硫酸軟骨素在藥品和保健食品中的應(yīng)用[J].山東食品科技，2004(1):18-19

Status and Prospect of Enzymes Used in Chondroitin Sulfate Extraction

WANG An1,LIU Jing2,LIU Min-yao2,WANG Li-jie2,DAI Jian-wei3
（1.Tianjin Food Research Institute CO.，Ltd.，Tianjin 301609，China；2.Tianjin Noao Sci＆Tech Development Co.，Ltd.，Tianjin 300384，China；3.Tianjin Maike Biotechnology Co.，Ltd.，Tianjin 300072，China）

Chondroitin sulphate has a wide range of applications in the pharmaceutical,cosmetic and food industries,which has a vastitude market.In this study,the enzymes used in chondroitin sulfate extraction is introduced,put forward the existing problems of this industry and discussed status and prospect of chondroitin sulfate production process.

chondroitin sulfate;enzyme;protein recovery

王安（1983—），女（漢），助理工程師，本科，學(xué)士，研究方向：生物酶制劑應(yīng)用開(kāi)發(fā)。

2010-09-04