專利名稱：包衣微丸植酸酶及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種包衣微丸植酸酶及其制備方法。
背景技術：
磷是動物生長、繁殖、骨骼鈣化及代謝所必需的礦物元素之一。 由于磷的重要作用，所以在動物日糧中提供充足的磷是非常重要的。
植物性飼料原料中雖然含有大量的磷，但有60~80%是以植酸磷的形 式存在，而在單胃動物和水產中缺乏分解植酸磷所需的酶，磷的利用 率僅0 ~ 30%,所以在祠料中需要添加大量的無機磷來補充磷的不足， 這即造成了銅料成本的大量增加，同時飼料中的植酸磷不能被動物所 利用，大量排泄到動物體外，造成對土壤和水的嚴重污染。
植酸酶是一種能將飼料中的植酸磷水解成為無機磷和肌醇的飼用 酶制劑，是世界性的研究熱點之一。它對單胃動物的飼喂效果已經得 到了廣泛的認可。飼料中加入植酸酶后可以減少50 ~ 70%的無機石粦用 量，將植物性飼料中本身磷的利用率提高到60%以上，糞便中磷的排 出量減少30~40%以上，并且大大降低植酸鹽的抗營養作用，對提高 畜牧生產效益、降低環境污染具有重要的意義。
但是目前的一些^i酸酶產品，在抗逆性、耐溫性等方面表現不理 想，應用效果受到一定的影響。 一方面，在產品貯存過程中，容易受 到外界不良因素如高溫、高濕的影響使酶活下降；另一方面，在飼料 加工過程中特別是制粒過程中，受到高溫的影響而使酶活下降，甚至 完全失活。目前對植酸酶抗逆性、耐溫性的提高主要有兩個途徑，一
個是通過菌種改良來實現，但這方面的進展不大，目前還在繼續研制
當中；另一方面就是通過特殊的工藝處理來實現，使用微丸和包衣微
丸加工工藝可以很大程度地提高植酸酶的抗逆性和耐溫性，使植酸酶 更適合在飼料中應用。同時，由于植酸酶是一種酸性水解酶，只有在 動物胃中的酸性環境下才能發揮作用，因此采取的保護措施還必須保 證植酸酶在胃中可以迅速釋放。
CN 1981597A/^開了一種祠用耐高溫孩吏丸酶的制備方法，該方法 將一種或多種祠用酶用擠壓滾圓的方法制成均勻的微丸，然后在微丸 酶表面包上耐高溫層，制成耐高溫微丸。雖然該方法提高了酶在飼料 加工過程中耐受制粒和擠壓的高溫而保持良好的酶活，但是未提及由 該方法制得的微丸酶的溶解性、常溫下的穩定性、與祠料的親和力、 包膜率等。
CN 1775067A公開了一種包膜顆粒植酸酶的生產方法，該方法制 備的包膜顆粒植酸酶流動性、分散性、耐溫性好，但該方法使用了腸 溶性包衣材料，在胃中很難溶解，只有在小腸中才能溶解發揮作用， 而腸道中堿性環境不利于植酸酶作用的發揮；另外包衣材料的溶解時 間為30分鐘，時間較長，發揮作用較慢；第三該方法使用乙醇作為腸 溶膜溶解材料，容易產生對產品和環境的污染；第四飼料制粒溫度很 多達到85 。C以上，而CN 1775067A方法只涉及到80。C的存留率。
本發明人致力于植酸酶的研究，對包衣微丸植酸酶的制備工藝， 在選材和具體工藝參數進行了調整和改進，得到30~60目粒度均勻、 表面規整的包衣微丸植酸酶，從而提高了植酸酶抗逆性和耐溫性
發明內容
因此，本發明的目的在于提供一種粒度均勻、表面規整并具有優
異的抗逆性和耐溫性的包衣微丸植酸酶；本發明的另一目的在于提供
上述包衣微丸植酸酶的制備方法。
本發明的包衣微丸植酸酶由微丸植酸酶和包衣層組成，該包衣凝 丸植酸酶顆粒大小為30-60目，其中，所述的^f鼓丸植酸酶由載體和有 效量植酸酶構成，載體由占載體總量的30wt% ~ 50wt。/。的玉米淀粉、 10wt% ~ 30wt。/。的玉米芯4分、5wt% ~ 15wt。/。的云石粉和10wt% ~ 25wt% 的乳糖構成；所述的包衣層由羥丙基曱基纖維素、羥基丙基纖維素、 聚丙烯酸樹脂和聚乙烯吡咯烷酮按10wt% 30wt% : 10wt% 30wt% : 30wt% 50wt% : 10wt。/o 30wt。/。比例形成；」微丸植酸酶和 包衣層之間的重量比為40~ 100:1。
在本發明中，所采用的羥丙基曱基纖維素中曱氧基含量為19wt % ~ 24 wt %,羥丙基含量為4 wt% ~ 12 wt %，優選粘度為20 ~ 30 mPa.s;所采用的羥基丙基纖維素中羥丙氧基含量60 wt % ~ 66 wt %, 優選粘度為1500 ~ 2500 mPa.s;所采用的聚丙烯酸樹脂的相對密度 0.810 — 0.820，石i/f直162~ 198，優選粘度為5 ~ 200 mPa.s;以及所釆用 的聚乙烯吡咯烷酮(PVP )的氮含量為11.5 wt% ~ 12.8 wt %,優選相 對粘度K值為27~32。
本發明提供了上述包衣微丸植酸酶的制備方法，該方法包括如下 步驟
1.微丸植酸酶的制備
將占植酸酶載體總量的30wt% ~ 50wt。/o的玉米淀粉、10wt% ~ 30wt。/o的玉米芯粉、5wt%~ 15wt。/。的云石粉和10wt% 25wtQ/。的乳糖
作為植酸酶載體混合均勻。然后將混合均勻的植酸酶載體和植酸酶發 酵液充分混合，其中才直酸酶載體和植酸酶發酵液占該總混合物比例分
別為40wt。/。 60wt。/。和40wt% ~ 60wt。/。。植酸酶發酵液為產植酸酶菌抹
經過液體深層發酵，利用葡萄糖、硫酸氨等培養物生產的液體發酵產
物，主成分為水分和植酸酶蛋白。
將上述混合均勻的植酸酶載體和植酸酶發酵液混合物投入搖擺制 粒機，通過物理擠壓，物料制成長約3 ~ 5mm，直徑約1 ~ 3mm的柱狀顆粒。
然后拋圓，并在進風溫度70 90。C下烘干，形成微丸植酸酶。 2.包衣
將羥丙基甲基纖維素、羥基丙基纖維素、聚丙烯酸樹脂和聚乙烯 p比咯烷酮按10wt% 30wt%: 10wt% 30wt%: 30wt% 50 wt%: 10wt。/。 30wt。/。比例配制成2wt% ~ 5wt。/。的水溶液，然后采用噴射法對 步驟1得到的微丸植酸酶進行包被成膜，然后烘干，篩分收集30 ~ 60 目大小的包衣微丸植酸酶。
下面更具體地說明本發明的制備方法
在步驟1微丸植酸酶的制備中，具體包括
(1 )混合吸附
設備混合機
配方按照玉米淀粉3Owt% ~ 5Owt%,玉米芯粉1 Owt% ~ 30 wt%, 云石粉5 wt% ~ 15 wt%,乳糖10 wt% ~ 25 wt %比例混合。將上述植酸 酶載體和植酸酶發酵液充分混合，其中植酸酶載體和植酸酶發酵液占
總混合物比例分別為40wt。/。 60wt。/o和40wt% 60wt%，其中植酸酶發 酵液為產植酸酶菌抹經過液體深層發酵，利用葡萄糖、硫酸氨等培養 物生產的液體發酵產物，主成分為水分和植酸酶蛋白。
方法先將各種固體物料在混合機中充分混合5min，然后加入一 定量的植酸酶發酵液，開動攪拌繼續混合10min。
(2) 制粒
設備搖擺制粒機
方法將物料加入制粒機的料斗中，啟動設備，將物料制成長約3 ~ 5mm,直徑約1 ~ 3mm的柱狀顆粒。
(3) 拋圓
設備球形拋圓機
方法將制成的柱狀顆粒物料投入拋圓機的內腔中，啟動設備， 調整轉速為400 ~ 600rpm,直至柱狀顆粒變成圓形顆粒后出料。
(4 )烘干
設備旋流流化床制粒包衣機
方法將40wt % ~ 60wt %圓形顆粒狀物料投入干燥塔內，啟動設 備，調整進風溫度為70~90°C,烘干60min后，停止烘千。再向干燥 塔內投入剩余物料，再次啟動設備，保持進風溫度70 ~ 90°C ,直至將 物料烘干(含水量不高于6%，約需70 90min)。
在步驟2包衣過程中，具體包括
(1 )包衣
設備流化床制粒包衣機
方法將羥丙基曱基纖維素、羥基丙基纖維素、聚丙烯酸樹脂和 聚乙烯吡咯烷酮按照10wt% 30wt% : 10wt% 30wt% : 30wt% 50 wt% : 10wt。/。 30wt。/。的比例配成2wt% ~ 5wty。水溶液，壓入才幾器噴 槍中。將步驟1得到的圓形顆粒狀微丸植酸酶^:入干燥^^內，啟動設 備，調整進風溫度為70~90°C,同時開啟噴槍進行包被，直至將物料 烘千(含水量不高于6%,約需2 3小時)。
(2)篩分
設備振動篩分機
方法啟動設備，將經干燥的物料投入加料口中，不同粒徑的顆 粒被分成三個等級，收集30~60目大小的顆粒。
有益效果
本發明精選獨特的成型制丸和包衣材料，可使植酸酶產品在使用、 儲存時保持酶活穩定，抵抗外界高溫、高濕等不良環境的能力增強， 本發明的優點如下
1、 本發明所使用的包衣材料為胃溶性材料，在胃中可以立刻溶解 釋放出植酸酶并發揮作用。本發明所使用的植酸酶發揮作用的pH值在 2.0~6.0之間，而動物胃是偏酸性的環境，因此可以很好的發揮作用。
2、 本發明所用包衣材料為水溶性材料，以水溶解，不使用有機溶 劑，不污染產品和環境，且成本較低。
3、 本發明的微丸植酸酶及包衣微丸植酸酶，溶解時間為10分鐘， 可以在動物胃中迅速溶解，保證了其水解作用的發揮。
4、 本發明的微丸及微丸包衣植酸酶粒度在30 ~ 60目，容重0.6g/L, 因此，微丸和包衣微丸植酸酶在祠料使用或轉運過程中不分級，擴散 穩定性好。
5、 包衣材料耐高溫性能良好，在制粒溫度達85。C時，仍能達到 90%以上的存留率。
6、 本發明制備的包衣微丸植酸酶為微球形，圓整，形狀規則，粒 度均勻。最大限度地減少與外界的結合面積，降低不利因素對植酸酶 酶活的影響。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明作進一步說明。 實施例1
將130kg玉米淀粉、60kg的玉米芯粉、40kg的云石粉、70kg的乳 糖，共計300kg物料在混合機中混合5min,然后加入240kg植酸酶發 酵液，(該發酵液為產植酸酶菌林經過深層液體發酵，利用葡萄糖、疏 酸氨等培養物生產的液體發酵產物，主成分為水分和植酸酶蛋白，酶 活為10000U/g ),繼續混合1 Omin。
將混合好的物料加入搖擺制粒機料斗中，啟動設備，將物料制成 長約3 ~ 5mm,直徑約1 ~ 3mm的柱狀顆粒。將制成的柱狀顆粒物料投 入拋圓機的球形拋圓機內腔中，啟動設備，調整轉速為400 600rpm， 直至柱狀顆粒變成圓形顆粒后出料。
將300kg圓形顆粒狀物料投入干燥塔內，啟動設備，調整進風溫 度為7(TC,烘干60min后，停止烘千。再向干燥塔內再投入240kg物 料，再次啟動設備，保持進風溫度90。C, 90min后物料烘干，制成微
丸植酸酶。
將lkg羥丙基曱基纖維素、lkg羥基丙基纖維素、2kg聚丙烯酸樹 脂和lkg聚乙烯吡咯烷酮配成5。/。水溶液100kg,壓入 ^幾器噴^r中。將 步驟1得到的圓形顆粒狀微丸植酸酶200kg投入干燥塔內，啟動設備， 調整進風溫度為90°C，同時開啟噴槍進行包被，直至將物料烘干，2 小時烘干。
實施例2:
將100kg玉米淀粉、40kg的玉米芯粉、20kg的云石粉、40kg的乳 糖，共計200kg在混合機中混合5min,然后加入300kg發酵液(該發 酵液為產植酸酶菌林經過液體深層發酵，利用葡萄糖、硫酸氨等培養 物，生產的液體發酵產物，主成分為水分和植酸酶蛋白，酶活為 8000U/g)，繼續混合10min。
將混合好的物料加入搖擺制粒機料斗中，啟動設備，將物料制成 長約3 ~ 5mm,直徑約1 ~ 3mm的柱狀顆粒。將制成的柱狀顆粒物料投 入拋圓機的球形拋圓機內腔中，啟動設備，調整轉速為400 ~ 600rpm, 直至柱狀顆粒變成圓形顆粒后出料。
將300kg圓形顆粒狀物料投入干燥塔內，啟動設備，調整進風溫 度為70°C,烘干60min后，停止烘干。再向干燥塔內投入200kg物料， 再次啟動設備，保持進風溫度90。C, 90min后物料烘干，制成微丸植酸酶。
將0.4kg羥丙基曱基纖維素、0.4kg羥基丙基纖維素、0.8kg聚丙烯 酸樹脂和0.4kg聚乙烯吡咯烷酮配成2。/。水溶液，壓入機器噴槍中。將
步驟1得到的圓形顆粒狀微丸植酸酶200kg投入干燥塔內，啟動設備，
調整進風溫度為90°C,同時開啟噴槍進行包被，直至將物料烘千，2 小時烘干。
實施例3
性能測試
1、 外觀感官測量，使用放大鏡鏡檢顆粒圓整度、均勻度。本發 明制備的包衣微丸植酸酶為微球形，圓整，形狀規則，粒度均勻。
2、 致密性感官測量，手捻無破碎。
3、 酶活均勻度 一批產品生產出來后，在不同的位點取10個樣 品，按照GB/T18634飼用植酸酶活性的測定 一 分光光度法，結合國 家檢測機構的相關指導書，測定每個樣品的植酸酶酶活然后測定變異 系數。本發明制備的包衣微丸植酸酶酶活含量均勻度高，變異系數小 于5%。
4、 粒度4吏用標準樣品篩，隨機抽測lkg樣品中，30-60目的顆 粒重量。本發明的包衣微丸植酸酶顆粒粒徑適宜，30~60目占90%以上。
5、 容重取1L量桶，向量桶中倒入微丸植酸酶或包衣微丸植酸 酶至1L刻度線處，測定重量，減量筒重為1L的植酸酶重量，即容重。 微丸植酸酶或包衣微丸植酸酶容重適宜，0.60kg/L左右，與祠料有較 好的親和力，不分級、不起靜電。
6、 溶解速度將產品以1: 100的比例放入水溶液中，測定溶解 時間。包衣材料溶解性好，在水中完全溶解時間為IO分鐘。
7、 穩定性分別將產品單獨存放、放入預混料中、放入濃縮料中、
放入配合飼料中存》文一定時間，測定存放前和存力文后酶活，測量酶活
的保留率，酶活測定按照GB/T18634飼用植酸酶活性的測定 一 分光 光度法，結合國家檢測機構的相關指導書進行。25。C常溫保存6個月 的試驗數據表明單獨存放時微丸植酸酶的存留率比市場上普通植酸 酶提高9.2%，包衣微丸植酸酶的存留率提高11.1%;在濃縮料中存放 時微丸植酸酶的存留率比普通植酸酶提高12.8%,包衣孩i丸植酸酶的存 留率提高15.7%;在預混料中微丸植酸酶的存留率比普通植酸酶提高 23.5%，包衣微丸植酸酶的存留率提高26.9%。
8、 耐溫性i式-驗
模擬試驗將植酸酶按一定比例與玉米粉混合，加入水分，使樣 品達到18wt。/。 20wt。/。的模擬水分條件，制成試驗樣品，測定酶活含 量，將樣品放入供箱，按設定的模擬溫度、模擬時間加熱，加熱后， 待樣品冷卻后，測樣品酶活，測定存留率，酶活的測定按照GB/T18634 飼用植酸酶活性的測定 一 分光光度法，結合國家檢測機構的相關指 導書進行。
生產試驗將植酸酶按一定比例加入配合飼料，在設定的制粒溫 度和時間下制粒，制粒后取顆粒料測定酶活，測定存留率，酶活測定 按照GB/T18634祠用植酸酶活性的測定一分光光度法，結合國家檢 測機構的相關指導書進行。
與普通植酸酶相比，在85。C條件下，微丸植酸酶的存留率提高 24%;包衣微丸植酸酶存留率提高35%。
權利要求
1、一種包衣微丸植酸酶，其由微丸植酸酶和包衣層組成，其特征是，該包衣微丸植酸酶顆粒大小為30～60目，其中，所述的微丸植酸酶由載體和有效量植酸酶構成，載體由占載體總量的30wt％～50wt％的玉米淀粉、10wt％～30wt％的玉米芯粉、5wt％～15wt％的云石粉和10wt％～25wt％的乳糖組成；所述的包衣層由羥丙基甲基纖維素、羥基丙基纖維素、聚丙烯酸樹脂和聚乙烯吡咯烷酮按10wt％～30wt％10wt％～30wt％30wt％～50wt％10wt％～30wt％比例形成；微丸植酸酶和包衣層之間的重量比為40～100∶1。
2、 根據權利要求1所述的包衣微丸植酸酶，其特征是，所述的羥 丙基曱基纖維素，其中的曱氧基含量為19wt%~24wt%，羥丙基含量 為4 wt% ~ 12 wt %,粘度為20 ~ 30 mPa.s;所述的鞋基丙基纖維素， 其中的羥丙氧基含量60 wt % ~ 66 wt %,粘度為1500 ~ 2500 mPa.s;所 述的聚丙烯酸樹脂，其相對密度為0.810- 0.820,堿值為162~198， 粘度為5 200mPa.s;所述的聚乙烯吡咯烷酮，其氮含量為11.5wt%~ 12.8 wt %，相對粘度K值為27 ~ 32。
3、 一種制備包衣微丸植酸酶的方法，該方法包括步驟 1)微丸植酸酶的制備將占植酸酶載體總量的30wt% ~ 50wt%的玉米淀4分、10wt% ~ 30wt。/。的玉米芯粉、5wt%~ 15wt。/。的云石粉和10wt% 25wt。/()的乳糖 作為植酸酶載體和植酸酶發酵液混合均勻，植酸酶載體和植酸酶發酵 液占該總混合物比例分別為40wt。/。 60wt。/。和40wt% 60wt%，其中植 酸酶發酵液為產植酸酶菌林經過液體深層發酵生產的發酵產物，主成 分為水分和植酸酶蛋白；將混合均勻的植酸酶載體和植酸酶發酵液混合物才更入搖擺制粒機，通過物理擠壓，物料制成長約3~5mm，直徑約1 3mm的柱狀顆粒;然后拋圓，并在進風溫度70 90。C下烘干，形成孩i丸植酸酶； 2)包衣將羥丙基曱基纖維素、羥基丙基纖維素、聚丙烯酸樹脂和聚乙烯 吡咯烷酮按10wt% 30wt% : 10wt% 30wt% : 30wt% 50 wt% : 10wt。/。 30wt。/。比例配制成2wt% ~ 5wt。/。的水溶液，然后采用噴射法對 步驟1得到的微丸植酸酶進行包被成膜，然后烘干，篩分收集30~60 目大小的包衣微丸植酸酶。
4、根據權利要求3所述的制備包衣微丸植酸酶的方法，其特征是， 所述的羥丙基曱基纖維素，其中的曱氧基含量為19wt%~24wt%,羥 丙基含量為4 wt% ~ 12 wt %,粘度為20 ~ 30 mPa.s;所述的輕基丙基 纖維素，其中的羥丙氧基含量60 wt%~66 wt%，粘度為1500-2500 mPa.s;所述的聚丙烯酸樹脂，其相對密度為0.810 ~ 0.820,堿值為162 ~ 198,粘度為5 -200 mPa.s;所述的聚乙烯吡咯烷酮，其氮含量11.5 wt% ~ 12.8 wt %,相對粘度K值為27 ~ 32。
全文摘要
本發明涉及一種包衣微丸植酸酶及其制備方法。本發明的包衣微丸植酸酶由微丸植酸酶和包衣層組成，該包衣微丸植酸酶顆粒大小為30～60目，顆粒致密，容重適宜。其中，所述的微丸植酸酶由載體和有效量植酸酶構成，各載體成分占載體總量的比例為30wt％～50wt％的玉米淀粉、10wt％～30wt％的玉米芯粉、5wt％～15wt％的云石粉、10wt％～25wt％的乳糖；所述的包衣層由羥丙基甲基纖維素、羥基丙基纖維素、聚丙烯酸樹脂和聚乙烯吡咯烷酮按10wt％～30wt％∶10wt％～30wt％∶30wt％～50wt％∶10wt％～30wt％比例形成。本發明還公開了包衣微丸植酸酶的制備方法。本發明精選獨特的成型制丸和包衣材料，可使植酸酶產品在使用、儲存時保持酶活穩定，抵抗外界高溫、高濕等不良環境的能力增強。
文檔編號C12N9/16GK101168734SQ20071016157
公開日2008年4月30日 申請日期2007年9月29日 優先權日2007年9月29日
發明者李光智 申請人:北京昕地美飼料科技有限公司