本發(fā)明涉及有機(jī)物分離提取，尤其涉及一種玉米超氧化物歧化酶的制備方法。

背景技術(shù)：

1、超氧化物歧化酶(superoxide?dismutase，sod)是生物體內(nèi)存在的一種抗氧化金屬酶，它能夠催化超氧陰離子自由基歧化生成氧和過氧化氫，在機(jī)體氧化與抗氧化平衡中起到至關(guān)重要的作用，與很多疾病的發(fā)生、發(fā)展密不可分。

2、酵母菌、細(xì)菌、真菌、生物工程菌等微生物和植物的根莖、葉子、種子或其他瓜果都是提取sod的來(lái)源。目前，從植物中提取sod是較為常見的方法，大多是從大蒜、玉米、番茄、桑葉、沙棘、仙人掌等植物中提取。

3、如申請(qǐng)?zhí)枮閏n202011634220.1的中國(guó)專利一種從神州草中提取超氧化物歧化酶的工業(yè)化生產(chǎn)方法，該發(fā)明提供一種從神州草中提取超氧化物歧化酶的工業(yè)化生產(chǎn)方法，屬于有機(jī)物分離提取技術(shù)領(lǐng)域。所述方法包括：s1.將神州草原料與磷酸鹽緩沖液混合均勻后加入粥化酶及表面活性劑進(jìn)行酶解處理；s2.酶解后進(jìn)行超聲提取并固液分離得液體；s3.向液體中加入激活劑、保護(hù)劑和穩(wěn)定劑中的任意一種或多種后，過濾收集神州草超氧化物歧化酶。該發(fā)明以適于工業(yè)化生產(chǎn)為目標(biāo)，通過對(duì)從神州草中提取超氧化物歧化酶的各工藝步驟進(jìn)行優(yōu)化，從而最終獲得一種從神州草中提取超氧化物歧化酶的工業(yè)化生產(chǎn)方法，具有良好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

4、相比于神州草，玉米原材料更容易獲取，現(xiàn)有用玉米制備超氧化物歧化酶復(fù)合酶的方法很多，但在制備過程中均存在使用漂白粉、次氯酸鈉等化學(xué)消毒劑的問題，由于化學(xué)消毒劑容易殘留，而且在生產(chǎn)過程中污染環(huán)境，對(duì)制備的超氧化物歧化酶復(fù)合酶的質(zhì)量也有一定影響。同時(shí)在干燥產(chǎn)品過程中，現(xiàn)有方法采用了冷凍干燥或噴霧，前者成本較高，后者酶活損失較大，兩者均不適合大規(guī)模生產(chǎn)的需要?，F(xiàn)有方法還存在萌芽率低、酶的收率低、生產(chǎn)規(guī)模小等技術(shù)問題，由于玉米是在萌芽裝置的盒體內(nèi)進(jìn)行萌芽，存在通風(fēng)量小的問題，玉米生長(zhǎng)環(huán)境狹小，容易使玉米表面產(chǎn)生菌膜，出現(xiàn)腐敗現(xiàn)象，導(dǎo)致萌芽率降低，影響制得的超氧化物歧化酶的質(zhì)量，而且容易出現(xiàn)殘留，不容易清洗，增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

5、此外，玉米中淀粉含量較高，導(dǎo)致酶解過程中液體黏稠，阻礙酶與細(xì)胞壁的接觸，降低酶解效率，影響sod的活性與提取量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)實(shí)施例通過提供一種玉米超氧化物歧化酶的制備方法，解決了玉米作為原料生產(chǎn)sod時(shí)因淀粉含量高導(dǎo)致的黏稠問題，酶解效率顯著提高，sod的活性得到有效保護(hù)，且產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠，同時(shí)，該技術(shù)方案易于實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，降低了生產(chǎn)成本。

2、本技術(shù)實(shí)施例提供了一種玉米超氧化物歧化酶的制備方法，具體包括如下步驟：

3、s1.預(yù)處理：將發(fā)芽玉米粉碎至80-120目，在粉碎的發(fā)芽玉米中按照1:2-4的比例加入ph＝7.8、0.05mol/l的磷酸緩沖液，混合均勻研磨成玉米漿，超聲波細(xì)胞破碎；

4、s2.酶解：

5、s21.將超聲破碎后的玉米漿加入滾筒篩中，并使?jié)L筒的下半部分浸入酶解混合液中；啟動(dòng)滾筒篩，使玉米物料在滾筒內(nèi)翻滾，同時(shí)保持浸沒在酶解混合液中；

6、s22.每隔10-15分鐘，抽取酶解混合液進(jìn)行離心分離，去除懸浮的淀粉顆粒和其他雜質(zhì)；

7、s23.將離心后的澄清液體重新倒入滾筒篩中，循環(huán)進(jìn)行酶解，循環(huán)次數(shù)為2-3次；

8、s24.將酶解玉米漿攪拌均勻后過濾，收集濾液，在濾液中加入濾液重量的0.5％-1.5％的抗氧化劑；

9、s3.提取與后處理：

10、s31.將濾液超聲獲得液體，向液體中加入激活劑、保護(hù)劑和穩(wěn)定劑中的任意一種或多種；

11、s32.濃縮、干燥：將濾液置入低溫真空濃縮機(jī)內(nèi)，在22-25℃下蒸發(fā)8-15小時(shí)，得到玉米超氧化物歧化酶多酶液體；將玉米超氧化物歧化酶多酶液體與占總重1％的二氧化硅混合均勻后置入低溫真空干燥設(shè)備內(nèi)，冷凍干燥，得到玉米超氧化物歧化酶多酶粉劑。

12、進(jìn)一步的，所述滾筒篩滾筒軸線水平設(shè)置，滾筒篩孔的直徑小于玉米破碎粒徑，一端開口用于進(jìn)料，另一端帶有出料口。

13、進(jìn)一步的，所述s21加入的玉米漿量為滾筒篩容積的40％-60％；酶解混合液包括復(fù)合酶和表面活性劑，復(fù)合酶為果膠酶、纖維素酶、半纖維素酶和蛋白酶的混合物，復(fù)合酶的添加量為玉米漿質(zhì)量的0.5-2％，表面活性劑為十二烷基磺酸鈉，添加量為米漿質(zhì)量的0.5-0.8％；酶解溫度45-55℃，ph值7.0-8.0，酶解時(shí)間為40-80分鐘。

14、進(jìn)一步的，在滾筒篩中還安裝多組旋轉(zhuǎn)葉片；利用物體動(dòng)力模型模擬攪拌過程中的物體流動(dòng)保證全面均勻的攪拌；具體地說，滾筒篩內(nèi)安裝多個(gè)葉片，初次選擇螺旋葉葉片形狀，葉片寬度占滾筒篩直徑的10％-20％，葉片長(zhǎng)度略小于滾筒篩長(zhǎng)度的一半，以交錯(cuò)排列方式進(jìn)行排列，葉片角度30-60°。

15、進(jìn)一步的，酶解混合液儲(chǔ)存罐體上還安裝透光度傳感器，建立透光度與淀粉濃度的映射關(guān)系模型；具體為：

16、相關(guān)透光度與淀粉濃度的映射關(guān)系模型由歷史數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)標(biāo)定進(jìn)行量化，相關(guān)量化數(shù)據(jù)的分析和擬合由實(shí)際情況而定；

17、滾筒篩下方的相機(jī)拍攝滾筒篩內(nèi)物料狀態(tài)并進(jìn)行特征提取和識(shí)別，計(jì)算淀粉顆粒在混合液中的浸入比例推算酶解進(jìn)程；

18、對(duì)采集到的原始圖像進(jìn)行灰度化直方圖分析；

19、隨即進(jìn)行濾波去噪預(yù)處理操作，提取淀粉顆粒特征；

20、應(yīng)用形態(tài)學(xué)操作來(lái)進(jìn)一步清理圖像，去除噪聲并連接相鄰的淀粉顆粒區(qū)域并提取淀粉顆粒的輪廓邊緣；

21、通過連通區(qū)域標(biāo)記算法，識(shí)別出圖像中所有的淀粉顆粒區(qū)域，并計(jì)算每個(gè)區(qū)域的面積和形狀特征；

22、對(duì)提取的特征進(jìn)行分類，區(qū)分淀粉顆粒與其他雜質(zhì)；

23、計(jì)算淀粉顆粒區(qū)域與混合液背景區(qū)域的接觸像素?cái)?shù)量來(lái)近似表示浸入比例；

24、并根據(jù)獲取的淀粉總量數(shù)據(jù)設(shè)定閾值，進(jìn)行步驟s221，當(dāng)?shù)矸蹪舛瘸^設(shè)定閾值時(shí)啟動(dòng)離心分離設(shè)備；

25、步驟s221結(jié)束后還進(jìn)行步驟s231：反復(fù)執(zhí)行上述操作直至完成提取分離超氧化物歧化酶。

26、進(jìn)一步的，在步驟s221啟動(dòng)離心分離設(shè)備后，分離出固體沉淀和上清液；固體沉淀主要為未溶解的淀粉顆粒。

27、進(jìn)一步的，將離心后獲得的固體沉淀進(jìn)行收集，烘干后使用精密天平進(jìn)行稱重并記錄沉淀物質(zhì)量，具體為：

28、s2211.計(jì)算玉米粉初始用量與淀粉含量比對(duì)，計(jì)算出理論上應(yīng)獲得的淀粉量；

29、s2212.通過比較實(shí)際沉淀物中的淀粉量與理論淀粉量，計(jì)算酶解進(jìn)程的完成度，得出酶解進(jìn)程的百分比完成度；

30、其中，酶解進(jìn)程完成度ma為烘干后稱重測(cè)定的實(shí)際淀粉量；

31、s2213.分析上述步驟，評(píng)估溫度、ph值、酶用量等酶解條件對(duì)進(jìn)程完成度的影響。

32、進(jìn)一步的，在記錄并分析沉淀物質(zhì)量后，還設(shè)置傳感器和數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，獲得連續(xù)、動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)集，包括酶解過程中各參數(shù)的變化情況，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并記錄同一批次物料的酶解進(jìn)度和整體時(shí)間數(shù)據(jù)。

33、進(jìn)一步的，在每批次物料酶解前，收集前三批次的數(shù)據(jù)，計(jì)算平均值，建立酶解操作的基線標(biāo)準(zhǔn)；其中，酶解操作的基線值公式：

34、

35、n代表要計(jì)算平均值的數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)量，在此實(shí)施場(chǎng)景下，指前三批次的數(shù)據(jù)數(shù)量，databatch_i代表第i批次的數(shù)據(jù)值，表示從第一個(gè)批次到第n個(gè)批次的所有數(shù)據(jù)值之和；該公式的意指，通過將前三批次的數(shù)據(jù)值相加，除以批次的數(shù)量，計(jì)算出這些數(shù)據(jù)的平均值，該平均值就作為基線值。

36、進(jìn)一步的，根據(jù)淀粉濾出滾筒篩的實(shí)時(shí)進(jìn)度，動(dòng)態(tài)調(diào)整滾筒篩轉(zhuǎn)速和混合液攪拌時(shí)間間隔，以達(dá)到最佳酶解效果；

37、結(jié)合淀粉單次濾出量和整體累計(jì)量，分析淀粉在混合液中的分布和濃度，自動(dòng)調(diào)整離心機(jī)的排液沖洗頻次；

38、在攪拌停止時(shí)，相機(jī)捕捉滾筒篩內(nèi)混合液上部的圖像，轉(zhuǎn)換為灰度圖用于分析淀粉顆粒的分布和濃度；

39、通過圖像處理算法，分析灰度圖像中不同區(qū)域的灰度值變化，判斷淀粉濾出的進(jìn)度和質(zhì)量得出淀粉濾出的實(shí)時(shí)進(jìn)度和預(yù)估量；

40、綜合分析滾筒篩轉(zhuǎn)速、攪拌時(shí)間間隔、離心頻次、圖像識(shí)別結(jié)果等數(shù)據(jù)，評(píng)估當(dāng)前酶解參數(shù)的有效性；

41、根據(jù)評(píng)估結(jié)果，調(diào)整酶解控制參數(shù)。

42、本技術(shù)實(shí)施例中提供的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn)：

43、其一、通過將酶解過程設(shè)置在滾筒篩上，滾筒的下半部分浸入酶解混合液中，從而使物料始終浸沒在酶解混合液中，同時(shí)，滾筒篩孔的直徑，小于玉米破碎粒徑，淀粉顆粒能夠通過篩孔，便于淀粉濾除；通過滾筒篩的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)淀粉顆粒的有效濾除，同時(shí)保證酶解混合液能夠充分接觸并酶解玉米細(xì)胞壁，通過滾筒篩的動(dòng)態(tài)翻滾和酶解混合液的循環(huán)更新，提高酶解效率，減少淀粉對(duì)酶解過程的干擾，有效解決了玉米作為原料生產(chǎn)sod時(shí)因淀粉含量高導(dǎo)致的黏稠問題，酶解效率顯著提高，sod的活性得到有效保護(hù)，且產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠，同時(shí)，該技術(shù)方案易于實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益；

44、其二、通過設(shè)置攪拌系統(tǒng)確保淀粉顆粒在酶解混合液中均勻分散，避免局部濃度過高導(dǎo)致的黏稠問題，提高酶與玉米細(xì)胞的接觸效率；通過實(shí)時(shí)透光度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的透光度數(shù)據(jù)及時(shí)反映混合液中淀粉的釋放與分散情況，為調(diào)整攪拌參數(shù)提供依據(jù)；通過圖像分析與淀粉浸入量計(jì)算，實(shí)現(xiàn)非侵入式、實(shí)時(shí)的酶解進(jìn)程監(jiān)測(cè)，為工藝調(diào)整提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)支持；通過混合液淀粉總量控制與離心分離過程，有效去除混合液中的多余淀粉，減輕黏稠度，同時(shí)回收淀粉資源，提高整體工藝的經(jīng)濟(jì)性；

45、其三、通過進(jìn)一步優(yōu)化離心分離后的淀粉量分析步驟，實(shí)現(xiàn)了對(duì)酶解進(jìn)程完成度的量化評(píng)估，通過比較實(shí)際淀粉量與理論淀粉量的差異，能夠直觀反映酶解反應(yīng)的效率，并為工藝優(yōu)化提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支持，提高了生產(chǎn)過程的可控性和預(yù)測(cè)性，從而提升產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率；通過攪拌系統(tǒng)優(yōu)化、實(shí)時(shí)透光度監(jiān)測(cè)、圖像分析與淀粉浸入量計(jì)算、混合液淀粉總量控制與離心分離的措施，顯著提升了玉米原料sod提取過程中的酶解效率；確保酶與玉米細(xì)胞的充分接觸，縮短酶解時(shí)間，提高sod得率；通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)酶解進(jìn)程的精準(zhǔn)控制，減少人為干預(yù)誤差；有效回收淀粉資源，減少?gòu)U棄物產(chǎn)生，提升工藝的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性；

46、其四、通過引入數(shù)據(jù)連續(xù)監(jiān)測(cè)、基線建立、主動(dòng)控制、圖像識(shí)別等先進(jìn)技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)了酶解過程的智能化管理和優(yōu)化；通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與分析，結(jié)合圖像識(shí)別技術(shù)，能夠準(zhǔn)確判斷淀粉濾出進(jìn)度，并據(jù)此動(dòng)態(tài)調(diào)整酶解控制參數(shù)；這種閉環(huán)反饋機(jī)制不僅提高了酶解效率，還確保了生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性和可控性；能夠顯著縮短酶解時(shí)間，提高產(chǎn)物活性，同時(shí)降低生產(chǎn)成本和能耗。