第一篇：論文單細胞蛋白的提取方法及發(fā)展方向研究

------------------------學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文

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【摘 要】本文簡單概述了單細胞蛋白，及單細胞蛋白在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、飼料等方面的應(yīng)用；闡明了單細胞蛋白的開發(fā)和生產(chǎn)前景

【關(guān)鍵詞】 單細胞蛋白 安全性 提取制備工藝 應(yīng)用 發(fā)展前景

目 錄

引言: 單細胞蛋白的營養(yǎng)價值極高，氨基酸的組成較為齊全，含有人體必需的8種氨基酸，而且生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)原料來源廣，可以工業(yè)化生產(chǎn)，它不僅需要的勞動力少，不受地區(qū)、季節(jié)和氣候的限制，而且產(chǎn)量高，質(zhì)量好。所生產(chǎn)的蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)含量高，對人體無致病作用，味道好并且易消化吸收，對培養(yǎng)條件要求簡單，生長繁殖迅速等。單細胞蛋白的生產(chǎn)過程也比較簡單，目前有多種提取工藝。單細胞蛋白不僅能制成“人造肉”，供人們直接食用，還常作為食品添加劑，用以補充蛋白質(zhì)或維生素、礦物質(zhì)等。單細胞蛋白既可變廢為寶，又可獲得高層次的綜合經(jīng)濟效益，解決環(huán)境污染問題。單細胞蛋白作為飼料蛋白，已被世界廣泛應(yīng)用。作為一種新型食品原料的問世，單細胞蛋白單細胞蛋白液受到都可接受性、安全性等問題。因為單細胞蛋白的核酸含量在4%～18%，食用過多的核酸可能會引起痛風(fēng)等疾病。此外，單細胞蛋白作為一種食物，人們在習(xí)慣和心理上一時也難以接受。因此 1

研究單細胞蛋白的提取方法及發(fā)展方向是一個必要的問題。

內(nèi)容：

《單細胞蛋白的提取方法及發(fā)展方向研究》

單細胞蛋白的概述

單細胞蛋白：英文名Single-Cell-Protein，簡稱SCP。是從人工培養(yǎng)的單細胞生物中獲得的菌體蛋白質(zhì)，又叫微生物蛋白，菌體蛋白。作為一種生物化工高新技術(shù)產(chǎn)品單細胞蛋白是由許多工農(nóng)業(yè)廢料及石油廢料微生物菌體。因而，單細胞蛋白不是一種純蛋白質(zhì)，而是由蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、核酸及不是蛋白質(zhì)的含氮化合物、維生素和無機化合物等混合物組成的細胞質(zhì)團。單細胞蛋白的特點：

第一，營養(yǎng)物質(zhì)極為豐富。其中，蛋白質(zhì)含量高達

40%～80%，（而作物中蛋白質(zhì)含量最高的大豆僅達35％~45％），比大豆高10%～20%，比肉、魚、奶酪高20%以上；從氨基酸的組成來看，單細胞蛋白中除含硫氨基酸不足外，其他氨基酸含量充足并保持良好的平衡。同時還含有多種維生素、碳水化合物、脂類、礦物質(zhì)，以及豐富的酶類和生物活性物質(zhì)，如輔酶A、輔酶Q、谷胱甘肽、麥角固醇等。

第二，原料來源廣泛，可就地取材，廉價大量地解決原料問題。一般有以下幾類：1.碳水化合物。2.烴類、石油、天然氣及相關(guān)產(chǎn)品，如原油、柴油、甲烷、乙醇等；3.無機氣體4.有機工農(nóng)業(yè)廢水（①農(nóng)業(yè)廢物、廢水，如秸稈、蔗渣、甜菜渣、木屑等含纖維素的廢料及農(nóng)林產(chǎn)品的加工廢水；②工業(yè)廢物、廢水，如食品、發(fā)酵工業(yè)中排出的含糖有機廢水、亞硫酸紙漿廢液等；）

第三，單細胞蛋白質(zhì)生產(chǎn)周期短，效率高。如酵母菌在良好條件下每接種100千克，1天即可獲得2500千克酵母，其生長繁殖速度約為大豆的1300倍，為動物生長的2000倍。微生物的生長速度世代周轉(zhuǎn)迅速因此生產(chǎn)效率高。

第四，節(jié)約土地，可以完全工業(yè)化生產(chǎn)。生產(chǎn)不受季節(jié)氣候的制約，易于人工控制，同時由于在大型發(fā)酵罐中立體式培養(yǎng)占地面積少。單細胞蛋白生產(chǎn)比農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要的勞動力少，又不受地區(qū)、季節(jié)和氣候條件的制約，可在占地有限的小設(shè)備上進行，不僅數(shù)量大，而且質(zhì)量好，遠遠超過現(xiàn)有糧食品種的蛋白質(zhì)。

第五，單細胞生物易誘變，比動、植物品種容易改良，因此可采用物理、化學(xué)、生物學(xué)方法定向誘變育種，獲得蛋白質(zhì)含量高、質(zhì)量好、味美，并易于提取蛋白質(zhì)的優(yōu)良菌種。

第六，核酸含量高，細菌細胞中核酸含10%-18%。酵母（干基）6%-11%,肉只有2%。核酸過多會抑制動物的生長，若攝入過多的核酸，會造成血液中含酸量上升，大多數(shù)動物和人代謝利用核酸的能力有限，可導(dǎo)致體內(nèi)尿酸積存。由于尿酸在生理的PH條件下是微溶的，它會在關(guān)節(jié)沉淀或析出結(jié)晶，造成痛風(fēng)或風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎；又由于在尿中含量大于其溶解度，會在泌尿系統(tǒng)中沉淀成結(jié)石。單細胞蛋白的安全性： 核酸問題：

核酸的組成成分嘌呤堿基，在動物體內(nèi)會轉(zhuǎn)變成尿酸，尿酸在無脊椎動物、魚類、兩棲類和許多哺乳動物體內(nèi)會在尿酸酶的作用下繼續(xù)轉(zhuǎn)變成水溶性更大的尿囊素，因此飼料中即使有很高含量的嘌呤存在不會造成危害。人體內(nèi)尿酸酶含量很低，嘌呤基本分解代謝物為低溶解度的尿酸攝入過多的嘌呤化合物則會使血漿和尿液中尿酸含量過高從而導(dǎo)致它在關(guān)節(jié)與軟組織中積累和形成尿路結(jié)石。另外，細胞中有難于消化的類脂——細胞膜，影響蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收。因此在使用時要限量使用。所以作為人類食品的SCP其攝入量必須加以控制。成年人每日攝入核酸量不得超過2g，食用的SCP也必須是除核酸產(chǎn)品。

食品安全對SCP的影響：

SCP作為飼料蛋白已被廣泛的應(yīng)用，但作為人類食品聯(lián)合國蛋白質(zhì)咨詢組織對SCP的安全性評價做出了一系列的規(guī)定：生產(chǎn)菌株不是病原菌，不產(chǎn)生毒素；石油原料中多環(huán)芳香族烴含量低，農(nóng)產(chǎn)品原料中重金屬與農(nóng)藥的殘留量不能超過標準；培養(yǎng)及產(chǎn)品處理過程中無污染，無溶劑殘留；產(chǎn)品中應(yīng)無病原菌、無活細胞、無原料和溶劑殘留；產(chǎn)品必須進行小白鼠和大白鼠的毒性試驗和兩年的致癌實驗，還要進行傳代遺傳、哺乳、致畸及變異應(yīng)實驗。這些試驗通過后，還要安排

作人的臨床試驗，測定scp對人的可接受性和耐受性?？捎糜谑称返膕cp生產(chǎn)的酵母菌主要有釀酒酵母、產(chǎn)朊假絲酵母和乳清酵母(脆壁克魯維酵母）等。

單細胞蛋白的提取方法：

單細胞蛋白的生產(chǎn)要求：生產(chǎn)菌種繁殖速度快，菌體收量大；原料價格低，易得到或利用工農(nóng)業(yè)廢料；菌種營養(yǎng)要求底，培養(yǎng)方法簡單；發(fā)酵時不易污染雜菌，分離回收容易；菌體蛋白含量高，氨基酸組成好，適口性好；菌體及蛋白無毒性、病原性及致癌性；不產(chǎn)生廢水及其他污染；易于包裝運輸和儲藏。

單細胞蛋白的生產(chǎn)步驟包括原料處理、發(fā)酵基質(zhì)的調(diào)配、發(fā)酵條件的控制、菌體回收及分離、純化等幾個環(huán)節(jié)。發(fā)酵過程中溫度的控制、氧的供應(yīng)及熱量的排放是生產(chǎn)中要注意的問題。飼用單細胞蛋白生產(chǎn)可采用固體發(fā)酵，使用單細胞蛋白生產(chǎn)采用液體發(fā)酵工藝，發(fā)酵結(jié)束后，收獲的方法有離心分離和壓濾法。菌體收獲后必須洗滌數(shù)次，以盡量將培養(yǎng)基洗掉。藻類的培養(yǎng)則是在池內(nèi)進行，并需要足夠的光照，培養(yǎng)過程要經(jīng)常攪拌以補充表面養(yǎng)分。單細胞蛋白的一般工藝流程：

通氣 原料 —— 上清液

↓ ↓ ↑

菌種→種子擴大 →發(fā)酵罐培養(yǎng) →培養(yǎng)液 → 分離 →菌體

↓ 動物飼料←干燥←洗滌或分解← ↓

↓

食品←干燥←純化←蛋白質(zhì)抽取←分離←水解

近幾年主要的單細胞蛋白提取制備工藝技術(shù)及應(yīng)用有：（1）菌糠單細胞蛋白飼料生產(chǎn)方法

（2）單細胞蛋白質(zhì)作為魚類和貝類飼料的用途（3）利用皂素生產(chǎn)廢水發(fā)酵生產(chǎn)單細胞蛋白的方法（4）單細胞蛋白材料的用途（5）一種單細胞蛋白飼料的生產(chǎn)方法

（6）僅微溶于水或不溶于水的活性物質(zhì)和單細胞蛋白質(zhì)材料的混合 物的水分散體

（7）利用柑桔廢渣生產(chǎn)單細胞蛋白(SCP)飼料的方法（8）利用提取甾體皂甙元的殘渣生產(chǎn)單細胞蛋白的方法（9）一種單細胞蛋白質(zhì)飼料及其加工工藝

（10）冷法絮凝提取味精廢液中單細胞蛋白質(zhì)的方法（11）單細胞蛋白和蔗糖的生產(chǎn)方法

（12）利用抗氨固氮菌生產(chǎn)富硒單細胞蛋白,維生素E和菌肥的方法（13）固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)單細胞蛋白（14）一種單細胞蛋白的生產(chǎn)方法（15）生產(chǎn)甜菜渣單細胞蛋白的新方法（16）利用啤酒廢渣生產(chǎn)單細胞蛋白（17）粗淀粉一步法生產(chǎn)單細胞蛋白技術(shù)

（18）固態(tài)法單細胞蛋白(SCP)塔式發(fā)酵機（19）糟渣原料生產(chǎn)單細胞蛋白飼料技術(shù)（20）一種利用濃醪酒糟生產(chǎn)單細胞蛋白的方法（21）一種利用海洋酵母菌生產(chǎn)單細胞蛋白的工藝（22）利用廢糖蜜生產(chǎn)單細胞蛋白飼料的方法

（23）用大豆乳清廢水生產(chǎn)單細胞蛋白的復(fù)配酵母的制備方法（24）柑橘皮渣單細胞蛋白飼料生產(chǎn)技術(shù)

單細胞蛋白的應(yīng)用：

一、SCP 在飼料中的應(yīng)用

單細胞蛋白含有蛋白質(zhì)、碳水化合物、無機鹽、維生素等，其豐富的營養(yǎng)，可作為飼料的蛋白源，配制飼料可代替部分魚粉。例如用假絲酵母及產(chǎn)朊酵母作為菌種，利用亞硫酸廢液或石油生產(chǎn)酵母菌體，可用于牲畜飼料。用它喂養(yǎng)家禽、家畜，效果好、生長快，奶牛產(chǎn)奶多，雞產(chǎn)蛋率增高，并能增強機體免疫力。據(jù)分析，酵母單細胞蛋白中蛋白質(zhì)含量為45％－55％，比大豆高30％以上；細菌的單細胞蛋白中蛋白質(zhì)的含量高達70％，比大豆高50％，比魚粉高20％。因此，在各類飼料中加入單細胞蛋白添加劑，可以取得諸如使豬長得更快、牛產(chǎn)奶更多這樣的效果。

二、SCP在食品加工中的應(yīng)用：

SCP在食品加工中也有著重要作用，（1）可以增加谷類產(chǎn)品的營養(yǎng)價值。選用高賴氨酸含量的單細胞蛋白加到面包等谷物食品中可提高植物蛋白的生物價，也可提高谷物食品中的維生素。（2）它能

提高食品的物理性能，例如：經(jīng)組織化處理的濃縮蛋白具有理想的咀嚼性、松脆性、在水中無分散性。把活性干酵母加入意大利烘餅中可提高其延薄性能，把食用酵母以1%～3%的比例加入肉制品中可提高肉與水及脂肪的結(jié)合能力。（3）它還能提高食品的風(fēng)味，例如：酵母的濃縮蛋白質(zhì)具有顯著的鮮味，已被廣泛作為飼料、肉汁等食品的增香劑。酵母質(zhì)壁分離物可作為烘烤食品的增香劑。

三、SCP的其他應(yīng)用：

由于SCP中維生素、礦物質(zhì)含量豐富，因此常用于補充許多食物所需全部或部分的維生素和礦物質(zhì)。以酵母菌和假絲酵母菌生產(chǎn)的SCP，可直接用作人的食品。從酵母菌體重可提取輔酶A、細胞色素C及維生素等藥物，此外，SCP還可用于合成現(xiàn)穩(wěn)和粘合劑。

單細胞蛋白的發(fā)展前景：

食品安全對單細胞蛋白生產(chǎn)的影響：

全世界對食品安全的重視也限制了SCP的發(fā)展。食品安全不僅表現(xiàn)在人的直接食品對飼料的原料的安全性也提出了要求。傳統(tǒng)的以石油化工為原料為主要碳源（烴類、甲醇、乙醇、乙酸等）的SCP生產(chǎn)既有安全問題又受到石油短缺的影響。廢棄物為原料的SCP粗放生產(chǎn)方式生產(chǎn)也存在著化學(xué)和有害物質(zhì)的污染問題。原料的問世，都會產(chǎn)生可接受性、安全性等問題。單細胞蛋白也不例外。此外，單細胞蛋白作為一種食物，人們在習(xí)慣上一時也難以接受。但經(jīng)過微生物學(xué)家的努力，這些問題會得到圓滿解決。

單細胞蛋白的發(fā)展前景：

中國作為一個人口大國，人口眾多不僅糧食趨于緊張，食物結(jié)構(gòu)以植物蛋白為主，動物蛋白的攝入量與歐美各國相差懸殊，而且人民的食品結(jié)構(gòu)中存在著嚴重的蛋白質(zhì)供應(yīng)不足。而世紀生物科技革命的主戰(zhàn)場在大農(nóng)業(yè)。開展新農(nóng)業(yè)科技革命，應(yīng)以生物工程為中心，改革傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，創(chuàng)建新型農(nóng)業(yè)。微生物新型農(nóng)業(yè)的開發(fā)是生物工程技術(shù)推動農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要體現(xiàn)。發(fā)展微生物新型農(nóng)業(yè)，由植物、動物資源為主組成的“二維結(jié)構(gòu)”傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，調(diào)整為植物種植業(yè)、動物養(yǎng)殖業(yè)和微生物發(fā)酵轉(zhuǎn)化業(yè)的“三維結(jié)構(gòu)”的新農(nóng)業(yè)，這是一個產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)健全、資源節(jié)約型農(nóng)業(yè)；此外，白色農(nóng)業(yè)是節(jié)土、節(jié)水型農(nóng)業(yè)，能緩解傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)“與人爭地”、“與人爭水”日益尖銳的矛盾。

微生物單細胞蛋白也更適合我國的國情，一但進入大規(guī)模的商品化生產(chǎn)，必將對緩解蛋白飼料緊張、促進養(yǎng)殖業(yè)的迅速發(fā)展、增強人民的體質(zhì)發(fā)揮重要的作用，因此發(fā)展單細胞蛋白產(chǎn)業(yè)具有廣闊開發(fā)前景。

我們每年有數(shù)千萬噸的稻殼、棉籽殼、玉米芯等農(nóng)業(yè)廢棄物可以用來作為單細胞蛋白的生產(chǎn)原料。據(jù)有人測算，僅僅利用這些廢棄物的２０％，就可形成年產(chǎn)１００萬噸單細胞蛋白的生產(chǎn)能力，在工業(yè)生產(chǎn)的廢渣廢水中含有糖類和其他營養(yǎng)物質(zhì)，從工廠排放后極易發(fā)生腐敗，嚴重污染環(huán)境。利用這些廢棄資源生產(chǎn)單細胞蛋白不僅可降低水的生物需氧量和化學(xué)需氧量，從而減輕環(huán)境污染。既可變廢為寶，又可獲得高層次的綜合經(jīng)濟效益，解決環(huán)境污染問題。單細胞蛋白作

為飼料蛋白，已被世界廣泛應(yīng)用。許多國家單細胞蛋白的生產(chǎn)已具有+很大的規(guī)模，取得了豐碩成果。德國、美國、前蘇聯(lián)、加拿大等國早已用單細胞高活性生物飼料代替了魚粉。

SCP單細胞蛋白的開發(fā)與生產(chǎn)一方面，微生物蛋白食品的開發(fā)可以緩解耕地減少、糧食緊缺的矛盾，另一方面，高蛋白的微生物蛋白食品的開發(fā)，也有利于改善人們的食品結(jié)構(gòu)，滿足我們既要吃飽、又要吃好的要求。不僅為解決人類食品和飼料問題開辟了新的途徑，并且單細胞蛋白質(zhì)研究發(fā)展的實驗要比研究農(nóng)作物或家畜的實驗易于進行，而且在極短的時間內(nèi)就可得到有價值的數(shù)據(jù)與結(jié)果，而人類自身也會直接從單細胞工業(yè)的發(fā)展中享受到巨大的利益。

一座占地不多，年產(chǎn)10萬t單細胞蛋白的微生物工廠，能相當(dāng)于11.9988×104 hm2耕地生產(chǎn)的大豆蛋白質(zhì)，或是19.998×106 hm2原飼養(yǎng)牛羊生產(chǎn)的動物蛋白質(zhì)。發(fā)展白色農(nóng)業(yè)，可實現(xiàn)“人畜分糧”的目標，能極大地緩解糧食緊缺問題，白色農(nóng)業(yè)的微生物飼料為畜牧業(yè)的發(fā)展提供保障。我國現(xiàn)有秸稈6億多t，若其中2億t秸稈通過微生物發(fā)酵工程轉(zhuǎn)化為飼料，則可得到800億kg飼料糧，約為目前我國年用飼料糧的1/2，真正實現(xiàn)“人畜分糧”。通過引進新物種，開發(fā)挖掘潛在生態(tài)位，增加多功能循環(huán)鏈，提高系統(tǒng)綜合生產(chǎn)力。微生物肥料、食用菌和沼氣菌的引入，填補了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的一些潛在生態(tài)位；微生物肥料和微生物農(nóng)藥的應(yīng)用，可以減少能源、資源消耗，減輕環(huán)境污染，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)動植安全生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境保護；食用菌及沼氣菌的引入食物鏈后具有多種功能，如可實現(xiàn)食品、飼料、燃料

和肥料的協(xié)調(diào)生產(chǎn)和利用，大大提高了有機廢棄物的利用效率；微生物生態(tài)環(huán)保護劑可清除空氣中韻有毒氣體、水和土壤中的有害重金屬及有害化學(xué)物質(zhì)，是世界上正在發(fā)展的一項環(huán)保新產(chǎn)業(yè)。新型微生物農(nóng)業(yè)的崛起，標志著我國新的農(nóng)業(yè)科技革命的到來，它符合生態(tài)大農(nóng)業(yè)的發(fā)展要求，必將使我國的農(nóng)業(yè)發(fā)展走上一條高效和可持續(xù)發(fā)展之路。單細胞蛋白作為當(dāng)前比較尖端的科技產(chǎn)品，還處于剛剛起步階段，尤其在我國還不成熟，其發(fā)展前景是廣闊的

參考文獻：

⑴王爾冒 主編 食品營養(yǎng)與衛(wèi)生 科學(xué)出版社出版，2004 ⑵周家春 食品行業(yè)新技術(shù) 化學(xué)工業(yè)出版社，2005 ⑶郭雪山，肖玫 單細胞蛋白的應(yīng)用及其開發(fā)前景 中國食物與營養(yǎng) 2006，5，5 ⑷錢愛東 食品微生物學(xué) 中國農(nóng)業(yè)出版社 2008，2、⑸魏瑤.單細胞蛋白[J] 四川糧油科技 2003，4

致謝詞

美好的大學(xué)生活，伴著這篇論文的最后一個字結(jié)束。三年的時光，學(xué)習(xí)充盈了我知識的寶箱，生活豐盈了我稚嫩的羽翼，讓我不斷地成長。

這篇論文是我學(xué)習(xí)成果、無數(shù)教誨、關(guān)愛和幫助的結(jié)晶。很慶幸這些年來我遇到了許多恩師益友。感恩之情難以用語言量度，謹以最樸實的話語致以最崇高的敬意。

首先，我要感謝我的指導(dǎo)教師冷妍老師。不僅在論文的完成上給予我指導(dǎo)，還在三年的學(xué)習(xí)上、生活上還是工作上都給予了我無私的幫助和熱心的照顧，讓我在諸多方面都有所成長。其次，感謝我的專業(yè)課老師，你們傳授給我的知識讓

我在食品檢測和營養(yǎng)學(xué)的理論和實踐中不斷地前進，是我成長的源泉，也是完成本論文的基礎(chǔ)。同時，我要感謝遼陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院所有教過我的老師，是他們傳授給我方方面面的知識，拓寬了我的知識面，培養(yǎng)了我的功底。還要感謝我的各位朋友、同學(xué)、室友等能和相遇、相交、相知是人生的一大幸事。

最后，感謝我的家人，他們是我生命中永遠的依靠和支持，他們無微不至的關(guān)懷，是我前進的動力；他們的殷殷希望，激發(fā)我不斷前行。沒有他們就沒有我，我的點滴成就都來自他們。

 本論文的完成遠非終點，文中的不足和淺顯之處則是我新的征程上一個個新的起點。我將繼續(xù)前行！

第二篇：單細胞蛋白研究現(xiàn)狀和前景展望1

單細胞蛋白研究現(xiàn)狀和前景展望

曾智科刁治民徐廣王堅肖前青

(青海師范大學(xué) 生命與地理科學(xué)學(xué)院青海西寧81008)

摘要: 本文概括了生產(chǎn)單細胞蛋白的單細胞生物特性、生產(chǎn)單細胞蛋白的原料、在飼料和食品工業(yè)中的應(yīng)用以及生產(chǎn)原理;闡明

單細胞蛋白開發(fā)價值、存在問題以及解決方法;展望了生產(chǎn)前景。

關(guān)鍵詞:單細胞蛋白小球藻真菌

單細胞蛋白亦稱微生物蛋白,縮寫為SCP,主要是從酵母菌、細菌、放線菌、霉菌、微型藻等單細胞生物和具有簡單結(jié)構(gòu)的多細胞生物中所提取的蛋白質(zhì)(廣義的還包括細胞體)稱為單細胞蛋白質(zhì),目前工業(yè)化生產(chǎn)的單細胞蛋白幾乎都是來自酵母菌。早在1967年5月25日美國應(yīng)用科學(xué)與工程顧問委員會對聯(lián)合國經(jīng)社理事會提出的報告書中就提到:在開展人類新的食用產(chǎn)品方面,單細胞蛋白質(zhì)在開展人類新的食用產(chǎn)品方面,是目前最有希望最有前途最可行的。單細胞蛋白具有營養(yǎng)高(據(jù)測定,一般單細胞蛋白蛋白質(zhì)含量為40%-80%,其中酵母類45%-55%,霉菌類30%-50%,細菌高達69%-80%,藻類60%-70%)、成本低、產(chǎn)量高、原料廣等特點,特別對于緩解世界面臨食物短缺、環(huán)境污染和能源缺乏等問題尤其顯得重要。單細胞蛋白的種類和特點

1.1 真菌蛋白

1.1.1酵母蛋白

1.1.1.1菌種

酵母屬中絕大多數(shù)菌種都能夠用來生產(chǎn)SCP,主要有以下菌種:酵母屬、球擬酵母屬、假絲酵母屬、紅酵母屬、圓酵母屬等。

1.1.1.2特點

營養(yǎng)豐富:粗蛋白質(zhì)45％～60％含有幾乎所有的必需氨基酸,尤其是賴氨酸、蘇氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸等必需氨基酸含量高,其中賴氨酸5％～7％,蛋氨酸＋胱氨酸2％～3％,還含有豐富的VB1,Vnz,Ve6,VB12、和煙酸、泛酸、糖類等。

1.1.2其他真菌蛋白

1.1.2.1菌種

地霉屬、曲霉屬、根霉屬、木霉屬、鐮刀菌屬和傘菌目的霉菌等。

1.1.1.2特點

營養(yǎng)價值接近酵母蛋白,但沒有酵母蛋白口感好和安全性高,大規(guī)模生產(chǎn)受到限制。

1.2 藻類蛋白

1.2.1藻類種類

主要有小球藻屬、柵列藻屬和螺旋藻屬等。研究、利用最多的是螺旋藻。

1.2.2特點

小球藻為綠藻門自養(yǎng)型單細胞藻類,是第一種人工培養(yǎng)的微藻。小球藻富含蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、多糖、食用纖維、維生素、微量元素和活性代謝產(chǎn)物,具有很好的保健和藥理作用。小球藻光合效率高,且易培養(yǎng)。

1.3 細菌蛋白

1.3.1 菌種

常見的有甲烷極毛桿菌屬、氫極毛桿屬以及放線菌屬中的分枝桿菌、小球菌、甲基極毛桿菌等非病原性細菌和光合細菌。目前生產(chǎn)細菌蛋白的菌種主要以光合細菌為主,包括似真細菌的紅螺細菌、綠硫細菌、著色細菌及似藻的藍細菌。

1.3.2 特點

光合細菌能進行光合作用,營養(yǎng)豐富:含有60％以上的蛋白質(zhì)以及多種維生素,特別是維生素 B2、葉酸、生物素的含量是酵母的幾十倍。此外,含有生物活性物質(zhì),如輔酸Q10、抗病毒物質(zhì)及促生長因子等。最近研究表明細菌蛋白可對抗癌癥細胞,這為細菌蛋白的利用開辟一條新途徑。生產(chǎn)單細胞蛋白的原料

1)糖類包括造紙廢液、淀粉廢液、甜菜渣、甘蔗渣、糖蜜廢液、棉籽餅、木材水解廢液、玉米淀粉渣、果渣、飴糖渣、各種農(nóng)作物的秸稈。特別是秸稈,因為秸稈產(chǎn)量大、來源廣,我國每年達7 億t 以上。所以,以秸稈作為原料生產(chǎn)SCP 具有廣闊的前景。

2)醇類主要包括酒精廢液、白酒糟、啤酒糟、果酒渣、甲醇、乙醇等工業(yè)廢液和廢渣。如能依托釀酒廠來制造SCP,則既能降低污染又能獲得SCP,從而提高經(jīng)濟效益。

3)烴以及烴的衍生物類主要包括石油原料, 如柴油、石蠟、正烷烴、天然氣等以及煤炭的干餾產(chǎn)物,如多種芳香族化合物等。

4)有機酸類主要包括工業(yè)廢液類醋糟、醋酸、生產(chǎn)味精的廢液。

5)氫、無機碳主要生產(chǎn)氫細菌蛋白,氫細菌屬于自養(yǎng)菌,可以利用無機碳作為唯一碳源,以分子氫作為能源,進行化能自養(yǎng)型生長。生產(chǎn)蛋白含量極高的SCP。自養(yǎng)產(chǎn)堿桿菌是當(dāng)前氫細菌中被研究最多,最優(yōu)秀的SCP生產(chǎn)菌,這種菌體蛋白質(zhì)含量高達70%～80%。

6)光能和無機碳源主要指一些能進行光合作用的自養(yǎng)微生物,如小球藻、藍藻等。3 單細胞蛋白的生產(chǎn)特點和生產(chǎn)流程

3.1 生產(chǎn)特點

一般具有以下特點:原料來源廣泛且多、生產(chǎn)周期快、效率高、單細胞蛋白營養(yǎng)豐富、工業(yè)化生產(chǎn)、技術(shù)和設(shè)備要求較高、易被雜菌污染等。

3.2 生產(chǎn)流程

菌種的選育,可獲得高產(chǎn)菌種。菌種的活化、擴大培養(yǎng)與進一步擴大培養(yǎng),得到大量菌株。發(fā)酵原料的預(yù)處理、發(fā)酵培養(yǎng)基的配置及滅菌,為發(fā)酵作準備。大型發(fā)酵,可在大型發(fā)酵操作,注意調(diào)節(jié)Ph、溫度、溶氧和削泡等。代謝產(chǎn)物和細胞的分離再經(jīng)過干燥獲得單細胞蛋白。4 SCP的用途

4.1動物飼料

可作為魚類、豬、雞、鴨等家禽以及牛、羊、馬的飼料,能提高肉、蛋、奶產(chǎn)量。

4.2 食品

早在第一次世界大戰(zhàn),德國為解決食品短缺就開發(fā)了酵母蛋白。單細胞蛋白具有很高的營養(yǎng)價值。它的蛋白質(zhì)含量可達到40-80%,遠遠超過一般的動植物食品。而且單細胞蛋白質(zhì)里氨基酸的種類比較齊全。另外,還含有多種維生素、多糖和脂類,這也是一般食物所不及。正是由于單細胞蛋白具有這些突出的優(yōu)點,所以SCP 具有誘人的前景和廣闊的市場。

4.3 其他

酵母本身可為藥,如用之為治療消化不良,SCP 可用于抗癌細胞,此外可供合成纖維、粘合劑、農(nóng)藥等。SCP的安全性

絕大多數(shù)生產(chǎn)SCP 的微生物是營腐生生活,廣泛的原料來源有可能使SCP 帶有某些重金屬、農(nóng)藥殘留物等有毒物質(zhì)以及有害病原菌。SCP 雖然營養(yǎng)豐富,但核酸含量較高,如酵母為6%～11%,細菌為10%～18%,螺旋藻4%～6%。核酸在牲畜體內(nèi)消化后形成尿酸,因家畜無尿酸酶,尿酸不能分解,隨血液循環(huán)在家畜的關(guān)節(jié)處沉淀或結(jié)晶, 引起痛風(fēng)癥或風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎。在人體內(nèi)產(chǎn)生尿酸,引起結(jié)石病、腸胃病、痛風(fēng)。因此,在生產(chǎn)SCP 的過程中如何除去核酸是開發(fā)SCP 所面臨的重要問題,通常用化學(xué)和熱處理方法降低。

第三篇：論文研究方法

論文研究方法

（1）歸納法：從個別性知識，引出一般性知識的推理，是由已知真的前提，引出可能真的結(jié)論。

（2）宏觀分析與微觀分析相結(jié)合的研究方法：宏觀分析方法是對問題進行了總體的分析，微觀分析方法是對問題的部分或個體對象進行分析。在分析我國中小企業(yè)融資難的成因時，既從外部環(huán)境，政策、制度角度進行了宏觀分析，又從中小企業(yè)自身和融資機構(gòu)這些角度進行了微觀分析，三者相結(jié)合。

（3）訪談法：通過詢問的方式，訪員和受訪人面對面交談來了解市場情況的基本研究方法。

（4）文獻研究法：通過對某一領(lǐng)域，某一專業(yè)或某一方面的課題、問題或研究專題搜集大量相關(guān)資料，通過分析、閱讀、整理，提煉當(dāng)前課題、問題或研究專題的最新進展、學(xué)術(shù)見解或建議。

第四篇：多糖的提取純化及分析鑒定方法研究

多糖的提取純化及分析鑒定方法研究

王霄

(合肥工業(yè)大學(xué) 生物與食品工程學(xué)院，安徽 合肥230009)

摘要：詳細介紹了動植物多糖的常見提取純化方法的最新研究進展，并比較了各種方法的優(yōu)缺點。每種方法都有各自的優(yōu)缺點，在提取時應(yīng)根據(jù)所選材料的性質(zhì)選用不同的方法，有些方法在一定的條件下可與別的方法協(xié)同作用，并對糖的含量測定及分析鑒定方法的研究進展作了概述。

關(guān)鍵詞：多糖；提??；純化；分析鑒定；研究進展 中圖分類號：TU 411.01文獻標識碼：A

Progress of Polysaccharides Extraction, Purification and Identification Methods

WANG Xiao

(School of Biological and Food Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China)

Abstract: This paper reviews the extraction, purification and identification methods of animal and plantpolysaccharides, and compares the advantages and disadvantages of each mothed.Each mothed has its own advantages and disadvantages, appropriate mothed should be selected according to the nature of the chosen material, and some of these methods can be synergy with other methods under certain conditions.In addition, analysis and identification of polysaccharides are outlined.Key words: polysaccharides;extraction;purification;analysis and identification;research progress

菌來源的糖綴合物具有廣泛的藥理及生物活性

0多糖概述

多糖（polysaccharide）是由糖苷鍵結(jié)合的糖鏈，至少要超過10個以上的單糖組成的聚合糖高分子碳水化合物。由相同的單糖組成的多糖稱為多糖，如淀粉、纖維素和糖原；以沒的單糖組成的多糖稱為雜多糖，如阿拉伯膠是由戊糖和半乳糖等組成。多糖不是一種純粹的化學(xué)物質(zhì)，而是聚合程度不同的物質(zhì)的混合物。多糖類一般不溶于水，無甜味，不能形成結(jié)晶，無還原性和變旋現(xiàn)象。多糖也是糖苷，所以可以水解，在水解過程中，往往產(chǎn)生一系列的中間產(chǎn)物，最終完全水解得到單糖。

近年來，國際上對糖及糖復(fù)合物的研究己成熱點，糖類結(jié)構(gòu)測定和生物活性研究取得了明顯的進展。大量實驗事實揭示糖類是重要信息分子，參與許多生理和病理過程

[1-2]

[3]。

在對各種中藥材化學(xué)成分研究的過程中，人

們逐步提高了對植物多糖的關(guān)注。植物多糖研究比較深入的是茶多糖、菜籽多糖、南瓜多糖、苦瓜多糖、銀杏葉多糖、枸杞多糖等等，植物多糖在抗生素替代物及保健品領(lǐng)域已經(jīng)取得很好的應(yīng)用。多糖作為重要的生物活性物質(zhì)具有調(diào)節(jié)免疫、抗腫瘤、降低糖脂、延緩衰老等活性，在醫(yī)療保健、食品、動物養(yǎng)殖等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景

[4-7]。

1多糖的提取工藝

1.1 水提醇沉法

水提醇沉法是提取多糖最常用的一種方法。多糖是極性大分子化合物，提取時應(yīng)選擇水、醇等極性強的溶劑。用水作溶劑來提取多糖時，可以用熱水浸煮提取，也可以用冷水浸提滲濾，然后將提取液濃縮后，在濃縮液中加乙醇，使其最

。到目前為止。己有

300余種多糖類化合物從天然產(chǎn)物中被分離出來，其中從中草藥、食藥用菌中提取的水溶性多糖最為重要。已發(fā)現(xiàn)有100多種中草藥、食藥用

終體積分數(shù)達到70 %左右，利用多糖不溶于乙醇的性質(zhì)，使多糖從提取液中沉淀出來，室溫靜置5 h，多糖的質(zhì)量分數(shù)和得率均較高。影響多糖提取率的因素有：提取溫度、浸提料液比、提取時間以及提取次數(shù)等。為此，研究者對影響多糖提取工藝的這些因素進行了大量研究。林娟[8]

等研究表明水提法提取甘薯多糖的優(yōu)化工藝條件為：提取溫度85℃，加水比1：7，提取時間2.5h，提取率為26．71％。劉永[9]

等研究表明：最佳提取條件為95℃，料液比1：20(g：mL)，提取時間2h，提取3次，茶葉多糖含量為35.92 mg/g。

水提醇沉法提取多糖不需特殊設(shè)備，生產(chǎn)工藝成本低，安全，適合工業(yè)化大生產(chǎn)，是一種可取的提取方法。但由于水的極性大，容易把蛋白質(zhì)、苷類等水溶性的成分浸提出來，從而使提取液存放時腐敗變質(zhì)，為后續(xù)的分離帶來困難，且該法提取比較耗時，提取率也不高[10]。

1.2酶法提取

酶技術(shù)是近年來廣泛應(yīng)用到有效成份提取中的一項生物技術(shù)，使用酶可降低提取條件，在比較溫和的條件下分解植物組織，加速有效成分的釋放或提取。此外，使用酶還可分解提取液中淀粉、果膠、蛋白質(zhì)等非目的產(chǎn)物。此法可使后續(xù)的濃縮和脫蛋白工藝更簡易、省時，粗多糖的純度更高。但會提高生產(chǎn)成本，對提取條件要求較高。楊云

[11]

等人采用的單酶法和復(fù)合酶法提取大棗多糖，單酶法提取多糖含量最高可達44.69％，而復(fù)合酶法多糖最高含量可達68.13％。1.3超聲波提取

超聲法是利用超聲波對細胞組織的破碎作用來提高多糖浸出率的，具有快速、安全、簡便、成本低、多糖提取率高，成分又不被破壞等優(yōu)點，但對提取設(shè)備要求較高。李進偉

[12]

等通過響應(yīng)面

分析法考察超聲波功率、提取時間、提取溫度、料液比對棗多糖得率與純度的影響，得出棗多糖最佳的提取工藝條件為：超聲波功率86～96W，提取溫度45～53℃，提取時間20min，料液比1:20（g:ml），棗多糖得率7.63%，純度35.57%。與傳統(tǒng)的水浴浸提法相比，該方法不僅縮短了提取時間，且提高了棗多糖得率與純度。1.4微波提取

微波萃取是高頻電磁波穿透萃取媒質(zhì)，到達被萃取物料的內(nèi)部，能迅速轉(zhuǎn)化為熱能使細胞內(nèi)部溫度快速上升，細胞內(nèi)部壓力超過細胞壁承受力，細胞破裂，細胞內(nèi)有效成分流出，在較低的溫度下溶解于萃取媒質(zhì)，通過進一步過濾和分離，獲得萃取物料。趙怡紅

[13]

等研究表明北冬蟲夏草

多糖微波提取最佳條件：微波功率550W、固液比l：30、提取時間30s、提取1次，多糖收率3.67％。劉青梅

[14]

等研究結(jié)果表明:對于紫菜多糖

提取微波提取優(yōu)于熱水提取,微波凍融提取效果最佳,提取率最高達7.45%,而熱水提取率為2.05%.影響微波浸提的主要因素為浸提時間,其次是微波功率和液固質(zhì)量比。優(yōu)選方案為微波功率200W、提取時間8 min、水與紫菜液固質(zhì)量比40:1。

1.5超臨界流體提取

超臨界流體提取法根據(jù)某些氣體在超臨界狀態(tài)下具有特殊的液相性質(zhì)，對一些組分有較好的溶解性，用來提取目的產(chǎn)物。一般采用CO2超臨界萃取多糖組分。朱俊玲

[15]

通過超臨界CO2流體

萃取處理蘆薈多糖，多糖得率為85.1％，是傳統(tǒng)方法的1.5倍。超臨界萃取的最佳工藝條件是乙醇用量為250 ml/100g蘆薈、萃取壓力為25 MPa、萃取溫度為35℃。1.6超濾法

超濾是一種膜分離技術(shù)。該技術(shù)應(yīng)用于多糖的提取，具有不損害活性、分離效率高、能耗低、設(shè)備簡單、可連續(xù)生產(chǎn)、無污染等優(yōu)點[16]。

1.7酸提法

有些多糖適合用稀酸提取，并且能夠得到更高的提取率。如趙宇等

[17]

對海蒿子多糖的提取方

法研究發(fā)現(xiàn)，從多糖提取得率來看，酸提法優(yōu)于傳統(tǒng)的水提法。不過此方法只在一些特定的植物多糖提取中占優(yōu)勢，目前報道的并不多。不過在操作上還是應(yīng)該嚴格控制酸度，因為在酸性條件下可能引起多糖中糖苷鍵的斷裂。1.8堿提法

與酸提法類似，有些多糖在堿液中有更高的提取率，尤其是含有糖醛酸的多糖及酸性多糖。不過，也應(yīng)控制堿的濃度，因為有些多糖在堿性較強時也會發(fā)生水解。

2多糖純化方法

2.1除蛋白

根據(jù)蛋白質(zhì)在氯仿等有機溶劑中變性的特點，用V（氯仿）∶V（戊醇或正丁醇）為5∶1 或4∶1，混合物劇烈振搖20～30 min，蛋白質(zhì)變性生成凝膠，離心分離，分去水層和溶劑層交界處的變性蛋白質(zhì)。此種只能除去少量蛋白質(zhì)，效

率不高，須反復(fù)多次，多糖有損失。但此方法比較溫和，在避免多糖降解上效果較好，如配合加入一些蛋白質(zhì)水解酶，用Sevage 法效果更佳。李婉婷

[18]

研究結(jié)果表明木瓜蛋白酶-Sevage法除

去款冬花多糖中的蛋白最為理想，該法的最佳工藝條件為：木瓜蛋白酶的酶底比為l％，pH值7.0，先在50℃水浴中酶解2h，再經(jīng)Sevage法脫蛋白3次，其蛋白脫除率為88.95％，多糖保留率為92.63％。2.2透析法

透析法是利用一定孔目的膜，使無機鹽或小分子糖透過，而將大分子的多糖截留下來從而達到純化多糖的目的。此法的關(guān)鍵是要選擇孔目合適的透析膜。纖維膜孔徑為2～3nm，可使單糖分子通過，分離效果較好，透析時常需要多次換水，溶液的pH值維持在6.0～6.5范圍內(nèi)。2.3凝膠柱層析法

凝膠柱層析法主要是根據(jù)多糖分子的大小和形狀不同而達到分離目的。但溶液流經(jīng)多孔性凝膠柱時，小分子已擴散人孔中，各溶質(zhì)依分子量大小順序依次流出。此方法快速、簡單、條件溫和。常用的凝膠有葡聚糖凝膠(Sephadex)和瓊脂糖凝膠(Sephamse)，以不同濃度的鹽溶液和緩沖溶液作為洗脫劑。此法還可進行多糖相對分子量的測定。王赫

[19]

采用Sephadex G-100凝膠色譜柱

分離純化，從龍膽水溶性多糖中分離純化得到2 種不同的均一多糖組分TP-

1、TP-2。2.4纖維素住層析法

纖維素陰離子交換劑柱層析對多糖的分離是利用pH 6時，酸性多糖能吸附于交換劑上，中性多糖不吸附，用pH相同離子強度不同的緩沖液將酸性強弱不同的酸性多糖分別洗脫出來。常用的陰離子交換纖維素有DEAE-纖維素和ECTEOLA纖維素。張?zhí)m杰

[20]

等就采用DEAE-纖維素柱分離

北五味子多糖，分別得到了白色結(jié)晶和黃色粉末兩種多糖產(chǎn)物。

3多糖的分析

3.1含量的測定

測定方法：硫酸-苯酚法、硫酸-蒽酮法、比色定量法、分光光度法、紙色譜法、離子交換色譜法、yaphe [21]

法、薄層色譜法、酶法、原子吸

收法

[22]、HPLC法、凝膠電泳法、親和電泳法連、續(xù)流動分析法檢測法

[23]、次亞碘酸鹽定量法、蒽

酮-硫酸法（總糖）、DNS法

[24]

（還原法）、磷鉬

比色法、鄰鉀苯胺比色法等。每種方法只對某些多糖的測量效果好。比色法分光光度法離子交換色譜法酶法和電泳法等可同時用于多糖的定性定量分析。3.2純度鑒定

多糖是高分子化合物，其純品微觀上是不均一的，通常所說的多糖純品實質(zhì)上是一定分子量范圍的均一組分。多糖純度鑒定的常用方法：超離心、高壓電泳、凝膠層析、HPLC法等?，F(xiàn)在應(yīng)用較多的是HPLC法，旋光度測定[25]

也是純度

測定的一種方法。3.3分子量的測定

多糖分子量的測定是研究多糖性質(zhì)的一項重要工作常用方法：滲透壓法、蒸氣壓滲透劑法、端基法、粘度法、光散射法、凝膠色譜法、超過率法、沉淀法、凝膠電泳法、HPLC法、超離心分析法、分子篩色譜法、GPC法

[26]。

4多糖的鑒定

4.1 多糖一級結(jié)構(gòu)測定

多糖的一級結(jié)構(gòu)分析，主要是分析組成多糖的單糖類型、數(shù)目連接方式及苷建構(gòu)型。常用化學(xué)法和儀器分析法。多糖組分與分子比例測定法：部分酸解法、完全酶解法、色譜法；吡喃、呋喃環(huán)形式結(jié)構(gòu)的分析：紅外光譜；連接次序：選擇性光譜法、糖苷鍵順序水解、核磁共振； α-β-異頭異構(gòu)體：糖苷酶水解核磁共振；羥基被取代情況：甲基化反應(yīng)、氣相色譜、過碘酸氧化、Smith降解法和測硫酸基法（terho法）、核磁共振、質(zhì)譜法；糖鏈、肽鏈連接方式：單糖與氨基酸組成、稀堿水解法、肼解反應(yīng)；多糖結(jié)構(gòu)的分析方法很多，迄今沒有一種方法可以單獨完成多糖結(jié)構(gòu)的分析。儀器分析與化學(xué)方法相結(jié)合是常用的多糖結(jié)構(gòu)測定方法。4.2多糖高級結(jié)構(gòu)測定

目前研究多糖的二級結(jié)構(gòu)常用的手段是NMR技術(shù)，如2D-NMR，13C譜，通用的方法是將現(xiàn)代NMR技術(shù)與理論計算相結(jié)合通過一定的理論計算篩選構(gòu)象，主要的理論計算方法有從頭計算、豐度經(jīng)驗計算及經(jīng)驗力場計算

[27]

。圓二色

譜法（CD）也可用于糖的構(gòu)象分析,張麗萍等

[28]

應(yīng)用譜測定了金頂側(cè)耳多鍺的水溶液構(gòu)象近年來，以精確三維結(jié)構(gòu)知識為基礎(chǔ)揭示重要生命活

動的規(guī)律已達到前所未有的深度和廣度[29]，多糖

作為一類重要的生物活性大分子其結(jié)構(gòu)的研究勢

必推動對多糖的認識向深層次發(fā)展。多糖的應(yīng)用展望

我國對多糖的研究起步較晚，但近年來的工作取得了較大的進展，愈來愈多的多糖被發(fā)現(xiàn)并證實它們具有復(fù)雜廣泛的生物活性和功能。隨著對多糖生物活性的深入研究，多糖的生物活性機理，功效因子會更加明確，它的應(yīng)用領(lǐng)域也將會更加拓寬。然而，由于多糖本身結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，種類繁多，其結(jié)構(gòu)測定和分離純化有很大的難度；有些多糖在天然植物中的含量低且不易分離及多糖的藥理作用與諸多因素有關(guān)，給多糖的研究和應(yīng)用帶來許多的挑戰(zhàn)，這需要相關(guān)行業(yè)的人士共同應(yīng)對。

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第五篇：壓片機結(jié)構(gòu)的研究及發(fā)展方向

重慶醫(yī)藥高等專科學(xué)校

藥學(xué)系

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韋雨露

學(xué)號：2009002201 壓片機結(jié)構(gòu)的研究及發(fā)展方向

作者：韋雨露

（單位：重慶醫(yī)藥高等?？茖W(xué)校

郵編：400030）摘要：歸納目前片劑生產(chǎn)中存在的問題，并對近年來壓片機結(jié)構(gòu)的研究進行了較詳細的總結(jié)，探討了結(jié)構(gòu)改進對片劑生產(chǎn)的影響。對制藥設(shè)備發(fā)展方向和研發(fā)思路作進一步的探討，以提高中國制藥設(shè)備整體水平并將其不斷推向新的高點。關(guān)鍵詞：壓片機；影響；制藥機械；發(fā)展方向

隨著科技的進步與發(fā)展，人民生活水平大大提高，對一些保健品和藥品的需求量日益增加。而片狀劑型的藥品、保健品因其劑量準確、質(zhì)量穩(wěn)定、定量合理、服用方便、便于識別等優(yōu)點，已成為品種多、產(chǎn)量大、用途廣的劑型之一。壓片機又是片劑設(shè)備中最關(guān)鍵、最重要的裝備，壓片機的性能直接關(guān)系到片劑的生產(chǎn)質(zhì)量，因而人們對壓片機的結(jié)構(gòu)研制給予了極大的關(guān)注。下面將對片劑生產(chǎn)中的常見問題、相關(guān)裝置的結(jié)構(gòu)改進以及未來的發(fā)展方向予以分析。

1、壓片機的工作原理及特點

目前國內(nèi)各制藥企業(yè)所使用的國產(chǎn)壓片機可簡單地分為單沖式壓片機（單沖壓片機、花籃式壓片機）和多沖式或旋轉(zhuǎn)壓片機（普通旋轉(zhuǎn)壓片機、亞高速壓片機、高速壓片機、包芯片壓片機、全粉直接壓片等）。其中，單沖壓片機價格低廉、操作方便、結(jié)構(gòu)簡單，因此廣受實驗室、研究所和醫(yī)院院校等研究人員的歡迎，然而由于單沖壓片機存在諸多的不足，有時實驗室小試的結(jié)果與實際大生產(chǎn)旋轉(zhuǎn)式壓片機所得的結(jié)果差異很大，無法將其數(shù)據(jù)直接復(fù)制用于實踐生產(chǎn)。旋轉(zhuǎn)式壓片機則由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格昂貴、操作者需經(jīng)過培訓(xùn)等，使其應(yīng)用受到一定的限制，多數(shù)只用于藥廠生產(chǎn)。單沖壓片機和多沖壓片機特點比較如表Ⅰ所示： 表Ⅰ單沖壓片機和多沖式壓片機特點

項 目

單沖式壓片機

多沖式壓片機 壓力

小，1.5kN，大，5～150kN 預(yù)壓裝置

無

有 速度

慢，無調(diào)速

快，可調(diào)速 過載保護

沒有

有

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學(xué)號：2009002201 物料流動性

不能觀察

能觀察 受壓方式

撞擊式，壓力不均

壓力逐漸增加，均勻 壓縮過程

無保壓時間，排氣差

有保壓時間，排氣好 成品情況

一般，易頂裂

較好

操作過程

簡單，不封閉，不符合GMP

復(fù)雜，封閉，符合GMP 1.1單沖壓片機

單沖壓片機主要由沖模、加料機構(gòu)、填充調(diào)節(jié)機構(gòu)、壓力調(diào)節(jié)機構(gòu)和出片機構(gòu)組成，其原理是通過偏心輪的轉(zhuǎn)動帶動上下沖運轉(zhuǎn)，使之產(chǎn)生相對運動而壓制成藥片。壓力調(diào)節(jié)器的作用是調(diào)整上沖下降的距離，在充填一定的情況下，上沖下降多，上下沖之間的距離愈近，壓力就大，反之就愈小。填充調(diào)節(jié)機構(gòu)包括片重調(diào)節(jié)器和出片調(diào)節(jié)器，片重調(diào)節(jié)器用來調(diào)整下沖下降的深度（也即下沖的最低位置），目的是控制中模孔內(nèi)物料的容積即片重；出片調(diào)節(jié)器可以用來調(diào)整下沖升起的高度位置，一般調(diào)整至與中模上緣相平。單沖壓片機是間歇式生產(chǎn)設(shè)備，其生產(chǎn)效率低，一般在40～100片／min；壓片時 由于上沖單向加壓而容易產(chǎn)生裂片、噪音大等缺點。單沖壓片機可以手搖，也可以電動連續(xù)壓片，一般適用于小批量生產(chǎn)和實驗室試制。目前國內(nèi)主要有TDP、ZP、YP等型號。

1.2 旋轉(zhuǎn)式壓片機

旋轉(zhuǎn)式壓片機主要由工作轉(zhuǎn)盤、加料機構(gòu)、填充調(diào)節(jié)機構(gòu)、上下沖的導(dǎo)軌裝置和壓力調(diào)節(jié)機構(gòu)組成。工作轉(zhuǎn)盤由3部分組成：上層為上沖、中層為中模、下層為下沖，中層位置裝有填料斗。旋轉(zhuǎn)式壓片機的工作原理是將多副沖模呈圓周狀裝置在工作轉(zhuǎn)盤上，各上、下沖的尾部由固定不動的升降導(dǎo)軌控制；工作轉(zhuǎn)盤由傳動設(shè)備帶動旋轉(zhuǎn)，使得上下沖隨其作同步旋轉(zhuǎn)，同時又受導(dǎo)軌控制做軸向的升降運動，填料斗中的顆粒連續(xù)加入沖模；在上沖上面及下沖下面裝有壓輪，當(dāng)各自轉(zhuǎn)動到各自壓輪時，物料被連續(xù)壓制成片并連續(xù)出片。

旋轉(zhuǎn)式壓片機按轉(zhuǎn)速高低可分為普通旋轉(zhuǎn)壓片機、高速旋轉(zhuǎn)壓片機和亞高速旋轉(zhuǎn)壓片機，其產(chǎn)量每小時為幾萬到幾十萬片之間，可滿足不同的生產(chǎn)需求。(1)目前國內(nèi)普通旋轉(zhuǎn)壓片機轉(zhuǎn)臺的最高轉(zhuǎn)速只能達30r／min左右，生產(chǎn)能力較低，一般在10萬片／h左右；(2)高速旋轉(zhuǎn)壓片機轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)速一般為50～90r／min左右，生產(chǎn)量大概 為(20～50)萬片／h；(3)在 實際生產(chǎn)過程中，特別是生產(chǎn)一些具有中批量多規(guī)格的產(chǎn) 品，選擇普通旋轉(zhuǎn)壓片機難以承擔(dān)任務(wù)，而選擇高速旋轉(zhuǎn)壓片機則會出現(xiàn)投資過高和利用率低的局面，可選用生產(chǎn)能力介于普通和高速之間的亞高速旋轉(zhuǎn)壓片機。與高速壓片機相比，亞高速壓片機具有結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、運行成本低等優(yōu)點。亞高速旋轉(zhuǎn)壓片機轉(zhuǎn)臺的最高轉(zhuǎn)速可達40r／min左右，其生產(chǎn)能力大概為(20～26)萬片／h。

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學(xué)號：2009002201 旋轉(zhuǎn)式壓片機因其振動小、噪聲低、能耗小、產(chǎn)量高、質(zhì)量穩(wěn)定以及適合規(guī)模生產(chǎn) 等特 點在 國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用，已成為片劑生產(chǎn)的主要機械設(shè)備。目前國內(nèi)生產(chǎn)旋轉(zhuǎn)式壓片機的廠家較多，型號主要為ZP系列。

1.3花籃式壓片機

花籃式壓片機是一種小型、花籃式連續(xù)自動壓片機，它也是單副沖模的壓片機械，但其工作原理與單沖壓片機不盡相同，它主要通過三角皮帶和一級圓柱齒輪，帶動主軸旋轉(zhuǎn)，主軸上裝有3種凸輪機構(gòu)，通過三者協(xié)調(diào)運作，完成填充、壓制、出片3個工藝程序。花籃式壓片機與單沖壓片機相比較為笨重，難以進行手搖式壓片，其生產(chǎn)能力與單沖壓片機相差無幾，一般也只適用于實驗室、醫(yī)院等部門的小批量生產(chǎn)。由于其沖模較 大，裝量也大，還適用于大劑量片劑以及各種異形片的壓制。國內(nèi)型號主要為THP系列。

1.4 包芯壓片機

包芯片是近年來國內(nèi)外發(fā)展起來的新劑型，也稱干法包衣片。傳統(tǒng)干法包衣片制備時首先需要預(yù)先壓制含藥片芯，然后再轉(zhuǎn)入另一壓片機中進行第2步壓制，一般是將2臺旋轉(zhuǎn)式壓片機用單傳動軸連接配套使用。包衣時，先用 1臺壓片機將物料壓成片芯后，由傳遞裝置將片芯傳遞到另1臺壓片機的?？字校趥鬟f過程中由吸氣泵將片外的細粉 除去，在片芯到達第2臺壓片機之前，模孔中已填入了部分包衣物料作為底層，然后片芯置于其上，再加入包衣物料填滿?？?，進行第2次壓制成包衣片。此法壓制片劑步驟繁瑣、成本較高；而且2次壓片的方法可能導(dǎo)致無芯片、雙芯片、芯片偏離中心等一系列的質(zhì)量問題，因此傳統(tǒng)的干法包衣沒有得到廣泛的應(yīng)用。

YuichiOzeki等人將單沖壓片機進行了改造，研制出一步干法包衣壓片機。該機與傳統(tǒng)的壓片機結(jié)構(gòu)上的不同在于，一步干法包衣壓片機的沖頭含有雙層結(jié)構(gòu)：中心沖和外周沖，中心沖的直徑比外周沖的直徑小。該系統(tǒng)可以裝備在旋轉(zhuǎn)壓片機上用于工業(yè)化大生產(chǎn)，但目前還未有成品上市。

目前國內(nèi)外包芯片的制備依舊采用傳統(tǒng)方法，其型號為ZPW系列，產(chǎn)品質(zhì)量已趕上甚至超過國際同類產(chǎn)品水平，而價格還不到同類產(chǎn)品的1/10，具有極強的競爭力。

1.5 粉末直接壓片機

粉末直接壓片是將藥物的粉末與適宜的輔料分別過篩并混合后，不通過濕法制?；蚋煞ㄖ屏６苯訅褐瞥善?。由于其不必經(jīng)過制粒、干燥，工藝過程簡單，節(jié)能省時的同時，還能保護藥物，特別是增加對濕熱敏感藥物的穩(wěn)定性，產(chǎn)品崩解或溶出快，成品質(zhì)量穩(wěn)定，并能提高片劑制備的工業(yè)自動化程度，符合GMP，因此粉末直接壓片機越來越多地被各國的醫(yī)藥企業(yè)所采用，在國外約有40％的片劑品種采用粉末直接壓片的工藝進行生產(chǎn)。目前國內(nèi)雖然還以濕法制粒工藝進行壓片為主，但隨著藥用輔料新品種、壓片設(shè)備的不斷引進和完善，粉末直接壓片法的應(yīng)用也將逐漸增加。

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學(xué)號：2009002201 粉末直接壓片是將各種粉末材料直接干壓成型，與顆粒相比，細粉流動性差，易在飼粉器中出現(xiàn)空洞或流動時快時慢，造成片重差異，因此采用振蕩飼粉或強制飼粉裝置可以使粉末均勻流入?？?；由于粉末中存在的空氣比顆粒中的多，可壓性差，壓片時容易產(chǎn)生頂裂需降低壓片速度，此時可采用兩次壓縮法解決這個問題，經(jīng)過第一次預(yù)壓后，排出細粉中的空氣，減 少裂片現(xiàn)象，增加片劑的硬度；另外，細粉還具有飛揚性，在直接壓片時，會產(chǎn)生大量粉塵，出現(xiàn)污染與漏粉現(xiàn)象，因此除了在直接壓片處方篩選時選擇可壓性和流動性較好 的輔料外，用于全粉直接壓片的機械還應(yīng)具備強制飼粉裝置，密閉加料裝置，刮粉器與轉(zhuǎn)臺問的嚴密接合、較好的除塵裝置以及完善的預(yù)壓機構(gòu)等，才能有助于保證整個直接壓片過程的順利進行。

目前國內(nèi)也有一些廠家生產(chǎn)的旋轉(zhuǎn)壓片機可以用于全粉壓片，但在實際應(yīng)用中還有一些不完善，尚需我國制藥機械專家進一步努力。

2、常見問題

2.1沖模磨損

沖模是壓片機的重要配套零件，傳統(tǒng)壓片機的沖桿和中模都是用鋼材制成。在壓片過程中，粉末與沖模壁和上下沖桿間都會產(chǎn)生摩擦，這種摩擦?xí)p小粉末軸向和徑向力的傳送，使得粉末內(nèi)氣孔和密度分布不均，嚴重時還會導(dǎo)致片重變化很大，出現(xiàn)裂片、疊片，出片時機器損壞等問題。而且摩擦?xí)a(chǎn)生熱量，高溫會影響熱敏性藥物的穩(wěn)定性。

常用的辦法是在沖模上涂潤滑劑來減小磨損或者更換新的沖桿。潤滑劑多為疏水性物質(zhì)，可延長片劑的崩解時限，阻礙水分進入片劑內(nèi)部，故用量越大、影響越大。但是常用的潤滑劑為硬脂酸鎂（從動物體內(nèi)獲取），不易大量使用，而且人體若過量吸收硬脂酸鎂，易誘發(fā)結(jié)石。

為了減小沖模的摩擦，有研究者想到了用氧化鋯來代替鋼材的想法。如圖1左為氧化鋯制沖模，右為鋼制沖模。氧化鋯韌性好，在工程應(yīng)用中是理想的耐磨材料，硬度高、耐磨，從而延長了磨具的使用時間。摩擦系數(shù)低，可以減少壓縮粉末的時間，更重要的是能減少出片時間。另外，氧化鋯抗靜電、無磁性、低導(dǎo)熱率，不會因為摩擦生熱而對藥片的性能產(chǎn)生影響，是理想的制造沖模的材料。

2.2片重差異

在《制劑通則》片劑篇中對重量差異的規(guī)定是：“平均重量0.30 g，重量差異限度±7.5%；平均重量≥0.30 g，重量差異限度±5%”。實際生產(chǎn)中片劑的重量差異常常超過這個規(guī)定。傳統(tǒng)壓片機都是在主壓處并且固定厚度下，用壓力傳感器測壓力變化來控制藥片的片重差異。

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學(xué)號：2009002201 Courtoy公司則采用了新的方法，即在預(yù)壓處測量固定壓力下的厚度變化。此時物料受到均勻壓力時，其厚度與重量成正比。而保證均勻壓力的就是空氣補償器（Air compensator），如圖2所示：

這個空氣補償器裝在預(yù)壓和主壓位置上?；钊潭ㄔ趬狠喩?，空氣補償器與壓輪連接。活塞在充滿壓縮空氣的氣缸中豎直移動。氣缸的空氣壓力是事先設(shè)定的，由壓力控制閥和一個氣體膨脹室保持壓力固定。因為氣缸的表面積和空氣壓力是固定的，所以壓縮壓力也是固定的。這樣就可以保證壓力平衡，其被稱為

“厚度恒定壓片”。在預(yù)壓階段，通過改變藥片厚度來控制壓力，使主控系統(tǒng)重新獲得校準，并且不會影響藥片的最終厚度或重量。而主壓力及藥片硬度會隨物料的特性不同而有所變化，如果藥片過硬就會被人工或自動檢測并停止壓片。最終主壓處的壓力傳感器測出各個不同的主壓力，從而計算出一個移動平均數(shù)，這個平均數(shù)信號用來調(diào)整主壓的大小，以確保這個數(shù)值在預(yù)先設(shè)置的范圍內(nèi)。

2.3生產(chǎn)效率低

傳統(tǒng)壓片機都有中模和中模螺栓，如36沖，則有36個中模和36個中模螺栓，零部件個數(shù)眾多，且一旦發(fā)生損壞，拆卸更換很難，而且必須停車修復(fù)，使得生產(chǎn)效率大大降低。于是FETTE公司想出分段中模臺的設(shè)計，傳統(tǒng)轉(zhuǎn)臺與FETTE公司分段中模臺對比，傳統(tǒng)壓片機需要逐一把每一只中模裝入中模臺板中，再用螺釘逐一緊固。如此在更換產(chǎn)品或清洗時非常耗時，而現(xiàn)在壓片機只需要3～5個分段中模臺，每個模臺只需2個卡箍和2個螺釘緊固即可。這些獨立的分段中模臺按所需壓片的模腔尺寸直接做在中模臺板上，不再有單獨的中模。該設(shè)計具有可以縮短裝配時間，減少產(chǎn)品損失（中模和中?？组g的縫隙不存在，不再有殘留粉末），清洗方便（水平螺紋孔不存在了），提高技術(shù)穩(wěn)定性（人工裝配次數(shù)減少，從而差錯次數(shù)也降低）等優(yōu)點。同時Courtoy公司也研發(fā)了類似的中模臺，與FETTE不同的是，他們的中模臺是一體而不是分段的。德國KORSCH公司研發(fā)了可移動轉(zhuǎn)盤。這種新的轉(zhuǎn)盤設(shè)計可以完全自動移開整個轉(zhuǎn)臺和凸輪架以及壓片工具。同時，一個很輕巧的電子移動手可以快速拆卸或安裝自動可移轉(zhuǎn)盤。而且，在10 min內(nèi)就能更換轉(zhuǎn)盤（包括中模，上、下沖桿和凸輪）。

2.4清洗困難

在對壓片機的清洗過程中，用于安裝中模螺栓的水平螺紋孔一直是個清洗難點。因此，Courtoy設(shè)計了一個新型結(jié)構(gòu)，如圖6所示。中模仍保留，但是不用中模螺栓固定，而是用圓臺型的中模加緊裝置，它可以夾在中模孔中，起到固定作用。在這個設(shè)計

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學(xué)號：2009002201 中，零件都具有光滑表面，且形狀簡單，清洗方便。另外傳統(tǒng)壓片機都是豎直放置的，在清洗后水可能難以排出，延長操作時間，從而影響片劑生產(chǎn)的效率。于是英國的Manesty公司發(fā)明了一種傾斜機構(gòu)（tiltingmechanism），如圖7所示。這種內(nèi)置式的提升機構(gòu)可以使整臺壓片機傾斜一定的角度，然后把水引到排水點，從而縮短了清洗時間。在加工完一批藥片時，傳統(tǒng)壓片機需要對整臺機器都進行清洗。Courtoy公司研發(fā)了Modul D型壓片機采用集成組合的設(shè)計技術(shù)。所有和產(chǎn)品接觸的零部件包括沖模，全都裝在一個可更換壓縮模塊上（ExchangeableCompression Module，ECM），完全不需要清洗壓片機內(nèi)部，只需要離線清洗模塊，停機時間減到最少，大大提高了生產(chǎn)效率。一批產(chǎn)品加工完成之后，操作工可以簡單迅速地取出一個ECM，用另一個清潔的ECM來替換它。整個更換過程不超過30 min，而傳統(tǒng)的壓片機需要8 h。迅速改型使得加工小批量、高附加值或高毒性的產(chǎn)品更加經(jīng)濟。

在壓片機領(lǐng)域，國內(nèi)藥機企業(yè)對壓片機結(jié)構(gòu)的研究還不夠深入，有待進一步探索。然而以上的研究結(jié)果已經(jīng)顯示，世界著名壓片機制造商已在結(jié)構(gòu)上做了許多改進，揭示了結(jié)構(gòu)對片劑生產(chǎn)的重大影響。因此，國內(nèi)相關(guān)廠家亟待加強新型結(jié)構(gòu)的研究，開發(fā)具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的壓片機，從而真正提高片劑的生產(chǎn)質(zhì)量。

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