专利名称：包衣微丸植酸酶及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种包衣微丸植酸酶及其制备方法。
背景技术：
磷是动物生长、繁殖、骨骼钙化及代谢所必需的矿物元素之一。 由于磷的重要作用，所以在动物日粮中提供充足的磷是非常重要的。
植物性飼料原料中虽然含有大量的磷，但有60~80%是以植酸磷的形 式存在，而在单胃动物和水产中缺乏分解植酸磷所需的酶，磷的利用 率仅0 ~ 30%,所以在祠料中需要添加大量的无机磷来补充磷的不足， 这即造成了铜料成本的大量增加，同时饲料中的植酸磷不能被动物所 利用，大量排泄到动物体外，造成对土壤和水的严重污染。
植酸酶是一种能将饲料中的植酸磷水解成为无机磷和肌醇的饲用 酶制剂，是世界性的研究热点之一。它对单胃动物的饲喂效果已经得 到了广泛的认可。饲料中加入植酸酶后可以减少50 ~ 70%的无机石粦用 量，将植物性饲料中本身磷的利用率提高到60%以上，粪便中磷的排 出量减少30~40%以上，并且大大降低植酸盐的抗营养作用，对提高 畜牧生产效益、降低环境污染具有重要的意义。
但是目前的一些^i酸酶产品，在抗逆性、耐温性等方面表现不理 想，应用效果受到一定的影响。 一方面，在产品贮存过程中，容易受 到外界不良因素如高温、高湿的影响使酶活下降；另一方面，在饲料 加工过程中特别是制粒过程中，受到高温的影响而使酶活下降，甚至 完全失活。目前对植酸酶抗逆性、耐温性的提高主要有两个途径，一
个是通过菌种改良来实现，但这方面的进展不大，目前还在继续研制
当中；另一方面就是通过特殊的工艺处理来实现，使用微丸和包衣微
丸加工工艺可以很大程度地提高植酸酶的抗逆性和耐温性，使植酸酶 更适合在饲料中应用。同时，由于植酸酶是一种酸性水解酶，只有在 动物胃中的酸性环境下才能发挥作用，因此采取的保护措施还必须保 证植酸酶在胃中可以迅速释放。
CN 1981597A/^开了一种祠用耐高温孩吏丸酶的制备方法，该方法 将一种或多种祠用酶用挤压滚圆的方法制成均匀的微丸，然后在微丸 酶表面包上耐高温层，制成耐高温微丸。虽然该方法提高了酶在饲料 加工过程中耐受制粒和挤压的高温而保持良好的酶活，但是未提及由 该方法制得的微丸酶的溶解性、常温下的稳定性、与祠料的亲和力、 包膜率等。
CN 1775067A公开了一种包膜颗粒植酸酶的生产方法，该方法制 备的包膜颗粒植酸酶流动性、分散性、耐温性好，但该方法使用了肠 溶性包衣材料，在胃中很难溶解，只有在小肠中才能溶解发挥作用， 而肠道中碱性环境不利于植酸酶作用的发挥；另外包衣材料的溶解时 间为30分钟，时间较长，发挥作用较慢；第三该方法使用乙醇作为肠 溶膜溶解材料，容易产生对产品和环境的污染；第四饲料制粒温度很 多达到85 。C以上，而CN 1775067A方法只涉及到80。C的存留率。
本发明人致力于植酸酶的研究，对包衣微丸植酸酶的制备工艺， 在选材和具体工艺参数进行了调整和改进，得到30~60目粒度均匀、 表面规整的包衣微丸植酸酶，从而提高了植酸酶抗逆性和耐温性
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种粒度均匀、表面规整并具有优
异的抗逆性和耐温性的包衣微丸植酸酶；本发明的另一目的在于提供
上述包衣微丸植酸酶的制备方法。
本发明的包衣微丸植酸酶由微丸植酸酶和包衣层组成，该包衣凝 丸植酸酶颗粒大小为30-60目，其中，所述的^f鼓丸植酸酶由载体和有 效量植酸酶构成，载体由占载体总量的30wt% ~ 50wt。/。的玉米淀粉、 10wt% ~ 30wt。/。的玉米芯4分、5wt% ~ 15wt。/。的云石粉和10wt% ~ 25wt% 的乳糖构成；所述的包衣层由羟丙基曱基纤维素、羟基丙基纤维素、 聚丙烯酸树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 包衣层之间的重量比为40~ 100:1。
在本发明中，所采用的羟丙基曱基纤维素中曱氧基含量为19wt % ~ 24 wt %,羟丙基含量为4 wt% ~ 12 wt %，优选粘度为20 ~ 30 mPa.s;所采用的羟基丙基纤维素中羟丙氧基含量60 wt % ~ 66 wt %, 优选粘度为1500 ~ 2500 mPa.s;所采用的聚丙烯酸树脂的相对密度 0.810 — 0.820，石i/f直162~ 198，优选粘度为5 ~ 200 mPa.s;以及所釆用 的聚乙烯吡咯烷酮(PVP )的氮含量为11.5 wt% ~ 12.8 wt %,优选相 对粘度K值为27~32。
本发明提供了上述包衣微丸植酸酶的制备方法，该方法包括如下 步骤
1.微丸植酸酶的制备
将占植酸酶载体总量的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
作为植酸酶载体混合均匀。然后将混合均匀的植酸酶载体和植酸酶发 酵液充分混合，其中才直酸酶载体和植酸酶发酵液占该总混合物比例分
别为40wt。/。 60wt。/。和40wt% ~ 60wt。/。。植酸酶发酵液为产植酸酶菌抹
经过液体深层发酵，利用葡萄糖、硫酸氨等培养物生产的液体发酵产
物，主成分为水分和植酸酶蛋白。
将上述混合均匀的植酸酶载体和植酸酶发酵液混合物投入摇摆制 粒机，通过物理挤压，物料制成长约3 ~ 5mm，直径约1 ~ 3mm的柱状颗粒。
然后抛圓，并在进风温度70 90。C下烘干，形成微丸植酸酶。 2.包衣
将羟丙基甲基纤维素、羟基丙基纤维素、聚丙烯酸树脂和聚乙烯 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，然后采用喷射法对 步骤1得到的微丸植酸酶进行包被成膜，然后烘干，筛分收集30 ~ 60 目大小的包衣微丸植酸酶。
下面更具体地说明本发明的制备方法
在步骤1微丸植酸酶的制备中，具体包括
(1 )混合吸附
设备混合机
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。将上述植酸 酶载体和植酸酶发酵液充分混合，其中植酸酶载体和植酸酶发酵液占
总混合物比例分别为40wt。/。 60wt。/o和40wt% 60wt%，其中植酸酶发 酵液为产植酸酶菌抹经过液体深层发酵，利用葡萄糖、硫酸氨等培养 物生产的液体发酵产物，主成分为水分和植酸酶蛋白。
方法先将各种固体物料在混合机中充分混合5min，然后加入一 定量的植酸酶发酵液，开动搅拌继续混合10min。
(2) 制粒
设备摇摆制粒机
方法将物料加入制粒机的料斗中，启动设备，将物料制成长约3 ~ 5mm,直径约1 ~ 3mm的柱状颗粒。
(3) 抛圓
设备球形抛圆机
方法将制成的柱状颗粒物料投入抛圓机的内腔中，启动设备， 调整转速为400 ~ 600rpm,直至柱状颗粒变成圓形颗粒后出料。
(4 )烘干
设备旋流流化床制粒包衣机
方法将40wt % ~ 60wt %圓形颗粒状物料投入干燥塔内，启动设 备，调整进风温度为70~90°C,烘干60min后，停止烘千。再向干燥 塔内投入剩余物料，再次启动设备，保持进风温度70 ~ 90°C ,直至将 物料烘干(含水量不高于6%，约需70 90min)。
在步骤2包衣过程中，具体包括
(1 )包衣
设备流化床制粒包衣机
方法将羟丙基曱基纤维素、羟基丙基纤维素、聚丙烯酸树脂和 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，压入才几器喷 枪中。将步骤1得到的圓形颗粒状微丸植酸酶^:入干燥^^内，启动设 备，调整进风温度为70~90°C,同时开启喷枪进行包被，直至将物料 烘千(含水量不高于6%,约需2 3小时)。
(2)筛分
设备振动筛分机
方法启动设备，将经干燥的物料投入加料口中，不同粒径的颗 粒被分成三个等级，收集30~60目大小的颗粒。
有益效果
本发明精选独特的成型制丸和包衣材料，可使植酸酶产品在使用、 储存时保持酶活稳定，抵抗外界高温、高湿等不良环境的能力增强， 本发明的优点如下
1、 本发明所使用的包衣材料为胃溶性材料，在胃中可以立刻溶解 释放出植酸酶并发挥作用。本发明所使用的植酸酶发挥作用的pH值在 2.0~6.0之间，而动物胃是偏酸性的环境，因此可以很好的发挥作用。
2、 本发明所用包衣材料为水溶性材料，以水溶解，不使用有机溶 剂，不污染产品和环境，且成本较低。
3、 本发明的微丸植酸酶及包衣微丸植酸酶，溶解时间为10分钟， 可以在动物胃中迅速溶解，保证了其水解作用的发挥。
4、 本发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转运过程中不分级，扩散 稳定性好。
5、 包衣材料耐高温性能良好，在制粒温度达85。C时，仍能达到 90%以上的存留率。
6、 本发明制备的包衣微丸植酸酶为微球形，圓整，形状规则，粒 度均匀。最大限度地减少与外界的结合面积，降低不利因素对植酸酶 酶活的影响。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。 实施例1
将130kg玉米淀粉、60kg的玉米芯粉、40kg的云石粉、70kg的乳 糖，共计300kg物料在混合机中混合5min,然后加入240kg植酸酶发 酵液，(该发酵液为产植酸酶菌林经过深层液体发酵，利用葡萄糖、疏 酸氨等培养物生产的液体发酵产物，主成分为水分和植酸酶蛋白，酶 活为10000U/g ),继续混合1 Omin。
将混合好的物料加入摇摆制粒机料斗中，启动设备，将物料制成 长约3 ~ 5mm,直径约1 ~ 3mm的柱状颗粒。将制成的柱状颗粒物料投 入抛圆机的球形抛圓机内腔中，启动设备，调整转速为400 600rpm， 直至柱状颗粒变成圓形颗粒后出料。
将300kg圓形颗粒状物料投入干燥塔内，启动设备，调整进风温 度为7(TC,烘干60min后，停止烘千。再向干燥塔内再投入240kg物 料，再次启动设备，保持进风温度90。C, 90min后物料烘干，制成微
丸植酸酶。
将lkg羟丙基曱基纤维素、lkg羟基丙基纤维素、2kg聚丙烯酸树 脂和lkg聚乙烯吡咯烷酮配成5。/。水溶液100kg,压入 ^几器喷^r中。将 步骤1得到的圓形颗粒状微丸植酸酶200kg投入干燥塔内，启动设备， 调整进风温度为90°C，同时开启喷枪进行包被，直至将物料烘干，2 小时烘干。
实施例2:
将100kg玉米淀粉、40kg的玉米芯粉、20kg的云石粉、40kg的乳 糖，共计200kg在混合机中混合5min,然后加入300kg发酵液(该发 酵液为产植酸酶菌林经过液体深层发酵，利用葡萄糖、硫酸氨等培养 物，生产的液体发酵产物，主成分为水分和植酸酶蛋白，酶活为 8000U/g)，继续混合10min。
将混合好的物料加入摇摆制粒机料斗中，启动设备，将物料制成 长约3 ~ 5mm,直径约1 ~ 3mm的柱状颗粒。将制成的柱状颗粒物料投 入抛圓机的球形抛圓机内腔中，启动设备，调整转速为400 ~ 600rpm, 直至柱状颗粒变成圓形颗粒后出料。
将300kg圓形颗粒状物料投入干燥塔内，启动设备，调整进风温 度为70°C,烘干60min后，停止烘干。再向干燥塔内投入200kg物料， 再次启动设备，保持进风温度90。C, 90min后物料烘干，制成微丸植酸酶。
将0.4kg羟丙基曱基纤维素、0.4kg羟基丙基纤维素、0.8kg聚丙烯 酸树脂和0.4kg聚乙烯吡咯烷酮配成2。/。水溶液，压入机器喷枪中。将
步骤1得到的圆形颗粒状微丸植酸酶200kg投入干燥塔内，启动设备，
调整进风温度为90°C,同时开启喷枪进行包被，直至将物料烘千，2 小时烘干。
实施例3
性能测试
1、 外观感官测量，使用放大镜镜检颗粒圆整度、均匀度。本发 明制备的包衣微丸植酸酶为微球形，圓整，形状规则，粒度均匀。
2、 致密性感官测量，手捻无破碎。
3、 酶活均匀度 一批产品生产出来后，在不同的位点取10个样 品，按照GB/T18634饲用植酸酶活性的测定 一 分光光度法，结合国 家检测机构的相关指导书，测定每个样品的植酸酶酶活然后测定变异 系数。本发明制备的包衣微丸植酸酶酶活含量均匀度高，变异系数小 于5%。
4、 粒度4吏用标准样品筛，随机抽测lkg样品中，30-60目的颗 粒重量。本发明的包衣微丸植酸酶颗粒粒径适宜，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刻度线处，测定重量，减量筒重为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适宜，0.60kg/L左右，与祠料有较 好的亲和力，不分级、不起静电。
6、 溶解速度将产品以1: 100的比例放入水溶液中，测定溶解 时间。包衣材料溶解性好，在水中完全溶解时间为IO分钟。
7、 稳定性分别将产品单独存放、放入预混料中、放入浓缩料中、
放入配合饲料中存》文一定时间，测定存放前和存力文后酶活，测量酶活
的保留率，酶活测定按照GB/T18634饲用植酸酶活性的测定 一 分光 光度法，结合国家检测机构的相关指导书进行。25。C常温保存6个月 的试验数据表明单独存放时微丸植酸酶的存留率比市场上普通植酸 酶提高9.2%，包衣微丸植酸酶的存留率提高11.1%;在浓缩料中存放 时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%;在预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、 耐温性i式-验
模拟试验将植酸酶按一定比例与玉米粉混合，加入水分，使样 品达到18wt。/。 20wt。/。的模拟水分条件，制成试验样品，测定酶活含 量，将样品放入供箱，按设定的模拟温度、模拟时间加热，加热后， 待样品冷却后，测样品酶活，测定存留率，酶活的测定按照GB/T18634 饲用植酸酶活性的测定 一 分光光度法，结合国家检测机构的相关指 导书进行。
生产试验将植酸酶按一定比例加入配合饲料，在设定的制粒温 度和时间下制粒，制粒后取颗粒料测定酶活，测定存留率，酶活测定 按照GB/T18634祠用植酸酶活性的测定一分光光度法，结合国家检 测机构的相关指导书进行。
与普通植酸酶相比，在85。C条件下，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%。
权利要求
1、一种包衣微丸植酸酶，其由微丸植酸酶和包衣层组成，其特征是，该包衣微丸植酸酶颗粒大小为30～60目，其中，所述的微丸植酸酶由载体和有效量植酸酶构成，载体由占载体总量的30wt％～50wt％的玉米淀粉、10wt％～30wt％的玉米芯粉、5wt％～15wt％的云石粉和10wt％～25wt％的乳糖组成；所述的包衣层由羟丙基甲基纤维素、羟基丙基纤维素、聚丙烯酸树脂和聚乙烯吡咯烷酮按10wt％～30wt％10wt％～30wt％30wt％～50wt％10wt％～30wt％比例形成；微丸植酸酶和包衣层之间的重量比为40～100∶1。
2、 根据权利要求1所述的包衣微丸植酸酶，其特征是，所述的羟 丙基曱基纤维素，其中的曱氧基含量为19wt%~24wt%，羟丙基含量 为4 wt% ~ 12 wt %,粘度为20 ~ 30 mPa.s;所述的鞋基丙基纤维素， 其中的羟丙氧基含量60 wt % ~ 66 wt %,粘度为1500 ~ 2500 mPa.s;所 述的聚丙烯酸树脂，其相对密度为0.810- 0.820,碱值为162~198， 粘度为5 200mPa.s;所述的聚乙烯吡咯烷酮，其氮含量为11.5wt%~ 12.8 wt %，相对粘度K值为27 ~ 32。
3、 一种制备包衣微丸植酸酶的方法，该方法包括步骤 1)微丸植酸酶的制备将占植酸酶载体总量的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 作为植酸酶载体和植酸酶发酵液混合均匀，植酸酶载体和植酸酶发酵 液占该总混合物比例分别为40wt。/。 60wt。/。和40wt% 60wt%，其中植 酸酶发酵液为产植酸酶菌林经过液体深层发酵生产的发酵产物，主成 分为水分和植酸酶蛋白；将混合均匀的植酸酶载体和植酸酶发酵液混合物才更入摇摆制粒机，通过物理挤压，物料制成长约3~5mm，直径约1 3mm的柱状颗粒;然后抛圓，并在进风温度70 90。C下烘干，形成孩i丸植酸酶； 2)包衣将羟丙基曱基纤维素、羟基丙基纤维素、聚丙烯酸树脂和聚乙烯 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，然后采用喷射法对 步骤1得到的微丸植酸酶进行包被成膜，然后烘干，筛分收集30~60 目大小的包衣微丸植酸酶。
4、根据权利要求3所述的制备包衣微丸植酸酶的方法，其特征是， 所述的羟丙基曱基纤维素，其中的曱氧基含量为19wt%~24wt%,羟 丙基含量为4 wt% ~ 12 wt %,粘度为20 ~ 30 mPa.s;所述的轻基丙基 纤维素，其中的羟丙氧基含量60 wt%~66 wt%，粘度为1500-2500 mPa.s;所述的聚丙烯酸树脂，其相对密度为0.810 ~ 0.820,碱值为162 ~ 198,粘度为5 -200 mPa.s;所述的聚乙烯吡咯烷酮，其氮含量11.5 wt% ~ 12.8 wt %,相对粘度K值为27 ~ 32。
全文摘要
本发明涉及一种包衣微丸植酸酶及其制备方法。本发明的包衣微丸植酸酶由微丸植酸酶和包衣层组成，该包衣微丸植酸酶颗粒大小为30～60目，颗粒致密，容重适宜。其中，所述的微丸植酸酶由载体和有效量植酸酶构成，各载体成分占载体总量的比例为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；所述的包衣层由羟丙基甲基纤维素、羟基丙基纤维素、聚丙烯酸树脂和聚乙烯吡咯烷酮按10wt％～30wt％∶10wt％～30wt％∶30wt％～50wt％∶10wt％～30wt％比例形成。本发明还公开了包衣微丸植酸酶的制备方法。本发明精选独特的成型制丸和包衣材料，可使植酸酶产品在使用、储存时保持酶活稳定，抵抗外界高温、高湿等不良环境的能力增强。
文档编号C12N9/16GK101168734SQ20071016157
公开日2008年4月30日 申请日期2007年9月29日 优先权日2007年9月29日
发明者李光智 申请人:北京昕地美饲料科技有限公司