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

背景技術：

1、超氧化物歧化酶(superoxide?dismutase，sod)是生物體內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，在機體氧化與抗氧化平衡中起到至關重要的作用，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?zhí)枮閏n202011634220.1的中國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)化生產方法，屬于有機物分離提取技術領域。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行酶解處理；s2.酶解后進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)化生產為目標，通過對從神州草中提取超氧化物歧化酶的各工藝步驟進行優(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)化生產方法，具有良好的實際應用價值。

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、次氯酸鈉等化學消毒劑的問題，由于化學消毒劑容易殘留，而且在生產過程中污染環(huán)境，對制備的超氧化物歧化酶復合酶的質量也有一定影響。同時在干燥產品過程中，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)模生產的需要?，F(xiàn)有方法還存在萌芽率低、酶的收率低、生產規(guī)模小等技術問題，由于玉米是在萌芽裝置的盒體內進行萌芽，存在通風量小的問題，玉米生長環(huán)境狹小，容易使玉米表面產生菌膜，出現(xiàn)腐敗現(xiàn)象，導致萌芽率降低，影響制得的超氧化物歧化酶的質量，而且容易出現(xiàn)殘留，不容易清洗，增加了工人的勞動強度。

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

技術實現(xiàn)思路

1、本技術實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sod時因淀粉含量高導致的黏稠問題，酶解效率顯著提高，sod的活性得到有效保護，且產品質量穩(wěn)定可靠，同時，該技術方案易于實現(xiàn)規(guī)?；a，降低了生產成本。

2、本技術實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；啟動滾筒篩，使玉米物料在滾筒內翻滾，同時保持浸沒在酶解混合液中；

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

7、s23.將離心后的澄清液體重新倒入滾筒篩中，循環(huán)進行酶解，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內，在22-25℃下蒸發(fā)8-15小時，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備內，冷凍干燥，得到玉米超氧化物歧化酶多酶粉劑。

12、進一步的，所述滾筒篩滾筒軸線水平設置，滾筒篩孔的直徑小于玉米破碎粒徑，一端開口用于進料，另一端帶有出料口。

13、進一步的，所述s21加入的玉米漿量為滾筒篩容積的40％-60％；酶解混合液包括復合酶和表面活性劑，復合酶為果膠酶、纖維素酶、半纖維素酶和蛋白酶的混合物，復合酶的添加量為玉米漿質量的0.5-2％，表面活性劑為十二烷基磺酸鈉，添加量為米漿質量的0.5-0.8％；酶解溫度45-55℃，ph值7.0-8.0，酶解時間為40-80分鐘。

14、進一步的，在滾筒篩中還安裝多組旋轉葉片；利用物體動力模型模擬攪拌過程中的物體流動保證全面均勻的攪拌；具體地說，滾筒篩內安裝多個葉片，初次選擇螺旋葉葉片形狀，葉片寬度占滾筒篩直徑的10％-20％，葉片長度略小于滾筒篩長度的一半，以交錯排列方式進行排列，葉片角度30-60°。

15、進一步的，酶解混合液儲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系模型；具體為：

16、相關透光度與淀粉濃度的映射關系模型由歷史數(shù)據(jù)與實驗標定進行量化，相關量化數(shù)據(jù)的分析和擬合由實際情況而定；

17、滾筒篩下方的相機拍攝滾筒篩內物料狀態(tài)并進行特征提取和識別，計算淀粉顆粒在混合液中的浸入比例推算酶解進程；

18、對采集到的原始圖像進行灰度化直方圖分析；

19、隨即進行濾波去噪預處理操作，提取淀粉顆粒特征；

20、應用形態(tài)學操作來進一步清理圖像，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)域標記算法，識別出圖像中所有的淀粉顆粒區(qū)域，并計算每個區(qū)域的面積和形狀特征；

22、對提取的特征進行分類，區(qū)分淀粉顆粒與其他雜質；

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

24、并根據(jù)獲取的淀粉總量數(shù)據(jù)設定閾值，進行步驟s221，當?shù)矸蹪舛瘸^設定閾值時啟動離心分離設備；

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

26、進一步的，在步驟s221啟動離心分離設備后，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、進一步的，將離心后獲得的固體沉淀進行收集，烘干后使用精密天平進行稱重并記錄沉淀物質量，具體為：

28、s2211.計算玉米粉初始用量與淀粉含量比對，計算出理論上應獲得的淀粉量；

29、s2212.通過比較實際沉淀物中的淀粉量與理論淀粉量，計算酶解進程的完成度，得出酶解進程的百分比完成度；

30、其中，酶解進程完成度ma為烘干后稱重測定的實際淀粉量；

31、s2213.分析上述步驟，評估溫度、ph值、酶用量等酶解條件對進程完成度的影響。

32、進一步的，在記錄并分析沉淀物質量后，還設置傳感器和數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，獲得連續(xù)、動態(tài)的數(shù)據(jù)集，包括酶解過程中各參數(shù)的變化情況，實時監(jiān)測并記錄同一批次物料的酶解進度和整體時間數(shù)據(jù)。

33、進一步的，在每批次物料酶解前，收集前三批次的數(shù)據(jù)，計算平均值，建立酶解操作的基線標準；其中，酶解操作的基線值公式：

34、

35、n代表要計算平均值的數(shù)據(jù)點的數(shù)量，在此實施場景下，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，表示從第一個批次到第n個批次的所有數(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，計算出這些數(shù)據(jù)的平均值，該平均值就作為基線值。

36、進一步的，根據(jù)淀粉濾出滾筒篩的實時進度，動態(tài)調整滾筒篩轉速和混合液攪拌時間間隔，以達到最佳酶解效果；

37、結合淀粉單次濾出量和整體累計量，分析淀粉在混合液中的分布和濃度，自動調整離心機的排液沖洗頻次；

38、在攪拌停止時，相機捕捉滾筒篩內混合液上部的圖像，轉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，判斷淀粉濾出的進度和質量得出淀粉濾出的實時進度和預估量；

40、綜合分析滾筒篩轉速、攪拌時間間隔、離心頻次、圖像識別結果等數(shù)據(jù)，評估當前酶解參數(shù)的有效性；

41、根據(jù)評估結果，調整酶解控制參數(shù)。

42、本技術實施例中提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優(yōu)點：

43、其一、通過將酶解過程設置在滾筒篩上，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，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；通過滾筒篩的設置，實現(xiàn)淀粉顆粒的有效濾除，同時保證酶解混合液能夠充分接觸并酶解玉米細胞壁，通過滾筒篩的動態(tài)翻滾和酶解混合液的循環(huán)更新，提高酶解效率，減少淀粉對酶解過程的干擾，有效解決了玉米作為原料生產sod時因淀粉含量高導致的黏稠問題，酶解效率顯著提高，sod的活性得到有效保護，且產品質量穩(wěn)定可靠，同時，該技術方案易于實現(xiàn)規(guī)模化生產，降低生產成本，提高經濟效益；

44、其二、通過設置攪拌系統(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致的黏稠問題，提高酶與玉米細胞的接觸效率；通過實時透光度監(jiān)測系統(tǒng)的透光度數(shù)據(jù)及時反映混合液中淀粉的釋放與分散情況，為調整攪拌參數(shù)提供依據(jù)；通過圖像分析與淀粉浸入量計算，實現(xiàn)非侵入式、實時的酶解進程監(jiān)測，為工藝調整提供精準數(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，同時回收淀粉資源，提高整體工藝的經濟性；

45、其三、通過進一步優(yōu)化離心分離后的淀粉量分析步驟，實現(xiàn)了對酶解進程完成度的量化評估，通過比較實際淀粉量與理論淀粉量的差異，能夠直觀反映酶解反應的效率，并為工藝優(yōu)化提供關鍵數(shù)據(jù)支持，提高了生產過程的可控性和預測性，從而提升產品質量和生產效率；通過攪拌系統(tǒng)優(yōu)化、實時透光度監(jiān)測、圖像分析與淀粉浸入量計算、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；確保酶與玉米細胞的充分接觸，縮短酶解時間，提高sod得率；通過實時監(jiān)測與數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)對酶解進程的精準控制，減少人為干預誤差；有效回收淀粉資源，減少廢棄物產生，提升工藝的經濟性和環(huán)保性；

46、其四、通過引入數(shù)據(jù)連續(xù)監(jiān)測、基線建立、主動控制、圖像識別等先進技術手段，實現(xiàn)了酶解過程的智能化管理和優(yōu)化；通過實時數(shù)據(jù)采集與分析，結合圖像識別技術，能夠準確判斷淀粉濾出進度，并據(jù)此動態(tài)調整酶解控制參數(shù)；這種閉環(huán)反饋機制不僅提高了酶解效率，還確保了生產過程的穩(wěn)定性和可控性；能夠顯著縮短酶解時間，提高產物活性，同時降低生產成本和能耗。