一种双酶法水解米糠淀粉制备发酵用葡萄糖浆的方法专利检索- .单糖专利检索查询-专利查询网

一种双酶法水解米糠淀粉制备发酵用葡萄糖浆的方法
申请号	CN201710231628.6	申请日	2017-04-11	公开(公告)号	CN106967764A	公开(公告)日	2017-07-21
申请人	中国科学院青岛生物能源与过程研究所;			发明人	王建勋; 侯同刚; 咸漠; 王乔; 孙志清; 董晴晴; 王绪光;
摘要	本发明公开了一种米糠淀粉水解制备葡萄糖的方法，所述方法包括如下步骤：(1)称取米糠过筛，水洗除杂质，然后加水调浆，加入CaCl2溶液以提高液化酶的活性，调节浆料的pH为5.5‑6.4，基于浆料的总重量加入0.025％‑0.15％的液化酶，在80℃‑100℃下液化60min‑180min，将浆料抽滤，得到滤过液即为液化液；(2)取上述步骤(1)中的液化液，调节pH值为3.0‑6.0，基于液化液的总重量加入0.01％‑0.05％的糖化酶并在40℃‑80℃下糖化24h‑60h，糖化结束后，取样测定糖化液的DX值。根据本发明的方法采用米糠为原料，双酶法水解米糠淀粉，并进行一步法糊化液化，获得了一步法糊化液化的最佳工艺条件，为工业米糠淀粉酶法生产葡萄糖提供了生产理论依据。
权利要求	1.一种双酶法水解米糠淀粉生产发酵用葡萄糖浆的方法，所述方法包括如下步骤： (1)称取10-50重量份的米糠过筛，加去离子水水洗，洗去灰分等其他的杂质，次数为1次-6次，水洗过滤后加入50-150重量份的水调浆，加入5-15份重量份浓度为0.05mol/L- 0.2mol的CaCl2溶液以提高液化酶的活性，用重量百分比为5％-10％的稀盐酸调节浆料的pH为5.5-6.4，基于浆料的总重量加入0.025％-0.15％的液化酶，在80℃-100℃下液化 60min-180min，将浆料抽滤，得到滤过液即为液化液，测定液化液的DX值； (2)取上述步骤(1)中的液化液，调节pH值为3.0-6.0，基于液化液的总重量加入 0.01％-0.05％的糖化酶并在40℃-80℃下糖化24h-60h，糖化结束后，取样测定糖化液的DX值。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的称取米糠的量为20-40重量份，进一步优选为30重量份；所述的水洗米糠用水量为80-120重量份，进一步优选为100重量份；所述的水洗米糠的次数为2次-4次，进一步优选为3次；所述的醪浓度为5％-40％，优选为15％-30％，进一步优选为25％；所述的加入CaCl2溶液的浓度优选为0.08mol/L至 0.2mol/L，进一步优选为0.1mol/L；CaCl2溶液的加入量优选为8-12份，进一步优选为10份。 3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的液化酶为Termamyl SC；所述的液化酶的量为0.075％-0.12％，进一步优选为0.11％。 4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的pH为5.8-6.2，进一步优选为6.0。 5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的反应温度为85℃-90℃，进一步优选为88℃；步骤(1)中所述的反应时间液化时间为100min-150min，进一步优选为 120min。 6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述的pH值为4.0-5.0，进一步优选为4.5；所述的温度为50℃-70℃，进一步优选为60℃；所述的糖化时间为36h-50h，进一步优选为48h。 7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述的糖化酶为诺维信制剂公司的Dextrozyme DX；所述糖化酶的量为0.02％-0.04％，进一步优选为0.03％。 8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法中步骤1)得到的浆料无需其他处理，可以直接用于步骤2)中，无需例如过滤，蒸馏等除酶或其他成分的工艺。 9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法中无需加入碱或酸等反应物进行反应，所述碱包括无机碱或有机碱，所述酸包括无机酸或有机酸。 10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法如下进行： (1)称取30重量份米糠过50筛，加入100重量份去离子水水洗3次，洗去灰分等其他的杂质，过滤后加水调至醪浓度为25％，再加入10重量份0.1mol/L的CaCl2，以提高Termamyl SC酶的活性，调节pH至6.0，基于浆料的总重量，加入0.1％的Termamyl SC酶，控制温度在90℃，液化120min，每10min取样，测定液化液的DX值； (2)取上述步骤(1)中的液化液，调节pH值至4.5，控制温度在60℃，基于浆料的总重量，加入0.03％的糖化酶，糖化48h后，取样测定糖化液的DX值。
说明书全文	一种双酶法水解米糠淀粉制备发酵用葡萄糖浆的方法技术领域 [0001] 本发明涉及生物工程领域，具体地涉及一种米糠淀粉水解制备葡萄糖的方法，尤其涉及一种双酶法水解米糠淀粉制备发酵用葡萄糖浆的方法。背景技术 [0002] 米糠是稻谷碾米过程中产生的一种副产物，是糙米在碾压过程中被除去的皮层及少量的米胚和碎米的混合物，约占稻谷质量的5％-8％。我国年产米糠1000万吨，因而米糠资源在我国是一种可再生的，廉价的且数量巨大的低值生物质原料。然而在我国大多数的米糠都被当作地热燃料或者饲料处理掉，只有10％-15％的米糠用来榨油或者提取植酸钙、肌醇、谷维素等价值较高的产品，生产这些高附加值产品的企业都取得了较好的经济效益。发达国家特别是日本对米糠综合利用的深度和技术发达程度以及获得的巨大经济效益，都让我国望尘莫及。发达国家把农业产后技术发达程度，作为达标国家科技水平。 [0003] 实际上，米糠除了含有上述营养物质，它还含有大量的淀粉，蛋白，膳食纤维等等，其中淀粉是米糠中含量最高的组分，约占33％，如果能将这部分淀粉全部转化为葡萄糖，那么米糠可以作为生产葡萄糖的一种廉价、可再生的优质原料，这将极大地推进葡萄糖在食品工业、医疗卫生、化工及生物等行业的应用。淀粉水解常用的工业方法有酸法、酸酶法和双酶法。 [0004] 酸法水解淀粉是最早出现的工业化淀粉水解方法，它是淀粉分子和水分子反应，使淀粉分子中的糖苷键加水分解生成糖浆，需要在加热、加压和有酸存在的条件下才能使水解淀粉分子的反应得以进行。虽然酸法水解工艺适合于任何精制淀粉，工艺简单，水解时间短，生产效率高，设备周转快，所得的糖化液滤过性好，但是它的很多缺点也限制了其在工业上的应用。淀粉经酸水解生成的糖化液的糖分组成非常的复杂，水解过程中糖苷键的断裂杂乱无章，水解程度不同，生成不同的葡萄糖质的淀粉糖化液，它们之间的各种糖分组成百分率有显著的差别。除此之外，因为酸化液需要高温、高压和酸性条件下进行，酸液化会发生葡萄糖的复合反应和分解反应，影响葡萄糖的产率，DX值低，为90％左右，酸解的副产物，增加了糖化液的精制难度。酸水解的规律不能自行控制，定向生产各种糖类有一定的难度。酸酶法是用与酸法相同的转化工艺作为糖浆的初步转化，此后接着用酶转化。它的特点是滤过性好，糖化程度高。与酸法水解淀粉相比，酸梅结合法有了较大的进步，复合和分解反应虽有所减少但是仍然不可避免，同时对设备的要求也高。 [0005] 双酶法是指采用酶液化和酶糖化工艺水解淀粉制备葡萄糖的方法。具体方法是先加温添加液化酶液化淀粉，产生相当低DX值的液化也，再进一步用酶液化。发展至今的双酶法有很多的优点，其中包括：不需要耐高温。耐高压、耐酸设备，设备要求低，水解条件温和；糖浆的化合物组成可以控制；糖浆的品质好，杂质含量低。 [0006] 双酶法在淀粉水解工艺方面具有非常广泛的应用，本发明将双酶法工艺应用到米糠淀粉的水解上，米糠淀粉与精制淀粉有一定的区别，米糠中的淀粉与米糠中的其他组分紧密粘结在一起，因此米糠淀粉的酶解比较困难。本发明将糊化和液化工艺同时进行，使米糠中的淀粉先充分酶解成糊精分子，然后再进行糖化过程，使糊精充分酶解成葡萄糖浆。这样做可以使米糠中的其他组分在不受破坏的基础上，进行米糠淀粉的酶解，同时去淀粉残渣可以作为提取其他组分的原料进行再利用。发明内容 [0007] 针对上述现有技术中存在的问题，根据本发明的一个目的，提供一种双酶法水解米糠蛋白制备葡萄糖的方法，该方法操作简单，重复性好，可以大大提高葡萄糖浆的收率，从而为工业生产提供宝贵的依据。 [0008] 根据本发明的双酶法水解米糠淀粉生产发酵用葡萄糖浆的方法，所述方法包括如下步骤： [0009] (1)称取10-50重量份的米糠过筛，加去离子水水洗，洗去灰分等其他的杂质，次数为1次-6次，水洗过滤后加入50-150重量份的水调浆，加入5-15份重量份浓度为0.05mol/L-0.2mol的CaCl2溶液以提高液化酶的活性。用重量百分比为5％-10％的稀盐酸调节浆料的pH为5.5-6.4，基于浆料的总重量加入0.025％-0.15％的液化酶。在80℃-100℃下液化 60min-180min，将浆料抽滤，得到滤过液即为液化液。测定液化液的DX值。 [0010] (2)取上述步骤(1)中的液化液，调节pH值为3.0-6.0，基于液化液的总重量加入0.01％-0.05％的糖化酶并在40℃-80℃下糖化24h-60h，糖化结束后，取样测定糖化液的DX值。 [0011] 优选地，步骤(1)中所述的称取米糠的量为20-40重量份，进一步优选为30重量份。 [0012] 优选地，步骤(1)中所述的水洗米糠用水量为80-120重量份，进一步优选为100重量份。 [0013] 优选地，步骤(1)中所述的水洗米糠的次数为2次-4次，进一步优选为3次。 [0014] 优选地，步骤(1)中所述的醪浓度为5％-40％，优选为15％-30％，进一步优选为25％(醪浓度＝米糠的质量/(米糠的质量+水的质量))。 [0015] 优选地，步骤(1)中所述的加入CaCl2溶液的浓度优选为0.08mol/L至0.2mol/L，进一步优选为0.1mol/L。CaCl2溶液的加入量优选为8-12份，进一步优选为10份。 [0016] 优选地，步骤(1)中所述的液化酶为Termamyl SC(耐温性淀粉酶)。 [0017] 优选地，步骤(1)中所述的pH为5.8-6.2，进一步优选为6.0。 [0018] 优选地，步骤(1)中所述的液化酶的量为0.075％-0.12％，进一步优选为0.11％。 [0019] 优选地，步骤(1)中所述的反应温度为85℃-90℃，进一步优选为88℃。 [0020] 优选地，步骤(1)中所述的反应时间液化时间为100min-150min，进一步优选为120min。 [0021] 优选地，步骤(2)中所述的pH值为4.0-5.0，进一步优选为4.5。 [0022] 优选地，步骤(2)中所述的糖化酶为诺维信制剂公司的Dextrozyme DX(新型糖化酶)。 [0023] 优选地，步骤(2)中所述的糖化酶的量为0.02％-0.04％，进一步优选为0.03％。 [0024] 优选地，步骤(2)中所述的温度为50℃-70℃，进一步优选为60℃。 [0025] 优选地，步骤(2)中所述的糖化时间为36h-50h，进一步优选为48h。 [0026] 根据本发明的所述双酶法水解米糠蛋白制备葡萄糖的方法中步骤1)得到的浆料无需其他处理，可以直接用于步骤2)中，无需例如过滤，蒸馏等除酶或其他成分的工艺。 [0027] 而且，根据本发明的所述双酶法水解米糠蛋白制备葡萄糖的方法中无需加入碱或酸等反应物进行反应，所述碱包括无机碱或有机碱，所述酸包括无机酸或有机酸。 [0028] 有益效果 [0029] 本发明采用的原料为米糠，为原料供应稳定的非粮生物质资源，长期以来，在我国仅作为饲料使用。本发明将米糠中含量颇多的淀粉进行水解这样可以大大降低淀粉水解产品的价格。淀粉的水解包括糊化、液化以及糖化。但是传统工艺在糊化时会出现年度增大导致无法搅拌的情况，这样会大大降低工业葡萄糖的得率。本发明采用双酶法水解米糠淀粉，并进行一步法糊化液化，通过对比试验，获得了一步法糊化液化的最佳工艺条件，为工业米糠淀粉酶法生产葡萄糖提供了生产理论依据。附图说明 [0030] 图1为醪浓度对液化DX值的影响； [0031] 图2为pH对液化DX值的影响； [0032] 图3为酶用量对液化DX值的影响； [0033] 图4为温度对液化DX值的影响。具体实施方式 [0034] 以下，将详细地描述本发明。在进行描述之前，应当理解的是，在本说明书和所附的权利要求书中使用的术语不应解释为限制于一般含义和字典含义，而应当在允许发明人适当定义术语以进行最佳解释的原则的基础上，根据与本发明的技术方面相应的含义和概念进行解释。因此，这里提出的描述仅仅是出于举例说明目的的优选实例，并非意图限制本发明的范围，从而应当理解的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以由其获得其他等价方式或改进方式。 [0035] 以下实施例仅是作为本发明的实施方案的例子列举，并不对本发明构成任何限制，本领域技术人员可以理解在不偏离本发明的实质和构思的范围内的修改均落入本发明的保护范围。除非另有说明，以下实施例中使用的反应物均为市售产品。 [0036] 实施例1 [0037] (1)称取30g米糠过50筛，加入100g去离子水水洗3次，洗去灰分等其他的杂质，过滤后加水调至醪浓度为25％，再加入10ml 0.1mol/L的CaCl2，以提高Termamyl SC酶的活性。调节pH至6.0，基于浆料的总重量，加入0.1％的Termamyl SC酶，控制温度在90℃，液化120min。每10min取样，测定液化液的DX值。 [0038] (2)取上述步骤(1)中的液化液，调节pH值至4.5，控制温度在60℃，基于浆料的总重量，加入0.03％的糖化酶，糖化48h后，取样测定糖化液的DX值。 [0039] 步骤(1)和(2)中所述的DX值表示为米糠淀粉的水解程度，计算公式如下： [0040] [0041] 其中水解液中的葡萄糖含量利用SBA-40D生物传感分析仪测定，干物质含量利用PAL迷你数显折射计来测定。 [0042] 关于醪浓度改变的对比实施例 [0043] 对比实施例1 [0044] 除了将步骤(1)中醪浓度调至5％以外，按照实施例1相同的方法进行双酶法水解米糠淀粉制备葡萄糖浆。 [0045] 对比实施例2 [0046] 除了将步骤(1)中醪浓度调至10％以外，按照实施例1相同的方法进行双酶法水解米糠淀粉制备葡萄糖浆。 [0047] 对比实施例3 [0048] 除了将步骤(1)中醪浓度调至15％以外，按照实施例1相同的方法进行双酶法水解米糠淀粉制备葡萄糖浆。 [0049] 对比实施例4 [0050] 除了将步骤(1)中醪浓度调至20％以外，按照实施例1相同的方法进行双酶法水解米糠淀粉制备葡萄糖浆。 [0051] 对比实施例5 [0052] 除了将步骤(1)中醪浓度调至30％以外，按照实施例1相同的方法进行双酶法水解米糠淀粉制备葡萄糖浆。 [0053] 对比实施例6 [0054] 除了将步骤(1)中醪浓度调至40％以外，按照实施例1相同的方法进行双酶法水解米糠淀粉制备葡萄糖浆。 [0055] 图1显示的是醪浓度对液化DX值的影响，从图中可以看出，从对比实施例1至对比实施例4，随着醪浓度的增大，液化DX值增大，到实施例1对应的醪浓度时，达到最大。然后从对比实施例5至对比实施例6，液化DX值降低。这说明当超过一定的醪浓度后，由于搅拌、酶作用效率等问题，会影响液化DX值。 [0056] 关于pH改变的对比实施例 [0057] 对比实施例7 [0058] 除了将步骤(1)中pH调至5.5以外，按照实施例1相同的方法进行双酶法水解米糠淀粉制备葡萄糖浆。 [0059] 对比实施例8 [0060] 除了将步骤(1)中pH调至5.6以外，按照实施例1相同的方法进行双酶法水解米糠淀粉制备葡萄糖浆。 [0061] 对比实施例9 [0062] 除了将步骤(1)中pH调至5.7以外，按照实施例1相同的方法进行双酶法水解米糠淀粉制备葡萄糖浆。 [0063] 对比实施例10 [0064] 除了将步骤(1)中pH调至5.8以外，按照实施例1相同的方法进行双酶法水解米糠淀粉制备葡萄糖浆。 [0065] 对比实施例11 [0066] 除了将步骤(1)中pH调至5.9以外，按照实施例1相同的方法进行双酶法水解米糠淀粉制备葡萄糖浆。 [0067] 对比实施例12 [0068] 除了将步骤(1)中pH调至6.1以外，按照实施例1相同的方法进行双酶法水解米糠淀粉制备葡萄糖浆。 [0069] 对比实施例13 [0070] 除了将步骤(1)中pH调至6.2以外，按照实施例1相同的方法进行双酶法水解米糠淀粉制备葡萄糖浆。 [0071] 对比实施例14 [0072] 除了将步骤(1)中pH调至6.3以外，按照实施例1相同的方法进行双酶法水解米糠淀粉制备葡萄糖浆。 [0073] 对比实施例15 [0074] 除了将步骤(1)中pH调至6.4以外，按照实施例1相同的方法进行双酶法水解米糠淀粉制备葡萄糖浆。 [0075] 图2显示的是pH对液化DX值的影响。从图中可以看出在一定pH范围内，液化DX值随着pH增大而增大，并在实施例1对应的pH值处达到了最大。随着pH值的继续增大，由于超出了酶的最佳pH范围，因而，液化DX值降低。 [0076] 关于酶添加量改变的对比实施例 [0077] 对比实施例16 [0078] 除了将步骤(1)中T.SC添加量变为0.025％以外，按照实施例1相同的方法进行双酶法水解米糠淀粉制备葡萄糖浆。 [0079] 对比实施例17 [0080] 除了将步骤(1)中T.SC添加量变为0.05％以外，按照实施例1相同的方法进行双酶法水解米糠淀粉制备葡萄糖浆。 [0081] 对比实施例18 [0082] 除了将步骤(1)中T.SC添加量变为0.15％以外，按照实施例1相同的方法进行双酶法水解米糠淀粉制备葡萄糖浆。 [0083] 图3显示的是酶添加量对液化DX值的影响。从图中可以看出，对比实施例18的液化DX值最高，但是DX值相比于实施例1仅升高了不到1％，出于节约成本的考虑，选择实施例1对应的酶添加量为最适添加量。 [0084] 关于温度改变的对比实施例 [0085] 对比实施例19 [0086] 除了将步骤(1)中反应温度设为80℃以外，按照实施例1相同的方法进行双酶法水解米糠淀粉制备葡萄糖浆。 [0087] 对比实施例20 [0088] 除了将步骤(1)中反应温度设为85℃以外，按照实施例1相同的方法进行双酶法水解米糠淀粉制备葡萄糖浆。 [0089] 对比实施例21 [0090] 除了将步骤(1)中反应温度设为95℃以外，按照实施例1相同的方法进行双酶法水解米糠淀粉制备葡萄糖浆。 [0091] 对比实施例22 [0092] 除了将步骤(1)中反应温度设为100℃以外，按照实施例1相同的方法进行双酶法水解米糠淀粉制备葡萄糖浆。 [0093] 图4显示的是温度对液化DX的影响。从图中可以看出，实施例1的温度下，液化DX值最高，当温度升高至对比实施例21及对比实施例22时，由于温度过高导致酶活降低，因而DX值降低。

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