[發(fā)明專利]利用甘薯渣和甘薯細(xì)胞液酶法制備復(fù)合營養(yǎng)液糖工藝

有效

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• 申請日: 2012-08-08
• 公開（公告）號: CN102766665A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳允山
• 申請（專利權(quán)）人: 吳允山
• 主分類號: C12P19/20
• 分類號: C12P19/20;C12P19/14
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 馮瓊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物與環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及以生物質(zhì)甘薯渣和甘薯細(xì)胞液為原料，酶法制備用于工業(yè)微生物發(fā)酵的復(fù)合營養(yǎng)液糖的工藝方法。

背景技術(shù)

甘薯是我國四大糧食作物之一，現(xiàn)在55%以上轉(zhuǎn)成工業(yè)原料。鮮甘薯內(nèi)含干物質(zhì)約占30%、液體約占70%。

薯塊經(jīng)銼磨粉碎，甘薯淀粉用軟水稀釋分離后的甘薯細(xì)胞液（俗稱與異名：汁水、蛋白水、黃漿、廢水等）有機(jī)質(zhì)含量高，COD在10000~20000mg/L，主要含有細(xì)渣、水溶性的淀粉、糖類、蛋白質(zhì)、果膠、有機(jī)酸、油脂、各種維生素和各種微量元素等混合物，其干物質(zhì)平均為4.6%，此種高濃度廢水常被小、微淀粉廠排放，嚴(yán)重污染環(huán)境；或投入很高的治污成本，且浪費寶貴的生物質(zhì)資源。

甘薯渣（sweet?potato?residues）是鮮甘薯加工淀粉過程中產(chǎn)生的大量渣滓和細(xì)胞液（cellsap），存放易受雜菌發(fā)酵而酸敗，嚴(yán)重污染環(huán)境，造成生物質(zhì)再生資源巨大浪費。

甘薯渣折干計，一般含淀粉50%以上，纖維22%~26%，其主要構(gòu)成是纖維素、半纖維素、木質(zhì)素和果膠等，是數(shù)以千計葡萄糖致密結(jié)構(gòu)的碳水化合物，難以為市售的康氏木霉分泌的纖維素酶所降解；糖蛋白復(fù)合物大量存在于濕渣及細(xì)胞液廢水中。甘薯經(jīng)銼磨機(jī)細(xì)碎和篩理設(shè)備產(chǎn)生的淀粉分離出來，薯渣中殘留淀粉經(jīng)α-淀粉酶液化和糖化酶糖化，其降解不完全；其他高分子多糖更難降解，水解率低。蛋白與果膠不降解給下游工藝帶來不良影響，因此，急需尋找一種能夠高效利用甘薯渣轉(zhuǎn)化為葡萄糖的方法，開辟復(fù)合營養(yǎng)源，尋求再生資源利用最大化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的提供一種利用多酶聯(lián)合水解制糖的方法，該方法能夠提高甘薯渣中糖的轉(zhuǎn)化率，并獲得復(fù)合C、N、VB等液體營養(yǎng)源。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，包含以下步驟：

步驟1、取甘薯渣，細(xì)度：＜22.12μm約占總量30%，中位徑38.02μm，＜253.62μm約占總量90%，加甘薯細(xì)胞液廢水調(diào)漿；

本發(fā)明所述干薯渣可為精細(xì)磋磨和多級篩理的干甘薯渣，或精細(xì)磋磨的甘薯濕渣，甘薯濕渣從淀粉生產(chǎn)線分離后經(jīng)壓榨脫水、熱風(fēng)爐干燥、再粉碎篩分。

在本發(fā)明的實施例中，選用的干薯渣粒徑分布適宜酶水解和易于固液分離的，即：＜5.95μm占總量10.03%；＜15.20μm占總量20.83%；＜22.12μm占總量29.38%；＜32.19μm占總量42.02%；＜46.85μm占總量60.89%；＜90.35μm占總量80.02%；＜253.62μm占總量91.33%；＜711.90μm占總量100%。

步驟2：在25~60℃，在pH2.5~6.0加酸性蛋白酶和果膠酶水解2~10h，水解1~8h；升溫110~120℃進(jìn)行滅酶處理；調(diào)pH5.5~8.0，加耐高溫α-淀粉酶水解1~2h；降溫40~65℃，調(diào)pH3.0~5.5，加糖化酶和纖維素酶水解10~20h。

步驟3：對步驟2酶解后的料液進(jìn)行固液分離，液體濃縮即得復(fù)合營養(yǎng)液糖，其基本成分為葡萄糖以及復(fù)合營養(yǎng)源。

所述復(fù)合營養(yǎng)源為C、N、VB和微量元素的液體混合物。

作為優(yōu)選，步驟1所述調(diào)漿為按料液質(zhì)量比1：4~6混合。

作為優(yōu)選，步驟2每克料加酸性蛋白酶10~15U，每克料加9～30U果膠酶。

作為優(yōu)選，步驟2每克料加耐高溫α-淀粉酶12~40U。

作為優(yōu)選，步驟2每克料加糖化酶100~300U和每克料加70~200U纖維素酶。

采用本發(fā)明所述方法，用國產(chǎn)市售的酸性蛋白酶和果膠酶、耐高溫α-淀粉酶、糖化酶和纖維素酶對甘薯渣酶法制糖，以不同的料液比進(jìn)行比較，甘薯渣干物質(zhì)對葡萄糖轉(zhuǎn)化率約59%，相對于甘薯渣中淀粉對還原糖的轉(zhuǎn)化率約100%，較傳統(tǒng)雙酶法的轉(zhuǎn)化率有較大的提高。所述酶水解轉(zhuǎn)化率是對甘薯渣經(jīng)酶法水解釋放出的還原糖總量按葡萄糖計占試料甘薯渣干物質(zhì)量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，表明甘薯渣中各種多糖（淀粉及果膠、半纖維素和纖維素等）水解的程度。

實驗表明，薯渣中各種多糖組分用國產(chǎn)酶制劑水解技術(shù)難度大，特別是纖維素和木質(zhì)素降解制糖轉(zhuǎn)化率低。本發(fā)明采用聯(lián)合酶解的機(jī)理是：多酶的協(xié)同作用，破壞細(xì)胞壁，拆開保護(hù)纖維素基質(zhì)的果膠及結(jié)合態(tài)的糖蛋白，酶促甘薯渣中多組分高分子多糖降解成單糖的生化反應(yīng)，提高轉(zhuǎn)化率，同時收獲C、N、VB等復(fù)合營養(yǎng)源。