專利名稱：小麥b淀粉多酶法制取發(fā)酵用含氮糖漿的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及食品發(fā)酵、生化制藥等領域所用的含氮淀粉糖漿的制備方法，具體為采用淀粉酶、蛋白酶、戊聚糖酶等多種酶，酶解小麥B淀粉，制取發(fā)酵用含氮淀粉糖漿的方法。
背景技術(shù)：
小麥主要用作糧食，是全世界大量種植的主要谷物之一，在中國北方也大量種植。小麥經(jīng)過干法加工磨制成面粉，由面粉加工制取的各種面食、面制品成了北方百姓的主食。小麥面粉(以下簡稱面粉)的主要成分有淀粉、蛋白質(zhì)、灰分、脂肪和水分五種，小麥磨粉篩分后，纖維素的含量幾乎沒有。眾所周知，小麥中的(面筋)蛋白質(zhì)具有特殊的性質(zhì)，使得在各種谷物粉中，僅有面粉能夠形成可夾持氣體的強韌粘合的面團，從而生產(chǎn)出松軟烘烤食品。(面筋)蛋白質(zhì)是小麥的儲藏蛋白質(zhì)，不溶于水，故比較容易分離提純?；痉椒ň褪窃谒腥啻昝鎴F，從中除去淀粉和水溶性物質(zhì)，沖洗后剩下的便是一塊膠皮團似的面筋；洗出的淀粉再精制回收。因此，生產(chǎn)小麥淀粉，同時也是為了生產(chǎn)更有市場價值的小麥面筋。
目前，都是用(低等級)的面粉作為生產(chǎn)小麥淀粉和面筋的原料。采用馬丁法(Martin process)最普遍，先將面粉加水混合成面硬面團，再水中不斷地揉搓面團，由于面筋自身的粘結(jié)作用使其形成一個粘聚力極強的粘聚體，淀粉不斷地從面筋團中被沖洗出；反復沖洗，可使面筋的蛋白質(zhì)的含量提高。洗滌出的淀粉乳液用碟式離心機進行精制、洗滌，精制的淀粉乳經(jīng)過離心脫水、氣流干燥，得到小麥淀粉的主體部分在工業(yè)上稱為A淀粉(為商品小麥淀粉)，由大顆粒的晶體淀粉粒和一部分的小顆粒球形淀粉粒組成，其蛋白質(zhì)、脂肪、灰分含量低，淀粉純度高。在精制、濃縮時排出的小顆粒淀粉、損傷的淀粉粒(由面粉在干法磨粉過程中產(chǎn)生的)及水不溶性的戊聚糖、蛋白質(zhì)的其它微顆粒物質(zhì)，一起組成B淀粉。B淀粉又稱為尾淀粉或淤漿淀粉，含量可達淀粉總量的20％，一般為淀粉總量的5～10％(與面粉原料及制造工藝、設備、控制有關)。
小麥淀粉的純度高、蛋白質(zhì)、灰分、脂肪含量低，適于做食品原輔料、生產(chǎn)淀粉糖漿、變性淀粉等用途，用于冷凍食品、肉制品、紡織、造紙都很普遍。但是，小麥B淀粉純度低，蛋白質(zhì)的含量超過1％，甚至達到4～5％，戊聚糖、脂肪等其它雜質(zhì)含量也較高，這些雜質(zhì)對小麥B淀粉的深加工與應用產(chǎn)生了不利的影響。比如制取變性淀粉，蛋白質(zhì)、戊聚糖也會參與改性反應并且阻礙精制，變性不易控制；蛋白質(zhì)還容易產(chǎn)生顏色反應，影響產(chǎn)品外觀與應用。如用于生產(chǎn)淀粉糖漿，小麥B淀粉中的戊聚糖會產(chǎn)生粘滯性，嚴重阻礙過濾的進行；蛋白質(zhì)易產(chǎn)生氣泡、絮凝物和水溶性蛋白質(zhì)，也會促進糖液顏色的產(chǎn)生與加深，這些雜質(zhì)要通過沉淀、吸附、過濾、離子交換等方法手段除去，才能保證淀粉糖漿產(chǎn)品的質(zhì)量符合國家標準，精制的強度、難度大，成本高。因此，小麥B淀粉的用途受限，淀粉廠家一般只能低價銷售。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種小麥B淀粉多酶法制取發(fā)酵用含氮糖漿的方法，該方法科學可行，容易實施操作，采用淀粉酶、蛋白酶、戊聚糖酶、脂肪酶等多種酶，高效酶解小麥B淀粉材料的淀粉、蛋白質(zhì)、戊聚糖、脂肪等組分，制取發(fā)酵用含氮淀粉糖漿。
本發(fā)明方法包括調(diào)漿、液化、糖化、轉(zhuǎn)化、過濾、濃縮等步驟，其完整的生產(chǎn)流程如

圖1所示，具體步驟如下(1)調(diào)漿在調(diào)漿罐加入水，開動攪拌，加入小麥B淀粉，控制粉漿液干固物的濃度為25～45％重量。粉漿濃度太低，后面濃縮耗能高；濃度太高，對液化、糖化和過濾精制不利，收得率降低，生產(chǎn)成本同樣提高。根據(jù)現(xiàn)有的條件和設備，米粉漿液干固物的濃度為30～40％比較合適。加入氯化鈣，控制漿液Ca2+的含量20～45mg/kg，調(diào)節(jié)粉漿液的pH值為5.6～6.4(或者根據(jù)出產(chǎn)的高溫α-淀粉酶酶制劑商品的特性、規(guī)格和使用指導說明進行操作)，最后加入0.2～1.2kg/t(對淀粉干基，以下同)的高溫α-淀粉酶，攪拌混合均勻，準備液化。
(2)液化按一般的連續(xù)噴射液化操作進行液化和95～100℃的保溫處理，時間60～140min，一般在80～120min。
(3)糖化液化液經(jīng)閃蒸或熱交換器，調(diào)節(jié)降溫至50～65℃，pH值為4.1～6.0，加入0.005～1.50kg/t的各種糖化酶進行協(xié)同水解，并且加入0.001～0.02kg/t的戊聚糖酶、脂肪酶，水解體系內(nèi)的戊聚糖和脂肪，水解時間25～70小時。
(4)蛋白轉(zhuǎn)化糖化結(jié)束后，控制物料溫度為45～65℃，pH值為5.0～8.0，加入0.005～0.5kg/t的植物蛋白酶和/或微生物蛋白酶，不斷攪拌反應，時間控制為2～10小時，最后得到幾乎無固體絮凝物或顆粒的較清澈的液體。
(5)加入助濾劑、活性炭進行過濾，濃縮，最后得到濃度為60～80％(w/w)的含氮淀粉糖漿。
優(yōu)選方案上述植物蛋白酶是木瓜蛋白酶和/或菠蘿蛋白酶；上述微生物蛋白酶是中性或堿性的微生物蛋白酶，如Neutrase，Alcalase，F(xiàn)lavourzyme等等；上述的脂肪酶是微生物脂肪酶，如Lipolase，Lipopan，Palatase等等脂肪酶；上述的戊聚糖酶為微生物戊聚糖酶，如Shearzyme的戊聚糖酶；上述液化淀粉酶是高溫液化酶，如Termamyl，Liquozyme，Suhong AA Plus等等高溫α-淀粉酶；上述的糖化酶是葡萄糖淀粉酶、普魯蘭酶、β-淀粉酶、真菌淀粉酶或它們混合的糖化酶，如Dextrozyme復合糖化酶，AMG葡萄糖淀粉酶，Promozyme普魯蘭酶，F(xiàn)ungamyl真菌淀粉酶，Optimalt BBA β-淀粉酶等等。
用小麥B淀粉生產(chǎn)淀粉糖漿，其中1.5～6.0％的蛋白質(zhì)、戊聚糖都被當作主要雜質(zhì)而去除，形成濾渣廢料。如前所述，戊聚糖產(chǎn)生的粘滯性阻礙糖液過濾，淀粉糖漿成品中殘留的蛋白質(zhì)、氨基酸含氮物質(zhì)會影響糖漿的外觀，以及在食品加工中的應用，造成不良效果。然而，如果這類淀粉糖漿產(chǎn)品不是被用于食品加工，而是被用作發(fā)酵食品、生化制藥等的發(fā)酵過程的原料，很顯然碳源足夠而有機氮源含量明顯不足。小麥B淀粉含有相當量的蛋白質(zhì)，食用安全性好，是一種很好的有機氮源，因此，采用酶法以小麥B淀粉為原料水解淀粉制取糖漿的過程中，也(酶)降解戊聚糖成可發(fā)酵的低聚糖和單糖，大大降低體系的粘度，過濾容易；用蛋白酶轉(zhuǎn)化其中的蛋白質(zhì)成水溶性的多肽氨基酸，脂肪酶水解其中的脂肪，增加水溶性，產(chǎn)生的少量甘油、脂肪酸不影響糖漿產(chǎn)品的發(fā)酵用途，可減少后續(xù)操作泡沫的形成及數(shù)量，對精制和提高回收率有利。這些水溶性的雜質(zhì)水解物一起“混雜”于淀粉的水解產(chǎn)物之中，不僅使生產(chǎn)過程的濾渣廢料大大減少，產(chǎn)品得率提高，而且這種既含糖、又含有機氮的含氮淀粉糖漿，比一般純凈的葡萄糖、麥芽糖的淀粉糖漿更適于醬油、味精、啤酒、有機酸等發(fā)酵的用途。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下的優(yōu)點和特點(1)在本方法中所使用的各種酶制劑必須符合一定的法規(guī)和質(zhì)量標準，被允許用于食品加工之中。
(2)在糖化階段，采用多種糖化酶的協(xié)同水解作用，能夠得到葡萄糖含量高(可超過96.0％)，或者麥芽糖含量較高(可超過55.0％)的不同類型和糖分組成的淀粉糖漿，可以適于不同發(fā)酵產(chǎn)品對底物糖組分的不同要求。戊聚糖水解成的戊糖也容易被一般的用于發(fā)酵的微生物所利用。脂肪酶水解其中的脂肪，增加水溶性，產(chǎn)生的少量甘油、脂肪酸不影響糖漿產(chǎn)品的發(fā)酵用途，可減少后續(xù)操作泡沫的形成及數(shù)量，對精制和提高回收率有利。
(3)在轉(zhuǎn)化階段，加入的蛋白酶不僅用于水解小麥B淀粉中原有的蛋白質(zhì)(主要目的)，又可以水解先前加入的各種糖化酶、戊聚糖酶、脂肪酶的蛋白質(zhì)(次要作用)，控制蛋白酶解的反應條件，能夠得到高含量的α-氨基氮營養(yǎng)元素的產(chǎn)物。
(4)從上述的(2)、(3)點可見，在本發(fā)明的方法中，小麥B淀粉中的幾大組分——淀粉、蛋白質(zhì)、戊聚糖和脂肪逐一被酶水解后，除形成渣滓的少量的較高熔點的高級脂肪酸、未被水解作用完全的蛋白質(zhì)和加入的蛋白酶外，它們的水解產(chǎn)物，連同加入的各種淀粉酶、戊聚糖酶、脂肪酶的蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物，幾乎都留于含氮淀粉糖漿之中，因此，采用本發(fā)明的方法，產(chǎn)品的收得率很高，幾乎可達100％。
(5)本發(fā)明方法制備的含氮淀粉糖漿含有較豐富的水解蛋白和α-氨基氮等微生物發(fā)酵所需的營養(yǎng)元素，加上適宜且豐富的碳源，能夠簡化發(fā)酵應用的工藝流程，適于高濃流加的發(fā)酵工藝，提高發(fā)酵性能和單位產(chǎn)能，降低生產(chǎn)成本，該類含氮淀粉糖漿用于食品發(fā)酵、生化制藥等不同的領域具有很好的應用效益，是非常適于以小麥B淀粉為原料開發(fā)生產(chǎn)的糖漿產(chǎn)品。
(6)本發(fā)明可以在現(xiàn)有的酶法淀粉糖漿生產(chǎn)線直接采用實施，具有實用操作性。
具體實施例方式
實施例1(1)調(diào)漿在調(diào)漿罐加入適量的水，開動攪拌，加入小麥B淀粉，控制粉漿液干固物的濃度為25％，加入氯化鈣，控制漿液Ca2+的含量20mg/kg，調(diào)節(jié)粉漿液的pH值為5.9，最后加入0.2kg/t的Liquozyme Supra高溫α-淀粉酶，攪拌混合均勻。
(2)液化在110℃下進行連續(xù)噴射液化，液化液在98～100℃的保溫處理，時間140min。
(3)糖化液化液降溫至60℃，pH值為4.1～4.3，加入0.6kg/t Dextrozyme DX糖化酶作用40小時后，再加入入0.001kg/t Shearzyme 2X戊聚糖酶、脂肪酶進行水解，總共水解時間70小時，產(chǎn)物DE值為97.8。
(4)蛋白轉(zhuǎn)化糖化結(jié)束后，控制物料溫度為45～50℃，pH值為6.5～6.8，加入0.005kg/t的木瓜蛋白酶或Alcalase微生物蛋白酶，攪拌反應10小時。
(5)加入活性炭，在80℃攪拌脫色反應30min，靜置后用壓濾機過濾，濃縮，得到濃度為80％(w/w)的含氮淀粉糖漿。
實施例2(1)調(diào)漿在調(diào)漿罐加入適量的水，開動攪拌，加入小麥B淀粉，控制粉漿液干固物的濃度為45％，加入氯化鈣，控制漿液Ca2+的含量45mg/kg，調(diào)節(jié)粉漿液的pH值為6.4，最后加入1.2kg/t的Termamyl 120L高溫α-淀粉酶，攪拌混合均勻。
(2)液化在108℃下進行連續(xù)噴射液化，液化液在98～100℃的保溫處理，時間60min。
(3)糖化液化液降溫至50℃，pH值為5.6，加入1.5kg/tβ-淀粉酶，0.05kg/t的PromozymeD2普魯蘭脫支酶協(xié)同糖化，時間15小時，在加入0.02kg/t的Shearzyme 500L戊聚糖酶、脂肪酶進行水解，再水解10小時，產(chǎn)物DE值為54.8。
(4)蛋白轉(zhuǎn)化物料升溫到60～65℃，pH值為5.0～5.5，加入0.15kg/t的木瓜蛋白酶，反應10小時。
(5)物料加入硅藻土助濾劑，真空過濾，濃縮，得到濃度60％(w/w)的含氮淀粉糖漿。
實施例3(1)調(diào)漿在調(diào)漿罐加入適量的水，開動攪拌，加入小麥B淀粉，控制粉漿液干固物的濃度約35％，加入氯化鈣，控制漿液Ca2+的含量40mg/kg，調(diào)節(jié)粉漿液的pH值為6.0～6.2，最后加入0.8kg/t的Suhong AA Plus高溫α-淀粉酶，攪拌混合均勻。
(2)液化在108～110℃下進行連續(xù)噴射液化，液化液在95～98℃的保溫處理，時間140min。
(3)糖化液化液降溫至54～58℃，pH值為4.1～4.4，加入1.0kg/tSuhong GA II或DextrozymeGA葡萄糖糖化酶進行糖化50小時，加入0.01kg/t的Shearzyme 500L戊聚糖酶、Finizym W溶血磷脂酶進行水解，再水解15小時，產(chǎn)物DE值為98.2。
(4)蛋白轉(zhuǎn)化物料溫度為56～50℃，pH值為6.5～7.0，加入0.005kg/t木瓜蛋白酶和0.15kg/t的Neutrase微生物中性蛋白酶，反應8小時。
(5)物料加入硅藻土助濾劑，真空過濾，濃縮，得到濃度78％(w/w)的含氮淀粉糖漿。
實施例4(1)調(diào)漿在調(diào)漿罐加入適量的水，開動攪拌，加入小麥B淀粉，控制粉漿液干固物的濃度約38％，加入氯化鈣，控制漿液Ca2+的含量35mg/kg，調(diào)節(jié)粉漿液的pH值為5.8～6.0，最后加入0.6kg/t的Liquozyme Supra 2.2X高溫α-淀粉酶，攪拌混合均勻。
(2)液化在108～110℃下進行連續(xù)噴射液化，液化液在95～98℃的保溫處理，時間100min。
(3)糖化液化液降溫至55℃，pH值為5.0～5.4，加入0.15kg/t Novozym WBA小麥β-淀粉酶，0.05kg/t的Promozyme D2普魯蘭脫支酶糖化25小時，再加入0.02kg/t的戊聚糖酶和0.001kg/t脂肪酶，又水解時間20小時，產(chǎn)物DE值為56.7。
(4)蛋白轉(zhuǎn)化物料溫度為50℃，pH值為7.8～8.0，加入0.03kg/t菠蘿蛋白酶和0.12kg/tAlcalase微生物堿性蛋白酶，反應10小時。
(5)物料加入硅藻土助濾劑，真空過濾，濃縮，得到濃度65％(w/w)的含氮淀粉糖漿。
實施例5(1)調(diào)漿在調(diào)漿罐加入適量的水，開動攪拌，加入小麥B淀粉，控制粉漿液干固物的濃度約30％，加入氯化鈣，控制漿液Ca2+的含量35mg/kg，調(diào)節(jié)粉漿液的pH值為5.8～6.0，最后加入0.6kg/t的Liquozyme Supra 2.2X高溫α-淀粉酶，攪拌混合均勻。
(2)液化在108～110℃下進行連續(xù)噴射液化，液化液在95～98℃的保溫處理，時間80min。
(3)糖化液化液降溫至58℃，pH值為5.4～5.6，加入1.5kg/tβ-淀粉酶、0.02kg/t的Promozyme D2普魯蘭脫支酶、0.005kg/t的Dextrozyme GA葡萄糖淀粉酶，以及加入0.02kg/t的戊聚糖酶進行水解，水解時間25小時，產(chǎn)物DE值為51.9。
(4)蛋白轉(zhuǎn)化物料溫度為60℃，pH值為6.8～7.0，加入0.2kg/t Neutrase微生物中性蛋白酶，反應10小時。
(5)物料加入硅藻土助濾劑，真空過濾，濃縮，得到濃度65％(w/w)的含氮淀粉糖漿。
實施例6(1)調(diào)漿在調(diào)漿罐加入適量的水，開動攪拌，加入小麥B淀粉，控制粉漿液干固物的濃度為40％，加入氯化鈣，控制漿液Ca2+的含量45mg/kg，調(diào)節(jié)粉漿液的pH值為6.4，最后加入0.8.kg/t的Termamyl 120L高溫α-淀粉酶，攪拌混合均勻。
(2)液化在108～110℃下進行連續(xù)噴射液化，液化液在98～100℃的保溫處理，時間120min。
(3)糖化液化液降溫至56℃，pH值為5.9～6.0，加入0.2kg/t Fungamyl 800L，0.005kg/t的Promozyme D2普魯蘭脫支酶，加入0.01kg/t的戊聚糖酶，0.001kg/t重量份脂肪酶進行水解，水解時間42小時，產(chǎn)物DE值為53.3。
(4)蛋白轉(zhuǎn)化物料溫度為60℃，pH值為6.8，加入0.005kg/t菠蘿蛋白酶和0.5kg/t的Neutrase微生物中性蛋白酶，反應2小時。
(5)物料經(jīng)過濾、精制，濃縮得到濃度70％(w/w)的含N淀粉糖漿。
權(quán)利要求
1.一種小麥B淀粉多酶法制取發(fā)酵用含氮糖漿的方法，包括如下步驟(1)調(diào)漿在調(diào)漿罐加入水，開動攪拌，加入小麥B淀粉，控制粉漿液干固物的濃度為25～45％重量；加入氯化鈣，控制漿液Ca2+的含量20～45mg/kg，調(diào)節(jié)粉漿液的pH值為5.6～6.4，再加入0.2～1.2kg/t(對淀粉干基，以下同)的高溫α-淀粉酶，攪拌混合均勻；(2)液化按一般的連續(xù)噴射液化操作進行液化和95～100℃的保溫處理，時間60～140min；(3)糖化液化液經(jīng)閃蒸或熱交換器，調(diào)節(jié)降溫至50～65℃，pH值為4.1～6.0，加入0.005～1.50kg/t的糖化酶進行協(xié)同水解，并且加入0.001～0.02kg/t的戊聚糖酶、脂肪酶，水解時間25～70小時；(4)蛋白轉(zhuǎn)化糖化結(jié)束后，控制物料溫度為45～65℃，pH值為5.0～8.0，加入0.005～0.5kg/t的植物蛋白酶和/或微生物蛋白酶，不斷攪拌反應，時間控制為2～10小時，得到幾乎無固體絮凝物或顆粒的較清澈的液體；(5)加入助濾劑、活性炭進行過濾，濃縮，最后得到濃度為60～80％(w/w)的含氮淀粉糖漿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(1)中漿液干固物的濃度為30～40％重量；步驟(2)時間為80～120min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于步驟(1)所述的高溫α-淀粉酶為Termamyl，Liquozyme或Suhong AA Plus高溫α-淀粉酶。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于步驟(3)所述的糖化酶是葡萄糖淀粉酶、普魯蘭酶、β-淀粉酶、真菌淀粉酶或它們之間任意兩種或多種混合的糖化酶。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于步驟(3)所述的糖化酶是Dextrozyme復合糖化酶、AMG葡萄糖淀粉酶、Promozyme普魯蘭酶、Fungamyl真菌淀粉酶或Optimalt BBA β-淀粉酶。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于步驟(3)所述的戊聚糖酶為微生物戊聚糖酶Shearzyme。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于步驟(3)所述的脂肪酶是微生物脂肪酶Lipolase、Lipopan、Palatase。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于步驟(4)所述的植物蛋白酶是木瓜蛋白酶和/或菠蘿蛋白酶；所述的微生物蛋白酶是中性或堿性的微生物蛋白酶。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于步驟(4)所述的微生物蛋白酶是Neutrase、Alcalase或Flavourzyme。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種小麥B淀粉多酶法制取發(fā)酵用含氮糖漿的方法，包括調(diào)漿、液化、糖化、蛋白轉(zhuǎn)化、過濾、濃縮等步驟，在本發(fā)明的方法中，小麥B淀粉中的幾大組分——淀粉、蛋白質(zhì)、戊聚糖和脂肪逐一被酶水解后，除形成渣滓的少量的較高熔點的高級脂肪酸、未被水解作用完全的蛋白質(zhì)和加入的蛋白酶外，它們的水解產(chǎn)物，連同加入的各種淀粉酶、戊聚糖酶、脂肪酶的蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物，幾乎都留于含氮淀粉糖漿之中，因此，采用本發(fā)明的方法，產(chǎn)品的收得率很高，幾乎可達100％。本發(fā)明可以在現(xiàn)有的酶法淀粉糖漿生產(chǎn)線直接采用實施。
文檔編號C12P19/00GK101049133SQ20071002772
公開日2007年10月10日 申請日期2007年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月26日
發(fā)明者黃立新, 徐正康, 趙謀明, 溫其標, 周彥斌, 羅建勇, 許世楓 申請人:華南理工大學, 廣州雙橋股份有限公司