專利名稱：：利用甘薯渣和甘薯細(xì)胞液酶法制備復(fù)合營養(yǎng)液糖工藝的制作方法
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1000(T20000mg/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。甘薯洛(sweetpotatoresidues)是鮮甘薯加工淀粉過程中產(chǎn)生的大量洛滓和細(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)a-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I、取甘薯洛，細(xì)度<22.12iim約占總量30%，中位徑38.02um,<253.62iim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，BP<5.95Um占總量10.03%；<15.20um占總量20.83%；<22.12um占總量29.38%；<32.19um占總量42.02%;<46.85um占總量60.89%;<90.35um占總量80.02%；<253.62um占總量91.33%；<711.90um占總量100%。步驟2:在25飛0V，在pH2.5^6.0加酸性蛋白酶和果膠酶水解210h，水解rsh;升溫11(T12(TC進(jìn)行滅酶處理；調(diào)PH5.58.0，加耐高溫a-淀粉酶水解I2h;降溫4065°C，調(diào)pH3.(T5.5，加糖化酶和纖維素酶水解l(T20h。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和微量兀素的液體混合物。作為優(yōu)選，步驟I所述調(diào)漿為按料液質(zhì)量比I:4飛混合。作為優(yōu)選，步驟2每克料加酸性蛋白酶1(T15U，每克料加930U果膠酶。作為優(yōu)選，步驟2每克料加耐高溫a-淀粉酶1240U。作為優(yōu)選，步驟2每克料加糖化酶10(T300U和每克料加7(T200U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a-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。本發(fā)明所述方法制得的樣品經(jīng)Dionex公司的HPAEC分析，選取PAlO分析柱，以18mM的NaOH為緩沖液，流速lml/min，每個樣收集時間為40min，鑒定基本為葡萄糖，是微生物發(fā)酵用的優(yōu)質(zhì)糖料，可用于工業(yè)發(fā)酵行業(yè)。本發(fā)明為治污增效，以甘薯渣和甘薯細(xì)胞液為原料，制造復(fù)合營養(yǎng)源，可化“害”為“利”，變“廢”為“寶”，這是當(dāng)前開展生物質(zhì)甘薯渣和細(xì)胞液廢棄資源綜合利用的一項重要任務(wù)，具有顯著的環(huán)保效益、社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。本發(fā)明所述方法工藝條件溫和，工藝設(shè)備簡單，專一性強，提高了糖、氮轉(zhuǎn)化率，產(chǎn)品品質(zhì)純，且能解決甘薯渣和細(xì)胞液廢水嚴(yán)重污染環(huán)境問題，具有良好的工業(yè)應(yīng)用前景。具體實施例方式本發(fā)明公開了一種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，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以借鑒本文內(nèi)容，適當(dāng)改進(jìn)工藝參數(shù)實現(xiàn)。特別需要指出的是，所有類似的替換和改動對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的，它們都被視為包括在本發(fā)明。本發(fā)明的方法及應(yīng)用已經(jīng)通過較佳實施例進(jìn)行了描述，相關(guān)人員明顯能在不脫離本
發(fā)明內(nèi)容、精神和范圍內(nèi)對本文所述的方法和應(yīng)用進(jìn)行改動或適當(dāng)變更與組合，來實現(xiàn)和應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)。為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。實施例I將新鮮甘薯磋磨和篩理設(shè)備細(xì)碎篩分淀粉后的濕渣經(jīng)壓濾脫水、熱風(fēng)爐干燥的干甘薯渣(水分15.02%、淀粉含量52.09%、粗蛋白2.88%)，制糖時再于粉碎細(xì)篩，稱料5kg，用細(xì)胞液廢水復(fù)水浸泡，經(jīng)反復(fù)處理后濕渣<5.95iim占總量10.03%；<15.20iim占總量20.83%；<22.12um占總量29.38%；<32.19um占總量42.02%;<46.85iim占總量60.89%；<90.35um占總量80.02%；<253.62um占總量91.33%；<711.90iim占總量100%。在30L酶解罐中，加甘薯細(xì)胞液調(diào)漿(料液比I:5)，漿料調(diào)pH3.8，加酸性蛋白酶(Acidprotease)每克料加酶12U和果膠酶(pectinase)每克料加酶15U,45°C水解4小時；升溫IlCTC滅酶。用10%Na0H調(diào)pH6.5,加高溫a-淀粉酶(Thermostablea-amylase)按每克料加酶20U，漿液升溫105°C，保溫45分鐘，用I2液測試變紅，液化結(jié)束。漿液降溫至58°C，用稀酸調(diào)pH至5.0,60°C,加糖化酶(Glucoamylase)每克料加酶120U3纖維素酶(cellulase)每克料加酶120U、保溫至20h左右，攪拌，漿液還原糖濃度不再升高，停止糖化。用離心機(jī)進(jìn)行固液分離得離心液；并對離心渣用水洗滌，離心得一次洗渣液，兩者合并檢測與計算還原糖總量，對絕干薯渣的轉(zhuǎn)化率為60.6%。相對于薯渣中“淀粉”的轉(zhuǎn)化率概算為102%;粗蛋白轉(zhuǎn)化率達(dá)77%(原料總氮以國標(biāo)凱氏定氮法測定，而液相氨基酸態(tài)氮用國標(biāo)甲醛滴定法測定)。實施例2將新鮮甘薯磋磨和篩理設(shè)備細(xì)碎篩分淀粉后的濕渣經(jīng)壓濾脫水、熱風(fēng)爐干燥的干甘薯渣(水分15.02%、淀粉含量52.09%、粗蛋白2.88%)，制糖時再于粉碎細(xì)篩，稱料5kg，用細(xì)胞液廢水復(fù)水浸泡，經(jīng)反復(fù)處理后濕洛<22.12um占總量近30%,中位徑38.02um,<253.62iim約占90%，在30L酶解罐中，加甘薯細(xì)胞液調(diào)漿(料液比I:4.5)，漿料調(diào)pH4.5，加酸性蛋白酶(Acidprotease)每克料加酶IOU和果膠酶(pectinase)每克料加酶20U,45°C水解4小時；升溫110°C滅酶。用10%Na0H調(diào)pH5.5，加高溫a-淀粉酶(Thermostablea-amylase)按每克料加酶40U，漿液升溫95°C，保溫45分鐘，用I2液測試變紅，液化結(jié)束。漿液降溫至5860°C，用10%HC1調(diào)pH至4.8，60°C，加糖化酶(Glucoamylase)每克料加酶100U和纖維素酶(cellulase)每克料加酶100U、保溫至20h左右，攪拌，漿液還原糖濃度不再升高，停止糖化。用離心機(jī)進(jìn)行固液分離得離心液；并對離心渣用水洗滌，離心得一次洗渣液，兩者合并檢測與計算還原糖總量，對絕干薯渣的轉(zhuǎn)化率為59.0%。相對于薯渣中“淀粉”的轉(zhuǎn)化率概算為100.2%;粗蛋白轉(zhuǎn)化率達(dá)77%(原料總氮以國標(biāo)凱氏定氮法測定，而液相氨基酸態(tài)氮用國標(biāo)甲醛滴定法測定)。實施例3將新鮮甘薯磋磨和篩理設(shè)備細(xì)碎篩分淀粉后的濕渣經(jīng)壓濾脫水、熱風(fēng)爐干燥的干甘薯渣(水分15.02%、淀粉含量52.09%、粗蛋白2.88%)，制糖時再于粉碎細(xì)篩，稱料5kg，用細(xì)胞液廢水復(fù)水浸泡，經(jīng)反復(fù)處理后濕洛<22.12um占總量近30%,中位徑38.02um,<253.62iim約占90%，在30L酶解罐中，加甘薯細(xì)胞液調(diào)漿(料液比I:4)，漿料調(diào)pH4.0，加酸性蛋白酶(Acidprotease)每克料加酶15U和果膠酶(pectinase)每克料加酶18U,35°C水解4小時；升溫110°C滅酶。用10%Na0H調(diào)pH7.5，加高溫a-淀粉酶(Thermostablea-amylase)按每克料加酶30U，漿液升溫102°C，保溫45分鐘，用I2液測試變紅，液化結(jié)束。漿液降溫至60°C，用稀酸調(diào)pH至4.6，60°C，加糖化酶(GlucoamyIase)每克料加酶130U和纖維素酶(cellulase)每克料加酶90保溫至20h左右，攪拌，漿液還原糖濃度不再升高，停止糖化。用離心機(jī)進(jìn)行固液分離得離心液；并對離心渣用水洗滌，離心得一次洗渣液，兩者合并檢測與計算還原糖總量，對絕干薯渣的轉(zhuǎn)化率為58.5%。相對于薯渣中“淀粉”的轉(zhuǎn)化率概算為98.2%;粗蛋白轉(zhuǎn)化率達(dá)77%(原料總氮以國標(biāo)凱氏定氮法測定，而液相氨基酸態(tài)氮用國標(biāo)甲醛滴定法測定)。檢測結(jié)果顯示復(fù)合營養(yǎng)液糖中總氮下降，氨基酸態(tài)氮上升，呈現(xiàn)不完整蛋白、肽和氨基酸的含氮混合物。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。權(quán)利要求1.一種制備復(fù)合營養(yǎng)液糖的方法，其特征在于，包含以下步驟步驟I:取甘薯渣，細(xì)度<22.12iim約占總量30%，中位徑38.02um,<253.62iim約占總量90%，加甘薯細(xì)胞液廢水調(diào)漿；步驟2:在2560。。，pH3.56.0加酸性蛋白酶和果膠酶水解2IOh;升溫110^120°C,30min進(jìn)行滅酶處理；調(diào)pH5.58.0，加耐高溫a-淀粉酶水解I2h；降溫4(T65°C，調(diào)pH3.(T5.5，加糖化酶和纖維素酶水解l(T20h；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和復(fù)合營養(yǎng)源。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述復(fù)合營養(yǎng)源為C、N、VB和微量元素的液體混合物。3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，步驟I所述調(diào)漿為按料液質(zhì)量比I:4飛混口o4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，步驟2每克料加1(T15U酸性蛋白酶，每克料加930U果膠酶。5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，步驟2每克料加1240U耐高溫a-淀粉酶。6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，步驟2每克料加10(T300U糖化酶和7(T200U纖維素酶。全文摘要本發(fā)明涉及生物與環(huán)保
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體公開了以供微生物發(fā)酵用的生物質(zhì)甘薯渣和甘薯細(xì)胞液制備復(fù)合營養(yǎng)液糖的方法。本發(fā)明所述方法是在甘薯渣雙酶法制造葡萄糖基礎(chǔ)上的優(yōu)化與提高，甘薯渣非游離態(tài)的淀粉水解率增加近15%，同時又獲發(fā)酵用復(fù)合營養(yǎng)源，在微生物發(fā)酵工業(yè)有很高的實用價值。文檔編號C12P19/20GK102766665SQ201210280880公開日2012年11月7日申請日期2012年8月8日優(yōu)先權(quán)日2012年8月8日發(fā)明者吳允山申請人:吳允山