專利名稱：利用復合酶水解檸檬酸發(fā)酵玉米渣獲得還原糖的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及發(fā)酵工程中原料處理增加還原糖的工藝，具體涉及玉米粉經噴射液化過濾后所剩殘渣，采用復合酶制劑水解獲得還原糖的制備方法。
背景技術：
檸檬酸(Citric acid)又名枸櫞酸，學名2_羥基丙烷_1，2，3羧酸。外觀為白色顆粒狀或白色結晶粉末，相對密度為1. 6550，無臭，具有令人愉快的強烈的酸味，入口爽快，無后酸味，安全無毒，被廣泛用作食品和飲料的酸味劑；檸檬酸易溶于水、酒精、不溶于醚、酯、氯仿等有機溶劑。商品朽1檬酸主要是無水朽1檬酸和一水朽1檬酸，前者在高于36. 6。(!'的水溶液中結晶析出，后者在低于36. 6 °C水溶液中結晶析出。世界檸檬酸工業(yè)的集約化程度非常高，除中國外，國外主要的檸檬酸制造商只有5 6家(美國、奧地利、加拿大、巴西等)，而中國的產量為最大，占世界產量70%左右。2011年全年我國檸檬酸總產量達94萬噸，占世界總產量的從產量來說是名副其實的生產大國。我國檸檬酸工業(yè)的集約化已經達到世界領先水平。由于生產規(guī)模的擴大和機械化自動化程度的提高，目前一線生產工人的勞動生產率已達到150噸/人/年，比10年前提高約10倍，已達到世界先進水。我國檸檬酸發(fā)酵的原料是玉米，平均1. 7-1. 8噸玉米可生產I噸檸檬酸，同時產生300-350公斤的玉米渣，而玉米渣經過干燥粉碎加工處理后只能作為廉價的飼料原料處理，這樣玉米渣中的還原糖沒有得到充分利用。以2011年生產水平計算，全年用于檸檬酸生產的玉米達到170-180萬噸，并形成51萬噸左右的玉米廢渣，而廢渣中含總糖36. 3%，粗纖維13%，粗蛋白30%，粗脂肪15-16%。由此可見將玉米原料中的碳水化合物全部轉變成可發(fā)酵的糖類物質是降低生產成本的關鍵
發(fā)明內容
本發(fā)明以檸檬酸發(fā)酵中玉米粉經噴射液化過濾后所剩殘渣為對象，應用多種水解酶配制成復合酶制劑，對玉米粉液化后殘渣進行水解，從而獲得還原糖，提高檸檬酸發(fā)酵的原料利用率，降低生產糧耗，最終到達降低生產成本的目的。一種利用復合酶水解檸檬酸發(fā)酵玉米渣獲得還原糖的方法，具體步驟包括
(1)將檸檬酸發(fā)酵中的玉米粉進行噴射液化，壓濾后得到玉米渣，加水得漿液，加入固體NaOH調節(jié)漿液的pH值，再加熱至50°C -60°C ；
(2)將復合酶制劑投入到加熱的漿液中，保持溫度攪拌水解；
(3)將水解后的漿液過濾，得到含有還原糖的濾液；
所述步驟(2)中復合酶制劑占玉米渣的重量分數(shù)為O. 05%-0. 15% (W/W)；
所述步驟(2)中復合酶制劑的原料組分按重量份計纖維素酶60-70份，木聚糖酶5-15份，中溫淀粉酶10-30份，糖化酶5-15份。其中，所述步驟(I)中壓濾后得到的玉米渣的水分含量為45wt%_55wt%，這樣有利于酶解反應。
所述步驟(I)中玉米渣與水的比例為1:3-5 (W/W)，從而進行玉米渣調漿，若高于1:3則影響還原糖的溶出，若低于1:5則導致水用量的增加，后續(xù)工藝無法使用造成一定的浪費。所述步驟(I)中漿液加入固體NaOH進行調節(jié)pH值為5. 0-6. 0，此pH值范圍為復合酶最適宜的酶解條件。所述步驟(I)中將漿液加熱到50°C -60°C，此溫度范圍是最適宜的酶解溫度，若溫度高于60°C會使酶失去水解活性，低于50°C會延長酶水解時間。所述步驟(2)中水解時間為3-5小時，經水解后的漿液過濾，得到含有還原糖的濾液，還原糖質量百分含量達到2. 5%-4. 0%。所述復合酶中的每一種酶都已經工業(yè)化生產，可以分別購買每一種酶然后按比例混合使用。所述復合酶中的這四種酶具有協(xié)同作用，使得玉米渣中與纖維素和半纖維素結合的淀粉顆粒中的淀粉釋放出來，進而被淀粉酶和糖化酶水解成還原糖。所述復合酶制劑中所用各單一酶原料的活力為纖維素酶中羧甲基纖維素酶活力為10-15萬IU/克，木聚糖酶中半纖維素酶活力為3-4萬IU/克，中溫淀粉酶中α -淀粉酶活力為6-8萬IU/克，糖化酶中酶活力為80-100萬IU/克。只有這四種原料酶的活力值控制在此范圍內，并且按復合酶制劑的原料組分配比混合，才能使得復合酶制劑發(fā)揮到最佳效果。本發(fā)明以檸檬酸發(fā)酵中玉米粉經噴射液化，過濾后所剩殘渣為對象，應用多種水解酶配制成復合酶制劑，對玉米粉液化后殘渣進行水解，從而獲得還原糖，這樣達到了玉米原料的綜合利用，可增加的經濟效益是明顯的，同時提高了檸檬酸發(fā)酵原料的利用率，降低了生產糧耗，最終達到降低生產成本的目的。
具體實施例方式實施例1
一種利用復合酶水解檸檬酸發(fā)酵玉米渣獲得還原糖的方法，具體步驟包括
(1)將檸檬酸發(fā)酵中的玉米粉進行噴射液化，壓濾后得到I噸水分含量為45%的玉米渣，加入3噸水得漿液，加入固體NaOH調節(jié)漿液的pH值至5. 0，再加熱到50°C ；
(2)將復合酶制劑O.5 Kg投入到加熱的漿液中，保持溫度50°C攪拌水解3小時；
(3)將水解后的漿液過濾，得到含有還原糖的濾液，其中還原糖的質量百分含量為
2.5%。所述復合酶制劑的原料組分按重量份計纖維素酶O. 35Kg、木聚糖酶O. 025 Kg、中溫淀粉酶O.1 Kg和糖化酶O. 025 Kg混合后使用。所述復合酶制劑中所用各單一酶原料的活力為纖維素酶中羧甲基纖維素酶活力為10萬IU，木聚糖酶中半纖維素酶活力為4萬IU，中溫淀粉酶中α -淀粉酶活力為8萬IU，糖化酶中酶活力為80萬 IU。實施例2
一種利用復合酶水解檸檬酸發(fā)酵玉米渣獲得還原糖的方法，具體步驟包括
(I)將檸檬酸發(fā)酵中的玉米粉進行噴射液化，壓濾后得到I噸水分含量為50%的玉米洛，加入5噸水得漿液，加入固體NaOH調節(jié)漿液的pH值至5. 5，再加熱到60°C ；
(2)將復合酶制劑IKg投入到加熱的漿液中，保持溫度60°C攪拌水解4小時；
(3)將水解后的漿液過濾，得到含有還原糖的濾液，其中還原糖的質量百分含量為
4. 0%。所述復合酶制劑的原料組分按重量份計纖維素酶O. 6Kg、木聚糖酶O. 15 Kg、中溫淀粉酶O.1 Kg和糖化酶O. 15 Kg混合后使用。所述復合酶制劑中所用各單一酶原料的活力為纖維素酶中羧甲基纖維素酶活力為12萬IU，木聚糖酶中半纖維素酶活力為3萬IU，中溫淀粉酶中α -淀粉酶活力為7萬IU，糖化酶中酶活力為100萬IU。實施例3
一種利用復合酶水解檸檬酸發(fā)酵玉米渣獲得還原糖的方法，具體步驟包括
(1)將檸檬酸發(fā)酵中的玉米粉進行噴射 液化，壓濾后得到I噸水分含量為55%的玉米渣，加入4噸水得漿液，加入固體NaOH調節(jié)漿液的pH值至6. 0，再加熱到55°C ；
(2)將復合酶制劑1.5Kg投入到加熱的漿液中，保持溫度55°C攪拌水解5小時；
(3)將水解后的漿液過濾，得到含有還原糖的濾液，其中還原糖的質量百分含量為3. 0%。所述復合酶制劑的原料組分按重量份計纖維素酶lKg、木聚糖酶O.1 Kg、中溫淀粉酶O. 25 Kg和糖化酶O. 15 Kg混合后使用。所述復合酶制劑中所用各單一酶原料的活力為纖維素酶中羧甲基纖維素酶活力為15萬IU，木聚糖酶中半纖維素酶活力為3. 5萬IU，中溫淀粉酶中α -淀粉酶活力為6萬IU，糖化酶中酶活力為90萬IU。實施例4
一種利用復合酶水解檸檬酸發(fā)酵玉米渣獲得還原糖的方法，具體步驟包括
(1)將檸檬酸發(fā)酵中的玉米粉進行噴射液化，壓濾后得到I噸水分含量為52%的玉米渣，加入4噸水得漿液，加入固體NaOH調節(jié)漿液的pH值至5. 3，再加熱到57°C ；
(2)將復合酶制劑1.2Kg投入到加熱的漿液中，保持溫度57°C攪拌水解3. 5小時；
(3)將水解后的漿液過濾，得到含有還原糖的濾液，其中還原糖的質量百分含量為3. 5%。所述復合酶制劑的原料組分按重量份計纖維素酶O. 65Kg、木聚糖酶O. 15Kg、中溫淀粉酶O. 25 Kg和糖化酶O. 15 Kg混合后使用。所述復合酶制劑中所用各單一酶原料的活力為纖維素酶中羧甲基纖維素酶活力為13萬IU，木聚糖酶中半纖維素酶活力為4萬IU，中溫淀粉酶中α -淀粉酶活力為6. 5萬IU，糖化酶中酶活力為85萬IU。從實施例1-4可以看出經水解后漿液過濾，得到含有還原糖的濾液，其中還原糖的質量百分含量高達4. 0%，這樣每噸玉米渣產生還原糖達到49. 8公斤，若是以糖酸轉化率95%計算，則每噸玉米可多產生47. 39公斤檸檬酸，以檸檬酸售價5000元/噸計算，則每噸玉米增加236. 95元產值，目前我國僅檸檬酸生產年消耗玉米的量達到170-180萬噸，年新增高達40281. 5-42651萬元。這樣提高了檸檬酸發(fā)酵的原料利用率，降低了生產糧耗，最終達到了降低生產成本的目的。
權利要求
1.一種利用復合酶水解檸檬酸發(fā)酵玉米渣獲得還原糖的方法，其特征在于具體步驟包括 (1)將檸檬酸發(fā)酵中的玉米粉進行噴射液化，壓濾后得到玉米渣，加水得漿液，加入固體NaOH調節(jié)漿液的pH值，再加熱至50°C -60°C ； (2)將復合酶制劑投入到加熱的漿液中，保持溫度攪拌水解； (3)將水解后的漿液過濾，得到含有還原糖的濾液； 所述步驟(2)中復合酶制劑占玉米渣的重量分數(shù)為O. 05%-0. 15% (W/W)； 所述步驟(2)中復合酶制劑的原料組分按重量份計纖維素酶60-70份，木聚糖酶5-15份，中溫淀粉酶10-30份，糖化酶5-15份。
2.根據(jù)權利要求1所述的利用復合酶水解檸檬酸發(fā)酵玉米渣獲得還原糖的方法，其特征在于所述步驟(I)中壓濾后得到的玉米洛的水分含量為45wt%-55wt%。
3.根據(jù)權利要求1所述的利用復合酶水解檸檬酸發(fā)酵玉米渣獲得還原糖的方法，其特征在于所述步驟(I)中玉米渣與水的比例為1:3-5 (W/W)。
4.根據(jù)權利要求1所述的利用復合酶水解檸檬酸發(fā)酵玉米渣獲得還原糖的方法，其特征在于所述步驟(I)中漿液的pH值為5. 0-6. O。
5.根據(jù)權利要求1所述的利用復合酶水解檸檬酸發(fā)酵玉米渣獲得還原糖的方法，其特征在于所述步驟(2)中水解時間為3-5小時。
6.根據(jù)權利要求1或8所述的利用復合酶水解檸檬酸發(fā)酵玉米渣獲得還原糖的方法，其特征在于所述復合酶制劑中所用各單一酶原料的活力為纖維素酶中羧甲基纖維素酶活力為10-15萬IU，木聚糖酶中半纖維素酶活力為3-4萬IU，中溫淀粉酶中α-淀粉酶活力為6-8萬IU，糖化酶中酶活力為80-100萬IU。
全文摘要
本發(fā)明涉及發(fā)酵工程中原料處理增加還原糖的工藝，具體涉及一種利用復合酶水解檸檬酸發(fā)酵玉米渣獲得還原糖的方法，以玉米粉經噴射液化過濾后所剩殘渣為對象，采用復合酶制劑水解獲得還原糖的制備方法，以檸檬酸發(fā)酵中玉米粉經噴射液化過濾后所剩殘渣為對象，應用多種水解酶配制成復合酶制劑，對玉米粉液化后殘渣進行水解，從而獲得還原糖，提高檸檬酸發(fā)酵的原料利用率，降低生產糧耗，最終到達降低生產成本的目的。
文檔編號C12P19/02GK103060401SQ20131000336
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月6日 優(yōu)先權日2013年1月6日
發(fā)明者王德培, 寇光智, 李昌濤, 周一江, 劉劍雄, 安豐民 申請人:日照魯信金禾生化有限公司, 天津科技大學