本發(fā)明涉及生物工程領域，具體地涉及一種米糠淀粉水解制備葡萄糖的方法，尤其涉及一種雙酶法水解米糠淀粉制備發(fā)酵用葡萄糖漿的方法。

背景技術：

米糠是稻谷碾米過程中產生的一種副產物，是糙米在碾壓過程中被除去的皮層及少量的米胚和碎米的混合物，約占稻谷質量的5％-8％。我國年產米糠1000萬噸，因而米糠資源在我國是一種可再生的，廉價的且數量巨大的低值生物質原料。然而在我國大多數的米糠都被當作地熱燃料或者飼料處理掉，只有10％-15％的米糠用來榨油或者提取植酸鈣、肌醇、谷維素等價值較高的產品，生產這些高附加值產品的企業(yè)都取得了較好的經濟效益。發(fā)達國家特別是日本對米糠綜合利用的深度和技術發(fā)達程度以及獲得的巨大經濟效益，都讓我國望塵莫及。發(fā)達國家把農業(yè)產后技術發(fā)達程度，作為達標國家科技水平。

實際上，米糠除了含有上述營養(yǎng)物質，它還含有大量的淀粉，蛋白，膳食纖維等等，其中淀粉是米糠中含量最高的組分，約占33％，如果能將這部分淀粉全部轉化為葡萄糖，那么米糠可以作為生產葡萄糖的一種廉價、可再生的優(yōu)質原料，這將極大地推進葡萄糖在食品工業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、化工及生物等行業(yè)的應用。淀粉水解常用的工業(yè)方法有酸法、酸酶法和雙酶法。

酸法水解淀粉是最早出現(xiàn)的工業(yè)化淀粉水解方法，它是淀粉分子和水分子反應，使淀粉分子中的糖苷鍵加水分解生成糖漿，需要在加熱、加壓和有酸存在的條件下才能使水解淀粉分子的反應得以進行。雖然酸法水解工藝適合于任何精制淀粉，工藝簡單，水解時間短，生產效率高，設備周轉快，所得的糖化液濾過性好，但是它的很多缺點也限制了其在工業(yè)上的應用。淀粉經酸水解生成的糖化液的糖分組成非常的復雜，水解過程中糖苷鍵的斷裂雜亂無章，水解程度不同，生成不同的葡萄糖質的淀粉糖化液，它們之間的各種糖分組成百分率有顯著的差別。除此之外，因為酸化液需要高溫、高壓和酸性條件下進行，酸液化會發(fā)生葡萄糖的復合反應和分解反應，影響葡萄糖的產率，dx值低，為90％左右，酸解的副產物，增加了糖化液的精制難度。酸水解的規(guī)律不能自行控制，定向生產各種糖類有一定的難度。酸酶法是用與酸法相同的轉化工藝作為糖漿的初步轉化，此后接著用酶轉化。它的特點是濾過性好，糖化程度高。與酸法水解淀粉相比，酸梅結合法有了較大的進步，復合和分解反應雖有所減少但是仍然不可避免，同時對設備的要求也高。

雙酶法是指采用酶液化和酶糖化工藝水解淀粉制備葡萄糖的方法。具體方法是先加溫添加液化酶液化淀粉，產生相當低dx值的液化也，再進一步用酶液化。發(fā)展至今的雙酶法有很多的優(yōu)點，其中包括：不需要耐高溫。耐高壓、耐酸設備，設備要求低，水解條件溫和；糖漿的化合物組成可以控制；糖漿的品質好，雜質含量低。

雙酶法在淀粉水解工藝方面具有非常廣泛的應用，本發(fā)明將雙酶法工藝應用到米糠淀粉的水解上，米糠淀粉與精制淀粉有一定的區(qū)別，米糠中的淀粉與米糠中的其他組分緊密粘結在一起，因此米糠淀粉的酶解比較困難。本發(fā)明將糊化和液化工藝同時進行，使米糠中的淀粉先充分酶解成糊精分子，然后再進行糖化過程，使糊精充分酶解成葡萄糖漿。這樣做可以使米糠中的其他組分在不受破壞的基礎上，進行米糠淀粉的酶解，同時去淀粉殘渣可以作為提取其他組分的原料進行再利用。

技術實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術中存在的問題，根據本發(fā)明的一個目的，提供一種雙酶法水解米糠蛋白制備葡萄糖的方法，該方法操作簡單，重復性好，可以大大提高葡萄糖漿的收率，從而為工業(yè)生產提供寶貴的依據。

根據本發(fā)明的雙酶法水解米糠淀粉生產發(fā)酵用葡萄糖漿的方法，所述方法包括如下步驟：

(1)稱取10-50重量份的米糠過篩，加去離子水水洗，洗去灰分等其他的雜質，次數為1次-6次，水洗過濾后加入50-150重量份的水調漿，加入5-15份重量份濃度為0.05mol/l-0.2mol的cacl2溶液以提高液化酶的活性。用重量百分比為5％-10％的稀鹽酸調節(jié)漿料的ph為5.5-6.4，基于漿料的總重量加入0.025％-0.15％的液化酶。在80℃-100℃下液化60min-180min，將漿料抽濾，得到濾過液即為液化液。測定液化液的dx值。

(2)取上述步驟(1)中的液化液，調節(jié)ph值為3.0-6.0，基于液化液的總重量加入0.01％-0.05％的糖化酶并在40℃-80℃下糖化24h-60h，糖化結束后，取樣測定糖化液的dx值。

優(yōu)選地，步驟(1)中所述的稱取米糠的量為20-40重量份，進一步優(yōu)選為30重量份。

優(yōu)選地，步驟(1)中所述的水洗米糠用水量為80-120重量份，進一步優(yōu)選為100重量份。

優(yōu)選地，步驟(1)中所述的水洗米糠的次數為2次-4次，進一步優(yōu)選為3次。

優(yōu)選地，步驟(1)中所述的醪濃度為5％-40％，優(yōu)選為15％-30％，進一步優(yōu)選為25％(醪濃度＝米糠的質量/(米糠的質量+水的質量))。

優(yōu)選地，步驟(1)中所述的加入cacl2溶液的濃度優(yōu)選為0.08mol/l至0.2mol/l，進一步優(yōu)選為0.1mol/l。cacl2溶液的加入量優(yōu)選為8-12份，進一步優(yōu)選為10份。

優(yōu)選地，步驟(1)中所述的液化酶為termamylsc(耐溫性淀粉酶)。

優(yōu)選地，步驟(1)中所述的ph為5.8-6.2，進一步優(yōu)選為6.0。

優(yōu)選地，步驟(1)中所述的液化酶的量為0.075％-0.12％，進一步優(yōu)選為0.11％。

優(yōu)選地，步驟(1)中所述的反應溫度為85℃-90℃，進一步優(yōu)選為88℃。

優(yōu)選地，步驟(1)中所述的反應時間液化時間為100min-150min，進一步優(yōu)選為120min。

優(yōu)選地，步驟(2)中所述的ph值為4.0-5.0，進一步優(yōu)選為4.5。

優(yōu)選地，步驟(2)中所述的糖化酶為諾維信制劑公司的dextrozymedx(新型糖化酶)。

優(yōu)選地，步驟(2)中所述的糖化酶的量為0.02％-0.04％，進一步優(yōu)選為0.03％。

優(yōu)選地，步驟(2)中所述的溫度為50℃-70℃，進一步優(yōu)選為60℃。

優(yōu)選地，步驟(2)中所述的糖化時間為36h-50h，進一步優(yōu)選為48h。

根據本發(fā)明的所述雙酶法水解米糠蛋白制備葡萄糖的方法中步驟1)得到的漿料無需其他處理，可以直接用于步驟2)中，無需例如過濾，蒸餾等除酶或其他成分的工藝。

而且，根據本發(fā)明的所述雙酶法水解米糠蛋白制備葡萄糖的方法中無需加入堿或酸等反應物進行反應，所述堿包括無機堿或有機堿，所述酸包括無機酸或有機酸。

有益效果

本發(fā)明采用的原料為米糠，為原料供應穩(wěn)定的非糧生物質資源，長期以來，在我國僅作為飼料使用。本發(fā)明將米糠中含量頗多的淀粉進行水解這樣可以大大降低淀粉水解產品的價格。淀粉的水解包括糊化、液化以及糖化。但是傳統(tǒng)工藝在糊化時會出現(xiàn)年度增大導致無法攪拌的情況，這樣會大大降低工業(yè)葡萄糖的得率。本發(fā)明采用雙酶法水解米糠淀粉，并進行一步法糊化液化，通過對比試驗，獲得了一步法糊化液化的最佳工藝條件，為工業(yè)米糠淀粉酶法生產葡萄糖提供了生產理論依據。

附圖說明

圖1為醪濃度對液化dx值的影響；

圖2為ph對液化dx值的影響；

圖3為酶用量對液化dx值的影響；

圖4為溫度對液化dx值的影響。

具體實施方式

以下，將詳細地描述本發(fā)明。在進行描述之前，應當理解的是，在本說明書和所附的權利要求書中使用的術語不應解釋為限制于一般含義和字典含義，而應當在允許發(fā)明人適當定義術語以進行最佳解釋的原則的基礎上，根據與本發(fā)明的技術方面相應的含義和概念進行解釋。因此，這里提出的描述僅僅是出于舉例說明目的的優(yōu)選實例，并非意圖限制本發(fā)明的范圍，從而應當理解的是，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以由其獲得其他等價方式或改進方式。

以下實施例僅是作為本發(fā)明的實施方案的例子列舉，并不對本發(fā)明構成任何限制，本領域技術人員可以理解在不偏離本發(fā)明的實質和構思的范圍內的修改均落入本發(fā)明的保護范圍。除非另有說明，以下實施例中使用的反應物均為市售產品。

實施例1

(1)稱取30g米糠過50篩，加入100g去離子水水洗3次，洗去灰分等其他的雜質，過濾后加水調至醪濃度為25％，再加入10ml0.1mol/l的cacl2，以提高termamylsc酶的活性。調節(jié)ph至6.0，基于漿料的總重量，加入0.1％的termamylsc酶，控制溫度在90℃，液化120min。每10min取樣，測定液化液的dx值。

(2)取上述步驟(1)中的液化液，調節(jié)ph值至4.5，控制溫度在60℃，基于漿料的總重量，加入0.03％的糖化酶，糖化48h后，取樣測定糖化液的dx值。

步驟(1)和(2)中所述的dx值表示為米糠淀粉的水解程度，計算公式如下：

其中水解液中的葡萄糖含量利用sba-40d生物傳感分析儀測定，干物質含量利用pal迷你數顯折射計來測定。

關于醪濃度改變的對比實施例

對比實施例1

除了將步驟(1)中醪濃度調至5％以外，按照實施例1相同的方法進行雙酶法水解米糠淀粉制備葡萄糖漿。

對比實施例2

除了將步驟(1)中醪濃度調至10％以外，按照實施例1相同的方法進行雙酶法水解米糠淀粉制備葡萄糖漿。

對比實施例3

除了將步驟(1)中醪濃度調至15％以外，按照實施例1相同的方法進行雙酶法水解米糠淀粉制備葡萄糖漿。

對比實施例4

除了將步驟(1)中醪濃度調至20％以外，按照實施例1相同的方法進行雙酶法水解米糠淀粉制備葡萄糖漿。

對比實施例5

除了將步驟(1)中醪濃度調至30％以外，按照實施例1相同的方法進行雙酶法水解米糠淀粉制備葡萄糖漿。

對比實施例6

除了將步驟(1)中醪濃度調至40％以外，按照實施例1相同的方法進行雙酶法水解米糠淀粉制備葡萄糖漿。

圖1顯示的是醪濃度對液化dx值的影響，從圖中可以看出，從對比實施例1至對比實施例4，隨著醪濃度的增大，液化dx值增大，到實施例1對應的醪濃度時，達到最大。然后從對比實施例5至對比實施例6，液化dx值降低。這說明當超過一定的醪濃度后，由于攪拌、酶作用效率等問題，會影響液化dx值。

關于ph改變的對比實施例

對比實施例7

除了將步驟(1)中ph調至5.5以外，按照實施例1相同的方法進行雙酶法水解米糠淀粉制備葡萄糖漿。

對比實施例8

除了將步驟(1)中ph調至5.6以外，按照實施例1相同的方法進行雙酶法水解米糠淀粉制備葡萄糖漿。

對比實施例9

除了將步驟(1)中ph調至5.7以外，按照實施例1相同的方法進行雙酶法水解米糠淀粉制備葡萄糖漿。

對比實施例10

除了將步驟(1)中ph調至5.8以外，按照實施例1相同的方法進行雙酶法水解米糠淀粉制備葡萄糖漿。

對比實施例11

除了將步驟(1)中ph調至5.9以外，按照實施例1相同的方法進行雙酶法水解米糠淀粉制備葡萄糖漿。

對比實施例12

除了將步驟(1)中ph調至6.1以外，按照實施例1相同的方法進行雙酶法水解米糠淀粉制備葡萄糖漿。

對比實施例13

除了將步驟(1)中ph調至6.2以外，按照實施例1相同的方法進行雙酶法水解米糠淀粉制備葡萄糖漿。

對比實施例14

除了將步驟(1)中ph調至6.3以外，按照實施例1相同的方法進行雙酶法水解米糠淀粉制備葡萄糖漿。

對比實施例15

除了將步驟(1)中ph調至6.4以外，按照實施例1相同的方法進行雙酶法水解米糠淀粉制備葡萄糖漿。

圖2顯示的是ph對液化dx值的影響。從圖中可以看出在一定ph范圍內，液化dx值隨著ph增大而增大，并在實施例1對應的ph值處達到了最大。隨著ph值的繼續(xù)增大，由于超出了酶的最佳ph范圍，因而，液化dx值降低。

關于酶添加量改變的對比實施例

對比實施例16

除了將步驟(1)中t.sc添加量變?yōu)?.025％以外，按照實施例1相同的方法進行雙酶法水解米糠淀粉制備葡萄糖漿。

對比實施例17

除了將步驟(1)中t.sc添加量變?yōu)?.05％以外，按照實施例1相同的方法進行雙酶法水解米糠淀粉制備葡萄糖漿。

對比實施例18

除了將步驟(1)中t.sc添加量變?yōu)?.15％以外，按照實施例1相同的方法進行雙酶法水解米糠淀粉制備葡萄糖漿。

圖3顯示的是酶添加量對液化dx值的影響。從圖中可以看出，對比實施例18的液化dx值最高，但是dx值相比于實施例1僅升高了不到1％，出于節(jié)約成本的考慮，選擇實施例1對應的酶添加量為最適添加量。

關于溫度改變的對比實施例

對比實施例19

除了將步驟(1)中反應溫度設為80℃以外，按照實施例1相同的方法進行雙酶法水解米糠淀粉制備葡萄糖漿。

對比實施例20

除了將步驟(1)中反應溫度設為85℃以外，按照實施例1相同的方法進行雙酶法水解米糠淀粉制備葡萄糖漿。

對比實施例21

除了將步驟(1)中反應溫度設為95℃以外，按照實施例1相同的方法進行雙酶法水解米糠淀粉制備葡萄糖漿。

對比實施例22

除了將步驟(1)中反應溫度設為100℃以外，按照實施例1相同的方法進行雙酶法水解米糠淀粉制備葡萄糖漿。

圖4顯示的是溫度對液化dx的影響。從圖中可以看出，實施例1的溫度下，液化dx值最高，當溫度升高至對比實施例21及對比實施例22時，由于溫度過高導致酶活降低，因而dx值降低。