專利名稱：一種食品級微顆粒型真菌α-淀粉酶的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于食品添加劑技術(shù)領(lǐng)域，涉及食品級高活力微顆粒劑型的真菌α “淀粉 酶菌的生產(chǎn)方法，即通過菌種選育、固態(tài)機械發(fā)酵工藝、陶瓷膜過濾工藝及高速氣流濃縮低 溫干燥工藝的優(yōu)化組合，生產(chǎn)食品級高活力微顆粒劑型的真菌α -淀粉酶的工藝。
背景技術(shù)：
一直以來工業(yè)化生產(chǎn)食品添加劑主要是人工化學(xué)合成產(chǎn)品，隨著科技的進步，對 化學(xué)合成面粉添加劑的危害性的不斷被發(fā)現(xiàn)，如溴酸鉀在面粉行業(yè)中已有80多年的歷史 (1914年開始)，但是1995年第44屆JECFA確認溴酸鉀有致癌性和遺傳毒性，不宜食用，許 多國家都相繼禁用，并開展尋找、研制溴酸鉀的替代品地工作。隨著食品行業(yè)發(fā)展、大眾消 費者食品保健意識的提高，迫切需要天然無公害的食品添加劑，生物酶制劑產(chǎn)業(yè)的崛起和 發(fā)展則能順應(yīng)這一趨勢。酶制劑來自微生物代謝生產(chǎn)，是一種純天然的生物制品，是綠色食品添加劑。它在 谷物加工和其它食品加工中越來越多的替代化學(xué)合成食品添加劑，已逐步推廣，將得到廣 泛的應(yīng)用。1996年12月在荷蘭召開了第一屆酶制劑在糧食加工中應(yīng)用的國際會議。確定 食品加工酶制劑作為食品加工添加劑逐步取代化學(xué)合成食品添加劑的產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢。目前 國外用于食品加工烘焙的酶制劑品種已有真菌α-淀粉酶、真菌半纖維素酶、細菌半纖維 素酶、葡萄糖氧化酶、脂肪酶、中性蛋白酶、葡萄糖淀粉酶等十余種單體酶和數(shù)十種復(fù)合酶 制劑。好的面粉，需優(yōu)質(zhì)的原料小麥作原料生產(chǎn)。而我國的小麥品質(zhì)盡管在最近幾年有 所提高，但與國際上優(yōu)質(zhì)小麥(加麥、美麥和澳麥)相比，仍有很大差距。具體表現(xiàn)為硬麥 不硬，軟麥不軟。中國已加入WT0，這些國家的優(yōu)質(zhì)小麥將更多的進入中國，事實上，這些國 家也正在研究用他們的小麥來開發(fā)東方食品，他們正投入很大的財力和人力積極開發(fā)用加 麥生產(chǎn)面條、饅頭等東方食品，旨在進一步拓展加麥的東方市場?？梢哉f，入世后，我國的面 粉企業(yè)將面臨更嚴峻的形勢，發(fā)展專用粉將是我國面粉企業(yè)的一個研究方向。開發(fā)專用粉 除了選擇合適的原料外，還有一個重要因素是使用添加劑改良面粉品質(zhì)，在特定工藝條件 下，添加劑對改善面粉的品質(zhì)起著不可替代的作用，如生產(chǎn)掛面用的淀粉酶，生產(chǎn)面包用的 烘焙酶等。結(jié)合我國國情來看，我國小麥品種高達6000多種，年消費面粉約9000萬噸，但 面粉品質(zhì)不高，用于專用粉生產(chǎn)的面粉大多需要進口小麥進行復(fù)配。如果僅從小麥品種遺 傳育種方面達到面粉改良，由于受到氣候條件限制太多，穩(wěn)定是時期內(nèi)難以實現(xiàn)的。應(yīng)用食 品加工酶制劑對面粉改良是目前最好的捷徑。已得到國內(nèi)外大規(guī)模面粉類食品加工企業(yè)的 認可和應(yīng)用，具有廣闊的市場前景。真菌α -淀粉酶是一類廣泛存在于動物、植物和微生物(主要是胞外酶)中的水 解酶，在工業(yè)生產(chǎn)中主要應(yīng)用在高麥芽糖漿生產(chǎn)、啤酒發(fā)酵過程中以提高原料轉(zhuǎn)化率，在面 制品中作品質(zhì)改良劑以及在醫(yī)藥上用作助消化劑等方面。真菌α-淀粉酶也是面粉類制品 (如面包、餅干)工業(yè)化烘焙加工所需的基本酶制劑產(chǎn)品，主要解決面粉自帶α-淀粉酶含量低的問題，使面粉發(fā)酵連續(xù)產(chǎn)生糊精和麥芽糖，顯著提高面團入爐烘焙時急漲性，改善烘 焙食品的體積和表面色澤及適口性?？商娲逅徕洝⒔箒喠蛩徕c等化學(xué)品質(zhì)改良劑，消除目 前焙烤食品加工中所用化學(xué)改良劑存在的安全隱患，并縮短焙烤制品加工周期、提升焙烤 制品品質(zhì)。我國近年來才開始真菌α-淀粉酶的研究工作，大部分尚停留在菌種選育階段。 主要生產(chǎn)菌株有米曲霉、白曲霉、黑曲霉、青霉等，一般發(fā)酵酶活力(固體濕曲)3000 5000U/g，而國外一般發(fā)酵酶活力(固體濕曲)15000 20000U/g，進口真菌淀粉酶壟斷國內(nèi) 市場的局面一直未能被打破。目前，常見的真菌α-淀粉酶產(chǎn)品一般為液體劑型，但由于液 體酶活力損失快難以保存，必須添加大比例的復(fù)合化學(xué)保護劑，所以不能被定義為真正的 綠色生物添加劑。固體劑型則擁有酶活力穩(wěn)定性高、無任何添加劑、保質(zhì)期長、易于包裝、保 存、運輸?shù)葍?yōu)點。但是國內(nèi)普遍的固態(tài)酶制劑生產(chǎn)后提取核心工藝，濃縮干燥技術(shù)的應(yīng)用， 還只停留在上世紀的水平，與國外仍有較大的技術(shù)差距。生產(chǎn)工藝受設(shè)備技術(shù)工藝的限制； 損失大、效率低、能耗高等因素的制約，使高效高活力的食品級固體真菌α-淀粉酶很難在 國內(nèi)實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。目前的普遍生產(chǎn)工藝情況如下(1)目前工業(yè)化生產(chǎn)酶制劑的提取濃縮工藝，仍以有機膜的超濾濃縮技術(shù)為主，但 是此工藝存在易污染、設(shè)備壽命短、效率低、不能處理高濃、高粘物料、損失率高等缺點。無 法將液體酶制劑濃縮到較高倍數(shù)，增加了后續(xù)工藝段的負荷。(2)目前較普遍的干燥技術(shù) 有真空冷凍干燥和離心噴霧干燥。由于真空冷凍干燥能耗大、成本高、生產(chǎn)能力小、效率低、 且需間歇生產(chǎn)。因此，目前國內(nèi)固體酶制劑的生產(chǎn)以離心噴霧干燥工藝為主。由于酶制劑 屬于熱敏性物質(zhì)，在高溫氣流中停留時間過長，極易失活。因此離心噴霧干燥用于酶制劑技 術(shù)上仍存在不足，實踐證明下述缺陷亟待解決1.由于離心噴霧干燥液滴較大，在干燥過 程中呈懸浮緩慢下降狀態(tài)蒸發(fā)去掉水分，在高溫空氣中停留時間過長，極易造成酶制劑失 活。2.它只能處理含固形物含量低的物料，導(dǎo)致能耗大、熱效率低及霧化器潤滑劑易對產(chǎn) 品造成污染等缺陷。3.干燥器粘壁現(xiàn)象時有發(fā)生，雖可增設(shè)輔助清掃裝置，但對產(chǎn)品質(zhì)量、 物料和能源消耗均有不同程度影響。4.設(shè)備體積大，投資高，清洗維護工作量大。因此，在 篩選出高產(chǎn)菌株的同時，改進下游濃縮干燥工藝，對其培養(yǎng)條件及發(fā)酵工藝進行優(yōu)化，解決 固體生產(chǎn)過程中的活力損失和高倍濃縮的技術(shù)難題，達到食品級高活力微顆粒劑型的真菌 α-淀粉酶就顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種食品級高活力微顆粒劑型的真菌α -淀粉酶的生產(chǎn) 方法，解決傳統(tǒng)工藝損失大、效率低、能耗高等弊端，生產(chǎn)出真正意義的綠色食品級高活力 微顆粒劑型的真菌α-淀粉酶。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種食品級微顆粒型真菌α-淀粉酶的生產(chǎn)方法，包括菌種優(yōu)化、固態(tài)機械發(fā)酵、 其特征在于將所得的浸提液經(jīng)陶瓷膜微濾，濾出液采用陶瓷膜除菌濃縮提純，然后再經(jīng)高 速氣流濃縮，低溫干燥制得食品級高活力微顆粒劑型真菌α “淀粉酶；其中(1)將固態(tài)機械發(fā)酵物料加水浸提、發(fā)酵物料與水的體積份數(shù)比為1 3-5。壓榨 后通過陶瓷膜微濾，除去料液中殘留的雜菌，其中操作壓力l-5bar，運行溫度30-50°C。(2)在溫度30-50°C，濾出液用陶瓷膜超濾濃縮至原重量的十分之一至四十分之一。優(yōu)選十五分之一至三十五分之一，更優(yōu)選二十分之一至三十分之一。(3)利用高速氣流濃縮低溫干燥，將超濾濃縮液進一步濃縮，控制排風(fēng)溫度 彡45°C，一次進風(fēng)溫度彡90°C，二次進風(fēng)溫度彡55°C，出料粒徑200-3000um，顆粒均勻度 彡80%，制得食品級微顆粒真菌α -淀粉酶，活力達50000U/g(水分< 3% )。本發(fā)明所述的食品級微顆粒型真菌α-淀粉酶的生產(chǎn)方法，操作均為連續(xù)操作， 料液輸送是在密閉無菌的條件下通過自動控制完成。本項目采用固態(tài)機械發(fā)酵技術(shù)、陶瓷膜過濾濃縮技術(shù)與高速氣流濃縮低溫干燥技 術(shù)相結(jié)合作為主要的技術(shù)路線，有別于傳統(tǒng)發(fā)酵工藝；板框過濾，有機膜濃縮的濃縮方式； 以及常規(guī)噴霧干燥與沉析后低溫烘干的干燥方式。具體技術(shù)路線如下首先將篩選出的穩(wěn)定高產(chǎn)菌種進行擴大培養(yǎng)，接入種子罐進行種子培養(yǎng)，再將種 子液無菌輸送至固態(tài)機械發(fā)酵設(shè)備，接種經(jīng)過滅菌的固體培養(yǎng)基，經(jīng)發(fā)酵后得到浸提液，通 過陶瓷膜進行微濾，除去料液中殘留的菌體、培養(yǎng)基及其他雜質(zhì)，濾出液用陶瓷膜超濾濃縮 至原重量的十分之一至四十分之一。之后利用高速氣流濃縮低溫干燥技術(shù)將高濃度濃縮液 進一步濃縮并干燥產(chǎn)出高活力真菌α“淀粉酶微顆粒產(chǎn)品(水分< 3% )。上述操作均可 連續(xù)操作，其中的料液輸送都是在密閉無菌的條件下通過PLC控制完成的。本發(fā)明的生產(chǎn) 方法所具有的特點在于1.選育出的真菌α-淀粉酶菌種適宜固態(tài)機械發(fā)酵工藝，可連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)，發(fā)酵 濕曲活力達到6000U/g，高于國內(nèi)平均水平。2.固態(tài)機械發(fā)酵生產(chǎn)的培養(yǎng)基以麩皮淀粉豆粕等天然物料為主，培養(yǎng)溫度為 32°C左右，發(fā)酵周期約4天。3.陶瓷膜生產(chǎn)工藝性濃縮，可以達到10-40倍。以保證后期得到高活力的食品級 固體酶制劑。4.濃縮溫度低。酶制劑濃縮過程中溫度控制在30-50°C，保證酶制劑在濃縮過程 中不變性失活。5.操作壓力高。陶瓷膜濃縮過濾過程中，操作壓力可調(diào)整l-5bar，可以處理高黏 度、高濃度的酶制劑。6.生產(chǎn)能耗低。排氣溫度低不但有利于確保產(chǎn)品質(zhì)量，同時大大節(jié)約能源。新的 高速氣流濃縮低溫干燥技術(shù)其理論熱效率約為70 80%。7.生產(chǎn)效率高。由于干燥效率高，排氣溫度低，該系統(tǒng)的容積蒸發(fā)強度20 40公 斤水/立方米干燥器容積小時。8.產(chǎn)品質(zhì)量好。較低操作溫度可確保產(chǎn)品生物活性，產(chǎn)品活力達到50000U/g(水 分< 3% )。同時粒度分布均勻，而且強度與溶解性優(yōu)良。9.適用范圍廣。該生產(chǎn)工藝可以適用范圍更廣的酶制劑品種的規(guī)?；a(chǎn)，對特 殊酶制劑甚至可采用常溫(30 50°C )操作。對成品粒徑調(diào)整范圍廣，可在幾百微米到幾 毫米之間調(diào)整。由于自清洗能力強可用于黏附性大的酶制劑品種的生產(chǎn)。檢測濃縮干燥后 酶制劑的理化、活力、得率等指標。確定出系統(tǒng)對液體酶制劑的最佳運行工藝參數(shù)，達到的 具體技術(shù)指標如下
權(quán)利要求
一種食品級微顆粒型真菌α 淀粉酶的生產(chǎn)方法，包括菌種優(yōu)化、固態(tài)機械發(fā)酵、其特征在于(1)將固態(tài)機械發(fā)酵物料加水浸提，發(fā)酵物料與水的體積份數(shù)比為1∶3 5，壓榨后通過陶瓷膜微濾，除去料液中殘留的雜菌，其中操作壓力1 5bar，運行溫度30 50℃，陶瓷膜微濾除菌率達99.9％；(2)在溫度30 50℃，濾出液用陶瓷膜超濾濃縮至原重量的十分之一至四十分之；(3)利用高速氣流濃縮低溫干燥，將超濾濃縮液進一步濃縮，控制排風(fēng)溫度≤45℃，一次進風(fēng)溫度≤90℃，二次進風(fēng)溫度≤55℃，出料粒徑200 300um，顆粒均勻度≥80％，制得食品級微顆粒真菌α 淀粉酶，活力達50000U/g，水分≤3％。
2.權(quán)利要求1所述的食品級微顆粒型真菌α-淀粉酶的生產(chǎn)方法，其中上述操作均為 連續(xù)操作，料液輸送是在密閉無菌的條件下通過自動控制完成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種食品級高活力微顆粒劑型真菌α-淀粉酶的生產(chǎn)方法，包括菌種選育、發(fā)酵、提純、精制等工序。其中將固態(tài)機械發(fā)酵物料加水浸提，發(fā)酵物料與水的體積份數(shù)比為1∶3-5；壓榨后通過陶瓷膜微濾，除去料液中殘留的雜菌，其中操作壓力1-5bar，運行溫度30-50℃，除菌率達99.9％。在溫度30-50℃下，濾出液用陶瓷膜超濾濃縮至原重量的十分之一至四十分之一，酶活力損失僅5％左右；采用高速氣流濃縮低溫干燥控制排風(fēng)溫度≤45℃，一次進風(fēng)溫度≤90℃，二次進風(fēng)溫度≤55℃，出料粒徑200-300μm，顆粒均勻度≥80％，制得食品級微顆粒真菌α-淀粉酶，活力達50000U/g(水分≤3％)。本發(fā)明的生產(chǎn)方法高于目前國內(nèi)水平，性價比高，綠色環(huán)保，適用范圍廣，市場需求程度很高。
文檔編號C12N9/30GK101974502SQ20101050813
公開日2011年2月16日 申請日期2010年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月15日
發(fā)明者楊揚, 金英, 鮑勇陽 申請人:天津達美科技有限公司