一種提高高濃度淀粉糖化反應(yīng)效率的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種提高高濃度淀粉糖化反應(yīng)效率的方法，屬于淀粉制糖【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明是以以高濃度淀粉液化產(chǎn)物為底物，添加葡萄糖淀粉酶，采用超聲波預(yù)處理方法提高糖化反應(yīng)效率，最終降低葡萄糖的生產(chǎn)成本。本發(fā)明的淀粉濃度由工業(yè)上的30％左右提高到50％左右，可以減少淀粉制糖后期糖液蒸發(fā)能耗，從而克服淀粉制糖水耗高、能耗高等缺陷。
【專利說(shuō)明】一種提高高濃度淀粉糖化反應(yīng)效率的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種提高高濃度淀粉糖化反應(yīng)效率的方法，屬于淀粉制糖【技術(shù)領(lǐng)域】?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]隨著人們生活水平的提高，淀粉糖的需求量越來(lái)越大。在淀粉糖傳統(tǒng)酶法生產(chǎn)工藝中，淀粉乳初始濃度通?？刂圃?5%~35%，相對(duì)較低的濃度會(huì)帶來(lái)高水耗、高能耗等問(wèn)題，另外，在一些氨基酸、抗生素的發(fā)酵中，需要添加40 %以上的糖液作為碳源，而傳統(tǒng)工藝所得到的糖液需要濃縮才能使用，會(huì)增加這些發(fā)酵產(chǎn)品的成本，因此，著力于提高淀粉乳初始濃度非常必要。然而，隨著底物濃度的提高，淀粉糖化反應(yīng)效率會(huì)存在明顯的下降，不利于淀粉糖生產(chǎn)成本的控制。
[0003]目如，國(guó)內(nèi)外對(duì)聞濃度淀粉液化、糖化工藝已有一定研究，而有關(guān)超聲波預(yù)處理提高高濃度淀粉糖化效率的研究未見(jiàn)報(bào)道。因此本發(fā)明選擇淀粉液化產(chǎn)物為底物，經(jīng)超聲波預(yù)處理，以提高葡萄糖淀粉酶所催化的糖化反應(yīng)速率和葡萄糖得率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明主要是提供一種提高高濃度淀粉糖化反應(yīng)效率的方法，是以高濃度淀粉液化產(chǎn)物為底物，經(jīng)超聲波預(yù)處理，以提高葡萄糖淀粉酶所催化的糖化反應(yīng)速率和葡萄糖得率。
[0005]所述方法是以淀粉液化產(chǎn)物為底物，采用超聲波預(yù)處理對(duì)反應(yīng)體系流動(dòng)性進(jìn)行改善，再以葡萄糖淀粉酶為糖化酶制備葡萄糖。
[0006]所述高濃度淀粉初始濃度為40 % -60 % (w/w,以干基計(jì))，經(jīng)耐高溫α -淀粉酶液化后，淀粉液化產(chǎn)物的DE值為5-25。
[0007]所述超聲波處理?xiàng)l件優(yōu)選:以淀粉液化產(chǎn)物為底物，用鹽酸調(diào)pH值至4.0-5.0，加入葡萄糖淀粉酶20-100U/g淀粉(以干基計(jì))，超聲波功率為100-200W，超聲波預(yù)處理時(shí)間為30-180S，糖化反應(yīng)溫度40-60°C，反應(yīng)時(shí)間12_72h。所述超聲波預(yù)處理的反應(yīng)體系優(yōu)選
0.05-0.1kg0
[0008]所述超聲波處理?xiàng)l件進(jìn)一步優(yōu)選:以淀粉液化產(chǎn)物為底物，用鹽酸調(diào)pH值至4.5，加入葡萄糖淀粉酶50U/g淀粉(以干基計(jì))，進(jìn)行超聲波處理:超聲波功率為125W，超聲波預(yù)處理時(shí)間為90s，其中工作時(shí)間為3s，間歇時(shí)間為3s。
[0009]本發(fā)明的有益效果:相比于不用超聲波處理，用超聲波預(yù)處理可以明顯加速葡萄糖淀粉酶對(duì)淀粉液化產(chǎn)物的糖化速率，與此同時(shí)提高了葡萄糖得率。經(jīng)過(guò)超聲波處理后，超聲波的能量部分傳遞給了底物分子與酶分子，加快了分子熱運(yùn)動(dòng)，提高了相互碰撞概率，從而提高了糖化效率；超聲波產(chǎn)生的空化作用一方面能改變底物的外在結(jié)構(gòu)，另一方面，其產(chǎn)生的沖擊波的能量足以破壞分子內(nèi)和分子間的化學(xué)鍵，從而有降低體系粘度的作用。本發(fā)明的底物濃度由工業(yè)上的30%左右提聞到50%左右,可以減少淀粉制糖后期蒸發(fā)能耗,從而克服淀粉制糖水耗聞、能耗聞等缺陷。【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1超聲時(shí)間和反應(yīng)初速率的關(guān)系。
[0011]圖2超聲波預(yù)處理時(shí)間對(duì)葡萄糖得率的影響。
【具體實(shí)施方式】
[0012]用高效液相色譜法(HPLC)檢測(cè)最終糖化產(chǎn)物。
[0013]實(shí)施例1超聲波預(yù)處理對(duì)高濃度淀粉糖化反應(yīng)初速率的影響
[0014]工藝過(guò)程:
[0015]初始濃度為50% (w/w,以干基計(jì))的淀粉乳經(jīng)耐高溫α _淀粉酶液化后，控制淀粉液化產(chǎn)物的DE值為15左右，加入50U/g葡萄糖淀粉酶(杰能科公司產(chǎn)品)，超聲波條件為:反應(yīng)液PH為4.5，超聲波功率為125W，預(yù)處理時(shí)間為0-180s，其中工作時(shí)間為3s，間歇時(shí)間為3s。糖化反應(yīng)溫度60°C，反應(yīng)時(shí)間IOmin。測(cè)定超聲時(shí)間和反應(yīng)初速率的關(guān)系。結(jié)果如圖1所示。
[0016]從反應(yīng)結(jié)果顯示，一定時(shí)間的超聲波預(yù)處理可以明顯地加速葡萄糖淀粉酶對(duì)淀粉的糖化速度。未超聲的糖化液反應(yīng)初速率為1.8g/(L.min)，超聲90s (功率125W)的反應(yīng)初速率比空白提高了 31.5%。繼續(xù)延長(zhǎng)超聲時(shí)間，反而會(huì)降低反應(yīng)速率。
[0017]實(shí)施例2超聲波預(yù)處理對(duì)高濃度淀粉糖化反應(yīng)過(guò)程的影響
[0018]工藝過(guò)程:
[0019]初始濃度為50% (w/w,以干基計(jì))的淀粉乳經(jīng)耐高溫α _淀粉酶液化后，控制淀粉液化產(chǎn)物的DE值為15左右，加入50U/g葡萄糖淀粉酶，超聲波條件為:反應(yīng)液pH為4.5，超聲波功率為125W，預(yù)處理時(shí)間為90s，其中工作時(shí)間為3s，間歇時(shí)間為3s，反應(yīng)體系為
0.05kg。糖化反應(yīng)溫度60°C，反應(yīng)時(shí)間48h。測(cè)定超聲波預(yù)處理對(duì)糖化過(guò)程的影響，未經(jīng)過(guò)超聲波預(yù)處理的為空白對(duì)照組。結(jié)果如圖2所示。
[0020]實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，經(jīng)超聲波預(yù)處理后，淀粉糖化前期反應(yīng)速率明顯提高。糖化24h后，超聲預(yù)處理的樣品的葡萄糖得率高于對(duì)照48h時(shí)的葡萄糖得率，說(shuō)明超聲波預(yù)處理可以縮短糖化時(shí)間。而繼續(xù)延長(zhǎng)糖化24h時(shí)間，葡萄糖得率增長(zhǎng)緩慢。
[0021]實(shí)施例3超聲波預(yù)處理反應(yīng)條件的確定
[0022](I)超聲波預(yù)處理的最佳功率:超聲波功率的大小不同，對(duì)于糖化反應(yīng)的促進(jìn)效果就不同。不同超聲波處理功率與最終葡萄糖得率的關(guān)系如表1所示。
[0023]實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，適度的超聲波處理能夠提高葡萄糖得率。當(dāng)超聲功率太高時(shí)，葡萄糖得率會(huì)下降，這可能與高強(qiáng)度超聲會(huì)影響葡萄糖淀粉酶活力有關(guān)。因此，選擇功率125W超聲波預(yù)處理反應(yīng)液最佳。
[0024]表1
[0025]
【權(quán)利要求】
1.一種提高高濃度淀粉糖化反應(yīng)效率的方法，其特征在于，是以高濃度淀粉液化產(chǎn)物為底物，經(jīng)超聲波預(yù)處理，以提高葡萄糖淀粉酶所催化的糖化反應(yīng)速率和葡萄糖得率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的的方法，其特征在于，所述高濃度淀粉液化產(chǎn)物是將初始質(zhì)量濃度以干基計(jì)為40% -60%的淀粉經(jīng)耐高溫α -淀粉酶液化處理，淀粉液化產(chǎn)物的DE值為 5-25。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述超聲波預(yù)處理?xiàng)l件是:以淀粉液化產(chǎn)物為底物，用鹽酸調(diào)PH值至4.0-5.0，加入葡萄糖淀粉酶以干基計(jì):20-100U/g淀粉，超聲波功率為100-200W，超聲波預(yù)處理時(shí)間為30-180s，其中工作時(shí)間為3s，間歇時(shí)間為3s。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述葡萄糖淀粉酶的用量?jī)?yōu)選以干基計(jì)50U/g淀粉。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述超聲波預(yù)處理?xiàng)l件優(yōu)選:功率為125W，超聲波預(yù)處理時(shí)間為90s，其中工作時(shí)間為3s，間歇時(shí)間為3s。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的方法，其特征在于，糖化反應(yīng)溫度40-60°C，反應(yīng)時(shí)間12-72h。
【文檔編號(hào)】C12P19/20GK103981240SQ201410201603
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月13日
【發(fā)明者】李兆豐, 顧正彪, 曲世洋, 李才明, 洪雁, 程力 申請(qǐng)人:江南大學(xué)