CN101049133A

CN101049133A - 小麦b淀粉多酶法制取发酵用含氮糖浆的方法

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Publication number: CN101049133A
Application number: CNA2007100277226A
Authority: CN
Inventors: 黄立新; 徐正康; 赵谋明; 温其标; 周彦斌; 罗建勇; 许世枫
Original assignee: GUANGZHOU SHUANGQIAO CO Ltd; South China University of Technology SCUT
Current assignee: GUANGZHOU SHUANGQIAO CO Ltd; South China University of Technology SCUT; Hunan University of Technology
Priority date: 2007-04-26
Filing date: 2007-04-26
Publication date: 2007-10-10
Anticipated expiration: 2027-04-26
Also published as: CN101049133B

Abstract

本发明公开了一种小麦B淀粉多酶法制取发酵用含氮糖浆的方法，包括调浆、液化、糖化、蛋白转化、过滤、浓缩等步骤，在本发明的方法中，小麦B淀粉中的几大组分——淀粉、蛋白质、戊聚糖和脂肪逐一被酶水解后，除形成渣滓的少量的较高熔点的高级脂肪酸、未被水解作用完全的蛋白质和加入的蛋白酶外，它们的水解产物，连同加入的各种淀粉酶、戊聚糖酶、脂肪酶的蛋白质水解产物，几乎都留于含氮淀粉糖浆之中，因此，采用本发明的方法，产品的收得率很高，几乎可达100％。本发明可以在现有的酶法淀粉糖浆生产线直接采用实施。

Description

小麦B淀粉多酶法制取发酵用含氮糖浆的方法

技术领域

本发明涉及食品发酵、生化制药等领域所用的含氮淀粉糖浆的制备方法，具体为采用淀粉酶、蛋白酶、戊聚糖酶等多种酶，酶解小麦B淀粉，制取发酵用含氮淀粉糖浆的方法。

背景技术

小麦主要用作粮食，是全世界大量种植的主要谷物之一，在中国北方也大量种植。小麦经过干法加工磨制成面粉，由面粉加工制取的各种面食、面制品成了北方百姓的主食。小麦面粉(以下简称面粉)的主要成分有淀粉、蛋白质、灰分、脂肪和水分五种，小麦磨粉筛分后，纤维素的含量几乎没有。众所周知，小麦中的(面筋)蛋白质具有特殊的性质，使得在各种谷物粉中，仅有面粉能够形成可夹持气体的强韧粘合的面团，从而生产出松软烘烤食品。(面筋)蛋白质是小麦的储藏蛋白质，不溶于水，故比较容易分离提纯。基本方法就是在水中揉搓面团，从中除去淀粉和水溶性物质，冲洗后剩下的便是一块胶皮团似的面筋；洗出的淀粉再精制回收。因此，生产小麦淀粉，同时也是为了生产更有市场价值的小麦面筋。

目前，都是用(低等级)的面粉作为生产小麦淀粉和面筋的原料。采用马丁法(Martin process)最普遍，先将面粉加水混合成面硬面团，再水中不断地揉搓面团，由于面筋自身的粘结作用使其形成一个粘聚力极强的粘聚体，淀粉不断地从面筋团中被冲洗出；反复冲洗，可使面筋的蛋白质的含量提高。洗涤出的淀粉乳液用碟式离心机进行精制、洗涤，精制的淀粉乳经过离心脱水、气流干燥，得到小麦淀粉的主体部分在工业上称为A淀粉(为商品小麦淀粉)，由大颗粒的晶体淀粉粒和一部分的小颗粒球形淀粉粒组成，其蛋白质、脂肪、灰分含量低，淀粉纯度高。在精制、浓缩时排出的小颗粒淀粉、损伤的淀粉粒(由面粉在干法磨粉过程中产生的)及水不溶性的戊聚糖、蛋白质的其它微颗粒物质，一起组成B淀粉。B淀粉又称为尾淀粉或淤浆淀粉，含量可达淀粉总量的20％，一般为淀粉总量的5～10％(与面粉原料及制造工艺、设备、控制有关)。

小麦淀粉的纯度高、蛋白质、灰分、脂肪含量低，适于做食品原辅料、生产淀粉糖浆、变性淀粉等用途，用于冷冻食品、肉制品、纺织、造纸都很普遍。但是，小麦B淀粉纯度低，蛋白质的含量超过1％，甚至达到4～5％，戊聚糖、脂肪等其它杂质含量也较高，这些杂质对小麦B淀粉的深加工与应用产生了不利的影响。比如制取变性淀粉，蛋白质、戊聚糖也会参与改性反应并且阻碍精制，变性不易控制；蛋白质还容易产生颜色反应，影响产品外观与应用。如用于生产淀粉糖浆，小麦B淀粉中的戊聚糖会产生粘滞性，严重阻碍过滤的进行；蛋白质易产生气泡、絮凝物和水溶性蛋白质，也会促进糖液颜色的产生与加深，这些杂质要通过沉淀、吸附、过滤、离子交换等方法手段除去，才能保证淀粉糖浆产品的质量符合国家标准，精制的强度、难度大，成本高。因此，小麦B淀粉的用途受限，淀粉厂家一般只能低价销售。

发明内容

本发明的目的是提供一种小麦B淀粉多酶法制取发酵用含氮糖浆的方法，该方法科学可行，容易实施操作，采用淀粉酶、蛋白酶、戊聚糖酶、脂肪酶等多种酶，高效酶解小麦B淀粉材料的淀粉、蛋白质、戊聚糖、脂肪等组分，制取发酵用含氮淀粉糖浆。

本发明方法包括调浆、液化、糖化、转化、过滤、浓缩等步骤，其完整的生产流程如图1所示，具体步骤如下：

(1)调浆：在调浆罐加入水，开动搅拌，加入小麦B淀粉，控制粉浆液干固物的浓度为25～45％重量。粉浆浓度太低，后面浓缩耗能高；浓度太高，对液化、糖化和过滤精制不利，收得率降低，生产成本同样提高。根据现有的条件和设备，米粉浆液干固物的浓度为30～40％比较合适。加入氯化钙，控制浆液Ca²⁺的含量20～45mg/kg，调节粉浆液的pH值为5.6～6.4(或者根据出产的高温α-淀粉酶酶制剂商品的特性、规格和使用指导说明进行操作)，最后加入0.2～1.2kg/t(对淀粉干基，以下同)的高温α-淀粉酶，搅拌混合均匀，准备液化。

(2)液化：按一般的连续喷射液化操作进行液化和95～100℃的保温处理，时间60～140min，一般在80～120min。

(3)糖化：液化液经闪蒸或热交换器，调节降温至50～65℃，pH值为4.1～6.0，加入0.005～1.50kg/t的各种糖化酶进行协同水解，并且加入0.001～0.02kg/t的戊聚糖酶、脂肪酶，水解体系内的戊聚糖和脂肪，水解时间25～70小时。

(4)蛋白转化：糖化结束后，控制物料温度为45～65℃，pH值为5.0～8.0，加入0.005～0.5kg/t的植物蛋白酶和/或微生物蛋白酶，不断搅拌反应，时间控制为2～10小时，最后得到几乎无固体絮凝物或颗粒的较清澈的液体。

(5)加入助滤剂、活性炭进行过滤，浓缩，最后得到浓度为60～80％(w/w)的含氮淀粉糖浆。

优选方案：上述植物蛋白酶是木瓜蛋白酶和/或菠萝蛋白酶；上述微生物蛋白酶是中性或碱性的微生物蛋白酶，如Neutrase，Alcalase，Flavourzyme等等；上述的脂肪酶是微生物脂肪酶，如Lipolase，Lipopan，Palatase等等脂肪酶；上述的戊聚糖酶为微生物戊聚糖酶，如Shearzyme的戊聚糖酶；上述液化淀粉酶是高温液化酶，如Termamyl，Liquozyme，Suhong AA Plus等等高温α-淀粉酶；上述的糖化酶是葡萄糖淀粉酶、普鲁兰酶、β-淀粉酶、真菌淀粉酶或它们混合的糖化酶，如Dextrozyme复合糖化酶，AMG葡萄糖淀粉酶，Promozyme普鲁兰酶，Fungamyl真菌淀粉酶，Optimalt BBA β-淀粉酶等等。

用小麦B淀粉生产淀粉糖浆，其中1.5～6.0％的蛋白质、戊聚糖都被当作主要杂质而去除，形成滤渣废料。如前所述，戊聚糖产生的粘滞性阻碍糖液过滤，淀粉糖浆成品中残留的蛋白质、氨基酸含氮物质会影响糖浆的外观，以及在食品加工中的应用，造成不良效果。然而，如果这类淀粉糖浆产品不是被用于食品加工，而是被用作发酵食品、生化制药等的发酵过程的原料，很显然碳源足够而有机氮源含量明显不足。小麦B淀粉含有相当量的蛋白质，食用安全性好，是一种很好的有机氮源，因此，采用酶法以小麦B淀粉为原料水解淀粉制取糖浆的过程中，也(酶)降解戊聚糖成可发酵的低聚糖和单糖，大大降低体系的粘度，过滤容易；用蛋白酶转化其中的蛋白质成水溶性的多肽氨基酸，脂肪酶水解其中的脂肪，增加水溶性，产生的少量甘油、脂肪酸不影响糖浆产品的发酵用途，可减少后续操作泡沫的形成及数量，对精制和提高回收率有利。这些水溶性的杂质水解物一起“混杂”于淀粉的水解产物之中，不仅使生产过程的滤渣废料大大减少，产品得率提高，而且这种既含糖、又含有机氮的含氮淀粉糖浆，比一般纯净的葡萄糖、麦芽糖的淀粉糖浆更适于酱油、味精、啤酒、有机酸等发酵的用途。

本发明与现有技术相比具有如下的优点和特点：

(1)在本方法中所使用的各种酶制剂必须符合一定的法规和质量标准，被允许用于食品加工之中。

(2)在糖化阶段，采用多种糖化酶的协同水解作用，能够得到葡萄糖含量高(可超过96.0％)，或者麦芽糖含量较高(可超过55.0％)的不同类型和糖分组成的淀粉糖浆，可以适于不同发酵产品对底物糖组分的不同要求。戊聚糖水解成的戊糖也容易被一般的用于发酵的微生物所利用。脂肪酶水解其中的脂肪，增加水溶性，产生的少量甘油、脂肪酸不影响糖浆产品的发酵用途，可减少后续操作泡沫的形成及数量，对精制和提高回收率有利。

(3)在转化阶段，加入的蛋白酶不仅用于水解小麦B淀粉中原有的蛋白质(主要目的)，又可以水解先前加入的各种糖化酶、戊聚糖酶、脂肪酶的蛋白质(次要作用)，控制蛋白酶解的反应条件，能够得到高含量的α-氨基氮营养元素的产物。

(4)从上述的(2)、(3)点可见，在本发明的方法中，小麦B淀粉中的几大组分——淀粉、蛋白质、戊聚糖和脂肪逐一被酶水解后，除形成渣滓的少量的较高熔点的高级脂肪酸、未被水解作用完全的蛋白质和加入的蛋白酶外，它们的水解产物，连同加入的各种淀粉酶、戊聚糖酶、脂肪酶的蛋白质水解产物，几乎都留于含氮淀粉糖浆之中，因此，采用本发明的方法，产品的收得率很高，几乎可达100％。

(5)本发明方法制备的含氮淀粉糖浆含有较丰富的水解蛋白和α-氨基氮等微生物发酵所需的营养元素，加上适宜且丰富的碳源，能够简化发酵应用的工艺流程，适于高浓流加的发酵工艺，提高发酵性能和单位产能，降低生产成本，该类含氮淀粉糖浆用于食品发酵、生化制药等不同的领域具有很好的应用效益，是非常适于以小麦B淀粉为原料开发生产的糖浆产品。

(6)本发明可以在现有的酶法淀粉糖浆生产线直接采用实施，具有实用操作性。

具体实施方式

实施例1

(1)调浆：在调浆罐加入适量的水，开动搅拌，加入小麦B淀粉，控制粉浆液干固物的浓度为25％，加入氯化钙，控制浆液Ca²⁺的含量20mg/kg，调节粉浆液的pH值为5.9，最后加入0.2kg/t的Liquozyme Supra高温α-淀粉酶，搅拌混合均匀。

(2)液化：在110℃下进行连续喷射液化，液化液在98～100℃的保温处理，时间140min。

(3)糖化：液化液降温至60℃，pH值为4.1～4.3，加入0.6kg/t Dextrozyme DX糖化酶作用40小时后，再加入入0.001kg/t Shearzyme 2X戊聚糖酶、脂肪酶进行水解，总共水解时间70小时，产物DE值为97.8。

(4)蛋白转化：糖化结束后，控制物料温度为45～50℃，pH值为6.5～6.8，加入0.005kg/t的木瓜蛋白酶或Alcalase微生物蛋白酶，搅拌反应10小时。

(5)加入活性炭，在80℃搅拌脱色反应30min，静置后用压滤机过滤，浓缩，得到浓度为80％(w/w)的含氮淀粉糖浆。

实施例2

(1)调浆：在调浆罐加入适量的水，开动搅拌，加入小麦B淀粉，控制粉浆液干固物的浓度为45％，加入氯化钙，控制浆液Ca²⁺的含量45mg/kg，调节粉浆液的pH值为6.4，最后加入1.2kg/t的Termamyl 120L高温α-淀粉酶，搅拌混合均匀。

(2)液化：在108℃下进行连续喷射液化，液化液在98～100℃的保温处理，时间60min。

(3)糖化：液化液降温至50℃，pH值为5.6，加入1.5kg/tβ-淀粉酶，0.05kg/t的PromozymeD2普鲁兰脱支酶协同糖化，时间15小时，在加入0.02kg/t的Shearzyme 500L戊聚糖酶、脂肪酶进行水解，再水解10小时，产物DE值为54.8。

(4)蛋白转化：物料升温到60～65℃，pH值为5.0～5.5，加入0.15kg/t的木瓜蛋白酶，反应10小时。

(5)物料加入硅藻土助滤剂，真空过滤，浓缩，得到浓度60％(w/w)的含氮淀粉糖浆。

实施例3

(1)调浆：在调浆罐加入适量的水，开动搅拌，加入小麦B淀粉，控制粉浆液干固物的浓度约35％，加入氯化钙，控制浆液Ca²⁺的含量40mg/kg，调节粉浆液的pH值为6.0～6.2，最后加入0.8kg/t的Suhong AA Plus高温α-淀粉酶，搅拌混合均匀。

(2)液化：在108～110℃下进行连续喷射液化，液化液在95～98℃的保温处理，时间140min。

(3)糖化：液化液降温至54～58℃，pH值为4.1～4.4，加入1.0kg/tSuhong GA II或DextrozymeGA葡萄糖糖化酶进行糖化50小时，加入0.01kg/t的Shearzyme 500L戊聚糖酶、Finizym W溶血磷脂酶进行水解，再水解15小时，产物DE值为98.2。

(4)蛋白转化：物料温度为56～50℃，pH值为6.5～7.0，加入0.005kg/t木瓜蛋白酶和0.15kg/t的Neutrase微生物中性蛋白酶，反应8小时。

(5)物料加入硅藻土助滤剂，真空过滤，浓缩，得到浓度78％(w/w)的含氮淀粉糖浆。

实施例4

(1)调浆：在调浆罐加入适量的水，开动搅拌，加入小麦B淀粉，控制粉浆液干固物的浓度约38％，加入氯化钙，控制浆液Ca²⁺的含量35mg/kg，调节粉浆液的pH值为5.8～6.0，最后加入0.6kg/t的Liquozyme Supra 2.2X高温α-淀粉酶，搅拌混合均匀。

(2)液化：在108～110℃下进行连续喷射液化，液化液在95～98℃的保温处理，时间100min。

(3)糖化：液化液降温至55℃，pH值为5.0～5.4，加入0.15kg/t Novozym WBA小麦β-淀粉酶，0.05kg/t的Promozyme D2普鲁兰脱支酶糖化25小时，再加入0.02kg/t的戊聚糖酶和0.001kg/t脂肪酶，又水解时间20小时，产物DE值为56.7。

(4)蛋白转化：物料温度为50℃，pH值为7.8～8.0，加入0.03kg/t菠萝蛋白酶和0.12kg/tAlcalase微生物碱性蛋白酶，反应10小时。

(5)物料加入硅藻土助滤剂，真空过滤，浓缩，得到浓度65％(w/w)的含氮淀粉糖浆。

实施例5

(1)调浆：在调浆罐加入适量的水，开动搅拌，加入小麦B淀粉，控制粉浆液干固物的浓度约30％，加入氯化钙，控制浆液Ca²⁺的含量35mg/kg，调节粉浆液的pH值为5.8～6.0，最后加入0.6kg/t的Liquozyme Supra 2.2X高温α-淀粉酶，搅拌混合均匀。

(2)液化：在108～110℃下进行连续喷射液化，液化液在95～98℃的保温处理，时间80min。

(3)糖化：液化液降温至58℃，pH值为5.4～5.6，加入1.5kg/tβ-淀粉酶、0.02kg/t的Promozyme D2普鲁兰脱支酶、0.005kg/t的Dextrozyme GA葡萄糖淀粉酶，以及加入0.02kg/t的戊聚糖酶进行水解，水解时间25小时，产物DE值为51.9。

(4)蛋白转化：物料温度为60℃，pH值为6.8～7.0，加入0.2kg/t Neutrase微生物中性蛋白酶，反应10小时。

实施例6

(1)调浆：在调浆罐加入适量的水，开动搅拌，加入小麦B淀粉，控制粉浆液干固物的浓度为40％，加入氯化钙，控制浆液Ca²⁺的含量45mg/kg，调节粉浆液的pH值为6.4，最后加入0.8.kg/t的Termamyl 120L高温α-淀粉酶，搅拌混合均匀。

(2)液化：在108～110℃下进行连续喷射液化，液化液在98～100℃的保温处理，时间120min。

(3)糖化：液化液降温至56℃，pH值为5.9～6.0，加入0.2kg/t Fungamyl 800L，0.005kg/t的Promozyme D2普鲁兰脱支酶，加入0.01kg/t的戊聚糖酶，0.001kg/t重量份脂肪酶进行水解，水解时间42小时，产物DE值为53.3。

(4)蛋白转化：物料温度为60℃，pH值为6.8，加入0.005kg/t菠萝蛋白酶和0.5kg/t的Neutrase微生物中性蛋白酶，反应2小时。

(5)物料经过滤、精制，浓缩得到浓度70％(w/w)的含N淀粉糖浆。

Claims

1、一种小麦B淀粉多酶法制取发酵用含氮糖浆的方法，包括如下步骤：

(1)调浆：在调浆罐加入水，开动搅拌，加入小麦B淀粉，控制粉浆液干固物的浓度为25～45％重量；加入氯化钙，控制浆液Ca²⁺的含量20～45mg/kg，调节粉浆液的pH值为5.6～6.4，再加入0.2～1.2kg/t(对淀粉干基，以下同)的高温α-淀粉酶，搅拌混合均匀；

(2)液化：按一般的连续喷射液化操作进行液化和95～100℃的保温处理，时间60～140min；

(3)糖化：液化液经闪蒸或热交换器，调节降温至50～65℃，pH值为4.1～6.0，加入0.005～1.50kg/t的糖化酶进行协同水解，并且加入0.001～0.02kg/t的戊聚糖酶、脂肪酶，水解时间25～70小时；

(4)蛋白转化：糖化结束后，控制物料温度为45～65℃，pH值为5.0～8.0，加入0.005～0.5kg/t的植物蛋白酶和/或微生物蛋白酶，不断搅拌反应，时间控制为2～10小时，得到几乎无固体絮凝物或颗粒的较清澈的液体；

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

步骤(1)中浆液干固物的浓度为30～40％重量；

步骤(2)时间为80～120min。

3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：步骤(1)所述的高温α-淀粉酶为Termamyl，Liquozyme或Suhong AA Plus高温α-淀粉酶。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤(3)所述的糖化酶是葡萄糖淀粉酶、普鲁兰酶、β-淀粉酶、真菌淀粉酶或它们之间任意两种或多种混合的糖化酶。

5、根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤(3)所述的糖化酶是Dextrozyme复合糖化酶、AMG葡萄糖淀粉酶、Promozyme普鲁兰酶、Fungamyl真菌淀粉酶或Optimalt BBA β-淀粉酶。

6、根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤(3)所述的戊聚糖酶为微生物戊聚糖酶Shearzyme。

7、根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤(3)所述的脂肪酶是微生物脂肪酶Lipolase、Lipopan、Palatase。

8、根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤(4)所述的植物蛋白酶是木瓜蛋白酶和/或菠萝蛋白酶；所述的微生物蛋白酶是中性或碱性的微生物蛋白酶。

9、根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤(4)所述的微生物蛋白酶是Neutrase、Alcalase或Flavourzyme。