CN101451127B - 从薯类细胞组织中提取β-淀粉酶的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种从薯类细胞组织中提取β-淀粉酶的方法，该方法包括原料清洗、粉碎、浆渣离心分离，离心分离后将所得的湿渣出售，所得浆液进行旋流分离、吸滤，将吸滤后得到的清液吸附脱色、过滤，最后将过滤后的清液采用膜分离技术提取出β-淀粉酶产品。采用本发明方法得到的β-淀粉酶，具有无污染、色泽好，成本低等优点，是食品生产的优良酶制剂。可广泛应用于啤酒行业和饴糖行业，是麦芽最为理想的产品。本发明是从生产红薯淀粉产生的废液中提取β-淀粉酶，变污染环境的废液为宝，成为一种循环经济，具有显著的经济效益和社会效益。
Description
一、技术领域：
本发明涉及一种提取β-淀粉酶的方法，特别是涉及一种从薯类细胞组织中提取β-淀粉酶的方法。
二、背景技术：
β-淀粉酶广泛存在于大麦、小麦、燕麦、大豆、甘薯等植物中，是一种胞外酶。β-淀粉酶是一项高科技酶制剂产品，它广泛应用于啤酒行业和饴糖行业，是麦芽最为理想的取代品。
β-淀粉酶在国外采用巨大芽孢杆菌经过深层发酵培养、提取等工序制成，制成的β-淀粉酶活力高、热稳定性好。
在国内β-淀粉酶是从大豆中直接提取的，具有无污染、色泽好等优点。也有关于从甘薯中提取β-淀粉酶的文献报道。但是，截至目前，未见关于从红薯加工生产排出的清液中提取β-淀粉酶的文献报道，本发明人经过长期研究，开发了一种从红薯细胞组织中提取β-淀粉酶的方法，为国内生产β-淀粉酶开创了一条新的生产工艺。
在本发明方法中采用的膜分离技术是在20世纪初出现，20世纪60年代后迅速崛起的一门分离新技术。膜分离技术由于兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特征，因此，目前已广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域，产生了巨大的经济效益和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。
膜是具有选择性分离功能的材料。利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程称作膜分离。它与传统过滤的不同在于，膜可以在分子范围内进行分离，并且这过程是一种物理过程，不需发生相的变化和添加助剂。膜的孔径一般为微米级，依据其孔径的不同(或称为截留分子量)，可将膜分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜，根据材料的不同，可分为无机膜和有机膜，无机膜主要还只有微滤级别的膜，主要是陶瓷膜和金属膜。有机膜是由高分子材料做成的，如醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物等等。
膜分离技术具有的优点：1、在常温下进行：有效成分损失极少，特别适用于热敏性物质，如抗生素等医药、果汁、酶、蛋白的分离与浓缩；2、无相态变化：保持原有的风味，能耗极低，其费用约为蒸发浓缩或冷冻浓缩的1/3～1/8；3、无化学变化：典型的物理分离过程，不用化学试剂和添加剂，产品不受污染；4、选择性好：可在分子级内进行物质分离，具有普遍滤材无法取代的卓越性能；5、适应性强：处理规模可大可小，可以连续也可以间隙进行，工艺简单，操作方便，易于自动化。
三、发明内容：
本发明要解决的技术问题是提供一种从薯类细胞组织中提取β-淀粉酶的方法。
要解决上述问题，本发明采用的技术方案是：
本发明提供一种从薯类细胞组织中提取β-淀粉酶的方法，该方法包括原料清洗、粉碎、浆渣离心分离，离心分离后将所得的湿渣出售，所得浆液进行旋流分离、吸滤，将吸滤后得到的清液进一步加工处理，得到β-淀粉酶产品，其详细步骤如下：
a、将吸滤后得到的清液导入脱色器内，加入脱色剂吸附脱除清液中的色素；
b、将步骤a脱色后得到的清液导入清液储存罐，经泵导入过滤机，经过均匀预涂在滤布上的硅藻土过滤吸附，进一步除去清液中所含的大部分淀粉、果胶/大分子糖类和脱色剂；
c、将过滤后的清液采用膜分离技术提取β-淀粉酶产品，膜分离技术采用的分离介质为聚醚砜多孔薄膜。
根据上述的从薯类细胞组织中提取β-淀粉酶的方法，所述离心分离后将所得浆液进行旋流分离，分离出杂质、粗纤维和黄粉。
根据上述的从薯类细胞组织中提取β-淀粉酶的方法，所述吸滤是将旋流分离所得的精淀粉液泵入吸滤机进行过滤，湿淀粉粘结在滤布的外层，清液流出。
根据上述的从薯类细胞组织中提取β-淀粉酶的方法，所述吸滤机为真空吸滤机，吸滤机所采用的滤布为120-7滤布。
根据上述的从薯类细胞组织中提取β-淀粉酶的方法，步骤a中所述脱色剂的加入量占清液量的2～3％，所述脱色剂为活性炭、YY-17二氧化硅或白土中的任一种。
根据上述的从薯类细胞组织中提取β-淀粉酶的方法，步骤b中所述过滤机采用的滤布为120-7滤布或120-10滤布；所述硅藻土为600#或300#。
根据上述的从薯类细胞组织中提取β-淀粉酶的方法，步骤b中所述过滤吸附为依次经过过滤机滤布上的300#硅藻土、300#和600#硅藻土混合物、600#硅藻土三道过滤吸附。
根据上述的从薯类细胞组织中提取β-淀粉酶的方法，步骤c中所述聚醚砜多孔薄膜的孔径为10～100埃(0.001～0.01微米)；所述聚醚砜多孔薄膜的厚度为18～25微米，所述聚醚砜多孔薄膜的厚度优选为20微米。
根据上述的从薯类细胞组织中提取β-淀粉酶的方法，步骤c中提取的β-淀粉酶产品的分子量为55000～100000。
根据上述的从薯类细胞组织中提取β-淀粉酶的方法，步骤c中所述膜分离技术，就是将过滤后得到的清液以选择性聚醚砜多孔薄膜为分离介质，使分离的溶液借助外界压力以一定流速，沿着具有孔径为10～100埃的聚醚砜膜表面流动，低分子溶质通过聚醚砜膜流出，大分子溶质被截留，以此来分离溶液中不同分子量的物质，从而达到分离提纯的目的。与传统的分离技术相比，膜分离技术是以分子的级别进行分离，效率较高，分离过程在常温下进行，是单纯的物理变化，能耗低。
本发明采用的聚醚砜膜上的孔径为10～100埃、不均匀分布。
本发明的积极有益效果：
1、本发明是以北方盛产的红薯为原料，经过深加工，提取β-淀粉酶产品，在提取β-淀粉酶产品过程中还可取得其它诸多的产品；本发明方法利用红薯粉碎浸出的水溶液经过采用膜分离技术(膜微滤、膜超滤)提取β-淀粉酶，生产出具有国际先进水平的β-淀粉酶产品，开创出了一条从红薯中以生物技术提取β-淀粉酶的国产化路子，填补了国内以红薯为原料生产β-淀粉酶的空白。利用本发明方法得到的β-淀粉酶产品具有无污染、色泽好，成本低等优点，是食品生产的优良酶制剂。
2、β-淀粉酶存在于红薯细胞组织中，红薯经湿粉碎，β-淀粉酶溶解于分离后淀粉的清液中，传统的制造红薯淀粉工艺，将该清液当成废液排放。本发明从生产红薯淀粉产生的废液中提取β-淀粉酶，变污染环境的废液为宝，成为一种循环经济。具有显著的经济效益和社会效益。
3、利用本发明方法提取的β-淀粉酶产品为浅黄色或深褐色的液体，有少量的凝聚物，β-淀粉酶产品的性能指标见表三。
表三β-淀粉酶产品的性能指标
| 项目 | 指标 |
| 外观 | 液体型、浅黄色或深褐色，允许有少量的凝聚物 |
| 气味 | 无异味 |
| 酶活力(u/ml) | 5000001000000 |
| PH | 5.5～6.8 |
| 比重(g/ml)≤ | 1.25 |
| 重金属(以Pb计)≤ | 0.004 |
| 铅(以Pb计)％≤ | 0.001 |
| 砷(以Pb计)％≤ | 0.0003 |
| 菌落总数≤ | 50000 |
| 大肠菌群≤ | 30 |
| 黄曲霉毒素B<sub>1</sub>％≤ | 0.0000005 |
| 沙门氏菌 | 未检出 |
四、附图说明：
图1从薯类细胞组织中提取β-淀粉酶的工艺流程图
五、具体实施方式：
以下实施例仅为了进一步说明本发明，并不限制本发明的内容。
实施例一：一种从薯类细胞组织中提取β-淀粉酶的方法
该方法的详细步骤如下：
参见附图1，将准备好的红薯在圆筒机内进行清洗，清洗后采用锉磨机加水粉碎，将粉碎后的浆渣离心分离，分离后排出的湿渣出售，浆液用旋流器旋流分离，分离出杂质、粗纤维和黄粉，旋流分离后得到精淀粉液采用真空吸滤机进行吸滤，湿淀粉粘结在120-7滤布的外层，清液流出，将清液进一步处理提取β-淀粉酶，以下详细步骤为：
a、将吸滤后得到的清液导入脱色器内，加入占清液量2％的活性炭脱色剂，脱除清液中的色素；
b、将脱色后得到的清液导入清液储存罐，经泵导入过滤机，依次经过均匀预涂在120-7滤布上的300#硅藻土、300#和600#硅藻土的混合物、600#硅藻土三道过滤吸附，进一步除去清液中所含的大部分淀粉、果胶/大分子糖类和脱色剂；
c、将过滤后的清液采用膜分离技术提取出β-淀粉酶产品，即将过滤后的清液以选择性聚醚砜多孔薄膜为分离介质，使分离的溶液借助外界压力以一定流速，沿着孔径为10～100埃、厚度为20微米的聚醚砜膜表面流动，低分子溶质通过聚醚砜膜流出，大分子溶质被截留，以此来分离溶液中不同分子量的物质，从而得到β-淀粉酶产品。
通过上述方法得到的β-淀粉酶产品的分子量为55000～100000。
实施例二：一种从薯类细胞组织中提取β-淀粉酶的方法，与实施例一基本相同，不同之处在于：
步骤a中采用的脱色剂为活性炭，其加入量占清液量的2.5％；
步骤b中依次经过均匀预涂在120-10滤布上的300#硅藻土、300#和600#硅藻土的混合物、600#硅藻土三道过滤吸附，
步骤c中聚醚砜膜的厚度为20微米。
实施例三：一种从薯类细胞组织中提取β-淀粉酶的方法，与实施例一基本相同，不同之处在于：
步骤a中采用的脱色剂为活性炭，其加入量占清液量的3％；
步骤b中依次经过均匀预涂在120-10滤布上的300#硅藻土、120-7滤布上300#和600#硅藻土的混合物、120-10滤布上600#硅藻土三道过滤吸附；
步骤c中聚醚砜膜的厚度为18微米。
实施例四：一种从薯类细胞组织中提取β-淀粉酶的方法，与实施例一基本相同，不同之处在于：
步骤a中采用的脱色剂为YY-17二氧化硅，其加入量占清液量的2.5％；
步骤b中依次经过均匀预涂在120-7滤布上的300#硅藻土、120-10滤布上300#和600#硅藻土的混合物、120-10滤布上600#硅藻土三道过滤吸附；
步骤c中聚醚砜膜的厚度为22微米。
实施例五：一种从薯类细胞组织中提取β-淀粉酶的方法，与实施例一基本相同，不同之处在于：
步骤a中采用的脱色剂为YY-17二氧化硅，其加入量占清液量的2％；
步骤b中依次经过均匀预涂在120-7滤布上的300#硅藻土、120-7滤布上300#和600#硅藻土的混合物、120-10滤布上600#硅藻土三道过滤吸附；
步骤c中聚醚砜膜的厚度为20微米。
实施例六：一种从薯类细胞组织中提取β-淀粉酶的方法，与实施例一基本相同，不同之处在于：
步骤a中采用的脱色剂为白土，其加入量占清液量的2％；
步骤c中聚醚砜膜的厚度为20微米。
实施例七：一种从薯类细胞组织中提取β-淀粉酶的方法，与实施例二基本相同，不同之处在于：
步骤a中采用的脱色剂为白土，其加入量占清液量的3％；
步骤c中聚醚砜膜的厚度为20微米。
实施例八：一种从薯类细胞组织中提取β-淀粉酶的方法，与实施例四基本相同，不同之处在于：
步骤a中采用的脱色剂为白土，其加入量占清液量的2.5％；
步骤c中聚醚砜膜的厚度为20微米。
Claims (8)
1.一种从薯类细胞组织中提取β-淀粉酶的方法，该方法包括原料清洗、粉碎、浆渣离心分离，离心分离后将所得的湿渣出售，所得浆液进行旋流分离、吸滤，将吸滤后得到的清液进一步加工处理，得到β-淀粉酶产品，其特征在于：
a、将吸滤后得到的清液导入脱色器内，加入脱色剂吸附脱除清液中的色素；
b、将步骤a脱色后得到的清液导入清液储存罐，经泵导入过滤机，经过均匀预涂在滤布上的硅藻土过滤吸附，进一步除去清液中所含的大部分淀粉、果胶/大分子糖类和脱色剂；
c、将过滤后的清液采用膜分离技术提取β-淀粉酶产品，膜分离技术采用的分离介质为聚醚砜多孔薄膜。
2.根据权利要求1所述的从薯类细胞组织中提取β-淀粉酶的方法，其特征在于：所述离心分离后将所得浆液进行旋流分离，分离出杂质、粗纤维和黄粉。
3.根据权利要求1所述的从薯类细胞组织中提取β-淀粉酶的方法，其特征在于：所述吸滤是将旋流分离所得的精淀粉液泵入吸滤机进行过滤，湿淀粉粘结在滤布的外层，清液流出。
4.根据权利要求3所述的从薯类细胞组织中提取β-淀粉酶的方法，其特征在于：所述吸滤机为真空吸滤机，吸滤机所采用的滤布为120-7滤布。
5.根据权利要求1所述的从薯类细胞组织中提取β-淀粉酶的方法，其特征在于：步骤a中所述脱色剂的加入量占清液量的2～3％，所述脱色剂为活性炭、YY-17二氧化硅或白土中的任一种。
6.根据权利要求1所述的从薯类细胞组织中提取β-淀粉酶的方法，其特征在于：步骤b中所述过滤机采用的滤布为120-7滤布或120-10滤布；所述硅藻土为600#硅藻土或300#硅藻土；所述过滤吸附为依次经过过滤机滤布上的300#硅藻土、300#和600#硅藻土混合物、600#硅藻土三道过滤吸附。
7.根据权利要求1所述的从薯类细胞组织中提取β-淀粉酶的方法，其特征在于：步骤c中所述聚醚砜多孔薄膜的孔径为10～100埃；所述聚醚砜多孔薄膜的厚度为18～25微米。
8.根据权利要求1所述的从薯类细胞组织中提取β-淀粉酶的方法，其特征在于：步骤c中提取的β-淀粉酶产品的分子量为55000～100000。
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