CN101691564A - 液态发酵真菌α-淀粉酶及其制备方法 - Google Patents

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刘顺启
王兴吉
郭庆文
钱娟娟
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Abstract

本发明是一种液态发酵真菌α-淀粉酶及其制备方法，属于来自微生物源的α-淀粉酶。其特征在于：a.酶学特性：最适pH 6.0，稳定pH 5.5-7.0；最适作用温度为50℃-60℃；b.选用米曲霉菌种(Aspergillus oryzae)保藏于CICC编号2436为产酶菌种，采用液态发酵工艺制备，达到如下工艺技术指标：①发酵产酶水平：≥7200u/ml；②压滤提取、澄清过滤、超滤、精滤后，液体酶回收率≥80％，达到食品级卫生标准。提供了一种最适pH较低条件下，热稳定性较高、适应性强的真菌α-淀粉酶产品；及其设备投资省、生产能力高、工艺操作方便、酶产率高、成本较低的液态发酵真菌α-淀粉酶的制备方法；符合食品级卫生标准；适用于淀粉糖浆、低聚糖、啤酒、烘焙食品、面制品、面粉加工及酿造工业。

Description

液态发酵真菌α-淀粉酶及其制备方法
技术领域
本发明是一种液态发酵真菌α-淀粉酶及其制备方法，属于来自微生物源的α-淀粉酶。
背景技术
来自微生物源的α-淀粉酶(α-1，4-葡聚糖-4-葡糖苷水解酶酶，EC3.2.1.1)是一类可以催化淀粉和其它直链或支链1.4-葡糖苷寡糖和多糖水解的酶。热稳定性高，能催化淀粉等大分子中的α-1，4键段键水解，产生分子量较小的麦芽糖糊精。完成淀粉段键液化，因此也被称为液化型淀粉酶。
传统的淀粉糖化工业普遍采用双酶法水解淀粉制糖。即先用α-淀粉酶将淀粉液化，再加糖化酶糖化来生产葡萄糖。目前市售α-淀粉酶的最适PH为6.5-9.0，而糖化酶最适pH为4.5左右；显然，pH 4.0-5.0的淀粉浆须经历两次pH调节过程。这不仅使得水解工艺操作变得繁琐，而且外源离子的引入，减低了酶的活性、影响了糖的收率、加重了系统循环水及废水处理负担，不利于环境保护，同时增加了生产成本。
真菌α-淀粉酶是第一个应用于面包制作的微生物酶，它取代了麦芽是由于麦芽中的淀粉酶含量不稳定，而且含有蛋白水解酶，真菌α-淀粉酶具有更稳定的活性而不含蛋白酶活性，在食品加工行业中的应用效果尤为独特，不可替代。市场需求量增长迅速，供不应求。
真菌α-淀粉酶是由米曲霉(Aspergillus oryzae)发酵产生的一种α-淀粉酶(NovoNordisk，丹麦生产的Fungamyl)酶的最适作用温度为55℃左右；最适pH 5.5-7.0；其水解淀粉的产物主要是麦芽糖和一些低聚糖及少量的葡萄糖。适用于淀粉糖浆、低聚糖、啤酒、烘焙食品、面制品、面粉加工等工艺过程。但其热稳定性较低，不适用于较高温度的处理过程，例如，酿造工业用的糖浆，如果在60℃左右进行，加入酶量必须加倍，在55℃下有可能会出现污染问题。另外，其最适pH在5.5-7.0，而不在4.5左右，故必须调节pH。
一种最适pH较低条件下，热稳定性较高的真菌α-淀粉酶及其设备投资省、生产能力高、工艺操作方便、酶产率高、成本较低的液态发酵真菌α-淀粉酶的制备方法。是人们所期待的。
发明内容
本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处，而提供一种最适pH较低条件下，热稳定性较高，适应性强的真菌α-淀粉酶。
本发明的目的还在于提供一种设备投资省、生产能力高、工艺操作方便、酶产率高、成本较低的液态发酵真菌α-淀粉酶的制备方法。
本发明的目的可以通过如下措施来达到：
本发明的液态发酵真菌α-淀粉酶，其特征在于：
a.酶学特性
最适pH 6.0，稳定pH 5.5-7.0；最适作用温度为50℃-60℃；
b.选用米曲霉菌种(Aspergillus oryzae)保藏于CICC编号2436为产酶菌种，采用液态发酵工艺制备，达到如下工艺技术指标：
①发酵产酶水平：≥7200u/ml；
②压滤提取、澄清过滤、超滤、精滤后，液体酶回收率≥80％，达到食品级卫生标准。
发明人选用的米曲霉菌种(Aspergillus oryzae)保藏于CICC编号2436菌种，与自主开发的液态发酵工艺巧妙结合，产生了意想不到的技术效果，从而完成了本发明的任务。
本发明的目的还可以通过如下措施来达到：
本发明的液态发酵真菌α-淀粉酶，其特征在于b中所述之米曲霉菌种(Aspergillusoryzae)，保藏于CICC编号2436产酶菌种以钴60射线、超量紫外诱变处理，能够赋予其遗传性状稳定好、产酶速度快、产酶水平高等优良特性。
本发明的液态发酵真菌α-淀粉酶的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
a.菌种培养
培养基包括按照重量份数计的原料组分：
麦芽糖浆  0-6
蛋白胨    1
淀粉      0-5
麦芽糊精  0-6
玉米浆    2
豆饼粉    1.2-2.2
氯化钙    0.05
硫酸铵    0.33；
按照以上配方准确称量培养基原料计10-12重量份，加水至100重量份，调节pH 5-6，121℃灭菌30-35分钟，冷却至30℃-35℃，接入米曲霉(Aspergillus oryzae)，保藏于CICC编号2436菌种，得液体菌种预培养液；控制温度30℃-40℃，通风量45-60m3/h，压力0.05Mpa-0.08Mpa，培养28-32小时，得液体菌种，备液态发酵用；
b.液态发酵
包括如下按照重量份数计的原料组分：
淀粉      0-9
豆饼粉    3-4.5
麦芽糊精  0-8
玉米浆        2
磷酸二氢钾    0.5
氯化钙        0.05
硫酸铵        0.33；
按照以上配方准确称量发酵原料原料计10-12重量份，投入发酵罐，加水至100重量份，调节pH 5-6，121℃灭菌30-35分钟，冷却至30℃-35℃，接入步骤a制备的米曲霉(Aspergillus oryzae)，保藏于CICC编号2436菌种培养液，控制温度30℃-40℃，通风量450-600m3/h，压力0.05Mpa-0.08Mpa，搅拌下培养100-120小时，得发酵液；发酵水平≥≥7200u/ml；
c.提取
①压滤提取
在步骤b制备的发酵液中加入硅藻土，搅拌下，混匀，然后压滤，固液分离，得提取液，备用；
②澄清过滤
步骤①制备的提取液，计量体积、取样测定酶活力并调节pH至5.2±0.1，加入821#硅藻土，澄清过滤，得澄清过滤液，备用；
③超滤、精滤，pH精调
将步骤②制备的澄清过滤液，超滤、精滤后，用稀释后的柠檬酸或纯碱精调pH至5.2±0.1；
④调配灌装
按产品规格的要求，进行酶活力的调配，灌装，提取收率≥80％。
本发明的液态发酵真菌α-淀粉酶，其特征在于适用于淀粉糖浆、低聚糖、啤酒、烘焙食品、面制品、面粉加及工酿造工业等工艺过程。
本发明的液态发酵真菌α-淀粉酶及其制备方法相比现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，并能产生如下技术效果：
1.提供了一种最适pH较低条件下，热稳定性较高、适应性强的真菌α-淀粉酶产品；
2.提供了一种设备投资省、生产能力高、工艺操作方便、酶产率高、成本较低的液态发酵真菌α-淀粉酶的制备方法；
3.为市场急需的真菌α-淀粉酶的生产提供了技术支持；
4.发酵水平≥7200u/ml、液体酶回收率≥80％，符合食品级卫生标准；
5.适用于淀粉糖浆、低聚糖、啤酒、烘焙食品、面制品、面粉加及工酿造工业等工艺过程。
具体实施方式
本发明下面将结合实施例作进一步详述：
实施例1按照本发明的制备方法，制备本发明的液态发酵真菌α-淀粉酶，包括如下步骤：
a.菌种培养
培养基包括按照重量份数计的原料组分：
麦芽糖浆  6
蛋白胨    1
玉米浆    2
豆饼粉    1.2
氯化钙    0.05
硫酸铵    0.33；
按照以上配方准确称量培养基原料计10-12重量份，加水至100重量份，调节pH 5-6，121℃灭菌30-35分钟，冷却至30℃-35℃，接入米曲霉(Aspergillus oryzae)，保藏于CICC编号2436菌种，得液体菌种预培养液；控制温度30℃-40℃，通风量45-60m3/h，压力0.05Mpa-0.08Mpa，培养28-32小时，得液体菌种，备液态发酵用；
b.液态发酵
包括如下按照重量份数计的原料组分：
淀粉          6
豆饼粉        3
玉米浆        2
磷酸二氢钾    0.5
氯化钙        0.05
硫酸铵        0.33；
按照以上配方准确称量发酵原料原料计10-12重量份，投入发酵罐，加水至100重量份，调节pH 5-6，121℃灭菌30-35分钟，冷却至30℃-35℃，接入步骤a制备的米曲霉(Aspergillus oryzae)，保藏于CICC编号2436菌种培养液，控制温度30℃-40℃，通风量450-600m3/h，压力0.05Mpa-0.08Mpa，搅拌下培养100-120小时，得发酵液；发酵水平≥7200u/ml；
c.提取
①压滤提取
在步骤b制备的发酵液中加入硅藻土，搅拌下，混匀，然后压滤，固液分离，得提取液，备用；
②澄清过滤
步骤①制备的提取液，计量体积、取样测定酶活力并调节pH至5.2±0.1，加入821#硅藻土，澄清过滤，得澄清过滤液，备用；
③超滤、精滤，pH精调
将步骤②制备的澄清过滤液，超滤、精滤后，用稀释后的柠檬酸或纯碱精调pH至5.2±0.1；
④调配灌装
按产品规格的要求，进行酶活力的调配，灌装，提取收率≥80％，符合食品级卫生标准。
实施例2
按照实施例1的方法和步骤，按照如下配方，制备本发明的液态发酵真菌α-淀粉酶
a.菌种培养
培养基包括按照重量份数计的原料组分：
蛋白胨        1
淀粉          5
玉米浆        2
豆饼粉        1.2
氯化钙        0.05
硫酸铵        0.33；
b.液态发酵
包括如下按照重量份数计的原料组分：
淀粉          9
豆饼粉        3
玉米浆        2
磷酸二氢钾    0.5
氯化钙        0.05
硫酸铵        0.33；
发酵水平≥7200u/ml；液体酶回收率≥80％，符合食品级卫生标准。
实施例3
按照实施例1的方法和步骤，按照如下配方，制备本发明的液态发酵真菌α-淀粉酶
a.菌种培养
培养基包括按照重量份数计的原料组分：
蛋白胨    1
麦芽糊精  6
玉米浆    2
豆饼粉    2.2
氯化钙    0.05
硫酸铵    0.33；
b.液态发酵
包括如下按照重量份数计的原料组分：
麦芽糊精      8
豆饼粉        4.5
玉米浆        2
磷酸二氢钾    0.5
氯化钙        0.05
硫酸铵        0.33；
发酵水平≥7200u/ml；液体酶回收率≥80％，符合食品级卫生标准。

Claims (4)

1.一种液态发酵真菌α-淀粉酶，其特征在于：
a.酶学特性
最适pH 6.0，稳定pH 5.5-7.0；最适作用温度为50℃-60℃；
b.选用米曲霉菌种(Aspergillus oryzae)保藏于CICC编号2436为产酶菌种，采用液态发酵工艺制备，达到如下工艺技术指标：
①发酵产酶水平：≥7200u/ml；
②压滤提取、澄清过滤、超滤、精滤后，液体酶回收率≥80％，达到食品级卫生标准。
2.根据权利要求1液态发酵真菌α-淀粉酶，其特征在于b中所述之米曲霉菌种(Aspergillus oryzae)，保藏于CICC编号2436产酶菌种以钴60射线、超量紫外诱变处理，能够赋予其遗传性状稳定好、产酶速度快、产酶水平高等优良特性。
3.一种权利要求1的液态发酵真菌α-淀粉酶的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
a.菌种培养
培养基包括按照重量份数计的原料组分：
麦芽糖浆        0-6
蛋白胨          1
淀粉            0-5
麦芽糊精        0-6
玉米浆          2
豆饼粉          1.2-2.2
氯化钙          0.05
硫酸铵          0.33；
按照以上配方准确称量培养基原料计10-12重量份，加水至100重量份，调节pH 5-6，121℃灭菌30-35分钟，冷却至30℃-35℃，接入米曲霉(Aspergillus oryzae)，保藏于CICC编号2436菌种，得液体菌种预培养液；控制温度30℃-40℃，通风量45-60m3/h，压力0.05Mpa-0.08Mpa，培养28-32小时，得液体菌种，备液态发酵用；
b.液态发酵
包括如下按照重量份数计的原料组分：
淀粉             0-9
豆饼粉           3-4.5
麦芽糊精         0-8
玉米浆           2
磷酸二氢钾       0.5
氯化钙           0.05
硫酸铵       0.33；
按照以上配方准确称量发酵原料原料计10-12重量份，投入发酵罐，加水至100重量份，调节pH 5-6，121℃灭菌30-35分钟，冷却至30℃-35℃，接入步骤a制备的米曲霉(Aspergillus oryzae)，保藏于CICC编号2436菌种培养液，控制温度30℃-40℃，通风量450-600m3/h，压力0.05Mpa-0.08Mpa，搅拌下培养100-120小时，得发酵液；发酵水平≥≥7200u/ml；
c.提取
①压滤提取
在步骤b制备的发酵液中加入硅藻土，搅拌下，混匀，然后压滤，固液分离，得提取液，备用；
②澄清过滤
步骤①制备的提取液，计量体积、取样测定酶活力并调节pH至5.2±0.1，加入821#硅藻土，澄清过滤，得澄清过滤液，备用；
③超滤、精滤，pH精调
将步骤②制备的澄清过滤液，超滤、精滤后，用稀释后的柠檬酸或纯碱精调pH至5.2±0.1；
④调配灌装
按产品规格的要求，进行酶活力的调配，灌装，提取收率≥80％。
4.权利要求1的液态发酵真菌α-淀粉酶，其特征在于适用于淀粉糖浆、低聚糖、啤酒、烘焙食品、面制品、面粉加及工酿造工业等工艺过程。
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