CN104293863B - 一种促进高浓度淀粉液化的预处理方法 - Google Patents
一种促进高浓度淀粉液化的预处理方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种促进高浓度淀粉液化的预处理方法，属于淀粉制糖技术领域。本发明是以高浓度淀粉乳为底物，经中温α‑淀粉酶保温预处理，再加入耐高温α‑淀粉酶进行升温液化。本发明将底物浓度由工业上的30％左右提高到50％‑60％，可以减少淀粉制糖后期的糖液蒸发能耗，并改善淀粉制糖水耗高、能耗高等缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及一种促进高浓度淀粉液化的预处理方法，属于淀粉制糖技术领域。
背景技术
近年来，酶法水解制糖逐渐代替了酸法制糖。酶法制糖工艺是分两步进行：先液化淀粉乳，再糖化。目前工业上淀粉乳初始浓度通常控制在25％～35％，糖化液必须经过蒸发浓缩处理，蒸发浓缩步骤所需能耗较大，能耗成本较高；另外，在抗生素和氨基酸行业，要求发酵过程补加高浓度糖液(40％以上)，而工业所得糖液需要浓缩处理才能使用，增大能耗和成本。因此，着力于提高淀粉乳初始浓度非常必要。然而，当淀粉乳初始浓度提高到一定程度后，在加热糊化过程中，淀粉糊粘度会非常高，很难搅拌与混合均匀，因此，必须首先突破高浓度淀粉酶法液化这个技术瓶颈。
本发明选择高浓度淀粉乳为底物，经中温α-淀粉酶保温预处理，以促进高浓度淀粉的后续高温液化。
发明内容
本发明主要是提供一种促进高浓度淀粉液化的预处理方法，是以高浓度淀粉乳为底物，经中温α-淀粉酶保温预处理。
在本发明的一种实施方式中，所述中温α-淀粉酶保温预处理条件是：在55-65℃下配制质量浓度为35％-60％的淀粉乳，调pH值至5.5～6.5，加入0.01U/g-1U/g淀粉(以干基计)中温α-淀粉酶保温处理5-30min。
在本发明的另一种实施方式中，所述中温α-淀粉酶保温预处理条件是：在55-65℃下配制质量浓度为35％-50％的淀粉乳，调pH值至5.5～6.5，加入以干基计0.01U/g-1U/g淀粉的中温α-淀粉酶，保温处理5-30min。
在本发明的另一种实施方式中采用0.05M～1M盐酸调pH值。
在本发明的另一种实施方式中，所述中温α-淀粉酶保温预处理条件是：在55-60℃下配制质量浓度为45％-60％的淀粉乳，调pH值至5.5～6.5，中温α-淀粉酶的用量为0.075-1U/g淀粉(以干基计)，保温时间为15-30min。
在本发明的另一种实施方式中，所述中温α-淀粉酶保温预处理条件是：在55℃下配制质量浓度为45％的淀粉乳，调pH值至5.5～6.5，中温α-淀粉酶的用量为0.075U/g淀粉(以干基计)，保温时间为15min。
在本发明的另一种实施方式中，所述中温α-淀粉酶保温预处理条件是：在55-65℃下配制质量浓度为50-60％的淀粉乳，调pH值至5.5～6.5，中温α-淀粉酶的用量为以干基计0.075-1U/g淀粉，保温时间为15-30min。
在本发明的另一种实施方式中，所述中温α-淀粉酶保温预处理条件是：在60℃下配制质量浓度为50％的淀粉乳，调pH值至5.5～6.5，中温α-淀粉酶的用量为0.075U/g淀粉(以干基计)，保温时间为20min。
在本发明的另一种实施方式中，所述中温α-淀粉酶保温预处理条件是：在55-65℃下配制质量浓度为60％的淀粉乳，调pH值至5.5～6.5，中温α-淀粉酶的用量为1U/g淀粉(以干基计)，保温时间为20-30min。
在本发明的另一种实施方式中，所述中温α-淀粉酶保温预处理条件是：在55-60℃下配制质量浓度为60％的淀粉乳，调pH值至6.0，中温α-淀粉酶的用量为1U/g淀粉(以干基计)，保温时间为20min。
在本发明的另一种实施方式中，所述中温α-淀粉酶保温预处理条件是：在60℃下配制质量浓度为60％的淀粉乳，用0.1M盐酸调pH值至6.0，中温α-淀粉酶的用量为1U/g淀粉(以干基计)，保温时间为20min。
本发明还提供了一种高浓度淀粉液化的方法，是以高浓度淀粉乳为底物，经中温α-淀粉酶保温预处理，再加入耐高温α-淀粉酶升温液化。
本发明的一种实施方式是在55-65℃下配制质量浓度为35％-60％的淀粉乳，调pH值至5.5～6.5，加入0.01U/g-1U/g淀粉(以干基计)中温α-淀粉酶保温处理5-30min；再加入8U/g-20U/g淀粉(以干基计)耐高温α-淀粉酶进行液化。
在本发明的另一种实施方式中，所述加入耐高温α-淀粉酶升温液化时，液化反应温度是从60℃以0.5～3℃/min的升温速度升温至90℃，保温液化使得液化液的DE值达到15左右。
在本发明的另一种实施方式中，在55-65℃配制45％-60％的淀粉乳，调pH值至5.5～6.5，加入以干基计0.075-1U/g淀粉的中温α-淀粉酶，保温时间为15-30min，然后，加入以干基计12-20U/g淀粉的耐高温α-淀粉酶进行液化处理。
在本发明的另一种实施方式中，在60℃配制45％-50％的淀粉乳，调pH值至5.5～6.5，加入以干基计0.075U/g淀粉的中温α-淀粉酶，保温时间为15min，然后，加入以干基计12U/g淀粉的耐高温α-淀粉酶进行液化处理。
本发明的有益效果：相比于不经中温α-淀粉酶保温预处理，经中温α-淀粉酶保温预处理能使高浓度淀粉高温液化顺利进行，可以明显降低糊化、液化过程的粘度。经过中温α-淀粉酶保温预处理后，一方面，中温α-淀粉酶的最适反应温度约55℃，此时的保温温度比较适合中温α-淀粉酶与一部分溶胀的淀粉发生反应；另一方面，残存的中温α-淀粉酶在后续升温液化过程的前阶段，协同耐高温α-淀粉酶液化一部分淀粉，进一步降低液化过程粘度。本发明的底物浓度由工业上的30％左右提高到50％左右，可以减少淀粉制糖后期的蒸发能耗，从而改善淀粉制糖工业水耗高、能耗高等缺陷。
附图说明
图1中温α-淀粉酶(0.25U/g)保温处理淀粉乳15min对液化过程粘度的影响
图2中温α-淀粉酶(0.5U/g)保温处理淀粉乳15min对液化过程粘度的影响
图3中温α-淀粉酶(1U/g)保温处理淀粉乳30min对液化过程粘度的影响
图4加入中温α-淀粉酶(0.075U/g)保温处理45％淀粉乳对其液化过程粘度的影响
具体实施方式
中温α-淀粉酶、耐高温α-淀粉酶均为商业化产品，购自杰能科(中国)生物工程有限公司。实施例1
在60℃下配制质量浓度为45％(w/w，以淀粉干基计)的淀粉乳，用0.1M盐酸调pH值至6.0，加入0.25U/g淀粉(以干基计)中温α-淀粉酶保温处理15min，加入去离子水稀释至20％，处理后的淀粉乳倒入Brabender粘度仪的储料罐内，设定程序：从60℃以1℃/min的升温速度升温至90℃维持5min，再以1.5℃/min的降温速度降低至60℃，测量液化过程的粘度。以加入中温α-淀粉酶、保温时间为0min为空白对照组。结果如图1所示，图中a曲线为加入中温α-淀粉酶保温0min，b曲线为加入中温α-淀粉酶保温15min，c曲线为温度线。加入0.25U/g中温α-淀粉酶有效降低了液化粘度，峰值粘度从2825BU降至2097BU，降低了25.8％。并且使得高粘度的持续时间缩短了约1.5min。
实施例2
在60℃下配制质量浓度为45％(w/w，以淀粉干基计)的淀粉乳，用0.1M盐酸调pH值至6.0，加入0.5U/g淀粉(以干基计)中温α-淀粉酶(杰能科(中国)生物工程有限公司)保温处理15min，加入去离子水稀释至20％，处理后的淀粉乳倒入Brabender粘度仪的储料罐内，设定程序：从60℃以1℃/min的升温速度升温至90℃维持5min，再以1.5℃/min的降温速度降低至60℃，测量液化过程的粘度。以加入中温α-淀粉酶、保温时间为0min为空白对照组，结果如图2所示，图中a曲线为加入中温α-淀粉酶保温0min，b曲线为加入中温α-淀粉酶保温15min，c曲线为温度线。加入0.5U/g中温α-淀粉酶有效降低了液化粘度，峰值粘度从1630BU降至1194BU，降低了26.7％。并且使得高粘度的持续时间缩短了约3min。
实施例3
在60℃下配制质量浓度为50％(w/w，以淀粉干基计)的淀粉乳，用0.1M盐酸调pH值至6.0，加入1U/g淀粉(以干基计)中温α-淀粉酶保温处理30min，加入去离子水稀释至20％，处理后的淀粉乳倒入Brabender粘度仪的储料罐内，设定程序：从60℃以1℃/min的升温速度升温至90℃维持5min，再以1.5℃/min的降温速度降低至60℃，测量液化过程的粘度。以加入中温α-淀粉酶、保温时间为0min为空白对照组。结果如图3所示，图中a曲线为加入中温α-淀粉酶保温0min，b曲线为加入中温α-淀粉酶保温30min，c曲线为温度线。加入1U/g中温α-淀粉酶有效降低了液化粘度，峰值粘度从830BU降至553BU，降低了33.4％。并且使得高粘度的持续时间缩短了约4min。
实验结果显示，加入中温α-淀粉酶保温处理高浓度淀粉乳后，有利于降低液化过程峰值粘度，同时也会缩短高粘度的持续时间。在60℃下保温处理加入中温α-淀粉酶的高浓度淀粉乳，一方面中温α-淀粉酶可以作用于一部分淀粉乳，使得液化过程粘度下降；另一方面，残余的中温α-淀粉酶可以在升温液化过程协同耐高温α-淀粉酶水解淀粉分子，进一步降低液化过程粘度；综合两方面可以有效的降低高浓度淀粉乳液化过程粘度。
实施例4
在60℃下配制质量浓度为45％(w/w，以淀粉干基计)的淀粉乳，用0.1M盐酸调pH值至6.0，加入0.075U/g淀粉(以干基计)中温α-淀粉酶保温处理15min，加入12U/g淀粉(以干基计)耐高温α-淀粉酶(杰能科(中国)生物工程有限公司；HTAA，淀粉酶)，搅拌均匀后倒入Brabender粘度仪的储料罐内，设定程序：从60℃以1℃/min的升温速度升温至90℃维持5min，再以1.5℃/min的降温速度降低至60℃，测量液化过程的粘度，以加入中温α-淀粉酶不进行保温处理即加入12U/g淀粉(以干基计)耐高温α-淀粉酶进行液化为空白对照组。结果如图4所示，图中a曲线为加入0.075U/g中温α-淀粉酶保温0min，然后加入12U/g耐高温α-淀粉酶进行液化，b曲线为加入0.075U/g中温α-淀粉酶保温15min，然后加入12U/g耐高温α-淀粉酶进行液化，c曲线为温度线。
结果显示，不经中温α-淀粉酶保温预处理时，45％(w/w，以淀粉干基计)的淀粉乳在升温糊化、液化过程中粘度很高(>5000BU)，搅拌非常困难；加入中温α-淀粉酶保温处理高浓度淀粉乳，可以有效的降低高浓度淀粉乳液化过程粘度，使得液化峰值粘度下降400BU左右，并且使得高粘度的持续时间降低，高粘度的持续时间缩短了约3min，使得液化过程可以顺利进行；同时得到的液化液粘度也较低，有利于下一步糖化反应的进行。
实施例5
在60℃下配制质量浓度为50％(w/w，以淀粉干基计)的淀粉乳，用0.1M盐酸调pH值至6.0，加入0.075U/g淀粉(以干基计)中温α-淀粉酶保温处理20min，加入12U/g淀粉(以干基计)耐高温α-淀粉酶，90℃液化处理至DE为15。加入中温α-淀粉酶不进行保温处理即加入12U/g淀粉(以干基计)耐高温α-淀粉酶进行液化为空白对照组。结果表明，不经中温α-淀粉酶保温预处理时，50％(w/w，以淀粉干基计)的淀粉乳在升温糊化、液化过程中粘度非常高，完全不能搅拌与混合均匀；加入中温α-淀粉酶保温处理高浓度淀粉乳，可以有效地降低高浓度淀粉乳液化过程粘度，能使高浓度淀粉高温液化顺利进行，有利于下一步糖化反应的进行。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
Claims (6)
1.一种促进高浓度淀粉液化的预处理方法，其特征在于，是以质量分数45％-60％的淀粉乳为底物，经中温α-淀粉酶保温预处理；所述中温α-淀粉酶保温预处理条件是：在55-60℃下配制质量浓度为45％-60％的淀粉乳，调pH值至5.5～6.5，中温α-淀粉酶的用量为以干基计0.075-1U/g淀粉，保温时间为15-30min。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中温α-淀粉酶保温预处理条件是：在55℃下配制质量浓度为45％的淀粉乳，调pH值至5.5～6.5，中温α-淀粉酶的用量为以干基计0.075U/g淀粉，保温时间为15min。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中温α-淀粉酶保温预处理条件是：在55-65℃下配制质量浓度为50-60％的淀粉乳，调pH值至5.5～6.5，中温α-淀粉酶的用量为以干基计0.075-1U/g淀粉，保温时间为15-30min。
4.一种高浓度淀粉液化的方法，其特征在于，是以高浓度淀粉乳为底物，经中温α-淀粉酶保温预处理，再加入耐高温α-淀粉酶升温液化，具体是：在55-65℃下配制质量浓度为35％-60％的淀粉乳，调pH值至5.5～6.5，加入以干基计0.075U/g-1U/g淀粉的中温α-淀粉酶，保温处理5-30min；再加入以干基计8U/g-20U/g淀粉的耐高温α-淀粉酶进行液化。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，加入耐高温α-淀粉酶升温液化时，液化反应温度是从60℃以0.5～3℃/min的升温速度升温至90℃，保温液化使得液化液的DE值达到14-16。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在60℃配制45％-50％的淀粉乳，调pH值至5.5～6.5，加入以干基计0.075U/g淀粉的中温α-淀粉酶，保温时间为15min，然后，加入以干基计12U/g淀粉的耐高温α-淀粉酶进行液化处理。
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