CN106119316B - 一种提高高浓度淀粉糖化生产麦芽糖浆中麦芽糖得率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高高浓度淀粉糖化生产麦芽糖浆中麦芽糖得率的方法，属于淀粉制糖技术领域。本发明是以高浓度淀粉乳液化产物为底物，经两阶段温度控制以及复合酶处理，以提高产物中麦芽糖得率。本发明将底物浓度由工业上的30％左右提高到50％左右，并提高了高浓度条件下麦芽糖浆中麦芽糖的得率，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
本发明涉及一种提高高浓度淀粉糖化生产麦芽糖浆中麦芽糖得率的方法，属于淀粉制糖技术领域。
背景技术
淀粉糖是淀粉深加工中产量最大的产品，具有消费领域大，数量广的特点。工业上淀粉糖种类繁多，其中麦芽糖浆是其中一类重要组成部分。传统酶法淀粉糖生产工艺采用25％-30％的玉米淀粉乳调浆，导致生产上需要大量的水。糖化结束时，糖液中产品浓度低，大部分水需要被蒸发，增加了生产成本。为降低蒸发浓缩的能耗与成本，提高淀粉乳的初始浓度可能是有效的解决手段之一。然而，随着淀粉乳初始浓度的提高，会出现原料利用不充分、糖化得率下降等等现象，因此，有必要寻找一种手段来提高高浓度反应体系中的糖化得率。
目前，国内外对高浓度淀粉液化、糖化制备葡萄糖浆、果葡糖浆的工艺已有了一定研究，而有关提高高浓度淀粉糖化生产麦芽糖浆中麦芽糖得率的研究报道较少，且仍存在酶解得率低的问题。此外，采用两阶段温度控制提高高浓度淀粉糖化生产麦芽糖浆中麦芽糖得率的研究未见报道。
发明内容
本发明涉及一种提高高浓度淀粉糖化生产麦芽糖浆中麦芽糖得率的方法，是以高浓度淀粉液化产物为底物，经两阶段温度控制以及复合酶处理，以提高产物中麦芽糖得率。
所述高浓度淀粉初始浓度40％-60％(w/w)，经耐高温α-淀粉酶液化后，淀粉液化产物的DE值为5-25，液化结束时调节pH至4.5-5.0。
所述复合酶处理，是将40-60U/g的β-淀粉酶加入到淀粉液化产物中，开始糖化并计时；糖化进行8h后加入2-6ASPU/g的普鲁兰酶，继续糖化40h。
所述两阶段温度控制，是在加入β-淀粉酶的淀粉液化产物糖化的前8h内，温度控制在45-55℃，然后在8h加入普鲁兰酶时，将温度升至60-70℃，继续糖化40h。
在本发明的一种实施方式中，所述底物为DE 15的淀粉液化产物。
在本发明的一种实施方式中，用盐酸调pH至5.0。
在本发明的一种实施方式中，所述的加酶量为β-淀粉酶的加酶量为50U/g淀粉，普鲁兰酶的加酶量为4ASPU/g淀粉。
在本发明的一种实施方式中，糖化前8h内控制温度为50℃，糖化后40h内控制温度为60℃。
本发明的一种实施方式，是采用初始浓度30％的DE 15的淀粉液化产物为底物，用盐酸调节pH至5.0，温度为50℃，加入50U/g淀粉的β-淀粉酶开始糖化并计时；糖化进行8h后，加入4ASPU/g淀粉的普鲁兰酶，并将温度调至60℃，继续糖化40h，共48h。
本发明的有益效果：传统复合酶体系，是以β-淀粉酶的水解为主要反应，快速的缩短了支链的链段长度，与此同时，当普鲁兰酶作用分支点时会占用附近的空间，不利于β-淀粉酶的酶解；而β-淀粉酶酶解支链时，也会占用空间位置，不利于普鲁兰酶作用分支点；当糖化进行到后期时，可利用的底物越来越少，两种酶对空间的竞争关系会更加明显，不利于两种酶的协同作用，导致最终的麦芽糖得率降低。本发明经两阶段温度控制后，体系中以普鲁兰酶的脱支反应为主，在后期糖化中避免了两种酶对空间位置的竞争，加强了两种酶的协同作用，最终的麦芽糖得率得到提高。本发明解决了底物浓度达到50％时麦芽糖得率下降的问题，提高了底物浓度，减少了淀粉制糖后期蒸发能耗。
附图说明
图1不同底物浓度经复合酶糖化48h的麦芽糖得率。
图2两阶段温度控制对复合酶糖化30％(w/w)底物麦芽糖得率的影响。
图3两阶段温度控制对复合酶糖化50％(w/w)底物麦芽糖得率的影响。
图4两阶段温度控制中高温温度对复合酶糖化30％(w/w)底物麦芽糖得率的影响。
图5两阶段温度控制中低温温度对复合酶糖化30％(w/w)底物麦芽糖得率的影响。
图6两阶段温度控制中高温温度对复合酶糖化50％(w/w)底物麦芽糖得率的影响。
图7两阶段温度控制中低温温度对复合酶糖化30％(w/w)底物麦芽糖得率的影响。
具体实施方式
用高效液相色谱法(HPLC)检测最终糖化产物。
实施例1不同复合酶组合方式糖化50％(w/w)的糖化液组成
初始浓度分别为50％(w/w)的淀粉乳经耐高温α-淀粉酶液化后，控制淀粉液化产物的DE值为15，调节pH为5.0，温度为60℃。加入β-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶或者β-淀粉酶和普鲁兰酶，反应48h。以β-淀粉酶的单酶糖化为对照。定时取样稀释后用HPLC检测其麦芽糖含量，计算得率。
结果如表1所示：相较于单酶糖化，添加复合酶均能提高麦芽糖得率，这是由于葡萄糖淀粉酶和普鲁兰酶都能切开α-1,6糖苷键，充分利用原料，避免β-极限糊精的形成；但加入葡萄糖淀粉酶会使葡萄糖含量增加较多，不符合麦芽糖浆的要求。
表1
实施例2不同底物浓度经复合酶糖化48h的麦芽糖得率
初始浓度分别为30％、50％(w/w)的淀粉乳经耐高温α-淀粉酶液化后，控制淀粉液化产物的DE值为15，调节pH为5.0，温度为60℃。加入50U/g的β-淀粉酶和4ASPU/g淀粉的普鲁兰酶，反应48h。定时取样稀释后用HPLC检测其麦芽糖含量，计算得率。结果如图1所示，当底物浓度从30％提高至50％时，糖化48h时的麦芽糖得率稍微有所降低。
实施例3两阶段温度控制对复合酶糖化30％(w/w)底物麦芽糖得率的影响。
初始浓度分别为30％(w/w)的淀粉乳经耐高温α-淀粉酶液化后，控制淀粉液化产物的DE值为15，调节pH为5.0，温度为50℃，加入50U/g淀粉的β-淀粉酶开始糖化并计时；糖化进行8h后，加入4ASPU/g淀粉的普鲁兰酶，并将温度调至60℃，继续糖化40h。定时取样稀释后用HPLC检测其麦芽糖含量，计算得率。以温度恒为60℃，同时添加两种酶为对照。结果如图2所示，当底物浓度为30％时，相对于恒定温度进行糖化，两阶段温度控制可以明显在糖化中后期促进β-淀粉酶酶解底物生成麦芽糖。
实施例4两阶段温度控制对复合酶糖化50％(w/w)底物麦芽糖得率的影响。
初始浓度分别为50％(w/w)的淀粉乳经耐高温α-淀粉酶液化后，控制淀粉液化产物的DE值为15，调节pH为5.0，温度为50℃，加入50U/g淀粉的β-淀粉酶开始糖化并计时；糖化进行8h后，加入4ASPU/g淀粉的普鲁兰酶，并将温度调至60℃，继续糖化40h。定时取样稀释后用HPLC检测其麦芽糖含量，计算得率。以温度恒为60℃，同时添加两种酶为对照。结果如图3所示，当底物浓度为50％时，相对于恒定温度进行糖化，两阶段温度控制可以明显在糖化中后期促进β-淀粉酶酶解底物生成麦芽糖。
实施例5两阶段温度控制中高温温度对复合酶糖化30％(w/w)底物麦芽糖得率的影响。
初始浓度分别为30％(w/w)的淀粉乳经耐高温α-淀粉酶液化后，控制淀粉液化产物的DE值为15，调节pH为5.0，温度为50℃，加入50U/g淀粉的β-淀粉酶开始糖化并计时；糖化进行8h后，加入4ASPU/g淀粉的普鲁兰酶，分别将温度调至60、70、80℃，继续糖化40h。定时取样稀释后用HPLC检测其麦芽糖含量，计算得率。以温度恒为60℃，同时添加两种酶为对照。结果如图4所示，当底物浓度为30％时，高温温度为60℃时能明显提高麦芽糖得率，这是由于60℃为β-淀粉酶的最适温度。但随着温度的升高，酶蛋白出现变性现象，使活性丧失，反应速率下降。因此高温温度达到70℃甚至80℃时，麦芽糖得率增加缓慢，最终得率降低。
实施例6两阶段温度控制中低温温度对复合酶糖化30％(w/w)底物麦芽糖得率的影响。
初始浓度分别为30％(w/w)的淀粉乳经耐高温α-淀粉酶液化后，控制淀粉液化产物的DE值为15，调节pH为5.0，温度为45、50、55℃，加入50U/g淀粉的β-淀粉酶开始糖化并计时；糖化进行8h后，加入4ASPU/g淀粉的普鲁兰酶，并将温度调至60℃，继续糖化40h。定时取样稀释后用HPLC检测其麦芽糖含量，计算得率。以温度恒为60℃，同时添加两种酶为对照。结果如图5所示，当底物浓度为30％时，不同的低温均能提高糖化48h时的麦芽糖得率，其中低温温度为45℃时得率最高。
实施例7两阶段温度控制中高温温度对复合酶糖化50％(w/w)底物麦芽糖得率的影响。
初始浓度分别为50％(w/w)的淀粉乳经耐高温α-淀粉酶液化后，控制淀粉液化产物的DE值为15，调节pH为5.0，温度为50℃，加入50U/g淀粉的β-淀粉酶开始糖化并计时；糖化进行8h后，加入4ASPU/g淀粉的普鲁兰酶，分别将温度调至60、70、80℃，继续糖化40h。定时取样稀释后用HPLC检测其麦芽糖含量，计算得率。以温度恒为60℃，同时添加两种酶为对照。结果如图6所示，当底物浓度为50％时，高温温度为60℃时能明显提高麦芽糖得率，这是由于60℃为β-淀粉酶的最适温度。但随着温度的升高，酶蛋白出现变性现象，使活性丧失，反应速率下降。因此高温温度达到70℃甚至80℃时，麦芽糖得率增加缓慢，最终得率降低。
实施例8两阶段温度控制中低温温度对复合酶糖化30％(w/w)底物麦芽糖得率的影响。
初始浓度分别为50％(w/w)的淀粉乳经耐高温α-淀粉酶液化后，控制淀粉液化产物的DE值为15，调节pH为5.0，温度为45、50、55℃，加入50U/g淀粉的β-淀粉酶开始糖化并计时；糖化进行8h后，加入4ASPU/g淀粉的普鲁兰酶，并将温度调至60℃，继续糖化40h。定时取样稀释后用HPLC检测其麦芽糖含量，计算得率。以温度恒为60℃，同时添加两种酶为对照。结果如图7所示，当底物浓度为50％时，低温均能提高糖化48h时的麦芽糖得率，其中低温温度为50℃时得率最高，相较于底物浓度为30％的45℃要高，这可能是50％的底物浓度较高，体系流动性变差，因此需要稍高的能量。
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)
1.一种提高高浓度淀粉糖化生产麦芽糖浆中麦芽糖得率的方法，其特征在于，是以高浓度淀粉液化产物为底物，经两阶段温度控制以及复合酶处理，以提高产物中麦芽糖得率；所述高浓度淀粉液化产物是将初始质量浓度以干基计为40％-60％的淀粉经耐高温α-淀粉酶液化处理，淀粉液化产物的DE值在15-20，并在液化结束时将体系的pH值调至4.5-5.5；所述的复合酶处理，是将40-60U/g的β-淀粉酶加入到淀粉液化产物中，开始糖化并计时；糖化进行8h后加入2-6ASPU/g的普鲁兰酶，继续糖化40h；所述的两阶段温度控制，是在加入β-淀粉酶的淀粉液化产物糖化的前8h内，温度控制在45-50℃，然后在8h加入普鲁兰酶时，将温度升至60-70℃，继续糖化40h。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，淀粉液化产物的DE值为15。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，糖化反应体系的pH值用盐酸调至为5.0。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，β-淀粉酶的加酶量为50U/g淀粉，普鲁兰酶的加酶量为4ASPU/g淀粉。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，糖化前8h内控制温度为50℃，糖化后40h内控制温度为60℃。
6.根据权利要求1-5任一所述方法，其特征在于，采用初始浓度30％的DE值为15的淀粉液化产物为底物，用盐酸调节pH至5.0，温度为50℃，加入50U/g淀粉的β-淀粉酶开始糖化并计时；糖化进行8h后，加入4ASPU/g淀粉的普鲁兰酶，并将温度调至60℃，继续糖化40h，共48h。
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