CN108713629A - 一种甘蔗渣糖化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种甘蔗渣糖化方法，包括如下步骤：(1)甘蔗渣预处理：采用红外线对甘蔗渣灭菌，并通过微波烘干或添加水将甘蔗渣水分百分含量调整为15～20％；(2)糖化：向甘蔗渣中添加发酵菌后置于25～30℃中发酵直至有乙醇生成时停止发酵，采用红外线对甘蔗渣进行灭菌，再向灭菌后的甘蔗渣添加柠檬酸、二甲亚砜4丁基氯化铵和二甲亚砜咪唑盐于室温下降解2～6d，所述的发酵菌由里氏木霉、黑曲霉、棘孢曲霉、克鲁维氏酵母组成；(3)灭酶：将糖化后的甘蔗渣置于100℃以上的高温中灭菌10～30min。本发明的糖化率高，发酵终点易控制。

Description

一种甘蔗渣糖化方法
技术领域
本发明涉及生物化工技术领域，具体涉及一种甘蔗渣糖化方法。
背景技术
甘蔗渣是制糖工业的主要废弃物，来源集中、量大面广，是一种重要的可再生生物质资源，其结构组成主要包括纤维素、半纤维素以及木质素。甘蔗渣的酶解糖化是将纤维素和半纤维素酶解成单糖，单糖再经发酵生产燃料酒精、生物柴油、酵母、医药品及其他化工原料。现有技术中，将甘蔗渣应用于饲料领域的研究少。而现有的甘蔗渣糖化技术主要采用的酶降解或者添加发酵菌降解，采用酶降解具有降解效果差，降解不充分的缺点，而采用发酵菌糖化则不易把控发酵糖化终点，不易糖化的成分。
发明内容
本发明克服了上述采用发酵菌糖化甘蔗渣，不易把控发酵糖化终点，糖化成分难以控制的技术问题，提供一种甘蔗渣糖化方法。
为解决上述问题，本发明采取如下技术方案：
一种甘蔗渣糖化方法，包括如下步骤：
(1)甘蔗渣预处理：采用红外线对甘蔗渣灭菌，并通过微波烘干或添加水将甘蔗渣水分百分含量调整为15～20％；
(2)糖化：向甘蔗渣中添加发酵菌后置于25～30℃中发酵直至有乙醇生成时停止发酵，采用红外线对甘蔗渣进行灭菌，再向灭菌后的甘蔗渣添加柠檬酸、二甲亚砜4丁基氯化铵和二甲亚砜咪唑盐于室温下降解2～6d，所述的发酵菌由里氏木霉、黑曲霉、棘孢曲霉、克鲁维氏酵母组成；
(3)灭酶：将糖化后的甘蔗渣置于100℃以上的高温中灭菌10～30min。
其中，所述的发酵菌由活菌数数量比为20:12～15:10～14:1里氏木霉、黑曲霉、棘孢曲霉、克鲁维氏酵母组成。
其中，所述(2)糖化工艺中，柠檬酸的添加量为甘蔗渣质量的1～5％，二甲亚砜4丁基氯化铵的添加量为甘蔗渣质量的0.1～1％和二甲亚砜咪唑盐的添加量为甘蔗渣质量的3～8％。
其中，所述的发酵菌的添加量为甘蔗渣质量的0.1～1％。
其中，所述干燥工艺中，所述(1)甘蔗渣预处理和所述(2)糖化工艺中的红外波长线均为0.75～1000μm。
其中，所述的甘蔗渣的粒度为0.01～30mm。
里氏木霉，是多细胞的真核微生物，红褐肉座菌(Hypocrea jecorina)的无性型,隶属于丛梗孢目(Moniliales)木霉属(Penicillium)。其作为工业菌株用于生产分解不同植物材料的酶类，包括纤维素酶、半纤维素酶、蛋白酶、淀粉酶等。
黑曲霉，丝孢纲，丝孢目，丛梗孢科，曲霉属真菌中的一个常见种。广泛分布于世界各地的粮食、植物性产品和土壤中。是重要的发酵工业菌种，可生产淀粉酶、酸性蛋白酶、纤维素酶、果胶酶、葡萄糖氧化酶、柠檬酸、葡糖酸和没食子酸等。
本发明与现有技术相比较具有以下有益效果：
(1)本发明采用里氏木霉可产生高活力的内切型和外切型β-葡聚糖酶，但形成纤维二糖酶的能力较弱，而黑曲霉可产生高活力的纤维二糖酶；棘孢曲霉的纤维二糖酶活力和半纤维素酶活力高，降解能力过强，克鲁维氏酵母的纤维素降解能力弱，但能将单糖直接发酵成乙醇，本发明将里氏木霉、黑曲霉、棘孢曲霉、克鲁维氏酵母配合发酵，其可生成较好的纤维素酶系，而克鲁维氏酵母产生的乙醇可作为发酵终点的判断，产生乙醇后即对发酵菌进行灭菌，避免产生过多的乙醇，而此时甘蔗渣中含有最好的降解酶系，且此时的甘蔗渣还有部分木质素未降解成单糖，对发酵菌进行灭菌后再添加柠檬酸、二甲亚砜4丁基氯化铵和二甲亚砜咪唑盐进行静置继续酶解，可柠檬酸、二甲亚砜4丁基氯化铵和二甲亚砜咪唑盐可溶解生物聚合物，其与甘蔗渣中的降解酶系配合可大大提高甘蔗渣的糖化速率，甘蔗渣糖化效果好。
(2)本发明的甘蔗渣糖化率高可达64％以上，且无乙醇生成，糖化后的甘蔗渣可作为饲料原料。
具体实施方式
下面结合实施例和试验对本发明作进一步说明。
实施例1
一种甘蔗渣糖化方法，包括如下步骤：
(1)甘蔗渣预处理：采用红外线对甘蔗渣灭菌，并通过微波烘干或添加水将甘蔗渣水分百分含量调整为20％；所述的甘蔗渣的粒度为0.01mm；
(2)糖化：向甘蔗渣中添加发酵菌后置于30℃中发酵直至有乙醇生成时停止发酵，采用红外线对甘蔗渣进行灭菌，再向灭菌后的甘蔗渣添加柠檬酸、二甲亚砜4丁基氯化铵和二甲亚砜咪唑盐于室温下降解2d，发酵菌由活菌数数量比为20:15:10:1里氏木霉、黑曲霉、棘孢曲霉、克鲁维氏酵母组成；所述的发酵菌的添加量为甘蔗渣质量的1％；所述柠檬酸的添加量为甘蔗渣质量的1％，所述二甲亚砜4丁基氯化铵的添加量为甘蔗渣质量的1％，所述二甲亚砜咪唑盐的添加量为甘蔗渣质量的3％；
(3)灭酶：将糖化后的甘蔗渣置于100℃以上的高温中灭菌30min。
上述步骤(1)甘蔗渣预处理和上述步骤(2)糖化工艺中的红外波长线均为0.75μm。
实施例2
一种甘蔗渣糖化方法，包括如下步骤：
(1)甘蔗渣预处理：采用红外线对甘蔗渣灭菌，并通过微波烘干或添加水将甘蔗渣水分百分含量调整为20％；所述的甘蔗渣的粒度为0.01mm；
(2)糖化：向甘蔗渣中添加发酵菌后置于30℃中发酵直至有乙醇生成时停止发酵，采用红外线对甘蔗渣进行灭菌，再向灭菌后的甘蔗渣添加柠檬酸、二甲亚砜4丁基氯化铵和二甲亚砜咪唑盐于室温下降解2d，发酵菌由活菌数数量比为20:15:10:1里氏木霉、黑曲霉、棘孢曲霉、克鲁维氏酵母组成；所述的发酵菌的添加量为甘蔗渣质量的1％；所述柠檬酸的添加量为甘蔗渣质量的1％，所述二甲亚砜4丁基氯化铵的添加量为甘蔗渣质量的1％，所述二甲亚砜咪唑盐的添加量为甘蔗渣质量的3％；
(3)灭酶：将糖化后的甘蔗渣置于100℃以上的高温中灭菌30min。
上述步骤(1)甘蔗渣预处理和上述步骤(2)糖化工艺中的红外波长线均为0.75μm。
实施例3
一种甘蔗渣糖化方法，包括如下步骤：
(1)甘蔗渣预处理：采用红外线对甘蔗渣灭菌，并通过微波烘干或添加水将甘蔗渣水分百分含量调整为18％；所述的甘蔗渣的粒度为20mm；
(2)糖化：向甘蔗渣中添加发酵菌后置于28℃中发酵直至有乙醇生成时停止发酵，采用红外线对甘蔗渣进行灭菌，再向灭菌后的甘蔗渣添加柠檬酸、二甲亚砜4丁基氯化铵和二甲亚砜咪唑盐于室温下降解5d，发酵菌由活菌数数量比为20:13:12:1里氏木霉、黑曲霉、棘孢曲霉、克鲁维氏酵母组成；所述的发酵菌的添加量为甘蔗渣质量的0.5％；所述柠檬酸的添加量为甘蔗渣质量的3％，所述二甲亚砜4丁基氯化铵的添加量为甘蔗渣质量的0.5％，所述二甲亚砜咪唑盐的添加量为甘蔗渣质量的5％；
(3)灭酶：将糖化后的甘蔗渣置于100℃以上的高温中灭菌20min。
上述步骤(1)甘蔗渣预处理和上述步骤(2)糖化工艺中的红外波长线均为500μm。
为了说明本发明的技术效果，设置如下对照组：
对照组1
对照组1与实施例1的甘蔗渣糖化方法基本相同，区别在于，对照组1的发酵菌为黑曲霉。
对照组2
对照组2与实施例1的甘蔗渣糖化方法基本相同，区别在于，对照组2的发酵菌为里氏木霉、黑曲霉、克鲁维氏酵母。
对照组3
对照组3与实施例1的甘蔗渣糖化方法基本相同，区别在于，对照组3的发酵菌为里氏木霉、黑曲霉、棘孢曲霉。
对照组4
对照组4与实施例1的甘蔗渣糖化方法基本相同，区别在于，对照组4的发酵菌为黑曲霉、克鲁维氏酵母。
对照组5
对照组5与实施例1的甘蔗渣糖化方法基本相同，区别在于，对照组5的糖化工艺中，将发酵菌灭菌后甘蔗渣不添加柠檬酸、二甲亚砜4丁基氯化铵和二甲亚砜咪唑盐。
对照组6
对照组6与实施例1的甘蔗渣糖化方法基本相同，区别在于，对照组6的糖化工艺中，将发酵菌灭菌后甘蔗渣仅添加柠檬酸、二甲亚砜咪唑盐。
对照组7
对照组7与实施例1的甘蔗渣糖化方法基本相同，区别在于，对照组7的糖化工艺中，将发酵菌灭菌后甘蔗渣仅添加柠檬酸。
技术效果
实施例1～实施例3以及对照组1～对照组4甘蔗渣的糖化率结果如下表1。
表1
由表1可知，糖转化率：实施例1～实施例3＞对照组5～对照组7＞对照组1～对照组4，说明本发明采用里氏木霉、黑曲霉、棘孢曲霉、克鲁维氏酵母配合发酵糖化甘蔗渣，发酵菌产生的酶系适宜，糖化率高，糖化工艺中，将发酵菌灭菌后甘蔗渣不添加柠檬酸、二甲亚砜 4丁基氯化铵和二甲亚糖化工艺中，将发酵菌灭菌后甘蔗渣不添加柠檬酸、二甲亚砜4丁基氯化铵和二甲亚砜咪唑盐后与发酵菌产生的酶系配合可提高甘蔗渣的糖化率。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (6)

1.一种甘蔗渣糖化方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)甘蔗渣预处理：采用红外线对甘蔗渣灭菌，并通过微波烘干或添加水将甘蔗渣水分百分含量调整为15～20％；
(2)糖化：向甘蔗渣中添加发酵菌后置于25～30℃中发酵直至有乙醇生成时停止发酵，采用红外线对甘蔗渣进行灭菌，再向灭菌后的甘蔗渣添加柠檬酸、二甲亚砜4丁基氯化铵和二甲亚砜咪唑盐于室温下降解2～6d，所述的发酵菌由里氏木霉、黑曲霉、棘孢曲霉、克鲁维氏酵母组成；
(3)灭酶：将糖化后的甘蔗渣置于100℃以上的高温中灭菌10～30min。
2.根据权利要求1所述的一种甘蔗渣糖化方法，其特征在于，所述的发酵菌由活菌数数量比为20:12～15:10～14:1里氏木霉、黑曲霉、棘孢曲霉、克鲁维氏酵母组成。
3.根据权利要求1所述的一种甘蔗渣糖化方法，其特征在于，所述(2)糖化工艺中，柠檬酸的添加量为甘蔗渣质量的1～5％，二甲亚砜4丁基氯化铵的添加量为甘蔗渣质量的0.1～1％和二甲亚砜咪唑盐的添加量为甘蔗渣质量的3～8％。
4.根据权利要求1所述的一种甘蔗渣糖化方法，其特征在于，所述的发酵菌的添加量为甘蔗渣质量的0.1～1％。
5.根据权利要求1所述的一种甘蔗渣糖化方法，其特征在于，所述干燥工艺中，所述(1)甘蔗渣预处理和所述(2)糖化工艺中的红外波长线均为0.75～1000μm。
6.根据权利要求1所述的一种甘蔗渣糖化方法，其特征在于，所述的甘蔗渣的粒度为0.01～30mm。
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