CN115803419A - 用于改善湿磨工艺中来自胚芽的出油率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于改善湿磨工艺中来自胚芽的出油率的方法,该方法包括将包含玉米胚芽的工艺流与包含有效量的一种或多种水解酶的酶组合物混合,其中所述水解酶中的至少一种水解酶是选自由以下组成的组的木聚糖酶多肽:GH5、GH10、GH30、GH11多肽。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于改善湿磨工艺中来自胚芽的总出油率的方法。
背景技术
常规的玉米湿磨是一种设计用于淀粉和几种副产物(包括胚芽、谷蛋白、淀粉、纤维和油)的回收和纯化的工艺。
纤维是价值最低的副产物,因此工业已经投入大量精力来增加更有价值的产物(如淀粉和谷蛋白)的产率,同时减少纤维级分。高品质淀粉是有价值的,因为它可以在进一步加工成如干燥的淀粉、改性淀粉、糊精、甜味剂和醇等产物后用于各种商业目的。谷蛋白通常用于动物饲料,如玉米谷蛋白粉(约60%蛋白质)或玉米谷蛋白饲料(约20%蛋白质)。
该湿磨工艺取决于使用的特定研磨设备可以显著变化,但该工艺通常包括:谷物清洁、浸渍、碾磨、胚芽分离、第二次碾磨、纤维分离、谷蛋白分离和淀粉分离。在清洁玉米籽粒后,典型地通过在受控制的时间和温度条件下浸泡在水中或在稀释的SO2溶液中来使它们软化。然后,碾磨籽粒以分解果皮,并将胚芽与籽粒的其余部分分离。剩余的浆液,主要由纤维、淀粉和谷蛋白组成,在纤维洗涤过程中进行精细碾磨和筛选,以将纤维从淀粉和谷蛋白分离,然后分离谷蛋白和淀粉,并且可以在洗涤/过滤过程中纯化淀粉。
已经建议在湿磨工艺的几个步骤中使用酶,比如使用酶用于湿磨工艺的浸渍步骤。已经示出,商业酶产品(可获得自诺维信公司(Novozymes A/S))适于湿磨工艺的第一步骤,即将玉米籽粒浸泡在水中的浸渍步骤。
最近,已经研发了“酶研磨(enzymatic milling)”,这是一种经修饰的湿磨工艺,其使用蛋白酶以在玉米湿磨期间显著减少总的加工时间并消除对作为加工剂的二氧化硫的需求。Johnston等人,Cereal Chem[谷物化学],81,第626-632页(2004)。
US 6,566,125披露了用于从玉蜀黍获得淀粉的方法,该方法涉及将玉蜀黍籽粒浸泡在水中以产生浸泡的玉蜀黍籽粒,碾磨浸泡的玉蜀黍籽粒以产生碾磨的玉蜀黍浆液,以及将碾磨的玉蜀黍浆液与酶(例如,蛋白酶)一起孵育。
US 5,066,218披露了研磨谷物(尤其是玉米)的方法,该方法包括清洁谷物,将谷物浸渍在水中以将其软化,然后用纤维素酶研磨谷物。
WO 2002/000731披露了处理作物籽粒的工艺,该工艺包括将籽粒在水中浸泡1-12小时,湿磨浸泡的籽粒,以及用一种或多种酶(包括酸性蛋白酶)处理籽粒。
WO 2002/000911披露了淀粉谷蛋白分离的工艺,该工艺包括使研磨淀粉经受酸性蛋白酶。
WO 2002/002644披露了洗涤获得自研磨工艺的淀粉谷蛋白分离步骤的淀粉浆液的工艺,该工艺包括用包含有效量的酸性蛋白酶的水溶液洗涤淀粉浆液。
WO 2014/082566和WO 2014/082564披露了用于在湿磨中使用的纤维素分解组合物。
用于增加来自含淀粉材料的油提取的方法先前已经披露于例如WO 92/20777中,该专利披露了在淀粉发酵成乙醇的工艺期间添加酸稳定的真菌蛋白酶。
尽管本领域已经研究了在玉米湿磨中使用酶的效果,但是在玉米籽粒的浸渍/浸泡期间,在玉米籽粒的碾磨期间以及在淀粉谷蛋白分离中,仍然需要改善的酶技术,其可以降低与玉米湿磨相关的能量支出和成本,并提供增加的出油率。
附图说明
图1:胚芽的酶处理、成分分析及成分质量确定的示意图
发明内容
本发明涉及一种用于改善湿磨工艺中来自胚芽的出油率的方法,该方法包括将包含玉米胚芽的工艺流与包含有效量的一种或多种水解酶的酶组合物混合,其中所述水解酶中的至少一种水解酶是选自由以下组成的组的木聚糖酶多肽:GH5、GH10、GH30、GH11多肽。
酶的定义:
具有阿拉伯呋喃糖苷酶活性的阿拉伯呋喃糖苷酶/多肽:术语“阿拉伯呋喃糖苷酶”意指α-L-阿拉伯呋喃糖苷阿拉伯呋喃水解酶(EC3.2.1.55),其催化α-L-阿拉伯糖苷中的末端非还原性α-L-阿拉伯呋喃糖苷残基的水解。该酶对α-L-阿拉伯呋喃糖苷、含有(1,3)-和/或(1,2)-和/或(1,5)-键的α-L-阿拉伯聚糖、阿拉伯糖基木聚糖以及阿拉伯半乳聚糖起作用。α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶也称为阿拉伯糖苷酶、α-阿拉伯糖苷酶、α-L-阿拉伯糖苷酶、α-阿拉伯呋喃糖苷酶、多糖α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶、α-L-阿拉伯呋喃糖苷水解酶、L-阿拉伯糖苷酶或α-L-阿拉伯聚糖酶。可以使用每ml的100mM乙酸钠(pH 5)中5mg的中等粘度小麦阿拉伯糖基木聚糖(麦格酶国际爱尔兰股份有限公司(Megazyme InternationalIreland,Ltd.),布瑞公司(Bray,Co.),爱尔兰威克洛郡(Wicklow,Ireland))以总体积200μl在40℃持续30分钟,接着通过HPX-87H柱色谱法(美国加利福尼亚州赫拉克勒斯(Hercules,CA,USA)的伯乐实验室有限公司(Bio-Rad Laboratories,Inc.))进行阿拉伯糖分析来确定阿拉伯呋喃糖苷酶活性。阿拉伯呋喃糖苷酶可见于例如GH43、GH62、GH51家族中。
具有β-葡聚糖酶活性的β-葡聚糖酶/多肽:术语“β-葡聚糖酶”涵盖具有β-1,6-葡聚糖酶活性和/或外切和/或内切β-1,3-葡聚糖酶活性的多肽。如本文所用,“具有β-1,6-葡聚糖酶活性和/或外切和/或内切β-1,3-葡聚糖酶活性的多肽”意指多肽展现出这些活性中的至少一种,但也可以具有这些活性的任何组合,包括所有这些活性。术语“外切和/或内切β-1,3-葡聚糖酶”涵盖具有外切和/或内切β-1,3-葡聚糖酶活性、外切和/或内切β-1,3-葡聚糖酶活性二者的多肽,以及具有混合β-1,3(4)和/或β1,4(3)-葡聚糖酶活性的多肽。优选地,具有β-1,6-葡聚糖酶活性和/或外切和/或内切β-1,3-葡聚糖酶活性的多肽是选自以下的糖苷水解酶家族的成员:GH30(例如GH30_3)、GH5(例如GH5_15)、GH16、GH55(例如GH55_3)、GH64和GH131(例如GH131A和GH131B)。
在一方面,“β-葡聚糖酶”意指具有β-1,6-葡聚糖酶活性的多肽,称为6-β-D-葡聚糖葡聚糖水解酶(EC 3.2.1.75),其催化(1→6)-β-D-葡聚糖中(1→6)-键的随机水解。除了作用于1,6-寡-β-D-葡萄糖苷外,该酶家族的成员还作用于黄体素(lutean)和石耳素。这些β-葡聚糖酶包括GH30_3、GH5_15和GH131A和GH131B家族的成员。出于本发明的目的,根据实例中所述的程序确定β-1,6-葡聚糖酶活性。在一方面,β-葡聚糖酶多肽具有SEQ ID NO:7的成熟多肽的至少20%、例如至少40%、至少50%、至少60%、至少70%、至少80%、至少90%、至少95%、或至少100%的β-1,6-葡聚糖酶活性。具有β-葡糖苷酶活性的β-葡糖苷酶/多肽:术语“β-葡糖苷酶”意指β-D-葡糖苷葡糖水解酶(beta-D-glucoside glucohydrolase)(E.C.3.2.1.21),其催化末端非还原性β-D-葡萄糖残基的水解,并释放β-D-葡萄糖。可以根据Venturi等人,2002,J.Basic Microbiol.[基础微生物学杂志]42:55-66的程序使用对硝基苯基-β-D-吡喃葡萄糖苷作为底物来确定β-葡糖苷酶活性。一个单位的β-葡糖苷酶被定义为在25℃、pH 4.8下,在含有0.01%20的50mM柠檬酸钠中从作为底物的1mM对硝基苯基-β-D-吡喃葡萄糖苷每分钟产生1.0μmole的对硝基苯酚阴离子。
具有β-木糖苷酶活性的β-木糖苷酶/多肽:术语“β-木糖苷酶”意指β-D-木糖苷木糖水解酶(β-D-xyloside xylohydrolase)(E.C.3.2.1.37),其催化短β(1→4)-低聚木糖的外切水解,以将连续的D-木糖残基从非还原端移除。可以在含有0.01%20的100mM柠檬酸钠中,在pH 5、40℃下,使用1mM对硝基苯基-β-D-木糖苷作为底物确定β-木糖苷酶活性。一个单位的β-木糖苷酶定义为在40℃、pH 5下,在含有0.01%20的100mM柠檬酸钠中从1mM对硝基苯基-β-D-木糖苷中每分钟产生1.0微摩尔的对15硝基酚根阴离子。
具有纤维二糖水解酶活性的纤维二糖水解酶/多肽:术语“纤维二糖水解酶”意指1,4-β-D-葡聚糖纤维二糖水解酶(E.C.3.2.1.91和E.C.3.2.1.176),其催化纤维素、纤维低聚糖、或任何含β-1,4-连接的葡萄糖的聚合物中的1,4-β-D15-糖苷键的水解,从该链的还原性末端(纤维二糖水解酶I)或非还原性末端(纤维二糖水解酶II)释放纤维二糖(Teeri,1997,Trends in Biotechnology[生物技术趋势]15:160-167;Teeri等人,1998,Biochem.Soc.Trans.[生物化学学会会刊]26:173-178)。可以根据由以下所述的程序来确定纤维二糖水解酶活性:Lever等人,1972,Anal.Biochem.[分析生物化学]47:273-279;vanTilbeurgh等人,1982,FEBS Letters[欧洲生化学会联合会快报]149:152-156;vanTilbeurgh和Claeyssens,1985,FEBS Letters[欧洲生化学会联合会快报]187:283-288;和Tomme等人,1988,Eur.J.Biochem.[欧洲生物化学杂志]170:575-581。
具有纤维素酶活性或纤维素分解活性的纤维素分解酶或纤维素酶/多肽:术语“纤维素分解酶”或“纤维素酶”意指一种或多种(例如,几种)水解纤维素材料的酶,该材料包括任何包含纤维素(比如纤维)的材料。纤维素分解酶包括一种或多种内切葡聚糖酶(E.C3.2.1.4)、一种或多种纤维二糖水解酶(E.C 3.2.1.91和E.C 3.2.1.150)、一种或多种β-葡糖苷酶(E.C.3.2.1.21)、或其组合。用于测量纤维素分解酶活性的两种基本方法包括:(1)测量总纤维素分解酶活性,以及(2)测量个体纤维素分解酶活性(内切葡聚糖酶、纤维二糖水解酶和β-葡糖苷酶),如在Zhang等人,2006,Biotechnology Advances[生物技术进展]24:452-481中所述的。可使用不溶性底物,包括沃特曼(Whatman)№1滤纸、微晶纤维素、细菌纤维素、藻类纤维素、棉花、预处理的木质纤维素等,测量总纤维素分解酶活性。最常见的总纤维素分解活性测定是将沃特曼№1滤纸用作底物的滤纸测定。该测定是由国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)建立的(Ghose,1987,Pure Appl.Chem.[纯粹与应用化学]59:257-68)。
可以通过测量在以下条件下,由一种或多种纤维素分解酶进行的纤维素材料水解期间,糖的产生/释放的增加来确定纤维素分解酶活性:1-50mg纤维素分解酶蛋白/g预处理的玉米秸秆(PCS)(或其他预处理的纤维素材料)中的纤维素,在适合的温度(比如40℃-80℃,例如,40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、或80℃),以及在适合的pH(比如4-9,例如,4.0、4.5、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、或9.0)下持续3-7天,与未添加纤维素分解酶蛋白的对照水解进行比较。典型的条件为:1ml反应,洗涤或未洗涤的PCS,5%不溶性固体(干重),50mM乙酸钠5(pH 5),1mM MnSO4,50℃、55℃、或60℃,72小时,通过HPX-87H柱色谱法(美国加利福尼亚州赫拉克勒斯的伯乐实验室有限公司)进行糖分析。
内切葡聚糖酶:术语“内切葡聚糖酶”意指内切-1,4-(1,3;1,4)-β-D-葡聚糖4-葡聚糖水解酶(E.C.3.2.1.4),其催化纤维素、纤维素衍生物(如羧甲基纤维素和羟乙基纤维素)、地衣多糖中的1,4-β-D-糖苷键,混合β-1,3葡聚糖如谷类β-D-葡聚糖或木葡聚糖以及含有纤维素组分的其他植物材料中的β-1,4键的内切水解。可以通过测量底物粘度的降低或通过还原性糖测定所确定的还原性末端的增加来确定内切葡聚糖酶活性(Zhang等人,2006,Biotechnology Advances[生物技术进展]24:452-481)。出于本发明的目的,根据Ghose,1987,Pure and Appl.Chem[纯粹与应用化学]59:257-268的程序,在pH 5、40℃下,使用羧甲基纤维素(CMC)作为底物,确定内切葡聚糖酶活性。
家族61糖苷水解酶:术语“家族61糖苷水解酶”或“家族GH61”或“GH61”意指根据Henrissat,1991,A classification of glycosyl hydrolases based on amino-acidsequence similarities[基于氨基酸序列相似性的糖基水解酶的分类],Biochem.J.[生物化学杂志]280:309-316,以及Henrissat和Bairoch,1996,Updating the sequence-basedclassification of glycosyl hydrolases[更新糖基水解酶的基于序列的分类],Biochem.J.[生物化学杂志]316:695-696的属于糖苷水解酶家族61的多肽。这个家族中的酶最初基于在一个家族成员中的非常弱的内切-1,4-β-D-葡聚糖酶活性的测量值而被分类为糖苷水解酶家族。这些酶的结构和作用模式是不规范的,并且它们不能被视为真正的糖苷酶。然而,基于它们在与纤维素酶或纤维素酶的混合物结合使用时增强木质纤维素分解的能力,它们被保留在CAZy分类中。GH61多肽最近被归类为溶解性多糖单加氧酶(Quinlan等人,2011,Proc.Natl.Acad.Sci.USA[美国国家科学院院刊]208:15079-15084;Phillips等人,2011,ACS Chem.Biol.[ACS化学生物学]6:1399-1406;Lin等人,2012,Structure[结构]20:1051-1061),并且被称为“辅助活性9”或“AA9”多肽。
具有水解酶活性的水解酶(hydrolytic enzyme)或水解酶(hydrolase)/多肽:“水解酶”是指使用水分解底物的任何催化蛋白。水解酶包含纤维素酶(EC 3.2.1.4)、木聚糖酶(EC 3.2.1.8)、阿拉伯呋喃糖苷酶(EC 3.2.1.55(非还原性末端α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶);EC 3.2.1.185(非还原性末端β-L-阿拉伯呋喃糖苷酶)、纤维二糖水解酶I(EC 3.2.1.150)、纤维二糖水解酶II(E.C.3.2.1.91)、纤维二糖苷酶(E.C.3.2.1.176)、β-葡糖苷酶(E.C.3.2.1.21)、β-木糖苷酶(EC 3.2.1.37)。
具有木聚糖酶活性的木聚糖酶/多肽:术语“木聚糖酶”意指1,4-β-D-木聚糖-木糖水解酶(1,4-β-D-xylan-xylohydrolase)(E.C.3.2.1.8),其催化木聚糖中1,4-β-D-木糖苷键的内切水解。木聚糖酶活性可以在37℃下在0.01%X-100和200mM磷酸钠(pH 6)中用0.2% AZCL-阿拉伯糖基木聚糖作为底物来确定。一个单位的木聚糖酶活性定义为在37℃、pH 6下,在200mM磷酸钠(pH 6)中从作为底物的0.2% AZCL-阿拉伯糖基木聚糖每分钟产生1.0微摩尔天青蛋白(azurine)。木聚糖酶可见于例如GH5、GH30、GH10和GH11家族中。
GH5多肽:是指具有酶活性的多肽,该多肽在碳水化合物活性酶(CAZyme)的数据库中被分类为糖苷水解酶家族5的成员(http://www.cazy.org/)。
GH30多肽:是指具有酶活性的多肽,该多肽在碳水化合物活性酶(CAZyme)的数据库中被分类为糖苷水解酶家族30的成员(http://www.cazy.org/)。
GH10多肽:是指具有酶活性的多肽,该多肽在http://www.cazy.org/上可获得的碳水化合物活性酶(CAZyme)的数据库中被分类为糖苷水解酶家族10的成员。(Lombard,V.;Golaconda Ramulu,H.;Drula,E.;Coutinho,P.M.;Henrissat,B.(2013年11月21日).“Thecarbohydrate-active enzymes database(CAZy)in 2013”[2013年碳水化合物活性酶数据库(CAZy)].Nucleic Acids Research[核酸研究].42(D1):D490-D495;Cantarel BL,Coutinho PM,Rancurel C,Bernard T,Lombard V,Henrissat B(2009年1月).“TheCarbohydrate-Active EnZymes database(CAZy):an expert resource forGlycogenomics”[碳水化合物活性酶数据库(CAZy):糖基因组学专家资源].Nucleic AcidsRes.[核酸研究]37(数据库期号):D233-8)。
GH11多肽是指具有酶活性的多肽,该多肽在碳水化合物活性酶(CAZyme)的数据库中被分类为糖苷水解酶家族11的成员。
GH62多肽:是指具有酶活性的多肽,该多肽在碳水化合物活性酶(CAZyme)的数据库中被分类为糖苷水解酶家族62的成员。
GH43多肽:是指具有酶活性的多肽,该多肽在碳水化合物活性酶(CAZyme)的数据库中被分类为糖苷水解酶家族62的成员。
其他定义
玉米籽粒:已知多种玉米籽粒,包括例如马齿型玉米、硬粒玉米、有稃种玉米、具条纹玉蜀黍、甜玉米、糯玉米等。
一些玉米籽粒具有称为“果皮(Pericarp)”的外部覆盖物,保护籽粒中的胚芽。它防水和水蒸气并且是昆虫和微生物所不希望的。未被“果皮”覆盖的籽粒的唯一区域是“顶帽(Tip Cap)”,它是籽粒至穗轴的附着点。
玉米籽粒物质:优选地用于引用包含纤维、谷蛋白和淀粉的物质,优选地通过汽蒸和碾磨作物籽粒并从胚芽中分离包含纤维、谷蛋白和淀粉的物质来实现。当玉米籽粒物质移动通过纤维洗涤时,它被分离成若干个级分,包括第一级分(s)和第二级分(f)。因此,“玉米籽粒物质的级分”和“玉米籽粒物质的一个或多个级分”是指这些第一级分(s)和第二级分(f)。
脱水:“脱水”是指从玉米纤维中去除过量水的任何过程。
胚芽:“胚芽”是玉米籽粒的唯一存活部分。它包含籽粒生长为玉米植株所必需的遗传信息、酶、维生素以及矿物质。在黄色马齿型玉米中,约25%的胚芽是玉米油。被胚芽覆盖或包围的胚乳包含约82%的籽粒干重并且是种子萌发的能量(淀粉)和蛋白质来源。存在两种类型的胚乳,软胚乳和硬胚乳。在硬胚乳中,淀粉被紧紧地堆积在一起。在软胚乳中,淀粉是松散的。
谷蛋白:谷蛋白是由两种更小的蛋白质—麦谷蛋白和麦醇溶蛋白组成的蛋白质。本文“谷蛋白”是指在玉米籽粒中发现的大多数蛋白质。来自玉米湿磨的谷蛋白的主要产物是玉米谷蛋白粉(大约60%蛋白质)和玉米谷蛋白饲料(大约20%蛋白质)。
碾磨(grind或grinding):术语“碾磨”是指将玉米籽粒分解成更小的组分。
不溶物:在本上下文中,“不溶物”与“不溶性固体”可互换使用;它被定义为能够通过75μm筛并且不能溶于水中的材料。
研磨设备:“研磨设备”是指粉碎机上使用的所有设备。湿磨工艺将取决于可用的研磨设备而变化。研磨设备的实例可以是浸渍罐、蒸发器、螺旋压榨机、旋转干燥机、脱水筛网、离心机、水力旋流器等。每个研磨设备/研磨线的尺寸和数量可以在不同的粉碎机上变化,这将影响研磨过程。例如,纤维洗涤筛网单元的数量可以变化,离心机的尺寸也可以变化。
筛选的:术语“筛选的”是指将玉米籽粒物质分离成第一级分s和第二级分f以及将这些级分从一个筛网单元移动到另一个筛网单元的过程。筛网单元可以例如是压力进料筛网/进料压力筛网,其中材料通过喷嘴或旋转筛网进料,其中材料借助重力强制通过筛网。这种筛网的实例可以分别是DSM筛网和ICM筛网。
非筛选期是提供用于将玉米籽粒物质或其级分与酶一起孵育的非分离期。
序列同一性:两个氨基酸序列之间或两个核苷酸序列之间的关联度通过参数“序列同一性”来描述。
出于本发明的目的,使用尼德曼-翁施算法(Needleman-Wunsch algorithm)(Needleman和Wunsch,1970,J.Mol.Biol.[分子生物学杂志]48:443-453)来确定两个氨基酸序列之间的序列同一性的程度,该算法如EMBOSS软件包(EMBOSS:欧洲分子生物学开放软件套件(The European Molecular Biology Open Software Suite),Rice等人,2000,Trends Genet.[遗传学趋势]16:276-277)(优选3.0.0版本或更新版本)的尼德尔程序中所实施的。使用6.1.0版本。
所使用的任选参数是空位开放罚分10、空位延伸罚分0.5、以及EBLOSUM62(BLOSUM62的EMBOSS版本)取代矩阵。将标记为“最长同一性”的尼德尔的输出(使用非简化选项获得)用作同一性百分比并且计算如下:(相同的残基x100)/(比对长度-比对中的空位总数)。
淀粉:术语“淀粉”意指由植物的复杂多糖
构成、由广泛出现在植物组织中的呈储藏粒形式的葡萄糖单元构成、由直链淀粉和支链淀粉组成且表示为(C6H10O5)n(其中n是任何数字)的任何材料。
浸渍或浸泡:术语“浸渍”意指用水以及任选地SO2浸泡作物籽粒。
具体实施方式
本发明的一个目的是提供一种改善湿磨工艺中来自玉米胚芽的出油率的方法。
湿磨工艺:
将玉米籽粒湿磨以打开籽粒并将这些籽粒分成其四种主要成分:淀粉、胚芽、纤维和谷蛋白。
湿磨工艺可以在研磨间显著变化,然而常规的湿磨通常包括以下步骤:
1.浸渍
2.碾磨
3.分离成包含以下的流:
i)胚芽;ii)纤维,iii)淀粉和谷蛋白
4.洗涤纤维、加压并干燥
5.淀粉/谷蛋白分离,以及
6.洗涤淀粉。
浸渍、碾磨并分离胚芽
玉米籽粒通过在约50℃、比如在约45℃至60℃之间的温度下在水中浸泡持续约30分钟至约48小时、优选30分钟至约15小时、比如约1小时至约6小时来软化。在浸泡期间,籽粒吸收水分,其水分含量从15%增加至45%,并且大小增加一倍以上。任选地向水中添加例如0.1%二氧化硫(SO2)和/或NaHSO3以防止细菌在温暖环境中过度生长。随着玉米膨胀并软化,浸渍水的温和酸度开始使玉米内的谷蛋白键松散并释放淀粉。在将玉米籽粒浸渍后,它们裂开以释放胚芽。胚芽含有玉米油。基本上通过使不含其他物质的胚芽段在密切受控的条件下“漂浮(floating)”而将胚芽与淀粉、谷蛋白和纤维的较重密度的混合物分离。这一方法用于消除痕量的玉米油在后面的加工步骤中的任何不利影响。
洗涤纤维、加压并干燥
为了得到最大的淀粉和谷蛋白回收同时将终产物中的任何纤维保持为绝对最小值,在加工期间必须从纤维中洗涤出游离淀粉和谷蛋白。在筛选(洗涤)期间将游离淀粉和谷蛋白与纤维分离,并作为研磨淀粉收集。然后加压剩余的纤维以降低
分离淀粉谷蛋白
将来自纤维洗涤步骤的淀粉-谷蛋白悬浮液(称作研磨淀粉)分离成淀粉和谷蛋白。与淀粉相比,谷蛋白具有较低的密度。通过使研磨淀粉穿过离心机而容易地旋出谷蛋白。
洗涤淀粉
来自淀粉分离步骤的淀粉浆液含有一些不溶性蛋白和许多的可溶物。在可以生产顶级品质的淀粉(高纯度淀粉)之前,必须将其去除。在水力旋流器中,将仅剩余1%或2%蛋白质的淀粉稀释,洗涤8至14次,重新稀释并再次洗涤,以去除最后痕量的蛋白质并产生高品质淀粉,典型地纯度大于99.5%。
湿磨的产物:可以使用湿磨生产(但不限于)玉米浸出液、玉米谷蛋白饲料、胚芽、玉米油、玉米谷蛋白粉、玉米淀粉、改性玉米淀粉、糖浆(比如玉米糖浆)、以及玉米乙醇。
在常规的玉米湿磨工艺中,在碾磨之后进行胚芽分离(胚芽与淀粉/谷蛋白和纤维分离)和胚芽干燥。然后可从干燥的胚芽中提取油。
本发明人观察到,将胚芽与一种或多种木聚糖酶接触/一起孵育将使得来自胚芽的油提取产率增加。
因此,在第一方面,本发明涉及一种用于改善湿磨工艺中来自胚芽的出油率的方法,该方法包括将包含胚芽的工艺流与包含有效量的一种或多种水解酶的酶组合物混合,其中所述水解酶中的至少一种水解酶是选自由以下组成的组的木聚糖酶多肽:GH5、GH10、GH30、GH11多肽。
在一个实施例中,根据本发明的方法从胚芽中释放的油与未发生酶处理的工艺相比有所增加。
更特别地,本发明涉及一种湿磨方法,该湿磨方法包括以下步骤:
a)将玉米籽粒浸泡在水中,以产生浸泡的籽粒;
b)将这些浸泡的籽粒碾磨,以从籽粒中释放胚芽;
c)从这些浸泡并碾磨的籽粒中分离胚芽;以及
d)使该胚芽经受用至少一种选自由以下组成的组的木聚糖酶多肽进行的酶处理:GH5、GH10、GH30、GH11木聚糖酶。
在一个实施例中,所述胚芽在
根据本发明的步骤b)期间或之后、优选在步骤c)期间或在这些胚芽已被分离之后与所述一种或多种木聚糖酶混合。
在一个特定实施例中,所述胚芽在步骤c)之后与所述一种或多种木聚糖酶混合。
应允许酶处理进行足够的时间并使用有效量。技术人员将能够根据湿磨条件和应用的特定酶来确定这一点。在一个实施例中,允许胚芽与所述一种或多种木聚糖酶反应至少45分钟,例如,至少1小时,比如至少2小时,比如至少2.5小时,比如至少3小时。优选地,木聚糖酶多肽以优选0.0005至1.5mg酶蛋白/g DS籽粒、优选0.001至1mg酶蛋白/g DS籽粒、优选0.002至0.5mg酶蛋白/g DS籽粒、优选0.003至0.4mg酶蛋白/g DS籽粒的量存在。
在一个实施例中,这些水解酶包含至少一种木聚糖酶和至少一种阿拉伯呋喃糖苷酶。阿拉伯呋喃糖苷酶是GH62或GH43阿拉伯呋喃糖苷酶,优选地是GH62阿拉伯呋喃糖苷酶。
在一个实施例中,这些水解酶包含至少一种β-葡聚糖酶。在一个实施例中,β-葡聚糖酶是GH5β-葡聚糖酶,特别是GH5_15β-葡聚糖酶。
在另一个实施例中,木聚糖酶是至少一种GH5木聚糖酶,特别是GH5_21木聚糖酶。
在另一个实施例中,木聚糖酶是GH10木聚糖酶。
在另一个实施例中,木聚糖酶是GH11木聚糖酶。
在另一个实施例中,木聚糖酶是GH30木聚糖酶,特别是GH30_8木聚糖酶。
这些水解酶可进一步包含纤维素酶。例如,木聚糖酶和/或阿拉伯呋喃糖苷酶可以在木霉属(Trichoderma)宿主生物、特别是里氏木霉(Trichoderma reesei)宿主生物中表达,并且由宿主产生的纤维素酶可以包括在酶组合物中。
无论哪种丝状真菌生物可以用作纤维素酶的来源,优选的是,纤维素酶至少选自一种或多种内切葡聚糖酶和一种或多种纤维二糖水解酶。特别地,这些纤维素酶可以选自内切葡聚糖酶(EG)、纤维二糖水解酶I(CBH I)、纤维二糖水解酶II(CBH II)、GH61、β-葡糖苷酶、或其组合。
在一个实施例中,纤维素酶可以至少包含CBH I、CBH II和EG I。
在一个特定的实施例中,木聚糖酶选自由以下组成的组:
(a)多肽,该多肽与SEQ ID NO:1的成熟多肽具有至少75%、至少80%、85%、例如至少86%、至少87%、至少88%、至少89%、至少90%、至少91%、至少92%、至少93%、至少94%、至少95%、至少96%、至少97%、至少98%、至少99%、或100%序列同一性;
(b)SEQ ID NO:1的成熟多肽的变体,该变体在一个或多个位置处包含取代、缺失和/或插入;以及
(c)(a)或(b)的该多肽的具有木聚糖酶活性的片段;
并且其中优选地,a)、b)和c)的木聚糖酶具有SEQ ID NO:1的成熟多肽的至少20%、例如至少40%、至少50%、至少60%、至少70%、至少80%、至少90%、至少95%、或至少100%的木聚糖酶活性。
在一个实施例中,该成熟多肽为SEQ ID NO:1的氨基酸21至405。
在另一个特定的实施例中,阿拉伯呋喃糖苷酶选自由以下组成的组:
(a)多肽,该多肽与SEQ ID NO:2的成熟多肽具有至少75%、至少80%、85%、例如至少86%、至少87%、至少88%、至少89%、至少90%、至少91%、至少92%、至少93%、至少94%、至少95%、至少96%、至少97%、至少98%、至少99%、或100%序列同一性;
(b)SEQ ID NO:2的成熟多肽的变体,该变体在一个或多个位置处包含取代、缺失和/或插入;以及
(c)(a)或(b)的该多肽的具有阿拉伯呋喃糖苷酶活性的片段;
并且其中优选地,a)、b)和c)的阿拉伯呋喃糖苷酶具有SEQ ID NO:2的成熟多肽的至少20%、例如至少40%、至少50%、至少60%、至少70%、至少80%、至少90%、至少95%、或至少100%的阿拉伯呋喃糖苷酶活性。
在一个实施例中,该成熟多肽为SEQ ID NO:2的氨基酸17至325。
在另一个特定的实施例中,木聚糖酶选自由以下组成的组:
(a)多肽,该多肽与SEQ ID NO:4的成熟多肽具有至少75%、至少80%、85%、例如至少86%、至少87%、至少88%、至少89%、至少90%、至少91%、至少92%、至少93%、至少94%、至少95%、至少96%、至少97%、至少98%、至少99%、或100%序列同一性;
(b)SEQ ID NO:4的成熟多肽的变体,该变体在一个或多个位置处包含取代、缺失和/或插入;以及
(c)(a)或(b)的该多肽的具有木聚糖酶活性的片段;
并且其中优选地,a)、b)和c)的木聚糖酶具有SEQ ID NO:4的成熟多肽的至少20%、例如至少40%、至少50%、至少60%、至少70%、至少80%、至少90%、至少95%、或至少100%的木聚糖酶活性。
在一个实施例中,该成熟多肽为SEQ ID NO:4的氨基酸1至551。
在另一个特定的实施例中,木聚糖酶选自由以下组成的组:
(a)多肽,该多肽与SEQ ID NO:5的成熟多肽具有至少75%、至少80%、85%、例如至少86%、至少87%、至少88%、至少89%、至少90%、至少91%、至少92%、至少93%、至少94%、至少95%、至少96%、至少97%、至少98%、至少99%、或100%序列同一性;
(b)SEQ ID NO:5的成熟多肽的变体,该变体在一个或多个位置处包含取代、缺失和/或插入;以及
(c)(a)或(b)的该多肽的具有木聚糖酶活性的片段;
并且其中优选地,a)、b)和c)的木聚糖酶具有SEQ ID NO:5的成熟多肽的至少20%、例如至少40%、至少50%、至少60%、至少70%、至少80%、至少90%、至少95%、或至少100%的木聚糖酶活性。
在一个实施例中,该成熟多肽为SEQ ID NO:5的氨基酸28至417。
在另一个特定的实施例中,木聚糖酶选自由以下组成的组:
(a)多肽,该多肽与SEQ ID NO:6的成熟多肽具有至少75%、至少80%、85%、例如至少86%、至少87%、至少88%、至少89%、至少90%、至少91%、至少92%、至少93%、至少94%、至少95%、至少96%、至少97%、至少98%、至少99%、或100%序列同一性;
(b)SEQ ID NO:6的成熟多肽的变体,该变体在一个或多个位置处包含取代、缺失和/或插入;以及
(c)(a)或(b)的该多肽的具有木聚糖酶活性的片段;
并且其中优选地,a)、b)和c)的木聚糖酶具有SEQ ID NO:6的成熟多肽的至少20%、例如至少40%、至少50%、至少60%、至少70%、至少80%、至少90%、至少95%、或至少100%的木聚糖酶活性。
在一个实施例中,该成熟多肽为SEQ ID NO:6的氨基酸30至212。
在另一个特定的实施例中,β-葡聚糖酶选自由以下组成的组:
(a)多肽,该多肽与SEQ ID NO:7的成熟多肽具有至少75%、至少80%、85%、例如至少86%、至少87%、至少88%、至少89%、至少90%、至少91%、至少92%、至少93%、至少94%、至少95%、至少96%、至少97%、至少98%、至少99%、或100%序列同一性;
(b)SEQ ID NO:7的成熟多肽的变体,该变体在一个或多个位置处包含取代、缺失和/或插入;以及
(c)(a)或(b)的该多肽的具有β-葡聚糖酶活性的片段;
并且其中优选地,a)、b)和c)的β-葡聚糖酶具有SEQ ID NO:7的成熟多肽的至少20%、例如至少40%、至少50%、至少60%、至少70%、至少80%、至少90%、至少95%、或至少100%的β-葡聚糖酶活性。
在一个实施例中,该成熟多肽为SEQ ID NO:7的氨基酸17至408。
在本发明的一个特定实施例中,胚芽在与酶接触之前经过脱水/干燥。
所要求保护的方法的另一个实施例包括从胚芽中提取油的步骤。
在以下编号的段落中进一步披露本发明。
段落1.一种用于改善湿磨工艺中来自胚芽的出油率的方法,该方法包括将包含玉米胚芽的工艺流与包含有效量的一种或多种水解酶的酶组合物混合,其中所述水解酶中的至少一种水解酶是至少一种选自由以下组成的组的木聚糖酶多肽:GH5、GH10、GH30、GH11多肽。
段落2.如段落1所述的方法,其中无木聚糖酶添加相比,从该胚芽中释放的油的量增加。
段落3.如前述段落中任一项所述的方法,该方法包括以下步骤:
a)将玉米籽粒浸泡在水中,以产生浸泡的籽粒;
b)将这些浸泡的籽粒碾磨,以从籽粒中释放胚芽;
c)从这些浸泡并碾磨的籽粒中分离胚芽;以及
使该胚芽经受用至少一种选自由以下组成的组的木聚糖酶多肽进行的酶处理:GH5、GH10、GH30、GH11木聚糖酶。
段落4.如前述段落中任一项所述的方法,其中所述胚芽在如段落3所述的步骤b)期间或之后、优选在步骤c)期间或在这些胚芽已被分离之后与所述一种或多种木聚糖酶混合。
段落5.如前述段落中任一项所述的方法,其中所述胚芽在如段落3所述的步骤c)之后与所述一种或多种木聚糖酶混合。
段落6.如前述段落中任一项所述的方法,其中允许所述胚芽与所述一种或多种木聚糖酶反应至少45分钟、至少1小时、比如至少2小时、比如至少2.5小时、比如至少3小时。
段落7.如前述段落中任一项所述的方法,其中所述水解酶以优选0.0005至1.5mg酶蛋白/g DS籽粒、优选0.001至1mg酶蛋白/g DS籽粒、优选0.002至0.5mg酶蛋白/g DS籽粒、优选0.003至0.4mg酶蛋白/g DS籽粒的量存在。
段落8.如前述段落中任一项所述的方法,其中这些水解酶包含至少一种木聚糖酶和至少一种阿拉伯呋喃糖苷酶。
段落9.如前述段落中任一项所述的方法,其中这些水解酶包含至少一种β-葡聚糖酶。
段落10.如前述段落中任一项所述的方法,其中这些水解酶进一步包含纤维素酶。
段落11.如段落9所述的方法,其中这些纤维素酶选自内切葡聚糖酶、纤维二糖水解酶I、纤维二糖水解酶II、GH61、β-葡糖苷酶、或其组合。
段落12.如段落11所述的方法,其中这些纤维素酶至少包含内切葡聚糖酶和纤维二糖水解酶。
段落13.如段落12所述的方法,其中这些纤维素酶至少包含纤维二糖水解酶I、纤维二糖水解酶II和内切葡聚糖酶I。
段落14.如段落9至13所述的方法,其中这些纤维素酶来源于木霉属,特别是里氏木霉。
段落15.如前述段落中任一项所述的方法,其中木聚糖酶选自糖基水解酶家族GH5、GH30、GH10、GH11。
段落16.如段落15所述的方法,其中木聚糖酶是GH10木聚糖酶。
段落17.如段落15所述的方法,其中木聚糖酶是GH5木聚糖酶,特别是GH5_21木聚糖酶。
段落18.如段落15所述的方法,其中木聚糖酶是GH11木聚糖酶。
段落19.如段落15所述的方法,其中木聚糖酶是GH30木聚糖酶,特别是GH30_8木聚糖酶。
段落20.如段落8至19所述的方法,其中阿拉伯呋喃糖苷酶是GH62或GH43阿拉伯呋喃糖苷酶。
段落21.如段落9至20中任一项所述的方法,其中β-葡聚糖酶是GH5β-葡聚糖酶,特别是GH5_15β-葡聚糖酶。
段落22.如前述段落中任一项所述的方法,其中木聚糖酶选自由以下组成的组:
(a)多肽,该多肽与SEQ ID NO:1的成熟多肽具有至少75%、80%、85%、例如至少86%、至少87%、至少88%、至少89%、至少90%、至少91%、至少92%、至少93%、至少94%、至少95%、至少96%、至少97%、至少98%、至少99%、或100%序列同一性;
(b)SEQ ID NO:1的成熟多肽的变体,该变体在一个或多个位置处包含取代、缺失和/或插入;以及
(c)(a)或(b)的该多肽的具有木聚糖酶活性的片段;
并且其中优选地,a)、b)和c)的木聚糖酶具有SEQ ID NO:1的成熟多肽的至少20%、例如至少40%、至少50%、至少60%、至少70%、至少80%、至少90%、至少95%、或至少100%的木聚糖酶活性。
段落23.如段落22所述的方法,其中成熟多肽为SEQ ID NO:1的氨基酸21至405。
段落24.如段落8至23中任一项所述的方法,其中阿拉伯呋喃糖苷酶选自由以下组成的组:
(a)多肽,该多肽与SEQ ID NO:2的成熟多肽具有至少75%、至少80%、85%、例如至少86%、至少87%、至少88%、至少89%、至少90%、至少91%、至少92%、至少93%、至少94%、至少95%、至少96%、至少97%、至少98%、至少99%、或100%序列同一性;
(b)SEQ ID NO:2的成熟多肽的变体,该变体在一个或多个位置处包含取代、缺失和/或插入;以及
(c)(a)或(b)的该多肽的具有阿拉伯呋喃糖苷酶活性的片段;
并且其中优选地,a)、b)和c)的阿拉伯呋喃糖苷酶具有SEQ ID NO:2的成熟多肽的至少20%、例如至少40%、至少50%、至少60%、至少70%、至少80%、至少90%、至少95%、或至少100%的阿拉伯呋喃糖苷酶活性。
段落25.如段落24所述的方法,其中成熟多肽为SEQ ID NO:2的氨基酸17至325。
段落26.如前述段落中任一项所述的方法,其中木聚糖酶选自由以下组成的组:
(a)多肽,该多肽与SEQ ID NO:4的成熟多肽具有至少75%、至少80%、85%、例如至少86%、至少87%、至少88%、至少89%、至少90%、至少91%、至少92%、至少93%、至少94%、至少95%、至少96%、至少97%、至少98%、至少99%、或100%序列同一性;
(b)SEQ ID NO:4的成熟多肽的变体,该变体在一个或多个位置处包含取代、缺失和/或插入;以及
(c)(a)或(b)的该多肽的具有木聚糖酶活性的片段;
并且其中优选地,a)、b)和c)的木聚糖酶具有SEQ ID NO:4的成熟多肽的至少20%、例如至少40%、至少50%、至少60%、至少70%、至少80%、至少90%、至少95%、或至少100%的木聚糖酶活性。
段落27.如段落26所述的方法,其中成熟多肽为SEQ ID NO:4的氨基酸1至551。
段落28.如前述段落中任一项所述的方法,其中木聚糖酶选自由以下组成的组:
(a)多肽,该多肽与SEQ ID NO:5的成熟多肽具有至少75%、至少80%、85%、例如至少86%、至少87%、至少88%、至少89%、至少90%、至少91%、至少92%、至少93%、至少94%、至少95%、至少96%、至少97%、至少98%、至少99%、或100%序列同一性;
(b)SEQ ID NO:5的成熟多肽的变体,该变体在一个或多个位置处包含取代、缺失和/或插入;以及
(c)(a)或(b)的该多肽的具有木聚糖酶活性的片段;
并且其中优选地,a)、b)和c)的木聚糖酶具有SEQ ID NO:5的成熟多肽的至少20%、例如至少40%、至少50%、至少60%、至少70%、至少80%、至少90%、至少95%、或至少100%的木聚糖酶活性。
段落29.如段落28所述的方法,其中成熟多肽为SEQ ID NO:5的氨基酸28至417。
段落30.如前述段落中任一项所述的方法,其中木聚糖酶选自由以下组成的组:
(a)多肽,该多肽与SEQ ID NO:6的成熟多肽具有至少75%、至少80%、85%、例如至少86%、至少87%、至少88%、至少89%、至少90%、至少91%、至少92%、至少93%、至少94%、至少95%、至少96%、至少97%、至少98%、至少99%、或100%序列同一性;
(b)SEQ ID NO:6的成熟多肽的变体,该变体在一个或多个位置处包含取代、缺失和/或插入;以及
(c)(a)或(b)的该多肽的具有木聚糖酶活性的片段;
并且其中优选地,a)、b)和c)的木聚糖酶具有SEQ ID NO:6的成熟多肽的至少20%、例如至少40%、至少50%、至少60%、至少70%、至少80%、至少90%、至少95%、或至少100%的木聚糖酶活性。
段落31.如段落30所述的方法,其中成熟多肽为SEQ ID NO:6的氨基酸30至212。
段落32.如段落9至31中任一项所述的方法,其中β-葡聚糖酶选自由以下组成的组:
(a)多肽,该多肽与SEQ ID NO:7的成熟多肽具有至少75%、至少80%、85%、例如至少86%、至少87%、至少88%、至少89%、至少90%、至少91%、至少92%、至少93%、至少94%、至少95%、至少96%、至少97%、至少98%、至少99%、或100%序列同一性;
(b)SEQ ID NO:7的成熟多肽的变体,该变体在一个或多个位置处包含取代、缺失和/或插入;以及
(c)(a)或(b)的该多肽的具有β-葡聚糖酶活性的片段;
并且其中优选地,a)、b)和c)的β-葡聚糖酶具有SEQ ID NO:7的成熟多肽的至少20%、例如至少40%、至少50%、至少60%、至少70%、至少80%、至少90%、至少95%、或至少100%的β-葡聚糖酶活性。
段落33.如段落32所述的方法,其中成熟多肽为SEQ ID NO:7的氨基酸17至408。
段落34.如前述段落中任一项所述的方法,其中胚芽经过脱水/干燥。
段落35.如前述段落中任一项所述的方法,该方法进一步包括从胚芽中提取油的步骤。
在以下实例中进一步阐述本发明。
实例
在实例中使用的酶
来自莱色篮状菌(Talaromyces leycettanus)的GH10木聚糖酶。在本文中披露为SEQ ID NO:1(成熟多肽氨基酸21至405)
来自嗜松篮状菌(Talaromyces phinophilus)的GH62阿拉伯呋喃糖苷酶。在本文中披露为SEQ ID NO:2(成熟多肽氨基酸17至325)。
来自橙色嗜热子囊菌(Thermoascus aurantiacus)的金属蛋白酶。在本文中披露为SEQ ID NO:3(成熟多肽氨基酸1至177)。
来自金黄杆菌属物种(Chryseobacterium sp)的GH5_21木聚糖酶。在本文中披露为SEQ ID NO:4(成熟多肽氨基酸1至551)。
来自芽孢杆菌属物种(Bacillus sp)-18423的GH30_8木聚糖酶。在本文中披露为SEQ ID NO:5(成熟多肽氨基酸28至417)。
来自嗜热脂肪土芽孢杆菌(Geobacillus stearothermophilus)的GH11木聚糖酶。在本文中披露为SEQ ID NO:6(成熟多肽氨基酸30至212)。
来自阿托绿木霉(Trichoderma astroviride)的GH5_15内切-1,6-β葡聚糖酶。在本文中披露为SEQ ID NO:7(成熟多肽氨基酸17至408)。
β-葡聚糖酶活性测定
通过测量合适的β-葡聚糖底物水解后β-葡聚糖酶释放的还原糖(RS)的浓度来确定β-葡聚糖酶活性。使用CM-茯苓聚糖(β-1,3-葡聚糖,P-CMPAC,麦格酶公司(Megazyme))测定GH16β-1,3(4)-葡聚糖酶和GH64β-1,3-葡聚糖酶的活性。使用石耳素(β-1,6-葡聚糖,YP15423,碳合成酶)测定GH5_15β-1,6-葡聚糖酶和GH30_3β-1,6-葡聚糖酶的活性。使用适用于96孔微孔板格式的对羟基苯甲酸酰肼(PHBAH)测定来测量RS浓度。在该测定中,C6和C5糖的还原端与PHBAH之间的反应导致腙的形成,腙具有强烈的黄色,可在410nm处通过吸光度测量进行检测。
β-葡聚糖底物的酶水解
在硬壳96孔PCR板(HSP-9631,伯乐公司(Bio-Rad))中,将80ul的2.5g/Lβ-葡聚糖底物、10ul的适当稀释的酶样品和10ul的50mM葡萄糖酸δ内酯(GDL)组合来启动酶水解。添加GDL以抑制表达宿主背景中的β-葡糖苷酶活性。每个孵育混合物(总体积100ul)包含2g/L底物酶和50mM醋酸钠缓冲液中的5mM GDL(pH5.0)。用铝密封带(Costar#6570,康宁公司(Corning))密封该板,并在50℃的热循环器(Mastercycler pro S,艾本德公司(Eppendorf))中孵育10min,然后冷却至10℃。
在pH为5.0的50mM醋酸钠缓冲液中,将每个酶样品8次连续稀释2倍,以生成蛋白剂量曲线,并且每个酶剂量通常以一式三份进行测定。每个板包括两组葡萄糖标准品,0.0625-1mM和0.3125-5mM。通过在pH为5.0的50mM醋酸钠缓冲液中稀释10mM储备葡萄糖溶液制备葡萄糖标准品。每个葡萄糖标准品(100ul)的处理与样品类似。
实例1:使用GH10木聚糖酶和GH62阿拉伯呋喃糖苷酶在首次碾磨后的来自玉米胚
芽的油提取产率。
底物和实验准备:利用来自玉米籽粒的工业生产的脱水湿磨胚芽作为底物进行实验。所用木聚糖酶是本文中披露为SEQ ID NO:1的GH10木聚糖酶,并且GH62阿拉伯呋喃糖苷酶在本文中披露为SEQ ID NO:2。木聚糖酶和阿拉伯呋喃糖苷酶通过两次单独的发酵在里氏木霉中进行表达,随后混合。因此,该混合物含有通常在里氏木霉中表达的所有纤维素酶。
在底物上观察到51.79%的干固体测量值。根据水分平衡生成该干固体测量值。称取约200克量的胚芽,得到0.1干固体/烧瓶。利用10g酶产物/kg DS的酶浓度作为剂量。将木聚糖酶和阿拉伯呋喃糖苷酶的使用与添加蛋白酶以提高出油率的已知工艺进行比较。所用蛋白酶是WO 2003/048353中披露的来源于橙色嗜热子囊菌的野生型蛋白酶,并且在本文中披露为SEQ ID NO:3。将含有胚芽和酶的烧瓶用自来水调节至2.6%的最终干固体。
表1.样品设置
将烧瓶在不断混合下于48摄氏度孵育24小时。孵育24小时后,将胚芽浆液倒在滤液漏斗上,使液体部分流过并且只剩下胚芽固体。胚芽脱水后,将其放入50摄氏度的烘箱中,以促进干燥。
数据测量:生成的数据符合官方分析方法(http://www.eoma.aoac.org/)。
·蛋白质(粗)AOAC 990.03
·脂肪(酸水解)AOAC 954.02
·纤维(粗)AOCS Ba 6a-05
ο分析遵循基于AOCS Ba 6a-05的MWL FD 039。称取少量样品,并且置于膜袋中并密封。将袋子和样品放入容器中,该容器用各种化学品处理样品以溶解从袋子中浸出的材料。反复洗涤和冲洗后,将袋子干燥并再次称重。将袋子中残留的材料报告为粗纤维。
表2.分析数据
油提取:
将干燥的玉米胚芽置于压榨设备的料斗中。该设备具有螺杆,其充当压榨机并且将油从胚芽中挤出。油流过螺杆下方的槽,并收集到烧杯或合适的容器中。
对回收的油进行质量测量。基于该质量测量确定油回收。记录进入料斗的胚芽的量,并且基于油质量与胚芽质量之间的差异评估酶的有效性。油回收的结果如下表3所示。
表3.油回收
实例2.根据本发明方法的另外的木聚糖酶多样性的比较测试用木聚糖酶洗涤胚芽
测试属于GH酶家族的五种酶:GH5_15、GH5_21、GH10、GH11和GH30_8用于胚芽处理。其中,GH5_15是β-葡聚糖酶,而其余四种是木聚糖酶。背景纤维素酶也存在于每次酶处理中。背景纤维素酶作为由里氏木霉Tv30菌株产生的所有纤维素酶来获得。如图1所示,酶处理包括以7.3% DS孵育1L玉米胚芽浆液:136g玉米胚芽样品(水分含量:46.4%),与760ug总酶蛋白/克干固体在48摄氏度和pH 4下一起孵育4小时。对照:作为比较,还包括无酶处理。孵育后,在75μm筛网上用2L水洗涤胚芽,以将粗胚芽与细固体分离。将胚芽样品用烘箱干燥,并且分别通过标准化AOCS(美国油脂化学家协会(American Oil Chemists’Society))方法:Ba 6a-05、990.03和2003.05分析粗纤维、蛋白质和脂肪含量。通过稀酸水解法进行淀粉分析。胚芽样品的基线(无酶)处理具有:按干重计,16.6%粗纤维、8.4%淀粉、10.9%粗蛋白和44.1%粗脂肪。
相应的经洗涤的胚芽样品中每种分析物的质量按以下公式计算:
分析物质量=干燥胚芽质量×%分析物干重
例如,
蛋白质质量,M蛋白质=M胚芽×%蛋白质干重
对于酶处理,分析物质量的减少按以下公式计算:
%分析物质量减少=[分析物质量(酶处理-对照)/对照的分析物质量]
×100%
例如,酶处理的胚芽蛋白质质量减少的百分比是针对酶处理和对照胚芽的蛋白质质量相对于对照胚芽的蛋白质质量的相对差异。举例来说,
%胚芽蛋白质质量减少=(酶处理-对照)的M蛋白质/对照胚芽的M蛋白质×100%
酶处理胚芽释放出纤维、淀粉和蛋白质,并且将它们分离成细固体浆液级分。表4显示了相对于无酶作为对照处理,通过各种酶处理的针对残余粗胚芽的胚芽、纤维、淀粉、蛋白质和脂肪质量减少百分比。使用酶处理,在孵育期间释放出大量纤维、淀粉和蛋白质,然后将它们分离成细固体浆液级分。在下游玉米湿磨工艺中从细固体浆液中回收释放出的淀粉和蛋白质,将提高这些副产物的产率。
使用酶处理时,观察到粗脂肪质量的变化很小。去除纤维、淀粉和蛋白质,得到细固体浆液级分,提高了酶处理的胚芽样品中粗脂肪的比例,如表5所示。因此,酶处理的胚芽样品的出油率也将得到改善。
表4.酶处理后残余粗胚芽中的干质量、粗纤维、淀粉、蛋白质和脂肪减少百分比
表5.酶处理后残余粗胚芽中的粗脂肪百分比
Claims (23)
1.一种用于改善湿磨工艺中来自胚芽的出油率的方法,该方法包括将包含玉米胚芽的工艺流与包含有效量的一种或多种水解酶的酶组合物混合,其中所述水解酶中的至少一种水解酶是选自由以下组成的组的木聚糖酶多肽:GH5、GH10、GH30、GH11多肽。
2.如权利要求1所述的方法,其中与无木聚糖酶添加相比,从该胚芽中释放的油的量增加。
3.如前述权利要求中任一项所述的方法,该方法包括以下步骤:
a)将玉米籽粒浸泡在水中,以产生浸泡的籽粒;
b)将这些浸泡的籽粒碾磨,以从籽粒中释放胚芽;
c)从这些浸泡并碾磨的籽粒中分离胚芽;以及
使该胚芽经受用至少一种选自由以下组成的组的木聚糖酶多肽进行的酶处理:GH5、GH10、GH30、GH11木聚糖酶。
4.如前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述胚芽在如权利要求3所述的步骤b)期间或之后、优选在步骤c)期间或在这些胚芽已被分离之后与所述一种或多种木聚糖酶混合。
5.如前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述胚芽在如权利要求3所述的步骤c)之后与所述一种或多种木聚糖酶混合。
6.如前述权利要求中任一项所述的方法,其中允许所述胚芽与所述一种或多种木聚糖酶反应至少45分钟、至少1小时、比如至少2小时、比如至少2.5小时、比如至少3小时。
7.如前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述水解酶以优选0.0005至1.5mg酶蛋白/g DS籽粒、优选0.001至1mg酶蛋白/g DS籽粒、优选0.002至0.5mg酶蛋白/g DS籽粒、优选0.003至0.4mg酶蛋白/g DS籽粒的量存在。
8.如前述权利要求中任一项所述的方法,其中这些水解酶包含至少一种木聚糖酶和至少一种阿拉伯呋喃糖苷酶。
9.如前述权利要求中任一项所述的方法,其中这些水解酶包含至少一种β-葡聚糖酶。
10.如前述权利要求中任一项所述的方法,其中这些水解酶进一步包含纤维素酶。
11.如权利要求9所述的方法,其中这些纤维素酶选自内切葡聚糖酶、纤维二糖水解酶I、纤维二糖水解酶II、GH61、β-葡糖苷酶、或其组合。
12.如权利要求11所述的方法,其中这些纤维素酶至少包含内切葡聚糖酶和纤维二糖水解酶。
13.如权利要求12所述的方法,其中这些纤维素酶至少包含纤维二糖水解酶I、纤维二糖水解酶II和内切葡聚糖酶I。
14.如权利要求9至13所述的方法,其中这些纤维素酶来源于木霉属,特别是里氏木霉。
15.如前述权利要求中任一项所述的方法,其中该木聚糖酶选自糖基水解酶家族GH5、GH30、GH10、GH11。
16.如权利要求15所述的方法,其中该木聚糖酶是GH10木聚糖酶。
17.如权利要求15所述的方法,其中该木聚糖酶是GH5木聚糖酶,特别是GH5_21木聚糖酶。
18.如权利要求15所述的方法,其中该木聚糖酶是GH11木聚糖酶。
19.如权利要求15所述的方法,其中该木聚糖酶是GH30木聚糖酶,特别是GH30_8木聚糖酶。
20.如权利要求8至19所述的方法,其中该阿拉伯呋喃糖苷酶是GH62或GH43阿拉伯呋喃糖苷酶。
21.如权利要求9至20中任一项所述的方法,其中该β-葡聚糖酶是GH5β-葡聚糖酶,特别是GH5_15β-葡聚糖酶。
22.如前述权利要求中任一项所述的方法,其中该胚芽经过脱水/干燥。
23.如前述权利要求中任一项所述的方法,该方法进一步包括从该胚芽中提取油的步骤。
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