一种酶法水解木薯渣制糖的方法技术

本发明专利技术属于生物工程技术领域，具体的说是涉及一种酶法水解木薯渣制糖的方法。一种酶法水解木薯渣制糖的方法，包括以下步骤：原料破碎、复合酶水解和固液分离。本发明专利技术的方法还原糖提取率较传统的双酶法提高30％以上；预处理过程使用的是物理法对木薯渣进行破碎处理，没有使用化学法处理，并没有产生多余废水，对环境没有二次污染。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物工程
，具体的说是涉及一种酶法水解木薯渣制糖的方法。
技术介绍
木薯是我国的重要粮食产物之一，我国木薯主要种植区在广西、广东、海南、云南、福建等地，全国年产木薯1000多万t。目前，木薯主要用于制取淀粉，生产后有大量的木薯渣残余，木薯渣与淀粉之比为1∶2(以干物质计)，即每年木薯渣产量约有30万t。木薯渣是木薯加工制取淀粉过程中所产生的废弃物,木薯渣营养成分丰富，含有高达78.7％的非氮化合物，其主要成分是可溶性淀粉化合物(如单糖、淀粉)、纤维类物质和蛋白质类，淀粉含量在40-60％，木薯渣中微量元素含量相当丰富，尤其是Cu、Zn、Mn。当前，国内外对木薯渣的研究已经多元化，木薯渣可以用来生产有机肥、生产饲料、造纸、生产燃料乙醇，而作为微生物碳源利用的很少。根据我们前期的实验观察木薯渣不仅可以作为微生物培养的碳源，木薯渣还含有各种微生物生长所必须的微量元素。木薯渣中的的纤维素、半纤维素、木质素占其干物质比重的30％以上，这三种物质构成的网状结构异常牢固，不仅自身难以降解，还能包裹住大量的淀粉，因此如何有效提高木薯渣转化为葡萄糖的转化率的方法之一，就是需要彻底的把这种网状结构破碎并采用添加复合酶的方法进行水解制糖。但是由于木薯渣中的粗纤维、木质素等不容易水解物质的存在并且阻碍淀粉的释放，使木薯渣在培养微生物的过程中利用率非常低下。目前已有不少人通过双酶法工艺来水解木薯渣，但是仍具有整体效率低下和成本高的的缺点。目前，有关酶法降解木薯渣的技术中只是使用单种酶或者双酶对木薯渣进行处理，处理后的目的也仅限于生产乙醇和单细胞蛋白，对木薯渣整体的利用率较低；尽管蔗渣和甘薯渣的再利用使用到了复合酶工艺制糖，但是针对木薯渣具体的方法没有涉及，现有技术中预处理过程采用的化学法会对环境产生二次污染。公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种复合酶工艺水解木薯渣制糖的方法，使由纤维素、半纤维素和木质素构成的复杂结构得到破坏，一方面释放被包裹的淀粉等多糖，另一方面可使得纤维素、半纤维素得以降解。该方法提高了木薯渣的再利用率，进一步降低了处理成本。本专利技术提供的技术方案为：一种酶法水解木薯渣制糖的方法，包括以下步骤：(1)取湿木薯渣通风晾晒，经121℃湿热灭菌处理，再放入恒温干燥箱中120℃干燥12h，后经破碎机破碎过40目筛，得到过筛后的木薯渣；(2)取过筛后的木薯渣，加入灭菌去离子水，调节固液比为1/15-1/5，调浆料pH4.0-5.5，温度为40-60℃，每克渣料加1200-4800U纤维素酶、每克渣料加40-120U半纤维素酶、每克渣料加50-150Uβ-葡聚糖酶、每克渣料加600-1200U木聚糖酶、每克渣料加120-200U果胶酶水解48-72h；(3)然后在pH3.0-5.0，温度50-70℃，每克渣料加2000-3000U糖化酶水解20-40h；(4)在pH5.0-7.0，温度90-110℃，每克渣料加320-640U高峰α-淀粉酶水解2-10h；(5)离心料液，弃去沉淀，即得主要成分为葡萄糖的还原糖。作为优选，步骤(2)中的所述的纤维素酶、半纤维素酶、β-葡聚糖酶、木聚糖酶和果胶酶酶活性分别为≥400U/mg、20000U/g、≥50U/mg、≥6000U/mg、≥1000U/mg。作为优选，步骤(3)中的所述的糖化酶的酶活性≥1000U/mg。作为优选，步骤(4)中的所述的高峰α-淀粉酶的酶活性为4000U/g。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1.本专利技术的方法首先对木薯渣进行了简单的物理方法预处理，使用打碎机对木薯渣进行了粉碎处理。由于木薯物理性质坚韧，分子结构紧密，裸露在表面能和酶制剂起作用的结合点很有限，纤维素酶又无法穿透木薯坚固的表面而进入纤维素内部,因此酶解反应受到阻碍。而这种方法有效的改变了木薯渣的天然纤维素的结构，打碎的过程，使得纤维素、木质素、半纤维素结合层部分被破坏，从而使纤维素易于和纤维素酶充分接触，有利于降解反应，随着木薯渣粉碎程度加大，表面积也增大，裸露在表面的结合点数目也随之增加，酶促反应速度加快。2.木薯渣含有淀粉超过40％，其中一大部分被这种由纤维素、半纤维素和木质素组成的结构包裹，物理破碎法与纤维素酶、半纤维素酶、β-葡聚糖酶、木聚糖酶、果胶酶作用相结合，一方面使得纤维素、半纤维素得以很好的水解，另一方面释放了包裹在其复杂结构中的淀粉，相比较之前的未经过处理的木薯渣的还原糖释放率提高了将近20倍。3.本专利技术的方法的解决了木薯渣处理难、利用难等问题，为绿色环保处理木薯渣提供了很好的技术支持，木薯渣中还富含大量的有利于微生物生长的蛋白质、矿物质、维生素等营养物质，可以作为碳源使用的同时又为微生物的生长提供了必需的营养物质，因此，本工艺为工业化处理木薯渣奠定了基础。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。实施例1：一种酶法水解木薯渣制糖的方法，包括以下步骤：(1)取湿木薯渣(取自南宁市富庶淀粉有限责任公司)通风晾晒，经121℃湿热灭菌处理，再放入恒温干燥箱中120℃干燥12h，后经破碎机破碎过40目筛，得到过筛后的木薯渣；(2)取过筛后的木薯渣，加入灭菌去离子水，调节固液比为1/15，调浆料pH4.0，温度为40℃，每克渣料加1200U纤维素酶、每克渣料加40U半纤维素酶、每克渣料加50Uβ-葡聚糖酶、每克渣料加600U木聚糖酶、每克渣料加120U果胶酶水解48h；所述的纤维素酶、半纤维素酶、β-葡聚糖酶、木聚糖酶和果胶酶酶活性分别为400U/mg、20000U/g、50U/mg、6000U/mg、1000U/mg；(3)然后在pH3.0，温度50℃，每克渣料加2000U糖化酶水解20h；所述的糖化酶的酶活性1000U/mg；(4)在pH5.0，温度90℃，每克渣料加320本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种酶法水解木薯渣制糖的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)取湿木薯渣通风晾晒，经121℃湿热灭菌处理，再放入恒温干燥箱中120℃干燥12h，后经破碎机破碎过40目筛，得到过筛后的木薯渣；(2)取过筛后的木薯渣，加入灭菌去离子水，调节固液比为1/15‑1/5，调浆料pH 4.0‑5.5，温度为40‑60℃，每克渣料加1200‑4800U纤维素酶、每克渣料加40‑120U半纤维素酶、每克渣料加50‑150Uβ‑葡聚糖酶、每克渣料加600‑1200U木聚糖酶、每克渣料加120‑200U果胶酶水解48‑72h；(3)然后在pH 3.0‑5.0，温度50‑70℃，每克渣料加2000‑3000U糖化酶水解20‑40h；(4)在pH 5.0‑7.0，温度90‑110℃，每克渣料加320‑640U高峰α‑淀粉酶水解2‑10h；(5)离心料液，弃去沉淀，即得主要成分为葡萄糖的还原糖。

【技术特征摘要】
1.一种酶法水解木薯渣制糖的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取湿木薯渣通风晾晒，经121℃湿热灭菌处理，再放入恒温干燥箱
中120℃干燥12h，后经破碎机破碎过40目筛，得到过筛后的木薯渣；
(2)取过筛后的木薯渣，加入灭菌去离子水，调节固液比为1/15-1/5，
调浆料pH4.0-5.5，温度为40-60℃，每克渣料加1200-4800U纤维素酶、每克
渣料加40-120U半纤维素酶、每克渣料加50-150Uβ-葡聚糖酶、每克渣料加
600-1200U木聚糖酶、每克渣料加120-200U果胶酶水解48-72h；
(3)然后在pH3.0-5.0，温度50-70℃，每克渣料加2000-3000U糖化酶
水解20-40h；
(4)在pH5.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：王英辉，尚谦，张瑞杰，陈倩伶，王毅，覃霞，余克服，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：广西;45