一种以马铃薯为原料酶法制备葡萄糖酸铵的方法技术

本发明专利技术涉及一种以马铃薯为原料酶法制备葡萄糖酸铵的方法。该方法以马铃薯为原料，先进行酶法液化、糖化，得到马铃薯糖化液，再以此糖化液为原料，以氨水作为中和剂进行酶法转化，得到葡萄糖酸铵粗品，通过浓缩和干燥，得到葡萄糖酸铵纯品。马铃薯作为一种主要粮食作物，亩产量远远高于玉米，原料来源有保证，成本低，以马铃薯直接进行生产，减少了原料处理和淀粉提取的过程，工艺简单，原料加工成本大大降低；制备得到的葡萄糖酸铵粗品用于土壤治理，不仅可以提供良好的碳源和铵氮，同时也带来马铃薯原料中的其它营养成分，有利于土壤微生物的增殖和土壤生态的改良，制备得到的葡萄糖酸铵纯品可用作螯合剂、消毒剂、乳化剂、护肤品的成分等。

【技术实现步骤摘要】
一种以马铃薯为原料酶法制备葡萄糖酸铵的方法
本专利技术涉及一种以马铃薯为原料酶法制备葡萄糖酸铵的方法，属于微生物酶

技术介绍
葡萄糖酸铵是一种带有弱氨味的白色结晶性粉末，相对分子质量为213.2，溶于水，不溶于乙醇、乙醚、苯等有机溶剂，在潮湿的空气中易溶解，曝光时颜色变黄。葡萄糖酸铵可用作织物印花的酸化剂、工业螯合剂、消毒剂组分，护肤品的成分及干酪等食物制备的乳化剂。鉴于葡萄糖酸铵分子中既拥有微生物可降解的碳源，又拥有作物生长需要的铵盐，因此在土壤修复与治理方面具有潜在的应用前景。目前，已经报道的葡萄糖酸铵生产方法有两种，一种是以葡萄糖或淀粉水解液和氨水(或液氨)为原料，以黑曲霉为发酵微生物进行发酵生产；另一种是先利用钯为催化剂，将葡萄糖催化转化成葡萄糖酸，再与液氨合成葡萄糖酸铵。中国专利文献CN101844977A公开了一种以葡萄糖或淀粉水解液和液氨为原料，黑曲霉发酵法或钯催化法生产葡萄糖酸铵的方法，该方法中黑曲霉发酵法的原料为葡萄糖或淀粉水解液，钯催化法的生产原料为结晶葡萄糖，产品的主要用途是作为葡萄糖酸钠的替代物，用于混凝土的缓凝剂。通过黑曲霉发酵制备葡萄糖酸铵发酵周期较长，得到的产物纯度较低；在化学法制备葡萄糖酸铵过程中，钯催化剂虽然具有活性高、选择性好的性能，但是反应过程中生成的各种杂质、焦质等会使钯催化剂中毒，活性和选择性下降，直到没有催化活性，在钯催化剂的使用过程中也会因催化剂本身颗粒聚集、晶格变化等原因而活性下降，还需要对失活的催化剂进行再活化。目前已有的生产方法均以葡萄糖或淀粉水解液为原料，生产葡萄糖酸铵，原料成本高，限制了葡萄糖酸铵在土壤修复治理方面的应用。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种以马铃薯为原料酶法制备葡萄糖酸铵的方法。该方法直接以马铃薯为原料生产葡萄糖酸铵，制备的产品中除葡萄糖酸铵外，还含有其它可作为土壤微生物营养成分的副产物，作为土壤治理剂，不仅生产成本大大降低，使用效果也有明显的提升。术语说明：DE值：也称葡萄糖值，是糖化液中还原性糖全部当作葡萄糖计算，占干物质的百分比，表示淀粉的水解程度或糖化程度。专利技术概述：本专利技术以马铃薯为原料，先进行酶法液化、糖化，得到马铃薯糖化液，再以此糖化液为原料，以氨水作为中和剂进行酶法转化，得到葡萄糖酸铵粗品，通过浓缩和干燥，得到葡萄糖酸铵纯品。专利技术详述：本专利技术技术方案如下：一种以马铃薯为原料酶法制备葡萄糖酸铵的方法，步骤如下：(1)配制马铃薯液：将破碎的马铃薯加水混和均匀，得马铃薯液；(2)液化：取步骤(1)的马铃薯液，加入耐高温α-淀粉酶和消泡剂，加热、搅拌，使马铃薯液中的淀粉液化完全，灭菌得马铃薯液化液；(3)糖化：将步骤(2)的马铃薯液化液降温至50～60℃，加入糖化酶，通气搅拌，糖化完全后停止糖化，高温灭酶后得马铃薯糖化液；(4)转化：将步骤(3)的马铃薯糖化液，调节pH为6.5～7.0，加入葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶，通风搅拌，加入氨水中和，维持反应体系的pH为6.5～7.0，直至还原糖的含量不再变化，反应结束。根据本专利技术优选的，步骤(1)中的马铃薯采用新鲜马铃薯，洗净、去皮、破碎，马铃薯破碎的粒径≥5目；进一步优选的，马铃薯破碎的粒径为5～100目。根据本专利技术优选的，步骤(1)中所述马铃薯与水的质量比为1：0.3～1；进一步优选的，所述的水为蒸馏水。根据本专利技术优选的，步骤(2)中所述马铃薯液的pH为5.8～6.2，所述加热温度为90℃；步骤(2)中所述灭菌的条件为105℃，灭菌10分钟。根据本专利技术优选的，步骤(2)中，所述耐高温α-淀粉酶的加量为1～2mL/kg马铃薯，所述消泡剂的加量为0.2～1.0mL/kg马铃薯液。进一步优选，所述耐高温α-淀粉酶选自诺维信liquozymeSupra，所述消泡剂选自格雷特的Defoamer消泡剂。根据本专利技术优选的，步骤(3)中，所述马铃薯液化液的pH为4.0～5.0；所述通气搅拌的通风量为0.5～1.5(vvm)，搅拌转速为200～600rpm；所述糖化酶的加量是2～4mL/kg马铃薯，所述糖化完全是指体系的DE值达到95％及以上。进一步优选的，所述糖化酶选自诺维信DextrozymeDXFAST。根据本专利技术优选的，步骤(3)中所述的高温灭酶条件为105℃，灭酶10分钟。根据本专利技术优选的，步骤(4)中，所述转化的温度为30～40℃；所述通风搅拌的转速为200～600rpm，通风量：0.5～1.5(vvm)。根据本专利技术优选的，步骤(4)中，所述葡萄糖氧化酶的加量为2.0～2.5g/kg马铃薯，过氧化氢酶的加量为0.8～1.5g/kg马铃薯；所述葡萄糖氧化酶购自诺维信(Novozym28166)，所述过氧化氢酶购自诺维信(Novozym28196)。根据本专利技术优选的，步骤(4)中，通过pH电极控制的自动调节阀通入氨水，维持反应体系的pH为6.5～7.0。进一步优选的，所述氨水质量分数为20-30％。以质量分数25％的氨水最佳。根据本专利技术优选的，步骤(4)转化所得产物为葡萄糖酸铵粗品，除含有葡萄糖酸铵，还含有马铃薯原料中的其它营养成分，有利于土壤微生物的增殖和土壤生态的改良；进一步优选的，步骤(4)转化所得产物经浓缩、结晶、烘干后得葡萄糖酸铵纯品，所述葡萄糖酸铵纯品的纯度≥97％，可用作螯合剂、消毒剂、乳化剂、护肤品的成分等。本专利技术未详尽说明的操作步骤均按照现有技术进行。本专利技术的技术特点是：首先利用耐高温α-淀粉酶将马铃薯液中的淀粉经液化转化为糊精及低聚糖，使淀粉的可溶性增加，再利用糖化酶将糊精及低聚糖经糖化进一步水解，转变为葡萄糖，最终，葡萄糖在葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶以及氨水的作用下，转化为葡萄糖酸铵。其中，耐高温α-淀粉酶作用于淀粉的α-1,4-糖苷键，从内部随机地水解淀粉，从而迅速将淀粉水解为糊精及低聚糖；糖化酶从非还原末端以葡萄糖为单位依次分解糊精及低聚糖的α-1,4-糖苷键或α-1,6-糖苷键，从链的一端逐渐水解为葡萄糖。有益效果：1、本专利技术的原料为马铃薯，马铃薯作为一种主要粮食作物，亩产量远远高于玉米，原料来源有保证，成本低，以马铃薯直接进行生产，减少了原料处理和淀粉提取的过程，工艺简单，原料加工成本大大降低；2、本专利技术制备得到的葡萄糖酸铵粗品用于土壤治理，不仅可以提供良好的碳源和铵氮，同时也带来马铃薯原料中的其它营养成分，有利于土壤微生物的增殖和土壤生态的改良。葡萄糖酸铵粗品经浓缩、结晶、烘干后得到的葡萄糖酸铵纯品，可用作螯合剂、消毒剂、乳化剂、护肤品的成分等。附图说明图1为糖化过程中不同糖化时间DE值的变化曲线图；图2为转化过程中不同发酵周期葡萄糖含量变化曲线图；图3为平皿浓缩液中葡萄糖酸铵结晶照片；图4为葡萄糖标准曲线图；图5为添加不同原料葡萄糖酸铵的土壤微生物富集图；其中：a为添加0.1g葡萄糖酸铵；b为添加0.5g葡萄糖酸铵；c为添加1.0g葡萄糖酸铵；I为添加实施例1制备的葡萄糖酸铵，II为添加对比例制备的葡萄糖酸铵，III为空白对照；图6为添加不同原料葡萄糖酸铵富集18天的土壤微生物菌落总数柱状图；其中：A为添加0.1g葡萄糖酸铵；B为添加0.5g葡萄糖酸铵；C为添加1.0g葡萄糖酸铵。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术作进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以马铃薯为原料酶法制备葡萄糖酸铵的方法，其特征在于，步骤如下：(1)配制马铃薯液：将破碎的马铃薯加水混和均匀，得马铃薯液；(2)液化：取步骤(1)的马铃薯液，加入耐高温α‑淀粉酶和消泡剂，加热、搅拌，使马铃薯液中的淀粉液化完全，灭菌得马铃薯液化液；(3)糖化：将步骤(2)的马铃薯液化液降温至50～60℃，加入糖化酶，通气搅拌，糖化完全后停止糖化，高温灭酶后得马铃薯糖化液；(4)转化：将步骤(3)的马铃薯糖化液，调节pH为6.5～7.0，加入葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶，通风搅拌，加入氨水中和，维持反应体系的pH为6.5～7.0，直至还原糖的含量不再变化，反应结束。

【技术特征摘要】
1.一种以马铃薯为原料酶法制备葡萄糖酸铵的方法，其特征在于，步骤如下：(1)配制马铃薯液：将破碎的马铃薯加水混和均匀，得马铃薯液；(2)液化：取步骤(1)的马铃薯液，加入耐高温α-淀粉酶和消泡剂，加热、搅拌，使马铃薯液中的淀粉液化完全，灭菌得马铃薯液化液；(3)糖化：将步骤(2)的马铃薯液化液降温至50～60℃，加入糖化酶，通气搅拌，糖化完全后停止糖化，高温灭酶后得马铃薯糖化液；(4)转化：将步骤(3)的马铃薯糖化液，调节pH为6.5～7.0，加入葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶，通风搅拌，加入氨水中和，维持反应体系的pH为6.5～7.0，直至还原糖的含量不再变化，反应结束。2.如权利要求1所述的酶法制备葡萄糖酸铵的方法，其特征在于，步骤(1)所述马铃薯采用新鲜马铃薯，洗净、去皮、破碎，马铃薯破碎的粒径≥5目。3.如权利要求1所述的酶法制备葡萄糖酸铵的方法，其特征在于，步骤(1)所述马铃薯与水的质量比为1：0.3～1；优选的，所述的水为蒸馏水。4.如权利要求1所述的酶法制备葡萄糖酸铵的方法，其特征在于，步骤(2)所述马铃薯液的pH为5.8～6.2，所述加热温度为90℃；所述灭菌的条件为105℃，灭菌10分钟。5.如权利要求1所述的酶法制备葡萄糖酸铵的方法，其特征在于，步骤(2)所述耐高温α-淀粉酶的加量...

【专利技术属性】
技术研发人员：李丕武，陈丙翠，王瑞明，王建彬，王松江，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学，诸城东晓生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37