一种玉米皮水解产物及其在发酵制备苏氨酸中的应用制造技术

本发明专利技术属于氨基酸发酵技术领域，公开了一种玉米皮水解产物，其按照如下工艺制备而得：步骤1）玉米皮预处理，步骤2）超声辅助盐酸水解，步骤3）微生物水解，步骤4）水解菌体，步骤5）浓缩和蒸汽处理。本发明专利技术水解产物含有多肽、氨基酸以及还原糖，能够应用于苏氨酸发酵，降低了成本，并且提高了发酵效率。

A hydrolysate of corn husk and its application in the production of threonine by fermentation

【技术实现步骤摘要】
一种玉米皮水解产物及其在发酵制备苏氨酸中的应用
本专利技术属于氨基酸发酵
，具体涉及一种玉米皮水解产物及其在发酵制备苏氨酸中的应用。
技术介绍
玉米是禾本科玉蜀黍属一年生草本植物，是重要的粮食作物和饲料作物，也是全世界总产量最高的农作物，其种植面积和总产量仅次于水稻和小麦。玉米原产于中美洲墨西哥和秘鲁，16世纪传入我国，至今有400余年的栽培历史。目前全国各地都有种植，尤以东北、华北和西南各省较多。东北地区普遍种植硬粒型玉米，华北地区多种植适于磨粉的马齿型玉米，品质次于硬粒型玉米。玉米含有丰富的蛋白质、脂肪、维生素、微量元素、纤维素等，具有开发高营养、高生物学功能食品的巨大潜力。玉米经过浸泡、破碎、分离主要得到玉米胚芽、淀粉、蛋白质粉、玉米皮。玉米的胚特别大，占总重量的10%-14%，其中含有大量的脂肪，因此可从玉米胚中提取油脂。玉米皮，是玉米深加工企业生产的一种副产品。即将玉米颗粒经过浸泡后进入淀粉生产过程，后经洗涤、挤水、烘干等工序加工而成。其主要成分是纤维、淀粉、蛋白质等。玉米表皮中蛋白质、淀粉含量较高，主要用于饲料行业；玉米皮中的玉米纤维（CornFiber)经过添加玉米浆后干燥而成的产品即为加浆纤维，蛋白含量可达16%(干基)以上，主要用于生产饲料。近年来，为了提高玉米皮的应用价值，研究人员将玉米皮加工成膳食纤维，目前纤维素的水解主要是无机酸和酶水解。无机酸水解效率高、温度低、副产物较少，但是酸回收困难，设备腐蚀达、成本高、产物难分离以及环境污染严重等问题。酶解法条件温和，副产物少，是较为常用的方法。如文献“复合酶法提取玉米皮渣中水溶性膳食纤维的研究，马雪等2016年”：以玉米皮渣为原料，酶解其不溶性膳食纤维，使其改性转化为水溶性膳食纤维，利用纤维素酶和半纤维素酶复合酶解玉米皮渣，采用单因素实验和正交实验方法，研究水不溶性膳食纤维改性制备高品质水溶性膳食纤维的制备工艺。申请人之前的专利技术“一种赖氨酸发酵培养基”，通过脱脂、淀粉酶和中性蛋白酶水解工艺对玉米皮进行了处理，得到了膳食纤维和玉米皮处理物，玉米皮处理物应用于赖氨酸发酵培养基中，一举两得；但是酶存在价格昂贵的问题，对规模化生产造成影响。为了降低酶解法存在的酶成本昂贵的技术问题，研究人员尝试采用菌株对玉米皮进行降解，如文献“黑曲霉固态发酵及酶解玉米皮，胡慧东等2011年”以玉米提取淀粉后的玉米皮渣为主要原料，采用黑曲霉固态发酵法产酶再酶解的二步法降解玉米皮中纤维素类物质。经Plackeu-Bunnan法及响应面设计优化发酵条件，中性洗涤纤维与酸性洗涤纤维降解率分别为46.09％、48.82％，还原糖质量分数达到9.02％。该方法对纤维素的降解率仍然较低，得到的产品中纤维素含量较高，杂质较多，无法作为高价值产品来应用，工业使用价值并不大；可能原因是黑曲霉产生的纤维素酶的酶活和类型并不能完全降解纤维素。
技术实现思路
为了克服现有技术中对玉米皮进行水解存在的技术问题，本专利技术提出了一种玉米皮水解产物，还提供了该玉米皮水解产物在发酵制备苏氨酸中的应用，以降低发酵成本，提高发酵效率。本专利技术是通过如下技术方案来实现的。一种玉米皮水解产物，其按照如下工艺制备而得：步骤1）玉米皮预处理，步骤2）超声辅助盐酸水解，步骤3）微生物水解，步骤4）水解菌体，步骤5）浓缩和蒸汽处理。进一步地，所述玉米皮水解产物按照如下工艺制备而得：步骤1）玉米皮预处理：将玉米皮经水洗2遍，干燥，粉碎过50-100目筛，再采用无水乙醚进行脱脂，得到预处理的玉米皮；步骤2）超声辅助盐酸水解：将预处理的玉米皮添加到0.4-0.6M的稀盐酸中，添加量为1g：3-10ml，超声波处理，然后升温至80-90℃，静置2-5h，降温至55℃，再滴加氨水，控制在pH为6.5-7.0；步骤3）微生物水解：按照2-5%的接种量接入耐热芽孢杆菌种子液，培养36-48h，然后按照2-5%的接种量接入热纤梭菌种子液，继续培养96h，高速碟片离心机离心，收集沉淀物和上层液体；步骤4）水解菌体：将沉淀物按照1g：3-10ml的比例添加浓度为0.5-0.8M的盐酸溶液，在100℃下微波辅助水解，然后添加中性蛋白酶进行水解12-24h，水解完成后，用过滤网过滤去除不溶物，收集上清液；步骤5）浓缩和蒸汽处理：将上层液体和上清液按照2-4:1的体积比混合，蒸发浓缩至三分之一，然后121℃蒸汽处理5-20min，自然冷却至室温，即得水解产物。优选地，所述超声波处理的条件为：超声时间为6s，间隔时间为3s，超声总时间为180-270s，超声波频率为20-25kHz。优选地，所述高速碟片离心机离心的条件为：以4000-5000rpm离心3-5min。优选地，所述微波辅助水解的参数为：时间为1h，微波功率为440W。优选地，所述中性蛋白酶的水解参数为：水解时间为12-24h，水解温度为40℃，pH为7.5，加酶量为400U/ml。优选地，所述过滤网的孔径为50-100目。本专利技术还要求保护按照上述的玉米皮水解产物在发酵制备苏氨酸中的应用。与现有技术相比，本专利技术取得的有益效果主要包括但是并不限于以下几个方面：玉米皮中蛋白质以特殊的立体结构组成蛋白质网，这种蛋白质网包裹着淀粉颗粒和纤维素组分，首先采用超声波辅助稀酸进行预水解，使得蛋白质变得疏松，降低结合紧密度，有利于后续的菌利用；氨水与过剩的盐酸进行反应生产氯化铵，不但能够增加pH，以适应菌株生长，还能够为菌株提供一定的无机氮源；首先接种耐热芽孢杆菌，能够在高温条件下，以淀粉为碳源，以氯化铵为氮源，产中性蛋白酶，水解蛋白质，释放出纤维素，而且高温条件有利于蛋白和纤维素的水解；待蛋白和纤维素完全脱离后，接种热纤梭菌接种，利用纤维素和水解蛋白质产生的氮源，来高产C1、Cx葡聚糖酶以及β-1,4糖苷酶，能够将纤维素和半纤维素水解成葡萄糖还原糖；耐热芽孢杆菌和热纤梭菌可以相互共生，协同作用于玉米皮，实现了对玉米皮的彻底降解；对玉米皮的微生物处理物进行物理破壁，微波辅助稀酸水解，过滤去除不溶物，得到含有多肽、氨基酸以及还原糖的水解产物，能够应用于苏氨酸发酵，降低了成本，并且提高了发酵效率。附图说明图1：不同菌株选择对NDF和ADF降解率的影响；图2：菌株处理时间对还原糖含量的影响。具体实施方式本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本专利技术。本专利技术的产品及方法已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本
技术实现思路
、精神和范围内对本文所述的产品及方法进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本专利技术技术。为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术进行详细说明。实施例1一种玉米皮水解产物，其按照如下工艺制备而得：将玉米皮经水洗2遍，干燥，粉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种玉米皮水解产物，其按照如下工艺制备而得：步骤1）玉米皮预处理，步骤2）超声辅助盐酸水解，步骤3）微生物水解，步骤4）水解菌体，步骤5）浓缩和蒸汽处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种玉米皮水解产物，其按照如下工艺制备而得：步骤1）玉米皮预处理，步骤2）超声辅助盐酸水解，步骤3）微生物水解，步骤4）水解菌体，步骤5）浓缩和蒸汽处理。


2.根据权利要求1所述的玉米皮水解产物，其特征在于，所述玉米皮水解产物按照如下工艺制备而得：
步骤1）玉米皮预处理：将玉米皮经水洗2遍，干燥，粉碎过50-100目筛，脱脂，得到预处理的玉米皮；
步骤2）超声辅助盐酸水解：将预处理的玉米皮添加到0.4-0.6M的稀盐酸中，添加量为1g：3-10ml，超声波处理，然后升温至80-90℃，静置2-5h，降温至55℃，再滴加氨水，控制在pH为6.5-7.0；
步骤3）微生物水解：按照2-5%的接种量接入耐热芽孢杆菌种子液，培养36-48h，然后按照2-5%的接种量接入热纤梭菌种子液，继续培养96h，高速碟片离心机离心，收集沉淀物和上层液体；
步骤4）水解菌体：将沉淀物按照1g：3-10ml的比例添加浓度为0.5-0.8M的盐酸溶液，在100℃下微波辅助水解，然后添加中性蛋白酶进行水解12-24h，水解完成后，用过滤网过滤去除不溶物，收集上清液；
步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：董力青，唐永强，白红兵，汲广习，王作春，韩杨，于晶，李航，
申请(专利权)人：齐齐哈尔龙江阜丰生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙;23