淀粉质原料的酶解方法及发酵制备柠檬酸的方法技术

本发明专利技术公开了一种淀粉质原料的酶解方法，所述方法包括：（1）将淀粉质原料粉碎后的产物调浆，然后在淀粉酶的存在下进行酶解，得到第一液化液；（2）将步骤（1）得到的第一液化液进行固液分离得到滤渣；（3）将步骤（2）得到的滤渣调浆后在淀粉酶和纤维素酶的存在下进行酶解，得到第二液化液。还公开了一种发酵制备柠檬酸的方法，所述方法包括将黑曲霉接种至发酵培养基中并发酵产生柠檬酸，所述发酵培养基含有淀粉质原料酶解产物，所述淀粉质原料酶解产物为如上所述的方法制备得到的淀粉质原料酶解产物。本发明专利技术的淀粉质原料的酶解方法制得的酶解产物用于柠檬酸发酵，可提高终点柠檬酸含量，提高转化率，从而降低柠檬酸的生产成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及发酵生产柠檬酸
，具体地，涉及一种淀粉质原料的酶解方法，及采用含有该酶解方法得到的淀粉质原料酶解产物的发酵培养基发酵制备柠檬酸的方法。
技术介绍
柠檬酸是一种广泛应用于饮料、食品及医药等行业的有机酸。目前，柠檬酸主要通过发酵法制备，例如，一般需要先将淀粉质原料粉碎，将粉碎后的产物与水混合调浆，调浆后与酶接触进行酶解，得到酶解产物，并将黑曲霉接种至含有所述酶解产物的发酵培养基 中发酵产生朽1檬酸。在上述工艺中，淀粉质原料的酶解至关重要。目前的淀粉质原料酶解工艺，大多采用二次喷射液化工艺。即淀粉调浆后与淀粉酶接触，然后经过两次喷射，喷射后降温再与淀粉酶进行接触，从而得到液化液。但是，由现有的淀粉质原料酶解工艺得到的酶解产物中的残淀粉含量偏高，因此，柠檬酸发酵的终点柠檬酸含量较低，转化率较低，柠檬酸的生产成本较高。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有淀粉质原料酶解工艺造成柠檬酸发酵的终点柠檬酸含量较低，转化率较低，柠檬酸的生产成本较高的问题，提供一种新的淀粉质原料的酶解方法以及一种发酵制备柠檬酸的方法。本专利技术的专利技术人在研究中意外发现，将现有的二次喷射液化工艺得到的液化液进行固液分离，对所得滤渣进行调浆，调浆后与淀粉酶和纤维素酶接触再次进行酶解，在淀粉酶总用量相同的情况下，采用含有该淀粉质原料酶解产物的发酵培养基发酵制备柠檬酸，可提高终点柠檬酸含量，提高转化率，从而降低柠檬酸的生产成本。因此，为了实现上述目的，一方面，本专利技术提供了一种淀粉质原料的酶解方法，所述方法包括( I)将淀粉质原料粉碎后的产物调浆，然后在淀粉酶的存在下进行酶解，得到第一液化液；(2)将步骤(I)得到的第一液化液进行固液分离得到滤渣；(3)将步骤(2)得到的滤渣调浆后在淀粉酶和纤维素酶的存在下进行酶解，得到第二液化液。优选地，以每克粉碎后的产物的干重计，步骤(I)和步骤(3)中所述淀粉酶的总用量为4-50酶活力单位，步骤(I)中淀粉酶的用量与步骤(3)中的淀粉酶的用量的比为8-10:1。优选地，以每克粉碎后的产物的干重计，步骤(3)中纤维素酶的用量为2-10酶活力单位，进一步优选为6-8酶活力单位。第二方面，本专利技术提供了一种发酵制备柠檬酸的方法，所述方法包括将黑曲霉接种至发酵培养基中并发酵产生柠檬酸，所述发酵培养基含有淀粉质原料酶解产物，其特征在于，所述淀粉质原料酶解产物为如上所述的方法制备得到的淀粉质原料酶解产物。优选地，所述淀粉质原料酶解产物由第一液化液，以及由将步骤(2)中的第一液化液进行固液分离得到的液化清液和将步骤(3)中得到的第二液化液进行固液分离得到的液化清液组成的液化清液混合物组成。优选地，以淀粉质原料酶解产物为100重量份为基准，所述第一液化液为15-20重量份，所述液化清液混合物为80-85重量份。 将本专利技术的淀粉质原料的酶解方法制得的酶解产物用于柠檬酸发酵，可提高终点柠檬酸含量，提高转化率，从而降低柠檬酸的生产成本。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。具体实施例方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。一方面，本专利技术提供了一种淀粉质原料的酶解方法，该方法包括( I)将淀粉质原料粉碎后的产物调浆，然后在淀粉酶的存在下进行酶解，得到第一液化液；(2)将步骤(I)得到的第一液化液进行固液分离得到滤渣；(3)将步骤(2)得到的滤渣调浆后在淀粉酶和纤维素酶的存在下进行酶解，得到第二液化液。本专利技术中，淀粉酶是指能够分解淀粉糖苷键的一类酶的总称，所述淀粉酶一般包括α -淀粉酶、β -淀粉酶、糖化酶和异淀粉酶。α -淀粉酶又称淀粉1，4-糊精酶，它能够任意地、不规则地切开淀粉链内部的α -I, 4-糖苷键，将淀粉水解为麦芽糖、含有6个葡萄糖单位的寡糖和带有支链的寡糖。β -淀粉酶又称淀粉1，4-麦芽糖苷酶，能够从淀粉分子非还原性末端切开1，4-糖苷键，生成麦芽糖。此酶作用于淀粉的产物是麦芽糖与极限糊精。糖化酶又称淀粉α -I, 4-葡萄糖苷酶，此酶作用于淀粉分子的非还原性末端，以葡萄糖为单位，依次作用于淀粉分子中的α-1，4-糖苷键，生成葡萄糖。糖化酶作用于支链淀粉后的产物有葡萄糖和带有α -I, 6-糖苷键的寡糖；作用于直链淀粉后的产物几乎全部是葡萄糖。异淀粉酶又称淀粉α -I, 6-葡萄糖苷酶、分枝酶，此酶作用于支链淀粉分子分枝点处的α -I, 6-糖苷键，将支链淀粉的整个侧链切下变成直链淀粉。根据本专利技术，优选使用α -淀粉酶和/或异淀粉酶。更优选使用α _淀粉酶。本专利技术中，根据GB 8275-2009定义Ig固体酶粉(或Iml液体酶)，于70°C、pH=6. O条件下，Imin内液化Img可溶性淀粉所需要的酶量,即为I个酶活力单位，以u/g(或u/ml)表示，本专利技术中淀粉酶的酶活力单位沿用此定义。本专利技术中，纤维素酶是一种复合酶，主要由外切葡聚糖酶、内切葡聚糖酶和葡萄糖苷酶等组成。内切葡聚糖酶随机切割纤维素多糖链内部的无定型区，产生不同长度的寡糖和新链的末端。外切β_葡聚糖酶作用于还原性和非还原性的纤维素多糖链的末端，释放葡萄糖或纤维二糖。β -葡萄糖苷酶水解纤维二糖产生两分子的葡萄糖。本专利技术中，纤维素酶的酶活力单位的定义为lg酶粉或Iml酶液在50°C、pH4. 8的条件下，I小时水解羧甲基纤维素钠溶液产生Img葡萄糖的酶量为I个酶活力单位，以u/g(或u/ml)表示。根据本专利技术，尽管采用上述方法即可实现本专利技术的目的，即在淀粉酶总用量相同的情况下，将上述方法制得的酶解产物用于柠檬酸发酵，可提高终点柠檬酸含量，提高转化率，且降低柠檬酸的生产成本。本专利技术的专利技术人在上述方法的基础上，意外发现当步骤(I)中淀粉酶的用量与步骤(3)中的淀粉酶的用量的比为8-10:1时，更有利于终点柠檬酸含量和转化率的提高，可进一步降低柠檬酸的生产成本。因此，优选情况下，以每克粉碎后的产物的干重计，步骤(I)和步骤(3)中淀粉酶的总用量为4-50酶活力单位，优选为20-40酶活力单位，步骤(I)中淀粉酶的用量与步骤(3)中的淀粉酶的用量的比为8-10:1。 另外，本专利技术的专利技术人经过大量实验研究发现，以每克粉碎后的产物的干重计，步骤(3)中纤维素酶的用量为2-10酶活力单位，优选为6-8酶活力单位，更有利于将滤渣中的由纤维素包裹的残淀粉充分释放出来，而提高终点柠檬酸含量和转化率，可进一步降低柠檬酸的生产成本。因此，以每克粉碎后的产物的干重计，步骤(3)中纤维素酶的用量优选为2-10酶活力单位，进一步优选为6-8酶活力单位。本专利技术中，步骤(I)中，酶解的方法为本领域的公知常识，可以采用本领域常用的各种方法，例如，可以采用常用的一次喷射液化工艺或者二次喷射液化工艺，优选情况下，所述二次喷射液化工艺包括( i )将淀粉质原料粉碎后的产物调浆后与淀粉酶接触，得到混合物，将所述混合物与蒸汽接触，一次喷射至75-95°C，并在该温度下保持30-90分钟；再将一次喷射得到的产物与蒸汽接触，二次喷射至100-120°C，并在该温度下保持1-10分钟；(ii)将步骤(i )得到的产物降温至80_90°C，并与淀粉酶接触，得到第一液化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种淀粉质原料的酶解方法，所述方法包括：（1）将淀粉质原料粉碎后的产物调浆，然后在淀粉酶的存在下进行酶解，得到第一液化液；（2）将步骤（1）得到的第一液化液进行固液分离得到滤渣；（3）将步骤（2）得到的滤渣调浆后在淀粉酶和纤维素酶的存在下进行酶解，得到第二液化液。

【技术特征摘要】
1.一种淀粉质原料的酶解方法，所述方法包括 (1)将淀粉质原料粉碎后的产物调浆，然后在淀粉酶的存在下进行酶解，得到第一液化液； (2)将步骤(I)得到的第一液化液进行固液分离得到滤渣； (3)将步骤(2)得到的滤渣调浆后在淀粉酶和纤维素酶的存在下进行酶解，得到第二液化液。2.根据权利要求I所述的方法，其中，以每克粉碎后的产物的干重计，步骤(I)和步骤(3)中所述淀粉酶的总用量为4-50酶活力单位，步骤(I)中淀粉酶的用量与步骤(3)中的淀粉酶的用量的比为8-10:1。3.根据权利要求2所述的方法，其中，以每克粉碎后的产物的干重计，步骤(3)中纤维素酶的用量为2-10酶活力单位。4.根据权利要求3所述的方法，其中，以每克粉碎后的产物的干重计，步骤(3)中纤维素酶的用量为6-8酶活力单位。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，步骤(I)中，所述酶解的方法包括 (i )将淀粉质原料粉碎后的产物调浆后与淀粉酶接触，得到混合物，将所述混合物与蒸汽接触，一次喷射至75-95°C，并在该温度下保持30-90分钟；再将一次喷射得到的产物与蒸汽接触，二次喷射至100-120°C，并在该温度下保持1-10分钟； (ii)将步骤(i )得到的产物降温至80-90°C，并与淀粉酶接触，得到第一液化液。6.根据权利要求5所述的方法，其中，步骤(i)中淀粉酶的用量与步骤(ii)中的淀粉酶的用量的比为1:0. 5-0.8。7.根据权利要求6所述的方法，其中，步骤(i)中，与淀粉酶接触的条件包括温度为4...

【专利技术属性】
技术研发人员：周勇，满云，张夕红，章辉平，朱继成，
申请(专利权)人：中粮生物化学安徽股份有限公司，
类型：发明
国别省市：