專利名稱：：利用甘薯渣和甘薯細胞液酶法制備復合營養液糖工藝的制作方法
技術領域：
：本發明涉及生物與環保
技術領域：
，具體涉及以生物質甘薯渣和甘薯細胞液為原料，酶法制備用于工業微生物發酵的復合營養液糖的工藝方法。
背景技術：
：甘薯是我國四大糧食作物之一，現在55%以上轉成工業原料。鮮甘薯內含干物質約占30%、液體約占70%。薯塊經銼磨粉碎，甘薯淀粉用軟水稀釋分離后的甘薯細胞液(俗稱與異名汁水、蛋白水、黃漿、廢水等)有機質含量高，COD在1000(T20000mg/L，主要含有細渣、水溶性的淀粉、糖類、蛋白質、果膠、有機酸、油脂、各種維生素和各種微量元素等混合物，其干物質平均為4.6%，此種高濃度廢水常被小、微淀粉廠排放，嚴重污染環境；或投入很高的治污成本，且浪費寶貴的生物質資源。甘薯洛(sweetpotatoresidues)是鮮甘薯加工淀粉過程中產生的大量洛滓和細胞液(cellsap)，存放易受雜菌發酵而酸敗，嚴重污染環境，造成生物質再生資源巨大浪費。甘薯渣折干計，一般含淀粉50%以上，纖維22%26%，其主要構成是纖維素、半纖維素、木質素和果膠等，是數以千計葡萄糖致密結構的碳水化合物，難以為市售的康氏木霉分泌的纖維素酶所降解；糖蛋白復合物大量存在于濕渣及細胞液廢水中。甘薯經銼磨機細碎和篩理設備產生的淀粉分離出來，薯渣中殘留淀粉經a-淀粉酶液化和糖化酶糖化，其降解不完全；其他高分子多糖更難降解，水解率低。蛋白與果膠不降解給下游工藝帶來不良影響，因此，急需尋找一種能夠高效利用甘薯渣轉化為葡萄糖的方法，開辟復合營養源，尋求再生資源利用最大化。
發明內容本發明的目的提供一種利用多酶聯合水解制糖的方法，該方法能夠提高甘薯渣中糖的轉化率，并獲得復合C、N、VB等液體營養源。為了實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案，包含以下步驟步驟I、取甘薯洛，細度<22.12iim約占總量30%，中位徑38.02um,<253.62iim約占總量90%，加甘薯細胞液廢水調漿；本發明所述干薯渣可為精細磋磨和多級篩理的干甘薯渣，或精細磋磨的甘薯濕渣，甘薯濕渣從淀粉生產線分離后經壓榨脫水、熱風爐干燥、再粉碎篩分。在本發明的實施例中，選用的干薯渣粒徑分布適宜酶水解和易于固液分離的，BP<5.95Um占總量10.03%；<15.20um占總量20.83%；<22.12um占總量29.38%；<32.19um占總量42.02%;<46.85um占總量60.89%;<90.35um占總量80.02%；<253.62um占總量91.33%；<711.90um占總量100%。步驟2:在25飛0V，在pH2.5^6.0加酸性蛋白酶和果膠酶水解210h，水解rsh;升溫11(T12(TC進行滅酶處理；調PH5.58.0，加耐高溫a-淀粉酶水解I2h;降溫4065°C，調pH3.(T5.5，加糖化酶和纖維素酶水解l(T20h。步驟3:對步驟2酶解后的料液進行固液分離，液體濃縮即得復合營養液糖，其基本成分為葡萄糖以及復合營養源。所述復合營養源為C、N、VB和微量兀素的液體混合物。作為優選，步驟I所述調漿為按料液質量比I:4飛混合。作為優選，步驟2每克料加酸性蛋白酶1(T15U，每克料加930U果膠酶。作為優選，步驟2每克料加耐高溫a-淀粉酶1240U。作為優選，步驟2每克料加糖化酶10(T300U和每克料加7(T200U纖維素酶。采用本發明所述方法，用國產市售的酸性蛋白酶和果膠酶、耐高溫a-淀粉酶、糖化酶和纖維素酶對甘薯渣酶法制糖，以不同的料液比進行比較，甘薯渣干物質對葡萄糖轉化率約59%，相對于甘薯渣中淀粉對還原糖的轉化率約100%，較傳統雙酶法的轉化率有較大的提高。所述酶水解轉化率是對甘薯渣經酶法水解釋放出的還原糖總量按葡萄糖計占試料甘薯渣干物質量的質量分數，表明甘薯渣中各種多糖(淀粉及果膠、半纖維素和纖維素等)水解的程度。實驗表明，薯渣中各種多糖組分用國產酶制劑水解技術難度大，特別是纖維素和木質素降解制糖轉化率低。本發明采用聯合酶解的機理是多酶的協同作用，破壞細胞壁，拆開保護纖維素基質的果膠及結合態的糖蛋白，酶促甘薯渣中多組分高分子多糖降解成單糖的生化反應，提高轉化率，同時收獲C、N、VB等復合營養源。本發明所述方法制得的樣品經Dionex公司的HPAEC分析，選取PAlO分析柱，以18mM的NaOH為緩沖液，流速lml/min，每個樣收集時間為40min，鑒定基本為葡萄糖，是微生物發酵用的優質糖料，可用于工業發酵行業。本發明為治污增效，以甘薯渣和甘薯細胞液為原料，制造復合營養源，可化“害”為“利”，變“廢”為“寶”，這是當前開展生物質甘薯渣和細胞液廢棄資源綜合利用的一項重要任務，具有顯著的環保效益、社會效益和經濟效益。本發明所述方法工藝條件溫和，工藝設備簡單，專一性強，提高了糖、氮轉化率，產品品質純，且能解決甘薯渣和細胞液廢水嚴重污染環境問題，具有良好的工業應用前景。具體實施例方式本發明公開了一種利用甘薯渣和甘薯細胞液酶法制備復合營養液糖工藝，本領域技術人員可以借鑒本文內容，適當改進工藝參數實現。特別需要指出的是，所有類似的替換和改動對本領域技術人員來說是顯而易見的，它們都被視為包括在本發明。本發明的方法及應用已經通過較佳實施例進行了描述，相關人員明顯能在不脫離本
發明內容、精神和范圍內對本文所述的方法和應用進行改動或適當變更與組合，來實現和應用本發明技術。為了使本領域的技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。實施例I將新鮮甘薯磋磨和篩理設備細碎篩分淀粉后的濕渣經壓濾脫水、熱風爐干燥的干甘薯渣(水分15.02%、淀粉含量52.09%、粗蛋白2.88%)，制糖時再于粉碎細篩，稱料5kg，用細胞液廢水復水浸泡，經反復處理后濕渣<5.95iim占總量10.03%；<15.20iim占總量20.83%；<22.12um占總量29.38%；<32.19um占總量42.02%;<46.85iim占總量60.89%；<90.35um占總量80.02%；<253.62um占總量91.33%；<711.90iim占總量100%。在30L酶解罐中，加甘薯細胞液調漿(料液比I:5)，漿料調pH3.8，加酸性蛋白酶(Acidprotease)每克料加酶12U和果膠酶(pectinase)每克料加酶15U,45°C水解4小時；升溫IlCTC滅酶。用10%Na0H調pH6.5,加高溫a-淀粉酶(Thermostablea-amylase)按每克料加酶20U，漿液升溫105°C，保溫45分鐘，用I2液測試變紅，液化結束。漿液降溫至58°C，用稀酸調pH至5.0,60°C,加糖化酶(Glucoamylase)每克料加酶120U3纖維素酶(cellulase)每克料加酶120U、保溫至20h左右，攪拌，漿液還原糖濃度不再升高，停止糖化。用離心機進行固液分離得離心液；并對離心渣用水洗滌，離心得一次洗渣液，兩者合并檢測與計算還原糖總量，對絕干薯渣的轉化率為60.6%。相對于薯渣中“淀粉”的轉化率概算為102%;粗蛋白轉化率達77%(原料總氮以國標凱氏定氮法測定，而液相氨基酸態氮用國標甲醛滴定法測定)。實施例2將新鮮甘薯磋磨和篩理設備細碎篩分淀粉后的濕渣經壓濾脫水、熱風爐干燥的干甘薯渣(水分15.02%、淀粉含量52.09%、粗蛋白2.88%)，制糖時再于粉碎細篩，稱料5kg，用細胞液廢水復水浸泡，經反復處理后濕洛<22.12um占總量近30%,中位徑38.02um,<253.62iim約占90%，在30L酶解罐中，加甘薯細胞液調漿(料液比I:4.5)，漿料調pH4.5，加酸性蛋白酶(Acidprotease)每克料加酶IOU和果膠酶(pectinase)每克料加酶20U,45°C水解4小時；升溫110°C滅酶。用10%Na0H調pH5.5，加高溫a-淀粉酶(Thermostablea-amylase)按每克料加酶40U，漿液升溫95°C，保溫45分鐘，用I2液測試變紅，液化結束。漿液降溫至5860°C，用10%HC1調pH至4.8，60°C，加糖化酶(Glucoamylase)每克料加酶100U和纖維素酶(cellulase)每克料加酶100U、保溫至20h左右，攪拌，漿液還原糖濃度不再升高，停止糖化。用離心機進行固液分離得離心液；并對離心渣用水洗滌，離心得一次洗渣液，兩者合并檢測與計算還原糖總量，對絕干薯渣的轉化率為59.0%。相對于薯渣中“淀粉”的轉化率概算為100.2%;粗蛋白轉化率達77%(原料總氮以國標凱氏定氮法測定，而液相氨基酸態氮用國標甲醛滴定法測定)。實施例3將新鮮甘薯磋磨和篩理設備細碎篩分淀粉后的濕渣經壓濾脫水、熱風爐干燥的干甘薯渣(水分15.02%、淀粉含量52.09%、粗蛋白2.88%)，制糖時再于粉碎細篩，稱料5kg，用細胞液廢水復水浸泡，經反復處理后濕洛<22.12um占總量近30%,中位徑38.02um,<253.62iim約占90%，在30L酶解罐中，加甘薯細胞液調漿(料液比I:4)，漿料調pH4.0，加酸性蛋白酶(Acidprotease)每克料加酶15U和果膠酶(pectinase)每克料加酶18U,35°C水解4小時；升溫110°C滅酶。用10%Na0H調pH7.5，加高溫a-淀粉酶(Thermostablea-amylase)按每克料加酶30U，漿液升溫102°C，保溫45分鐘，用I2液測試變紅，液化結束。漿液降溫至60°C，用稀酸調pH至4.6，60°C，加糖化酶(GlucoamyIase)每克料加酶130U和纖維素酶(cellulase)每克料加酶90保溫至20h左右，攪拌，漿液還原糖濃度不再升高，停止糖化。用離心機進行固液分離得離心液；并對離心渣用水洗滌，離心得一次洗渣液，兩者合并檢測與計算還原糖總量，對絕干薯渣的轉化率為58.5%。相對于薯渣中“淀粉”的轉化率概算為98.2%;粗蛋白轉化率達77%(原料總氮以國標凱氏定氮法測定，而液相氨基酸態氮用國標甲醛滴定法測定)。檢測結果顯示復合營養液糖中總氮下降，氨基酸態氮上升，呈現不完整蛋白、肽和氨基酸的含氮混合物。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本
技術領域：
的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。權利要求1.一種制備復合營養液糖的方法，其特征在于，包含以下步驟步驟I:取甘薯渣，細度<22.12iim約占總量30%，中位徑38.02um,<253.62iim約占總量90%，加甘薯細胞液廢水調漿；步驟2:在2560。。，pH3.56.0加酸性蛋白酶和果膠酶水解2IOh;升溫110^120°C,30min進行滅酶處理；調pH5.58.0，加耐高溫a-淀粉酶水解I2h；降溫4(T65°C，調pH3.(T5.5，加糖化酶和纖維素酶水解l(T20h；步驟3:對步驟2酶解后的料液進行固液分離，液體濃縮即得復合營養液糖，其基本成分為葡萄糖和復合營養源。2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述復合營養源為C、N、VB和微量元素的液體混合物。3.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，步驟I所述調漿為按料液質量比I:4飛混口o4.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，步驟2每克料加1(T15U酸性蛋白酶，每克料加930U果膠酶。5.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，步驟2每克料加1240U耐高溫a-淀粉酶。6.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，步驟2每克料加10(T300U糖化酶和7(T200U纖維素酶。全文摘要本發明涉及生物與環保
技術領域：
，具體公開了以供微生物發酵用的生物質甘薯渣和甘薯細胞液制備復合營養液糖的方法。本發明所述方法是在甘薯渣雙酶法制造葡萄糖基礎上的優化與提高，甘薯渣非游離態的淀粉水解率增加近15%，同時又獲發酵用復合營養源，在微生物發酵工業有很高的實用價值。文檔編號C12P19/20GK102766665SQ201210280880公開日2012年11月7日申請日期2012年8月8日優先權日2012年8月8日發明者吳允山申請人:吳允山