一種促進高濃度淀粉液化的預處理方法
【專利摘要】本發明公開了一種促進高濃度淀粉液化的預處理方法，屬于淀粉制糖【技術領域】。本發明是以高濃度淀粉乳為底物，經中溫α-淀粉酶保溫預處理，再加入耐高溫α-淀粉酶進行升溫液化。本發明將底物濃度由工業上的30％左右提高到50％-60％，可以減少淀粉制糖后期的糖液蒸發能耗，并改善淀粉制糖水耗高、能耗高等缺陷。
【專利說明】一種促進高濃度淀粉液化的預處理方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種促進高濃度淀粉液化的預處理方法，屬于淀粉制糖【技術領域】。
【背景技術】
[0002]近年來，酶法水解制糖逐漸代替了酸法制糖。酶法制糖工藝是分兩步進行:先液化淀粉乳，再糖化。目前工業上淀粉乳初始濃度通常控制在25%?35%，糖化液必須經過蒸發濃縮處理，蒸發濃縮步驟所需能耗較大，能耗成本較高；另外，在抗生素和氨基酸行業，要求發酵過程補加高濃度糖液(40%以上)，而工業所得糖液需要濃縮處理才能使用，增大能耗和成本。因此，著力于提高淀粉乳初始濃度非常必要。然而，當淀粉乳初始濃度提高到一定程度后，在加熱糊化過程中，淀粉糊粘度會非常高，很難攪拌與混合均勻，因此，必須首先突破高濃度淀粉酶法液化這個技術瓶頸。
[0003]本發明選擇高濃度淀粉乳為底物，經中溫α -淀粉酶保溫預處理，以促進高濃度淀粉的后續高溫液化。
【發明內容】
[0004]本發明主要是提供一種促進高濃度淀粉液化的預處理方法，是以高濃度淀粉乳為底物，經中溫α-淀粉酶保溫預處理。
[0005]在本發明的一種實施方式中，所述中溫α -淀粉酶保溫預處理條件是:在55_65°C下配制質量濃度為35% -60%的淀粉乳，調pH值至5.5?6.5，加入0.01U/g-lU/g淀粉(以干基計)中溫α-淀粉酶保溫處理5-30min。
[0006]在本發明的另一種實施方式中，所述中溫α-淀粉酶保溫預處理條件是:在55-65 °C下配制質量濃度為35% -50%的淀粉乳，調pH值至5.5?6.5，加入以干基計0.01U/g-lU/g淀粉的中溫α -淀粉酶，保溫處理5-30min。
[0007]在本發明的另一種實施方式中采用0.05M?IM鹽酸調pH值。
[0008]在本發明的另一種實施方式中，所述中溫α-淀粉酶保溫預處理條件是:在55-60°C下配制質量濃度為45% -60%的淀粉乳，調pH值至5.5?6.5，中溫α -淀粉酶的用量為0.075-lU/g淀粉(以干基計)，保溫時間為15-30min。
[0009]在本發明的另一種實施方式中，所述中溫α -淀粉酶保溫預處理條件是:在55°C下配制質量濃度為45%的淀粉乳，調pH值至5.5?6.5，中溫α -淀粉酶的用量為0.075U/g淀粉(以干基計)，保溫時間為15min。
[0010]在本發明的另一種實施方式中，所述中溫α-淀粉酶保溫預處理條件是:在55-65°C下配制質量濃度為50-60%的淀粉乳，調pH值至5.5?6.5，中溫α -淀粉酶的用量為以干基計0.075-lU/g淀粉，保溫時間為15-30min。
[0011]在本發明的另一種實施方式中，所述中溫α -淀粉酶保溫預處理條件是:在60°C下配制質量濃度為50%的淀粉乳，調pH值至5.5?6.5，中溫α -淀粉酶的用量為0.075U/g淀粉(以干基計)，保溫時間為20min。
[0012]在本發明的另一種實施方式中，所述中溫α-淀粉酶保溫預處理條件是:在55-65°C下配制質量濃度為60%的淀粉乳，調pH值至5.5?6.5，中溫α -淀粉酶的用量為lU/g淀粉(以干基計)，保溫時間為20-30min。
[0013]在本發明的另一種實施方式中，所述中溫α-淀粉酶保溫預處理條件是:在55-60°C下配制質量濃度為60%的淀粉乳，調pH值至6.0,中溫α -淀粉酶的用量為lU/g淀粉(以干基計)，保溫時間為20min。
[0014]在本發明的另一種實施方式中，所述中溫α -淀粉酶保溫預處理條件是:在60°C下配制質量濃度為60 %的淀粉乳，用0.1M鹽酸調pH值至6.0，中溫α -淀粉酶的用量為?υ/g淀粉(以干基計)，保溫時間為20min。
[0015]本發明還提供了一種高濃度淀粉液化的方法，是以高濃度淀粉乳為底物，經中溫α -淀粉酶保溫預處理，再加入耐高溫α -淀粉酶升溫液化。
[0016]本發明的一種實施方式是在55_65°C下配制質量濃度為35% -60%的淀粉乳，調pH值至5.5?6.5，加入0.01U/g-lU/g淀粉(以干基計)中溫α -淀粉酶保溫處理5_30min ；再加入8U/g_20U/g淀粉(以干基計)耐高溫α -淀粉酶進行液化。
[0017]在本發明的另一種實施方式中，所述加入耐高溫α-淀粉酶升溫液化時，液化反應溫度是從60°C以0.5?3°C /min的升溫速度升溫至90°C，保溫液化使得液化液的DE值達到15左右。
[0018]在本發明的另一種實施方式中，在55_65°C配制45% -60%的淀粉乳，調pH值至5.5?6.5，加入以干基計0.075-lU/g淀粉的中溫α -淀粉酶，保溫時間為15_30min，然后，加入以干基計12_20U/g淀粉的耐高溫α-淀粉酶進行液化處理。
[0019]在本發明的另一種實施方式中，在60°C配制45% -50%的淀粉乳，調pH值至5.5?6.5，加入以干基計0.075U/g淀粉的中溫α -淀粉酶，保溫時間為15min，然后，加入以干基計12U/g淀粉的耐高溫α -淀粉酶進行液化處理。
[0020]本發明的有益效果:相比于不經中溫α -淀粉酶保溫預處理，經中溫α -淀粉酶保溫預處理能使高濃度淀粉高溫液化順利進行，可以明顯降低糊化、液化過程的粘度。經過中溫α-淀粉酶保溫預處理后，一方面，中溫α-淀粉酶的最適反應溫度約55°C，此時的保溫溫度比較適合中溫α -淀粉酶與一部分溶脹的淀粉發生反應；另一方面，殘存的中溫α -淀粉酶在后續升溫液化過程的前階段，協同耐高溫α-淀粉酶液化一部分淀粉，進一步降低液化過程粘度。本發明的底物濃度由工業上的30%左右提高到50%左右，可以減少淀粉制糖后期的蒸發能耗，從而改善淀粉制糖工業水耗高、能耗高等缺陷。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1中溫α -淀粉酶(0.25U/g)保溫處理淀粉乳15min對液化過程粘度的影響
[0022]圖2中溫α -淀粉酶(0.5U/g)保溫處理淀粉乳15min對液化過程粘度的影響
[0023]圖3中溫α -淀粉酶(lU/g)保溫處理淀粉乳30min對液化過程粘度的影響
[0024]圖4加入中溫α -淀粉酶(0.075U/g)保溫處理45%淀粉乳對其液化過程粘度的影響
【具體實施方式】
[0025]中溫α -淀粉酶、耐高溫α -淀粉酶均為商業化產品，購自杰能科(中國)生物工程有限公司。實施例1
[0026]在60°C下配制質量濃度為45% (w/w,以淀粉干基計)的淀粉乳，用0.1M鹽酸調pH值至6.0，加入0.25U/g淀粉(以干基計)中溫α-淀粉酶保溫處理15min，加入去離子水稀釋至20%,處理后的淀粉乳倒入Brabender粘度儀的儲料罐內，設定程序:從60°C以1°C /min的升溫速度升溫至90°C維持5min，再以1.5°C /min的降溫速度降低至60°C，測量液化過程的粘度。以加入中溫α -淀粉酶、保溫時間為Omin為空白對照組。結果如圖1所示，圖中a曲線為加入中溫α -淀粉酶保溫Omin，b曲線為加入中溫α -淀粉酶保溫15min，c曲線為溫度線。加入0.25U/g中溫α -淀粉酶有效降低了液化粘度，峰值粘度從2825BU降至2097BU，降低了 25.8%。并且使得高粘度的持續時間縮短了約1.5min。
[0027]實施例2
[0028]在60°C下配制質量濃度為45% (w/w,以淀粉干基計)的淀粉乳，用0.1M鹽酸調pH值至6.0，加入0.5U/g淀粉(以干基計)中溫α -淀粉酶(杰能科(中國)生物工程有限公司)保溫處理15min,加入去離子水稀釋至20%,處理后的淀粉乳倒入Brabender粘度儀的儲料罐內，設定程序:從60°C以1°C /min的升溫速度升溫至90°C維持5min，再以1.5°C /min的降溫速度降低至60°C，測量液化過程的粘度。以加入中溫α-淀粉酶、保溫時間為Omin為空白對照組，結果如圖2所示，圖中a曲線為加入中溫α -淀粉酶保溫Omin，b曲線為加入中溫α -淀粉酶保溫15min，c曲線為溫度線。加入0.5U/g中溫α -淀粉酶有效降低了液化粘度，峰值粘度從1630BU降至1194BU，降低了 26.7%。并且使得高粘度的持續時間縮短了約3min。
[0029]實施例3
[0030]在60°C下配制質量濃度為50% (w/w,以淀粉干基計)的淀粉乳，用0.1M鹽酸調pH值至6.0，加入lU/g淀粉(以干基計)中溫α-淀粉酶保溫處理30min，加入去離子水稀釋至20%,處理后的淀粉乳倒入Brabender粘度儀的儲料罐內，設定程序:從60°C以1°C /min的升溫速度升溫至90°C維持5min，再以1.5°C /min的降溫速度降低至60°C，測量液化過程的粘度。以加入中溫α-淀粉酶、保溫時間為Omin為空白對照組。結果如圖3所示，圖中a曲線為加入中溫α -淀粉酶保溫Omin，b曲線為加入中溫α -淀粉酶保溫30min，c曲線為溫度線。加入lU/g中溫α -淀粉酶有效降低了液化粘度，峰值粘度從830BU降至553BU，降低了 33.4%。并且使得高粘度的持續時間縮短了約4min。
[0031]實驗結果顯示，加入中溫α-淀粉酶保溫處理高濃度淀粉乳后，有利于降低液化過程峰值粘度，同時也會縮短高粘度的持續時間。在60°C下保溫處理加入中溫α-淀粉酶的高濃度淀粉乳，一方面中溫α -淀粉酶可以作用于一部分淀粉乳，使得液化過程粘度下降；另一方面，殘余的中溫α-淀粉酶可以在升溫液化過程協同耐高溫α-淀粉酶水解淀粉分子，進一步降低液化過程粘度；綜合兩方面可以有效的降低高濃度淀粉乳液化過程粘度。
[0032]實施例4
[0033]在60°C下配制質量濃度為45% (w/w,以淀粉干基計)的淀粉乳，用0.1M鹽酸調pH值至6.0，加入0.075U/g淀粉(以干基計)中溫α -淀粉酶保溫處理15min，加入12U/g淀粉(以干基計)耐高溫α -淀粉酶(杰能科(中國)生物工程有限公司；ΗΤΑΑ，淀粉酶)，攪拌均勻后倒入Brabender粘度儀的儲料罐內，設定程序:從60°C以1°C /min的升溫速度升溫至90°C維持5min，再以1.5°C /min的降溫速度降低至60°C，測量液化過程的粘度，以加入中溫α -淀粉酶不進行保溫處理即加入12U/g淀粉(以干基計)耐高溫α -淀粉酶進行液化為空白對照組。結果如圖4所示，圖中a曲線為加入0.075U/g中溫α -淀粉酶保溫Omin,然后加入12U/g耐高溫α -淀粉酶進行液化，b曲線為加入0.075U/g中溫α -淀粉酶保溫15min，然后加入12U/g耐高溫α -淀粉酶進行液化，c曲線為溫度線。
[0034]結果顯示，不經中溫α -淀粉酶保溫預處理時，45% (w/w,以淀粉干基計)的淀粉乳在升溫糊化、液化過程中粘度很高O5000BU)，攪拌非常困難；加入中溫α-淀粉酶保溫處理高濃度淀粉乳，可以有效的降低高濃度淀粉乳液化過程粘度，使得液化峰值粘度下降400BU左右，并且使得高粘度的持續時間降低，高粘度的持續時間縮短了約3min，使得液化過程可以順利進行；同時得到的液化液粘度也較低，有利于下一步糖化反應的進行。
[0035]實施例5
[0036]在60°C下配制質量濃度為50% (w/w,以淀粉干基計)的淀粉乳，用0.1M鹽酸調pH值至6.0,加入0.075U/g淀粉(以干基計)中溫α -淀粉酶保溫處理20min，加入12U/g淀粉(以干基計)耐高溫α -淀粉酶，90°C液化處理至DE為15。加入中溫α -淀粉酶不進行保溫處理即加入12U/g淀粉(以干基計)耐高溫α-淀粉酶進行液化為空白對照組。結果表明，不經中溫α-淀粉酶保溫預處理時，50% (w/w，以淀粉干基計)的淀粉乳在升溫糊化、液化過程中粘度非常高，完全不能攪拌與混合均勻；加入中溫α-淀粉酶保溫處理高濃度淀粉乳，可以有效地降低高濃度淀粉乳液化過程粘度，能使高濃度淀粉高溫液化順利進行，有利于下一步糖化反應的進行。
[0037]雖然本發明已以較佳實施例公開如上，但其并非用以限定本發明，任何熟悉此技術的人，在不脫離本發明的精神和范圍內，都可做各種的改動與修飾，因此本發明的保護范圍應該以權利要求書所界定的為準。
【權利要求】
1.一種促進高濃度淀粉液化的預處理方法，是以質量分數35% -60%的淀粉乳為底物，經中溫α -淀粉酶保溫預處理。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述中溫α-淀粉酶保溫預處理條件是:在55-65°C下配制質量濃度為35 % -60 %的淀粉乳，調pH值至5.5?6.5，加入以干基計0.01U/g-lU/g淀粉的中溫α -淀粉酶，保溫處理5-30min。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述中溫α-淀粉酶保溫預處理條件是:在55-60°C下配制質量濃度為45% -60%的淀粉乳，調pH值至5.5?6.5，中溫α -淀粉酶的用量為以干基計0.075-lU/g淀粉，保溫時間為15-30min。
4.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述中溫α-淀粉酶保溫預處理條件是:在55°C下配制質量濃度為45%的淀粉乳，調pH值至5.5?6.5，中溫α -淀粉酶的用量為以干基計0.075U/g淀粉，保溫時間為15min。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述中溫α-淀粉酶保溫預處理條件是:在55-65°C下配制質量濃度為50-60%的淀粉乳，調pH值至5.5?6.5，中溫α -淀粉酶的用量為以干基計0.075-lU/g淀粉，保溫時間為15-30min。
6.一種高濃度淀粉液化的方法，是以高濃度淀粉乳為底物，經中溫α-淀粉酶保溫預處理，再加入耐高溫α-淀粉酶升溫液化。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，在55-65°C下配制質量濃度為35%-60%的淀粉乳，調pH值至5.5?6.5，加入以干基計0.01U/g-lU/g淀粉的中溫α -淀粉酶，保溫處理5-30min ;再加入以干基計8U/g_20U/g淀粉的耐高溫α -淀粉酶進行液化。
8.根據權利要求6或7所述的方法，其特征在于，加入耐高溫α-淀粉酶升溫液化時，液化反應溫度是從60°C以0.5?3°C /min的升溫速度升溫至90°C，保溫液化使得液化液的DE值達到14-16。
9.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，在55-65°C配制45%-60%的淀粉乳，調pH值至5.5?6.5，加入以干基計0.075-lU/g淀粉的中溫α -淀粉酶，保溫時間為15-30min，然后，加入以干基計12_20U/g淀粉的耐高溫α -淀粉酶進行液化處理。
10.根據權利要求6或9所述的方法，其特征在于，在60°C配制45%-50%的淀粉乳，調pH值至5.5?6.5，加入以干基計0.075U/g淀粉的中溫α -淀粉酶，保溫時間為15min，然后，加入以干基計12U/g淀粉的耐高溫α-淀粉酶進行液化處理。
【文檔編號】C12P19/14GK104293863SQ201410522741
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月30日 優先權日:2014年9月30日
【發明者】顧正彪, 李兆豐, 彭丹丹, 李才明, 洪雁, 程力 申請人:江南大學