专利名称：玉米的耦合酒精发酵和超氧化物歧化酶提取的加工方法
所属领域本发明属于生物工程领域中的发酵工程和酶工程，尤其是一种玉米的耦合酒精发酵和超氧化物歧化酶提取的加工方法。
背景技术：
玉米在我国是仅次于水稻的重要粮食作物，约占我国粮食产量的22％左右，在粮食、饲料、化工、医药、轻工和经贸等行业，都是重要的产品和原料。据国际谷物理事会统计，2003～2004年度世界玉米总产量为6.15亿吨，其中美国和中国是最大的玉米生产国，产量分别是2.57亿吨和1.14亿吨。
近年来，随着人们生活水平的提高，玉米已由传统的食用粮食向加工用粮食转化。因深加工缺少良策，造成玉米大量积压，玉米生产与加工转化的矛盾十分突出。目前我国粮库中的陈化粮(储存4年以上)达2500万吨，这些粮食已基本失去了食用价值，各级政府每年为储存粮食支付大量补贴，财政不堪重负。而我国又是原油净进口国，年进口原油6000万吨以上，石油储备严重不足，一旦危机发生，我国将首当其冲受到直接影响。据此国务院在2000年9月正式批准了利用陈化粮生产燃料酒精的计划，″十五″末我国汽油消耗量将达5000万吨，若酒精添加量按10％计，则需燃料酒精500万吨，可消耗玉米余粮约1600万吨。采用玉米原料发酵生产酒精，可大量消耗玉米生产清洁能源，为过剩的玉米解决销路问题。
超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase，简称SOD)是广泛存在于动物、植物和微生物中的一种超氧阴离子自由基的清除剂，具有抗辐射，抗肿瘤、抗病毒及抗衰老作用，广泛应用于医药、保健品、化妆品和食品等诸多领域，是一种极具开发前途和市场效益的酶制剂。玉米籽粒中SOD的含量因品种不同略有差异，若单独利用玉米提取SOD生产成本较高，缺乏市场竞争力。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种玉米的耦合酒精发酵和超氧化物歧化酶提取的加工方法，它是通过对玉米的深加工在提取超氧化物歧化酶后可同时耦连发酵生产出酒精。
本发明的目的是这样实现的
该玉米的耦合酒精发酵和超氧化物歧化酶提取的加工方法为(1)将玉米粒清洗后，以1∶2～3的重量比加入pH 7.8、浓度为0.05～0.2mol/L的磷酸盐缓冲液，在20℃～40℃温度下浸泡24～60小时；(2)按1∶2～3重量比的清水洗涤浸泡后的玉米2～3次，该洗涤水留存待用；(3)将玉米粒粉碎，然后加入玉米粒重量1.5～2.5倍的pH值7～8的磷酸盐缓冲液进行均浆，在室温下浸提1～2小时，离心过滤，分别得到上清液和玉米淀粉残渣，所得到的上清液用于制备超氧化物歧化酶，所得到的玉米淀粉残渣用于制备酒精；(4)将所得的上清液超滤浓缩，过滤后得到提取液；(5)将所得的提取液中加入(NH4)2SO4至饱和浓度40～50％，静置4～10小时后，离心，再在该提取液中加入(NH4)2SO4至饱和浓度85～95％，静置4～10小时，离心、取沉淀；(6)将所得沉淀用pH值7～8的磷酸盐缓冲液溶解，然后通过超滤装置反复超滤多次直至脱盐、浓缩，使该提取液浓缩至原体积的1/4～1/2；(7)该浓缩液经过冷冻干燥后，得到去除大量杂蛋白的超氧化物歧化酶成品；(8)将上述所得玉米淀粉残渣采用上述留存的洗涤水进行调浆，同时添加4～8μ/克的原料耐高温α-淀粉酶，在90℃～95℃温度条件下液化90～120分钟，然后冷却至55℃～60℃，再添加100～150μ/克的原料糖化酶，糖化10～12小时，糖化结束后冷却至28℃～30℃，按原料量的0.05～0.1％添加经复水活化的耐高温酒精活性干酵母进行酒精发酵，发酵温度控制最高不超过38℃，发酵时间60～70小时，蒸馏后得到酒精成品。
所述的磷酸盐缓冲液为磷酸二氢钠与磷酸氢二钠的混合物，其浓度为0.05～0.2mol/L。
本发明的优点和积极效果是将玉米SOD的提取与酒精发酵耦联，酒精发酵企业只需增加少量的设备投资，在利用玉米发酵生产燃料酒精的工艺过程中，提取出具有高附加值的SOD制品，既能提高玉米的利用价值，又能提高企业的经济效益，整个工艺路线简单，成本低，是一项低成本、高效益、高回报的玉米深加工方法。
具体实施例方式
下面对本发明实施例做进一步详述本发明是采用玉米发酵生产酒精的工艺过程中耦合生产超氧化物歧化酶的方法，整个工艺过程为1.泡玉米取1000g清洗后的玉米粒加入1500mL pH值7.8、浓度为0.1mol/L的磷酸盐缓冲液(本发明所述的磷酸盐缓冲液均为磷酸二氢钠与磷酸氢二钠的混合物，其浓度为0.05～0.2mol/L，为公知产品，在此不再赘述)，在30℃温度下浸泡36小时后，去除浸泡液，以诱导产生超氧化物歧化酶；2.洗涤用2倍体积的清水清洗吸胀的玉米粒2遍，该洗涤水留存并将用作酒精发酵的工艺用水；3.粉碎将玉米粒进行粉碎，然后加入1500ml、pH值7～8的磷酸盐缓冲液进行搅拌均浆，在室温下浸提1小时，分别得到上清液和玉米淀粉残渣，其中过滤后获取的上清液用于制备超氧化物歧化酶，玉米淀粉残渣用于制备酒精；4.超滤浓缩将步骤3所得上清液通过截留分子量为10000的超滤装置进行超滤浓缩，得到750ml提取液；5.盐析分级沉淀将步骤4所得提取液中在室温下缓慢搅拌并分多次加入(NH4)2SO4至饱和浓度40％左右，使非超氧化物歧化酶蛋白沉淀，静置8小时离心后，再加入(NH4)2SO4至饱和浓度90％，静置8小时，离心，取沉淀；6、脱盐取步骤5所得沉淀，用500ml、pH值7～8、浓度为0.1mol/L的磷酸盐缓冲液溶解，采用分子截留量为10000的超滤装置反复超滤脱盐多次，得到50ml浓缩液；7、冷冻干燥该浓缩液经过冷冻干燥后，得到去除大量杂蛋白的超氧化物歧化酶853mg。该超氧化物歧化酶为浅灰色粉末，经改进的邻苯三酚自氧化法测定，超氧化物歧化酶(SOD)的比活可达140.7U/mg。
8、酒精发酵将步骤3所得玉米淀粉残渣用步骤2的洗涤水调浆，同时添加6μ/克原料加入耐高温α-淀粉酶，在90℃～95℃温度条件下液化90～120分钟。然后冷却至60℃，加入120μ/克原料糖化酶，糖化10小时，糖化结束后冷却至30℃，按原料量的0.08％添加经复水活化的耐高温酒精活性干酵母进行酒精发酵。发酵温度及控制的时间段为0～12小时，30～33℃；12～60小时，35～38℃；60～72小时，33～35℃。
发酵结束后蒸馏，最终淀粉的出酒率≥53％〔95％(v/v)〕。
权利要求
1.一种玉米的耦合酒精发酵和超氧化物歧化酶提取的加工方法，其特征在于加工方法为(1)将玉米粒清洗后，以1∶2～3的重量比加入pH7.8、浓度为0.05～0.2mol/L的磷酸盐缓冲液，在20℃～40℃温度下浸泡24～60小时；(2)按1∶2～3重量比的清水洗涤浸泡后的玉米2～3次，该洗涤水留存待用；(3)将玉米粒粉碎，然后加入玉米粒重量1.5～2.5倍的pH值7～8的磷酸盐缓冲液进行均浆，在室温下浸提1～2小时，离心过滤，分别得到上清液和玉米淀粉残渣，所得到的上清液用于制备超氧化物歧化酶，所得到的玉米淀粉残渣用于制备酒精；(4)将所得的上清液超滤浓缩，过滤后得到提取液；(5)将所得的提取液中加入(NH4)2SO4至饱和浓度40～50％，静置4～10小时后，离心，再在该提取液中加入(NH4)2SO4至饱和浓度85～95％，静置4～10小时，离心、取沉淀；(6)将所得沉淀用pH值7～8的磷酸盐缓冲液溶解，然后通过超滤装置反复超滤多次直至脱盐、浓缩，使该提取液浓缩至原体积的1/4～1/2；(7)该浓缩液经过冷冻干燥后，得到去除大量杂蛋白的超氧化物歧化酶成品；(8)将上述所得玉米淀粉残渣采用上述留存的洗涤水进行调浆，同时添加4～8μ/克的原料耐高温α-淀粉酶，在90℃～95℃温度条件下液化90～120分钟，然后冷却至55℃～60℃，再添加100～150μ/克的原料糖化酶，糖化10～12小时，糖化结束后冷却至28℃～30℃，按原料量的0.05～0.1％添加经复水活化的耐高温酒精活性干酵母进行酒精发酵，发酵温度控制最高不超过38℃，发酵时间60～70小时，蒸馏后得到酒精成品。
2.根据权利要求1所述的玉米的耦合酒精发酵和超氧化物歧化酶提取的加工方法，其特征在于所述的磷酸盐缓冲液为磷酸二氢钠与磷酸氢二钠的混合物，其浓度为0.05～0.2mol/L。
全文摘要
本发明属于生物工程领域中的发酵工程和酶工程的一种玉米的耦合酒精发酵和超氧化物歧化酶提取的加工方法。主要技术特点是将玉米SOD的提取与酒精发酵耦联，酒精发酵企业只需增加少量的设备投资，在利用玉米发酵生产燃料酒精的工艺过程中，提取出具有高附加值的SOD制品，既能提高玉米的利用价值，又能提高企业的经济效益，整个工艺路线简单，成本低，是一项低成本、高效益、高回报的玉米深加工方法。
文档编号C12P7/06GK1710083SQ20041001963
公开日2005年12月21日 申请日期2004年6月17日 优先权日2004年6月17日
发明者赵华 申请人:天津科技大学