本发明属于淀粉加工技术领域，尤其涉及一种木薯全粉原料的处理方法及其在柠檬酸发酵中的应用。
背景技术：
柠檬酸(citricacid，简称ca)，化学名称2-羟基丙烷-1，2，3-三羧酸(c6h8o7)又名枸橼酸，是三羧酸循环的中间代谢产物，广泛应用于食品、医药、化工等领域。柠檬酸在水中溶解度高，具有柔和爽快的酸味，能被生物体直接吸收代谢，被fao/who认定为gras(公认安全的)，被称为第一食用酸味剂。同时，柠檬酸也是化学合成的中间体，是非常重要的平台化合物。近年来，柠檬酸在新型产业领域的应用不断被开拓，诸如纳米医学，药物运输与组织工程等领域，其市场需求量逐年增长。
近年来，柠檬酸市场虽然比较活跃，但柠檬酸利润较低，其中生产原料成本是制约柠檬酸产业提升的重要因素。柠檬酸传统发酵方式主要以玉米为原料，但生产成本较高，同时玉米作为重要的粮食资源限制了其应用。木薯作为廉价的非粮原料应用于柠檬酸生产受到了广泛关注。现有技术针对木薯用于发酵生产柠檬酸进行了一些研究，专利申请号为200910233468.4的发明专利“一种木薯去渣发酵生产柠檬酸的方法”公开木薯粉在液化温度85～125℃进行水解，经过滤机进行过滤得到清液用于柠檬酸发酵，其缺点是液化温度高易产生非发酵性糖，木薯除渣未实现资源化利用；专利申请号201110341834.5的发明专利“一种全木薯发酵生产柠檬酸的方法”公开了木薯粉液化温度80-110℃进行液化，液化后过滤，保留过滤清液用于柠檬酸发酵，此方法缺点是液化温度高易产生美拉德副反应，仅保留发酵清液，发酵残渣丢弃。木薯粉传统的高温液化方式(液化温度120-145℃添加α-淀粉酶，90℃保持1-3h进行液化)，能耗高且易产生副反应等问题，导致发酵残糖偏高，粮耗偏高。木薯渣中含有丰富的纤维素和未被水解的残余淀粉，直接丢弃，会造成资源的浪费。如何实现非粮资源木薯粉的全利用，实现资源的综合利用，是提升柠檬酸发酵行业亟待解决的重要课题。
技术实现要素：
针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种木薯全粉原料的处理技术及其在柠檬酸发酵中应用的方法。
本发明的技术方案如下：
(1)木薯全粉置于直线加速器，进行辐射处理，辐射剂量5～30kgy，获得辐射木薯粉；
(2)步骤(1)获得的辐射木薯粉添加一定水分调整湿度至30％，纤维素酶添加量为30～50fpu/g，α-淀粉酶为5～15u/g；
(3)步骤(2)获得的木薯粉置于双螺杆挤压机中，在螺杆转速240r/min条件下，进行挤压处理，控制挤出温度为130～140℃；
(4)将步骤(3)挤出物进行粉碎处理，与水按照1∶2.5比例混合均匀，添加α-淀粉酶10～20u/g进行酶解处理，控制酶解温度为60℃，酶解时间1～3h；
(5)在步骤(4)酶解液中添加15g/l的(nh4)2so4配置发酵培养基，调整初始糖浓度16～17％，接种成熟的种子液进行发酵培养，当发酵液中还原糖浓度低于0.5％时，结束发酵。
本发明具有如下有益技术效果：不仅解决了木薯传统高温酶解方式能耗高、且易产生美拉德反应等问题，同时实现了木薯粉的全利用，实现了资源的高效利用，减少环境污染，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明作进一步说明。
以下实施例及对比例中，总糖、还原糖的测定方法采用菲林滴定法，柠檬酸的测定采用hplc测定，孢子计数采用血球计数板；如无特殊说明，均采用本领域常用设备和工艺方法。
实施例1
木薯全粉置于直线加速器，进行辐射处理，辐射剂量5kgy，获得辐射木薯粉；将获得的辐射木薯粉添加一定水分调整湿度至30％，纤维素酶添加量为50fpu/g，α-淀粉酶为15u/g；将木薯全粉置于双螺杆挤压机中，在螺杆转速240r/min条件下，进行挤压处理，控制挤出温度为130℃；挤出物进行粉碎处理，与水按照1∶2.5比例混合均匀，添加α-淀粉酶20u/g进行酶解处理，控制酶解温度为60℃，酶解时间2.5h；在酶解液中添加15g/l的(nh4)2so4配置发酵培养基，调整初始糖浓度16.5％，接种成熟的种子液进行发酵培养，当发酵液中还原糖浓度低于0.5％时，结束发酵。测得发酵周期56h，柠檬酸含量16.4％，残总糖1.8％。
实施例2
木薯全粉置于直线加速器，进行辐射处理，辐射剂量20kgy，获得辐射木薯粉；将获得的辐射木薯粉添加一定水分调整湿度至30％，纤维素酶添加量为40fpu/g，α-淀粉酶为5u/g；将木薯全粉置于双螺杆挤压机中，在螺杆转速240r/min条件下，进行挤压处理，控制挤出温度为140℃；挤出物进行粉碎处理，与水按照1∶2.5比例混合均匀，添加α-淀粉酶15u/g进行酶解处理，控制酶解温度为60℃，酶解时间3h；在酶解液中添加15g/l的(nh4)2so4配置发酵培养基，调整初始糖浓度16％，接种成熟的种子液进行发酵培养，当发酵液中还原糖浓度低于0.5％时，结束发酵。测得发酵周期53h，柠檬酸含量15.9％，残总糖1.6％。
实施例3
木薯全粉置于直线加速器，进行辐射处理，辐射剂量30kgy，获得辐射木薯粉；将获得的辐射木薯粉添加一定水分调整湿度至30％，纤维素酶添加量为30fpu/g，α-淀粉酶为10u/g；将木薯全粉置于双螺杆挤压机中，在螺杆转速240r/min条件下，进行挤压处理，控制挤出温度为135℃；挤出物进行粉碎处理，与水按照1∶2.5比例混合均匀，添加α-淀粉酶10u/g进行酶解处理，控制酶解温度为60℃，酶解时间3h；在酶解液中添加15g/l的(nh4)2so4配置发酵培养基，调整初始糖浓度17％，接种成熟的种子液进行发酵培养，当发酵液中还原糖浓度低于0.5％时，结束发酵。测得发酵周期62h，柠檬酸含量16.8％，残总糖1.8％。
实施例4
木薯全粉置于直线加速器，进行辐射处理，辐射剂量30kgy，获得辐射木薯粉；将获得的辐射木薯粉添加一定水分调整湿度至30％，纤维素酶添加量为40fpu/g，α-淀粉酶为15u/g；将木薯全粉置于双螺杆挤压机中，在螺杆转速240r/min条件下，进行挤压处理，控制挤出温度为135℃；挤出物进行粉碎处理，与水按照1∶2.5比例混合均匀，添加α-淀粉酶15u/g进行酶解处理，控制酶解温度为60℃，酶解时间1h；在酶解液中添加15g/l的(nh4)2so4配置发酵培养基，调整初始糖浓度16.5％，接种成熟的种子液进行发酵培养，当发酵液中还原糖浓度低于0.5％时，结束发酵。测得发酵周期54h，柠檬酸含量16.5％，残总糖1.5％。
实施例5
木薯全粉置于直线加速器，进行辐射处理，辐射剂量10kgy，获得辐射木薯粉；将获得的辐射木薯粉添加一定水分调整湿度至30％，纤维素酶添加量为30fpu/g，α-淀粉酶为15u/g；将木薯全粉置于双螺杆挤压机中，在螺杆转速240r/min条件下，进行挤压处理，控制挤出温度为136℃；挤出物进行粉碎处理，与水按照1∶2.5比例混合均匀，添加α-淀粉酶17u/g进行酶解处理，控制酶解温度为60℃，酶解时间1.5h；在酶解液中添加15g/l的(nh4)2so4配置发酵培养基，调整初始糖浓度16.8％，接种成熟的种子液进行发酵培养，当发酵液中还原糖浓度低于0.5％时，结束发酵。测得发酵周期58h，柠檬酸含量16.7％，残总糖1.7％。
实施例6
木薯全粉置于直线加速器，进行辐射处理，辐射剂量20kgy，获得辐射木薯粉；将获得的辐射木薯粉添加一定水分调整湿度至30％，纤维素酶添加量为40fpu/g，α-淀粉酶为10u/g；将木薯全粉置于双螺杆挤压机中，在螺杆转速240r/min条件下，进行挤压处理，控制挤出温度为130℃；挤出物进行粉碎处理，与水按照1∶2.5比例混合均匀，添加α-淀粉酶15u/g进行酶解处理，控制酶解温度为60℃，酶解时间1.5h；在酶解液中添加15g/l的(nh4)2so4配置发酵培养基，调整初始糖浓度16.4％，接种成熟的种子液进行发酵培养，当发酵液中还原糖浓度低于0.5％时，结束发酵。测得发酵周期53h，柠檬酸含量16.3％，残总糖1.4％。
对比例(现有技术)
木薯粉与水按照1∶2.5比例混合均匀，添加高温α-淀粉酶，添加量为40u/g木薯粉；二次喷射液化(一次喷射温度95℃，二次喷射温度125℃)，在液化温度90℃下维持2.5h，经碘试合格，获得液化混液，液化混液经过板块压滤得到液化清液，除去木薯渣；木薯液化清液中添加硫酸铵15g/l，配置发酵培养基，调整初始总糖浓度为16.5％，接种成熟的种子液进行发酵培养，当发酵液中还原糖浓度低于0.5％时，结束发酵。测得发酵周期65h，柠檬酸含量15.8％，残糖2.9％。
将实施例1～6各项测试指标与对比例进行比较，结果参见下表。
表1实施例1～6与对比例各项测试指标对比结果
从表1可以看出，实施例1～6应用了本发明技术，发酵周期缩短，降低发酵过程能量消耗，发酵转化率明显提升，发酵残总糖显著降低，降低44％，发酵指数明显提升，提高21％，提高了发酵效率，实现了木薯粉的全利用，具有重要的经济效益和环境效益，具有重要的工业应用价值。以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。