专利名称：一种综合利用脱脂米糠的方法
技术领域：
本发明属于资源综合利用技术领域，特别涉及一种综合利用脱脂米糠的方法。
背景技术：
我国每年稻谷总产量在2亿吨左右，在加工过程中会副产1000多万吨米糠。米糠的营养丰富，其中蛋白质含量约12-18%，脂肪16-20%，矿物质12%，膳食纤维约14%，碳水化合物总量约50%。脱脂米糠是利用米糠生产米糠油的副产品，脱脂过程使米糠中的脂肪酶失去活性，除去了米糠中的真菌、细菌等不良物质，保留了米糠的天然营养成分。目前，国内大部分脱脂米糠只是作为饲料原料使用，附加值较低，大量的营养成分未能得到再加工和综合利用。目前脱脂米糠利用的方法主要是单一提取植酸盐或者米糠蛋白和米糠纤维，由于未能对脱脂米糠中的淀粉和糖类物质进行处理，生产过程中易发生颜色反应，得到的各种产品颜色较深、纯度较低，且过程中产生大量废弃物。脱脂米糠中含有丰富的碳水化合物，可作为各种生物发酵制品的发酵生产用培养基；脱脂米糠约含有12-20%的低过敏性蛋白质，可用于开发各种米糠蛋白产品；脱脂米糠中含有约6-10%的植酸，是目前工业化生产植酸盐及其衍生物(植酸或者肌醇)的理想原料；脱脂米糠中富含纤维素与半纤维素，是制造膳食纤维的良好原料。因此，可以采用合理的工艺进行综合利用来提高脱脂米糠的附加值。现在大部分的研究集中在对于米糠油和米糠蛋白的提取利用方面，如CN101575620A提出了一种综合利用米糠生产发酵用原料、米糠油及蛋白饲料的方法。主要以米糠为原料，用淀粉酶、糖化酶处理，上清液作为生物发酵用原料的碳源；残渣用来提取油脂，得到米糠油；提油后的残渣提取蛋白。该法没有对米糠中所含的纤维、植酸进行分离处理。CN102178151A提供了一种利用脱脂米糠联产制备米糠膳食纤维和米糠蛋白的方法，利用脱脂米糠为原料，经过碱处理、离心处理及酶处理降解技术、离心沉淀及等电点沉淀技术，实现了米糠膳食纤维与米糠蛋白的联产制备。该法对米糠中所含的淀粉糖分、植酸成分没有进行分离。上述方法没有对米糠主要成分进行深度分离，只是分离了其中的一部分，降低了米糠资源的增值率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种综合利用脱脂米糠的方法，实现对米糠中的主要成分进行综合利用，可以生产发酵用原料、植酸盐、米糠蛋白和米糠纤维。本发明采用的技术方案如下
一种综合利用脱脂米糠的方法，步骤如下
I)在脱脂米糠中加入液化酶进行液化，固液分离获得上清液A和残渣A，上清液A直接作为发酵用原料；
2)残渣A加水混匀后调节pH值为酸性，然后固液分离获得上清液B和残渣B;上清液B调节pH为碱性后进行过滤，所得滤饼干燥后获得植酸盐产品；
3)残渣B加水后与碱性蛋白酶反应，固液分离获得残渣C和上清液C，残渣C经后处理获得膳食纤维产品，上清液C后处理获得米糠蛋白产品；
其中，在步骤I)液化后或者步骤3)进行酶解前加入糖化酶进行糖化处理。步骤2)中调节上清液B时依次用氢氧化钙溶液和氨水调节pH至为4. 5-5. 0和9.0-10.0。具体的，所用的氢氧化钙和氨水的质量浓度可选用10%。残渣A加水混匀后调节pH值为3. 9-4. O。步骤3)中加入碱性蛋白酶后于55_60°C酶解l_2h。残渣C加入3-4倍重量加热到55_60°C的95%乙醇溶液，常温静置lh，过滤，用水
清洗滤饼后烘干得到膳食纤维产品。上清液C调节pH值至6. 5-7. 0，减压浓缩后喷雾干燥，得到米糠蛋白产品。具体的，步骤如下
1)将脱脂米糠中加入其3-6倍重量的水，1-2%质量比例的液化酶，于90°C液化直至碘试完全，分离得到残渣A和上清液A，上清液A直接作为生产发酵用培养基；
2)将残渣A加入5-7倍重量的水，调节pH值至3.9-4. 0,在60°C搅拌反应4. 5-5. 5h，过滤得到残洛B和上清液,用水清洗残洛B，合并上清液与清洗液为上清液B，用氢氧化钙溶液调节PH至4. 5-5. 0，后用氨水调节pH至9. 0-10. 0，过滤，得到的滤饼清洗后烘干得到植酸盐产品；
3)残渣B加入3-5倍重量的水，调节pH值至4-5，加入残渣B质量2_3%的糖化酶糖化l_2h，过滤，滤渣加入3-5倍重量的水，调节pH值至8. 5-9. 0，加入0. 2-0. 3%碱性蛋白酶55-60°C酶解l_2h，分离得到残渣C和上清液C，残渣C中加入3-4倍重量加热到55_60°C的95%乙醇溶液静置Ih后过滤，用水清洗滤饼后烘干得到膳食纤维产品；上清液C调节pH值至6. 5-7. 0，减压浓缩后喷雾干燥，得到米糠蛋白产品。或者，步骤如下
1)在脱脂米糠中加入3-6倍重量的水，1-2%的液化酶，在90°C进行液化直至碘试完全；冷却至60°C，调节pH值至4-5，加入2-3%糖化酶糖化l_2h，分离后得到残渣A和上清液A，上清液A直接作为发酵用原料；
2)将残渣A加入5-7倍重量的水，调节pH值至3.9-4. 0,在60°C搅拌反应4. 5-5. 5h，过滤得到残洛B和上清液,用水清洗残洛B，合并上清液与清洗液为上清液B，用氢氧化钙溶液调节PH至4. 5-5. 0，后用氨水调节pH至9. 0-10. 0，过滤，得到的滤饼清洗后烘干得到植酸盐产品；
3)残渣B加入3-5倍重量的水，调节pH值至8.5-9. 0，加入0. 2-0. 3%碱性蛋白酶，55-60°C酶解l_2h，分离得到残渣C和上清液C，残渣C加入3-4倍重量加热到55_60°C的95%乙醇溶液，常温静置Ih后过滤，用水清洗滤饼后烘干得到膳食纤维产品；上清液C调节pH值至6. 5-7. 0，减压浓缩后喷雾干燥，得到米糠蛋白产品。本发明是一种综合利用脱脂米糠生产发酵用原料、植酸盐、米糠蛋白和米糠纤维的方法。通过对提取步骤、提取顺序以及提取参数的设计，对脱脂米糠中的主要成分进行了深度分离，大大提高了脱脂米糠的利用率和经济价值，有效地降低了生产成本。其中，脱脂米糠中淀粉和大分子糖类物质酶解后作为发酵原料，降低了后续提取植酸盐、米糠蛋白和米糠纤维的成本，提高了相关产品的纯度，充分利用了生物资源，产生更大的经济效益；在提取糖液、蛋白质、植酸盐后，其残渣中膳食纤维纯度和含量大大提高。本发明相对于现有技术，有以下优点
本发明的方法脱脂米糠综合利用率高，减少了生产过程废物污染的产生。
图I为本发明实施例I综合利用脱脂米糠的方法的流程示意图。
具体实施例方式以下以具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此
以下实施例与对比例中所用液化酶为购自诺维信的淀粉酶Termamyl SC ;糖化酶为购自诺维信的糖化酶AMG300L ;碱性蛋白酶为购自无锡杰能科的碱性蛋白酶protex 6L。实施例I
l)50g脱脂米糠中加入5倍重量的水(250g)，l% (0. 5g)的液化酶，于90°C搅拌反应，直至碘试完全，冷却至60°C，调节pH值至4. 5，加入2% (Ig)糖化酶，糖化2h，过滤，得到残渣A和上清液A。上清液A直接作为生产发酵用培养基将上清液A用氨水调整pH5. 5后经过121°C高温蒸汽灭菌15min，冷却后接入丙酮丁醇梭菌进行厌氧发酵，接种量为培养基体积的2%，发酵温度32°C，发酵时间72h，经过发酵后可以得到溶剂含量16. 5g/L的发酵液，其中丙酮、丁醇、乙醇的比例约为3:6:1，发酵液蒸馏分离得丙酮、丁醇和乙醇。2)将残渣A加入其5倍重量的水，调节pH值至3. 9，在60°C搅拌反应5h，过滤得到残渣B和上清液，用水清洗残渣B，上清液与清洗液合并作为上清液B，用10%(wt%，下同)氢氧化钙溶液调节PH至4. 5，再用10%氨水调节pH至9. 0，过滤，得到的滤饼用水冲洗3次，后烘干得到植酸盐产品2. 33g。3)残渣B加入其5倍重量的水，调节pH值至9. 0，加入残渣B质量0. 2%的碱性蛋白酶，60°C酶解lh，后离心，得到残渣C和上清液C，残渣C中加入4倍重量加热到60°C的95%乙醇溶液静置Ih后过滤，用水清洗滤饼后烘干得到膳食纤维产品10. 02g ;上清液C调节pH值至7.0，减压浓缩后喷雾干燥，得到米糠蛋白产品5. 15 g (蛋白含量57. 55%)。蛋白质测定按照GB/T 5009. 5-2010方法进行，膳食纤维测定按照GB/T5009. 88-2008 进行，下同。 实施例2
1)50g脱脂米糠中加入5倍重量的水，1%的液化酶，于90°C搅拌反应，直至碘试完全，过滤，得到残渣A和上清液A，上清液A直接作为生产发酵用培养基，按照实施例I方法经发酵得到生物化工产品丙酮、丁醇和乙醇；
2)将残渣A加入5倍重量的水，调节pH值至3.9，在60°C搅拌反应5h，过滤得到残渣B和上清液,用水清洗残洛B后过滤得到上清液和残洛,两次上清液合并作为上清液B，用10%氢氧化I丐溶液调节pH至4. 5,后用10%氨水调节pH至9. 0,过滤,得到的滤饼用水冲洗3次，后烘干得到植酸盐产品3. 15g。3)残渣B加入5倍的水，调节pH值至4. 5，加入2%糖化酶，糖化2h，过滤，得到滤渣，加入5倍重量的水，调节pH值至9. 0，加入0. 2%碱性蛋白酶，60°C酶解lh，后离心，得到残渣C和上清液C，残渣C中加入4倍重量加热到60°C的95%乙醇溶液静置Ih后过滤，用水清洗滤饼后烘干得到膳食纤维产品9. 12g ;上清液C调节pH值至7. 0，减压浓缩后喷雾干燥，得到米糠蛋白产品5. 80g (蛋白含量64. 06%)。对比例I
l)50g脱脂米糠中加入5倍重量的水，1%的液化酶，于90°C搅拌反应，直至碘试完全，冷却至60°C，调节pH值至4. 5，加入2%糖化酶，糖化2h，过滤，得到残渣A和上清液A，上清液A直接作为生产发酵用培养基，按照实施例I方法经发酵得到生物化工产品丙酮、丁醇和乙醇；
2)残渣A加入5倍的水，调节pH值至9. 0，加入0. 2%碱性蛋白酶，60°C酶解lh，后离心，得到残渣B和上清液B ;上清液B调节pH值至7. 0，减压浓缩后喷雾干燥，得到米糠蛋白产品5. 56 (蛋白含量45. 36%) g。3)将残渣B加入5倍重量的水，调节pH值至3. 9，在60°C搅拌反应5h，过滤得到残渣C和上清液C，用水清洗残渣C后过滤得到上清液D和残渣D，两次上清液合并，用10%氢氧化I丐溶液调节pH至4. 5,后用10%氨水调节pH至9. 0,过滤,得到的滤饼用水冲洗2-3次，后烘干得到植酸盐产品2. 13g。残渣D中加入4倍重量加热到60°C的95%乙醇溶液静置Ih后过滤，用水清洗滤饼后烘干得到膳食纤维产品10. 21g。上述实施例为本发明优选的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的 限制，其他的任何未背离本发明所作的改变均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种综合利用脱脂米糠的方法，其特征在于，步骤如下 .1)在脱脂米糠中加入液化酶进行液化，固液分离获得上清液A和残渣A，上清液A直接作为发酵用原料； .2)残渣A加水混匀后调节pH值为酸性，然后固液分离获得上清液B和残渣B;上清液B调节pH为碱性后进行过滤，所得滤饼干燥后获得植酸盐产品； .3)残渣B加水后与碱性蛋白酶反应，固液分离获得残渣C和上清液C，残渣C经后处理获得膳食纤维产品，上清液C后处理获得米糠蛋白产品； 其中，在步骤I)液化后或者步骤3)进行酶解前加入糖化酶进行糖化处理。
2.如权利要求I所述的综合利用脱脂米糠的方法，其特征在于，步骤2)中调节上清液B时依次用氢氧化钙溶液和氨水调节pH至为4. 5-5. O和9. 0-10. O。
3.如权利要求2所述的综合利用脱脂米糠的方法，其特征在于，步骤2)中残渣A加水混匀后调节pH值为3. 9-4. O。
4.如权利要求3所述的综合利用脱脂米糠的方法，其特征在于，步骤3)中残渣B加水后与碱性蛋白酶于55-60°C酶解反应l_2h。
5.如权利要求4所述的综合利用脱脂米糠的方法，其特征在于，步骤3)中残渣C加入.3-4倍重量加热到55-60°C的95%乙醇溶液，常温静置lh，过滤，用水清洗滤饼后烘干得到膳食纤维产品。
6.如权利要求4所述的综合利用脱脂米糠的方法，其特征在于，步骤3)中上清液C调节pH值至6. 5-7. 0，减压浓缩后喷雾干燥，得到米糠蛋白产品。
7.如权利要求6所述的综合利用脱脂米糠的方法，其特征在于，步骤如下 .1)将脱脂米糠中加入其3-6倍重量的水，1-2%质量比例的液化酶，于90°C液化直至碘试完全，分离得到残渣A和上清液A，上清液A直接作为生产发酵用培养基； .2)将残渣A加入5-7倍重量的水，调节pH值至3.9-4. 0,在60°C搅拌反应4. 5-5. 5h，过滤得到残洛B和上清液,用水清洗残洛B，合并上清液与清洗液为上清液B，用氢氧化钙溶液调节PH至4. 5-5. 0，后用氨水调节pH至9. 0-10. 0，过滤，得到的滤饼清洗后烘干得到植酸盐产品； .3)残渣B加入3-5倍重量的水，调节pH值至4-5，加入残渣B质量2_3%的糖化酶糖化l_2h，过滤，滤渣加入3-5倍重量的水，调节pH值至8. 5-9. 0，加入0. 2-0. 3%碱性蛋白酶.55-60°C酶解l_2h，分离得到残渣C和上清液C，残渣C中加入3-4倍重量加热到55_60°C的.95%乙醇溶液静置Ih后过滤，用水清洗滤饼后烘干得到膳食纤维产品；上清液C调节pH值至6. 5-7. 0，减压浓缩后喷雾干燥，得到米糠蛋白产品。
8.如权利要求6所述的综合利用脱脂米糠的方法，其特征在于，步骤如下 .1)在脱脂米糠中加入3-6倍重量的水，1-2%的液化酶，在90°C进行液化直至碘试完全；冷却至60°C，调节pH值至4-5，加入2-3%糖化酶糖化l_2h，分离后得到残渣A和上清液A，上清液A直接作为发酵用原料； .2)将残渣A加入5-7倍重量的水，调节pH值至3.9-4. 0,在60°C搅拌反应4. 5-5. 5h，过滤得到残洛B和上清液,用水清洗残洛B，合并上清液与清洗液为上清液B，用氢氧化钙溶液调节PH至4. 5-5. 0，后用氨水调节pH至9. 0-10. 0，过滤，得到的滤饼清洗后烘干得到植酸盐产品；3)残渣B加入3-5倍重量的水，调节pH值至8. 5-9. O，加入0. 2-0. 3%碱性蛋白酶，55-60°C酶解l_2h，分离得到残渣C和上清液C，残渣C加入3-4倍重量加热到55_60°C的95%乙醇溶液，常温静置Ih后过滤，用水清洗滤饼后烘干得到膳食纤维产品；上清液C调节pH值至6. 5-7. 0，减压浓缩后喷雾干燥，得到米糠蛋白产品。全文摘要
本发明属于资源综合利用技术领域，特别涉及一种综合利用脱脂米糠的方法。在脱脂米糠中加入液化酶进行液化，固液分离获得上清液A和残渣A，上清液A直接作为发酵用原料；残渣A加水混匀后调节pH值为酸性，然后固液分离获得上清液B和残渣B；上清液B调节pH为碱性后进行过滤，所得滤饼干燥后获得植酸盐产品；残渣B加水后与碱性蛋白酶反应，固液分离获得残渣C和上清液C，残渣C经后处理获得膳食纤维产品，上清液C后处理获得米糠蛋白产品；其中，在步骤1)液化后或者步骤3)进行酶解前加入糖化酶进行糖化处理。本发明的方法脱脂米糠综合利用率高，减少了生产过程废物污染的产生。
文档编号C12P21/06GK102618609SQ20121008190
公开日2012年8月1日 申请日期2012年3月26日 优先权日2012年3月26日
发明者李洪亮, 杨旭, 陈俊英, 马晓建 申请人:郑州凯乐生物能有限公司