一种提高高浓度淀粉糖化反应效率的方法
【专利摘要】本发明公开了一种提高高浓度淀粉糖化反应效率的方法，属于淀粉制糖【技术领域】。本发明是以以高浓度淀粉液化产物为底物，添加葡萄糖淀粉酶，采用超声波预处理方法提高糖化反应效率，最终降低葡萄糖的生产成本。本发明的淀粉浓度由工业上的30％左右提高到50％左右，可以减少淀粉制糖后期糖液蒸发能耗，从而克服淀粉制糖水耗高、能耗高等缺陷。
【专利说明】一种提高高浓度淀粉糖化反应效率的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种提高高浓度淀粉糖化反应效率的方法，属于淀粉制糖【技术领域】。【背景技术】
[0002]随着人们生活水平的提高，淀粉糖的需求量越来越大。在淀粉糖传统酶法生产工艺中，淀粉乳初始浓度通常控制在25%~35%，相对较低的浓度会带来高水耗、高能耗等问题，另外，在一些氨基酸、抗生素的发酵中，需要添加40 %以上的糖液作为碳源，而传统工艺所得到的糖液需要浓缩才能使用，会增加这些发酵产品的成本，因此，着力于提高淀粉乳初始浓度非常必要。然而，随着底物浓度的提高，淀粉糖化反应效率会存在明显的下降，不利于淀粉糖生产成本的控制。
[0003]目如，国内外对闻浓度淀粉液化、糖化工艺已有一定研究，而有关超声波预处理提高高浓度淀粉糖化效率的研究未见报道。因此本发明选择淀粉液化产物为底物，经超声波预处理，以提高葡萄糖淀粉酶所催化的糖化反应速率和葡萄糖得率。
【发明内容】
[0004]本发明主要是提供一种提高高浓度淀粉糖化反应效率的方法，是以高浓度淀粉液化产物为底物，经超声波预处理，以提高葡萄糖淀粉酶所催化的糖化反应速率和葡萄糖得率。
[0005]所述方法是以淀粉液化产物为底物，采用超声波预处理对反应体系流动性进行改善，再以葡萄糖淀粉酶为糖化酶制备葡萄糖。
[0006]所述高浓度淀粉初始浓度为40 % -60 % (w/w,以干基计)，经耐高温α -淀粉酶液化后，淀粉液化产物的DE值为5-25。
[0007]所述超声波处理条件优选:以淀粉液化产物为底物，用盐酸调pH值至4.0-5.0，加入葡萄糖淀粉酶20-100U/g淀粉(以干基计)，超声波功率为100-200W，超声波预处理时间为30-180S，糖化反应温度40-60°C，反应时间12_72h。所述超声波预处理的反应体系优选
0.05-0.1kg0
[0008]所述超声波处理条件进一步优选:以淀粉液化产物为底物，用盐酸调pH值至4.5，加入葡萄糖淀粉酶50U/g淀粉(以干基计)，进行超声波处理:超声波功率为125W，超声波预处理时间为90s，其中工作时间为3s，间歇时间为3s。
[0009]本发明的有益效果:相比于不用超声波处理，用超声波预处理可以明显加速葡萄糖淀粉酶对淀粉液化产物的糖化速率，与此同时提高了葡萄糖得率。经过超声波处理后，超声波的能量部分传递给了底物分子与酶分子，加快了分子热运动，提高了相互碰撞概率，从而提高了糖化效率；超声波产生的空化作用一方面能改变底物的外在结构，另一方面，其产生的冲击波的能量足以破坏分子内和分子间的化学键，从而有降低体系粘度的作用。本发明的底物浓度由工业上的30%左右提闻到50%左右,可以减少淀粉制糖后期蒸发能耗,从而克服淀粉制糖水耗闻、能耗闻等缺陷。【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1超声时间和反应初速率的关系。
[0011]图2超声波预处理时间对葡萄糖得率的影响。
【具体实施方式】
[0012]用高效液相色谱法(HPLC)检测最终糖化产物。
[0013]实施例1超声波预处理对高浓度淀粉糖化反应初速率的影响
[0014]工艺过程:
[0015]初始浓度为50% (w/w,以干基计)的淀粉乳经耐高温α _淀粉酶液化后，控制淀粉液化产物的DE值为15左右，加入50U/g葡萄糖淀粉酶(杰能科公司产品)，超声波条件为:反应液PH为4.5，超声波功率为125W，预处理时间为0-180s，其中工作时间为3s，间歇时间为3s。糖化反应温度60°C，反应时间IOmin。测定超声时间和反应初速率的关系。结果如图1所示。
[0016]从反应结果显示，一定时间的超声波预处理可以明显地加速葡萄糖淀粉酶对淀粉的糖化速度。未超声的糖化液反应初速率为1.8g/(L.min)，超声90s (功率125W)的反应初速率比空白提高了 31.5%。继续延长超声时间，反而会降低反应速率。
[0017]实施例2超声波预处理对高浓度淀粉糖化反应过程的影响
[0018]工艺过程:
[0019]初始浓度为50% (w/w,以干基计)的淀粉乳经耐高温α _淀粉酶液化后，控制淀粉液化产物的DE值为15左右，加入50U/g葡萄糖淀粉酶，超声波条件为:反应液pH为4.5，超声波功率为125W，预处理时间为90s，其中工作时间为3s，间歇时间为3s，反应体系为
0.05kg。糖化反应温度60°C，反应时间48h。测定超声波预处理对糖化过程的影响，未经过超声波预处理的为空白对照组。结果如图2所示。
[0020]实验结果显示，经超声波预处理后，淀粉糖化前期反应速率明显提高。糖化24h后，超声预处理的样品的葡萄糖得率高于对照48h时的葡萄糖得率，说明超声波预处理可以缩短糖化时间。而继续延长糖化24h时间，葡萄糖得率增长缓慢。
[0021]实施例3超声波预处理反应条件的确定
[0022](I)超声波预处理的最佳功率:超声波功率的大小不同，对于糖化反应的促进效果就不同。不同超声波处理功率与最终葡萄糖得率的关系如表1所示。
[0023]实验结果显示，适度的超声波处理能够提高葡萄糖得率。当超声功率太高时，葡萄糖得率会下降，这可能与高强度超声会影响葡萄糖淀粉酶活力有关。因此，选择功率125W超声波预处理反应液最佳。
[0024]表1
[0025]
【权利要求】
1.一种提高高浓度淀粉糖化反应效率的方法，其特征在于，是以高浓度淀粉液化产物为底物，经超声波预处理，以提高葡萄糖淀粉酶所催化的糖化反应速率和葡萄糖得率。
2.根据权利要求1所述的的方法，其特征在于，所述高浓度淀粉液化产物是将初始质量浓度以干基计为40% -60%的淀粉经耐高温α -淀粉酶液化处理，淀粉液化产物的DE值为 5-25。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述超声波预处理条件是:以淀粉液化产物为底物，用盐酸调PH值至4.0-5.0，加入葡萄糖淀粉酶以干基计:20-100U/g淀粉，超声波功率为100-200W，超声波预处理时间为30-180s，其中工作时间为3s，间歇时间为3s。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述葡萄糖淀粉酶的用量优选以干基计50U/g淀粉。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述超声波预处理条件优选:功率为125W，超声波预处理时间为90s，其中工作时间为3s，间歇时间为3s。
6.根据权利要求1-5任一所述的方法，其特征在于，糖化反应温度40-60°C，反应时间12-72h。
【文档编号】C12P19/20GK103981240SQ201410201603
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月13日 优先权日:2014年5月13日
【发明者】李兆丰, 顾正彪, 曲世洋, 李才明, 洪雁, 程力 申请人:江南大学