專利名稱：一種濕法制糖方法及賴氨酸的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種濕法制糖方法，特別是只需將部分糖化產物通過壓濾的方式進行固液分離的濕法制糖方法以及利用該制糖方法制得的糖液進行賴氨酸制備的方法。
背景技術：
玉米淀粉是廣泛用于飼料、淀粉糖等玉米深加工行業的原料，我國是淀粉及淀粉 糖生產大國，其中淀粉糖年產量逾600萬噸，生產工藝大多采用玉米濕法制糖工藝。玉米濕法制糖工藝是指玉米顆粒用水浸泡后再進行打漿、液化、糖化和分離糖液與糖渣的工藝。其中分離糖液與糖渣步驟直接影響著糖液的純凈度、濃度以及生產成本。傳統的玉米濕法制糖工藝采用板框壓濾機分離糖液與糖渣，且全部糖化產物都要進行壓濾，所需設備和能源消耗較大，獲得的糖液的透光率約為78-90%，DE值約為95-96%。濕法制糖獲得的糖液一般被用于賴氨酸發酵培養基中，糖液的透光率、DE值以及雜質的含量都在很大程度上影響著賴氨酸發酵結果，因此，濕法制糖制得的糖液的質量在很大程度上影響著賴氨酸的制備。
發明內容
本發明的目的是為了克服現有技術的不足，提供一種只需壓濾部分糖化產物、改善糖液濁度并提高糖液收率和DE值的濕法制糖方法以及利用該制糖方法制得的糖液進行賴氨酸制備的方法。為了實現上述目的，一方面，本發明提供一種濕法制糖方法，該方法包括由淀粉質原料制備精淀粉乳，將得到的精淀粉乳進行液化，將液化液進行糖化，并將糖化產物進行固液分離，得到的液體為糖液，其特征在于，所述糖化在絮凝劑存在的條件下進行。另一方面，本發明提供一種賴氨酸的制備方法，該方法包括將賴氨酸發酵菌種接種至發酵培養基中并發酵產生賴氨酸，所述發酵培養基含有糖液，其特征在于，所述糖液的制備方法為上述方法。通過上述技術方案，只需將部分糖化產物通過壓濾的方式進行固液分離，減少了進行壓濾的能源與設備消耗；同時本發明的方法在一定程度上降低了糖液濁度進而改善了糖液質量并提高了糖液的收率和DE值。另外，將本發明制得的糖液用于賴氨酸發酵中，能夠在一定程度上提高發酵制賴氨酸中賴氨酸產量。本發明的其他特征和優點將在隨后的具體實施方式
部分予以詳細說明。
附圖是用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式
一起用于解釋本發明，但并不構成對本發明的限制。在附圖中圖I是根據本發明的濕法制糖方法的工藝流程圖2是常規的濕法制糖方法的工藝流程圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的具體實施方式
進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式
僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。在本發明中，在未作相反說明的情況下，“波美”是波美度的單位，波美度是表示溶液濃度的一種方法，是通過波美比重計檢測溶液得到的度數；“DE值”是指還原糖(以葡萄糖計)占糖衆干物質的百分比。本發明的濕法制糖方法包括由淀粉質原料制備精淀粉乳，將得到的精淀粉乳進行液化，將液化液進行糖化，并將糖化產物進行固液分離，得到的液體為糖液，其特征在于，所述糖化在絮凝劑存在的條件下進行。根據本發明的一種實施方式，如圖I所示，本發明的濕法制糖方法包括用淀粉質 原料制備精淀粉乳，再將精淀粉乳液化，將獲得的液化液進行糖化，糖化在絮凝劑的存在下進行，將糖化后得到的底層糖化產物即絮凝層進行壓濾獲得糖渣與部分糖液，合并該部分糖液與糖化后得到的上清液即得糖液。而在現有技術(如圖2所示)中，需要將所有的糖化產物進行壓濾才可獲得糖液。本發明的發明人發現，當所述糖化在絮凝劑的存在下進行時，蛋白質、老化淀粉、脂肪、色素和其他雜質會隨著糖化的進行不斷絮凝沉淀，得到的上清液無需再經過濾或離心便可直接通過上排獲得部分糖液；而絮凝層再通過過濾或離心設備(如過濾離心機或真空轉鼓過濾機等)獲得另一部分糖液和全部糖渣，因此，本發明只需將部分(20-40重量％ )糖化產物通過過濾或離心設備實現固液分離，相對于常規的濕法制糖方法不僅減少了能源消耗，還特別有利于改善糖液的濁度，并提高糖液的收率和DE值。因此，將所述糖化產物進行固液分離的方式優選為將上清液直接排出并將底層的糖化產物通過壓濾的方式進行固液分離。根據本發明，所述絮凝劑的添加量可以在較寬范圍內選擇，優選情況下，相對于每升液化液，所述絮凝劑的添加量為50-100mg，進一步優選為60-80mg。根據本發明，只要所述糖化在絮凝劑存在的條件下進行就可以實現本發明的目的，所述絮凝劑的種類可以在較寬范圍內選擇。考慮到食品工業中對“產品本身及其制備過程安全無毒”的要求嚴格，所述絮凝劑優選為微生物絮凝劑。常規的微生物絮凝劑是指通過微生物發酵、抽提、精制而得到的一種特殊天然高分子絮凝劑，一般為糖蛋白、粘多糖、蛋白質、纖維素、DNA等高分子化合物，相對分子質量在105以上，主要包括利用微生物細胞壁提取物的絮凝劑、利用微生物細胞壁代謝產物的絮凝齊U、直接利用微生物細胞的絮凝劑和克隆技術所獲得的絮凝劑。本發明中所使用的微生物絮凝劑并不限于上述常規的微生物絮凝劑，將純化后的常規微生物絮凝劑進行改性后獲得的改性微生物絮凝劑也可用于本發明，其中改性的方法為本領域常規使用的方法。所述微生物絮凝劑可參見《微生物絮凝劑》(胡勇有、高寶玉，化學工業出版社)而制備得到，也可商購獲得。進一步優選情況下，所述絮凝劑為殼聚糖型絮凝劑。當使用殼聚糖型絮凝劑作為絮凝劑時，可進一步降低糖液濁度。所述殼聚糖型絮凝劑包括殼聚糖及其衍生物，可以用作絮凝劑的殼聚糖衍生物及其制備方法為本領域技術人員所熟知，在此不再贅述。根據本發明，所述絮凝劑可以與糖化酶一起加入液化液中進行糖化，也可以添加糖化酶糖化一段時間后再加入絮凝劑，還可以分多次添加。優選情況下，所述絮凝劑以3-8次添加的方式添加。其中，每次添加絮凝劑的時間間隔優選至少為3min。當分多次進行添加時，可進一步提聞絮凝效果。最后一次添加絮凝劑的時間距離糖化結束的時間優選至少為30min，以保證最后一次添加的絮凝劑充分發揮絮凝的作用。 本發明的發明人發現，當使用上述優選的方式添加絮凝劑時，能獲得更加優異的絮凝效果，得到的糖化產物分層更為明顯。本發明中，對于由淀粉質原料制備精淀粉乳的方法無特殊要求，可以采用本領域常用的各種方法，例如將淀粉質原料浸泡至干物質含量為53-60質量％，然后將浸泡后的淀粉質原料依次進行頭磨、一級胚芽旋流器分離胚芽、二磨、二級胚芽旋流器分離胚芽，得到渣漿料，將得到的渣漿料輸送至精磨曲篩，篩下物到稀淀粉乳槽，篩上物進行精磨，精磨后經過纖維分離曲篩，篩下物到稀淀粉乳槽，篩上物進入纖維洗滌槽，向纖維洗滌槽加入水進行洗滌，洗滌后的纖維洗滌液自流到稀淀粉乳槽，穩定運行后，控制稀淀粉乳槽中的濃度為5-7波美，將稀淀粉乳槽中的稀淀粉乳輸送到預濃縮離心機進行濃縮，得到粗淀粉乳(濃度為6-9波美)，將粗淀粉乳輸送到分離離心機進行麩質分離，頂流得到麩質水，底流濃淀粉乳輸送到淀粉洗滌旋流器進行淀粉精制得到精淀粉乳(濃度為20-22波美)。本發明中，對于將精淀粉乳進行液化的方法沒有特殊要求，可以采用本領域常用的各種方法，例如，將精淀粉乳調至濃度16. 7-17. 3波美，加入氫氧化鈣調節pH為5. 8-6. 2，按料液干物質量加入a -淀粉酶(I噸干物質加入400_450g的a -淀粉酶)，攪拌均勻后用泵打入液化噴射器，加酶后的精淀粉乳與蒸汽的質量比為I : 0.075-0. 105，出料溫度為106-109°C。從噴射器中出來的料液到達承壓罐，經過液化盤管至氣液分離器，進入層流罐，然后通過維持罐，料液出維持罐進入二次液化罐內，液化DE值控制在13% -17%為液化終點，此時碘色反應為紅棕色、液化液中蛋白質凝聚好、分層明顯、過濾性好。本發明中，只要在絮凝劑的存在下進行糖化即可實現本發明的目的，糖化的其他條件均可選擇本領域技術人員所熟知的條件，例如，將所得液化液加入糖化罐中，在60-70°C，pH值4. 2-4. 4下，加入糖化酶(每噸干物質加入550_650g)與絮凝劑(添加方式如前所述)，攪拌I. 5-2. 5小時，保溫糖化，對于糖化酶的種類無特殊要求，可以采用本領域常用的各種糖化酶，當DE值達到98. 3%左右，取樣用無水酒精檢測，無糊精存在，即到糖化終點，糖化的總時間為20-30小時。將糖化產物進行固液分離，得到糖渣和糖液。本發明中，所述液化液除含有作為主要成分的糊精、低聚糖和還原性糖等之外，還含有雜質如老化淀粉、脂肪、蛋白質及色素，每升液化液中老化淀粉、脂肪、蛋白質及色素的總含量一般為500-2500mg。本發明賴氨酸的制備方法包括將賴氨酸發酵菌種接種至發酵培養基中并發酵產生賴氨酸，所述發酵培養基含有糖液，其特征在于，所述糖液的制備方法為上述濕法制糖的方法。其中，所述糖液的DE值為97-98. 5%、葡萄糖含量為97_98重量％。
本發明中，所述賴氨酸發酵菌種可以為本領域常規使用的賴氨酸發酵菌種，例如可以為谷氨酸棒桿菌(Corynebacterium glutamicum)、大腸桿菌(Escherichia Coli)和黃色短桿菌(Brevibacterium fIavum)中的至少一種。本發明中，只要使用本發明濕法制糖的方法制得的糖液配制賴氨酸發酵培養基即可實現本發明的目的，對所述發酵培養基的其他成分沒有特殊限定，可以用糖液、糖蜜、玉米漿、硫酸銨、磷酸氫二鉀、硫酸鎂、蘇氨酸、蛋氨酸和谷氨酸等配制發酵培養基。根據本發明，每升發酵培養基中各原料的用量可以在很大范圍內改變，優選情況下，相對于每升發酵培養基，糖液的用量可以為40-60克，糖蜜的用量可以為30-50克，玉米漿(干重為20-50重量％ )的用量可以為20-40克,硫酸銨的用量可以為20-40克,磷酸氫二鉀的用量可以為
0.5-1. 5克，硫酸鎂的用量可以為0. 4-0. 6克，蘇氨酸的用量可以為0. 1-0. 3克，蛋氨酸的用量可以為0. 1-0. 3克，谷氨酸的用量可以為0. 2-0. 4克。本發明中，對發酵的其他條件沒有特殊限定。例如，相對于每 升發酵培養基，賴氨酸發酵菌種的接種量可以為5 X IO12-L 5 X IO15個菌落形成單位。所述發酵的條件可以包括溫度為30-38°C，pH值為6. 8-7. 4，時間為28_50h，通氣量為0. 5-2. 2體積體積 分鐘。本發明中，所述賴氨酸的制備方法還可以包括將發酵得到的發酵液進行抽提和純化等步驟，以獲得純度更高的賴氨酸，所述抽提和純化的方法可以為本領域技術人員所熟知的方法，例如，萃取、離子交換和濃縮結晶等方法。需要說明的是，本發明中，當在濕法制糖過程中使用微生物絮凝劑特別是殼聚糖型絮凝劑來制備糖液并進行賴氨酸發酵時，不僅保證了賴氨酸制備工藝中安全無毒的需求，還不會對發酵產生負面影響。微生物絮凝劑相較于無機絮凝劑(硫酸鐵、硫化鋁、聚硅酸硫酸鐵、聚磷氯化鐵、明礬等)和/或有機絮凝劑(丙烯酰胺、聚丙烯酰胺、木質磺酸鹽、聚丙烯酸鈉、聚乙烯亞胺等)更加適于制備用于賴氨酸發酵培養基的糖液。以下將通過實施例對本發明進行詳細描述。以下實施例中，絮凝劑為殼聚糖(購于青島弘海生物技術有限公司，食品級)；透光率的測定方法參照標準QB/T2319-1997，所用儀器為光譜SP-752紫外可見分光光度計(上海光譜儀器有限公司)，透光率越高，說明糖液的濁度越低，糖液越純凈；DE值采用斐林試劑滴定檢測法測得；按照GB10794-89標準檢測發酵液中的賴氨酸含量(以賴氨酸鹽酸鹽計)。以下實施例中，未注明具體條件的實驗方法的，按照常規條件進行。實施例I本實施例用來說明本發明的濕法制糖方法。將100重量份的玉米(粗蛋白含量為7.5質量％ )浸泡至干物質含量為55質量％，然后將浸泡后的玉米依次進行頭磨、一級胚芽旋流器分離胚芽、二磨、二級胚芽旋流器分離胚芽，得到渣漿料，將得到的渣漿料輸送至精磨曲篩，篩下物到稀淀粉乳槽，篩上物進行精磨，精磨后經過纖維分離曲篩，篩下物到稀淀粉乳槽，篩上物進入纖維洗滌槽，向纖維洗滌槽加入水進行洗滌，洗滌后的纖維洗滌液自流到稀淀粉乳槽，穩定運行后，控制稀淀粉乳槽的濃度為6波美。將稀淀粉乳槽中的稀淀粉乳輸送到預濃縮離心機進行濃縮，得到粗淀粉乳，濃度為8波美。將粗淀粉乳輸送到分離離心機進行麩質分離，頂流得到麩質水，底流濃淀粉乳輸送到淀粉洗滌旋流器進行淀粉精制得到精淀粉乳，濃度為21波美。
將精淀粉乳調至濃度17波美，加入氫氧化鈣調節pH = 6. 0，按料液干物質量加入a -淀粉酶(I噸干物質加入430g的a -淀粉酶)，攪拌均勻后用泵打入液化噴射器，加酶后的精淀粉乳與蒸汽的質量比為I : 0. 09，出料溫度為108°C，從噴射器中出來的料液到達承壓罐，經過液化盤管至氣液分離器，進入層流罐，然后通過維持罐，料液出維持罐進入二次液化罐內，液化DE值控制在15 %為液化終點。將所得液化液加入糖化罐，在62°C，pH值4. 3下，加入糖化酶(杰能科公司生產的4060復合糖化酶，每噸干物 質加入600g)和絮凝劑(天然有機蛋白絮凝劑每升液化液加入IOOmg)，攪拌2小時，保溫，當DE值達到98. 3%左右，取樣用無水酒精檢測，無糊精存在，即到糖化終點。78重量％的糖化產物(上清液)經糖化罐中部的上排管排出獲得大部分糖液，22重量％的糖化產物的絮凝層料液經板框壓濾機壓濾，得到另一部分糖液和全部糖渣，合并兩部分的糖液，測得合并后糖液的透光率為98%，DE值為97. 5%。實施例2本實施例用來說明本發明的濕法制糖方法。按照實施例I的方法進行濕法制糖，不同的是，每升液化液加入50mg絮凝劑，達糖化終點后，60重量％的糖化產物(上清液)經糖化罐中部的上排管排出獲得大部分糖液，40重量％的糖化產物的絮凝層料液經板框壓濾機壓濾，得到另一部分糖液和全部糖渣，合并兩部分的糖液，測得合并后糖液的透光率為97. 5%，DE值為97. 2%。實施例3本實施例用來說明本發明的濕法制糖方法。按照實施例I的方法進行濕法制糖，不同的是，分3次添加絮凝劑，每升液化液每次添加20mg，第一次與糖化酶一起加入液化液中，每兩次間的時間間隔為3min，達糖化終點后，70重量％的糖化產物(上清液)經糖化罐中部的上排管排出獲得大部分糖液，30重量％的糖化產物的絮凝層料液經板框壓濾機壓濾，得到另一部分糖液和全部糖渣，合并兩部分的糖液，測得合并后糖液的透光率為98%，DE值為98. 2%。實施例4本實施例用來說明本發明的濕法制糖方法。按照實施例I的方法進行濕法制糖，不同的是，分8次添加絮凝劑，每升液化液每次添加10mg，第一次與糖化酶一起加入液化液中，每兩次間的時間間隔為lOmin，達糖化終點后，80重量％的糖化產物(上清液)經糖化罐中部的上排管排出獲得大部分糖液，20重量％的糖化產物的絮凝層料液經板框壓濾機壓濾，得到另一部分糖液和全部糖渣，合并兩部分的糖液，測得合并后糖液的透光率為99%，DE值為98. 5%。實施例5本實施例用來說明本發明的濕法制糖方法。按照實施例I的方法進行濕法制糖，不同的是，分5次添加絮凝劑，每升液化液每次添加15mg，第一次與糖化酶一起加入液化液中，每兩次間的時間間隔為lOmin，達糖化終點后，75重量％的糖化產物(上清液)經糖化罐中部的上排管排出獲得大部分糖液，25重量％的糖化產物的絮凝層料液經板框壓濾機壓濾，得到另一部分糖液和全部糖渣，合并兩部分的糖液，測得合并后糖液的透光率為98. 5%，DE值為98%。對比例I
按照實施例I的方法進行濕法制糖，不同的是，在糖化結束后再添加絮凝劑，30min后，60重量％的糖化產物(上清液)經糖化罐中部的上排管排出獲得大部分糖液，40重量％的糖化產物的絮凝層料液經板框壓濾機壓濾，得到另一部分糖液和全部糖渣，合并兩部分的糖液，測得合并后糖液的透光率為96. 8 %，DE值為97%。對比例2按照實施例I的方法進行濕法制糖，不同的是，不添加絮凝劑，所有的糖化產物都經板框壓濾機壓濾，測得糖液的透光率為85%，DE值為96%。實施例6本實施例用來說明本發明的賴氨酸的制備方法。
分別用實施例1-5制得的糖液配制賴氨酸發酵培養基(配方為相對于每升發酵培養基，糖液的用量為50克，糖蜜(產地新疆)的用量為40克，玉米漿(干重為35重量％ )的用量為30克，硫酸銨的用量為30克，磷酸氫二鉀的用量為I. 0克，硫酸鎂的用量為0. 5克，蘇氨酸的用量為0. 2克，蛋氨酸的用量為0. 2克，谷氨酸的用量為0. 3克，調節pH值為6.8。)，滅菌冷卻后接種黃色短桿菌(菌株原種FB42，購自江南大學)，控制發酵溫度為37°C，通氣量為2體積體積 分鐘，發酵48h，測定發酵終點發酵液中賴氨酸的含量，結果分別為:201. 0g/L、200. 7g/L、201. 2g/L、201. 5g/L 和 201. lg/L。對比例3按照實施例6的方法制備賴氨酸，不同的是，分別用對比例1-2制得的糖液配制賴氨酸發酵培養基，測定發酵終點發酵液中賴氨酸含量的結果分別為189. 9g/L和189. 5g/L0由以上實施例和對比例可以看出，利用本發明的濕法制糖方法不僅減少了進行壓濾的能源與設備消耗，還在一定程度上改善了糖液的濁度并提高了糖液的濃度。比較實施例I與對比例I可以看出，在糖化過程中加入絮凝劑最終進行壓濾的糖化產物的量少，且透光率及DE值也明顯高。從實施例6和對比例3的結果可以看出，將本發明制得的糖液用于賴氨酸發酵培養基中，不僅不會對發酵產生負面影響，還在一定程度上提高了發酵液中的賴氨酸的含量。以上結合附圖詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明并不限于上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思范圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發明的保護范圍。另外需要說明的是，在上述具體實施方式
中所描述的各個具體技術特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重復，本發明對各種可能的組合方式不再另行說明。此外，本發明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發明的思想，其同樣應當視為本發明所公開的內容。
權利要求
1.一種濕法制糖方法，該方法包括由淀粉質原料制備精淀粉乳，將得到的精淀粉乳進行液化，將液化液進行糖化，并將糖化產物進行固液分離，得到的液體為糖液，其特征在于，所述糖化在絮凝劑存在的條件下進行。
2.根據權利要求I所述的方法，其中，相對于每升液化液，所述絮凝劑的添加量為50_100mgo
3.根據權利要求I或2所述的方法，其中，相對于每升液化液，所述絮凝劑的添加量為60-80mgo
4.根據權利要求1-3中任意一項所述的方法，其中，所述絮凝劑為微生物絮凝劑。
5.根據權利要求1-4中任意一項所述的方法，其中，所述絮凝劑為殼聚糖型絮凝劑。
6.根據權利要求1-5中任意一項所述的方法，其中，所述絮凝劑以3-8次添加的方式添加。
7.根據權利要求6所述的方法，其中，每次添加絮凝劑的時間間隔至少為3min。
8.根據權利要求6或7所述的方法，其中，最后一次添加絮凝劑的時間距離糖化結束的時間至少為30min。
9.根據權利要求I所述的方法，其中，所述糖化的條件包括pH值為4.2-4. 4，糖化溫度為60-70°C，糖化時間為20-30小時。
10.根據權利要求I所述的方法，其中，將所述糖化產物進行固液分離的方式為將上清液直接排出并將底層的糖化產物通過壓濾的方式進行固液分離。
11.根據權利要求I所述的方法，其中，所述液化液含有老化淀粉、脂肪、蛋白質及色素，每升液化液中老化淀粉、脂肪、蛋白質及色素的總含量為500-2500mg。
12.—種賴氨酸的制備方法,該方法包括將賴氨酸發酵菌種接種至發酵培養基中并發酵產生賴氨酸，所述發酵培養基含有糖液，其特征在于，所述糖液的制備方法為權利要求1-11中任意一項所述的方法。
全文摘要
本發明公開了一種濕法制糖方法，該方法包括由淀粉質原料制備精淀粉乳，將得到的精淀粉乳進行液化，將液化液進行糖化，并將糖化產物進行固液分離，其特征在于，所述糖化在絮凝劑存在的條件下進行。本發明還公開了一種賴氨酸的制備方法，該方法包括將賴氨酸發酵菌種接種至發酵培養基中并發酵產生賴氨酸，所述發酵培養基含有糖液，其特征在于，所述糖液的制備方法為上述方法。通過上述技術方案，只需將部分糖化產物通過壓濾的方式進行固液分離，減少了進行壓濾的能源與設備消耗；同時本發明的方法在一定程度上降低了糖液濁度進而改善了糖液質量并提高了糖液的收率。另外，將本發明制得的糖液用于賴氨酸發酵中，賴氨酸的產量得到提高。
文檔編號C12P13/08GK102660605SQ20121013276
公開日2012年9月12日 申請日期2012年4月28日 優先權日2012年4月28日
發明者張軍華, 朱繼成, 滿云, 章輝平, 童麗 申請人:中糧生物化學(安徽)股份有限公司