CN103936870B - 一种加压协同复合酶法缩短玉米浸泡时间的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用间歇脉冲加压和复合酶联合浸泡从而缩短玉米淀粉生产过程中玉米浸泡时间的方法。在压力1.5～5Mpa、蛋白酶加入量400～1200IU/g玉米、纤维素酶加入量20～40IU/g、浸泡温度40～50℃、浸泡时间10～12h条件下，浸泡后玉米含水量42.3％～46.7％，玉米淀粉得率73.9％～75.1％，浸泡液中干物质含量4.5％～5.0％，蛋白质含量0.030～0.038mg/mL。本发明方法克服了传统浸泡工艺存在的浸泡时间过长、能源消耗过大、SO2气体污染环境等缺点，首次将间歇式脉冲增压方法与酶法浸泡结合，会极大地减少浸泡时间，降低能量消耗，节约浸泡用水，降低成本，减少污染。因此，对玉米淀粉的提取具有极其重要的意义。
Description
技术领域
本发明属于玉米深加工领域，具体涉及一种利用脉冲增压和复合酶联合浸泡法从而缩短玉米淀粉生产过程中玉米浸泡时间的方法。
背景技术
目前，玉米淀粉湿法加工工艺是国际上采用的主要工艺，在加工过程中所涉及的第一道工序是玉米浸泡工序，浸泡效果的好坏、浸泡时间的长短直接影响加工中淀粉成品和其他副产品的收率、质量和生产成本。传统玉米浸泡工艺普遍采用亚硫酸浸泡36～48h，该方法存在浸泡时间长，生产成本高、生产效率低，耗能高，废水排放量大等缺点，同时所释放SO2气体污染环境，亚硫酸对设备和管道有强烈腐蚀作用，因此需要进行浸泡工艺技术革新。
酶法湿磨工艺的好处在于它比传统浸泡工艺减少了大约70％的浸泡时间，酶可以把玉米中包绕淀粉的蛋白质充分溶解，使淀粉最大限度地游离出来，而且生产的淀粉产量和质量优于或相当于传统工艺。
加压浸泡工艺可以通过减少水合时间，提高扩散速度来减少浸泡时间，例如Gunasekaran和Farkas发现在压强为l400Psi下加压作用5min，能使浸泡时间从36h减少到12h，而脉冲增压是一种既不消耗功率而又构造简单且成本低的好方法，本发明首次将间歇式脉冲增压方法与酶法浸泡结合，会极大地减少浸泡提取过程中的能量消耗，节约浸泡用水，降低成本，减少污染。因此，对玉米淀粉的提取具有极其重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用间歇脉冲加压和复合酶联合浸泡的工艺，有效地缩短玉米浸泡时间，从而实现玉米深加工低成本、高效率、低能耗、环境友好的生产技术突破，使我国玉米深加工产业技术发生重大变革，增强我国玉米深加工产业在国际市场的竞争力，具有较好社会效益和经济效益。
本发明采取的步骤是：
a)浸泡前预处理：选颗粒饱满，无虫蛀，无霉变的玉米，除去杂质，清洗3～5次，淋干过夜后，放入到多功能反应釜中；
b)浸泡：按与玉米质量比为1～2：1加入自来水后，按400～1200IU/g玉米加入蛋白酶，按20～40IU/g玉米加入纤维素酶，搅拌均匀，盖上多功能反应釜盖；
c)打开间歇脉冲增压***，使多功能反应釜压力升至1.5～5MPa，每次增压时间20-50min，平均增压2-5次，采用蒸汽发生器和反应釜夹套中冷却装置调节反应釜内浸泡温度40～50℃，浸泡10～12h。
上述方法中所述的蛋白酶为碱性蛋白酶、酸性蛋白酶或菠萝蛋白酶。
按上述条件浸泡后的效果检测：经测定浸泡后玉米含水量42.3％～46.7％，玉米淀粉得率73.9％～75.1％，浸泡液中干物质含量4.5％～5.0％，蛋白质含量0.030～0.038mg/mL。
本发明涉及的实验方法：
1、浸泡后玉米水分含量的测定：
用吸水纸除去浸泡后玉米表面上的水分，精确称取样品2～5g，置于烘至恒重的称量瓶中，置于105±2℃的烘箱中，干燥至恒重，放入干燥器内，冷却至室温，直至前后两次不超过0.001g为止，称重计算。
2、浸泡液中干物质含量的测定：
用恒重的锡纸盒称取一定量的样品(称量锡纸盒以及装入样品锡纸盒的重量m1和m2)，置于105±2℃的烘箱中，烘至恒重，放入干燥器内，冷却至室温，称量重量m3，(m3－m1/m2－m1)×100％即为干物质的含量。
3、浸泡液中蛋白质含量的测定：
(一)考马斯亮蓝试剂的制备：考马斯亮蓝G-250100mg溶于50mL95％乙醇，加入100mL85％H3PO4，用蒸馏水稀释至1000mL，滤纸过滤。
(二)标准蛋白质溶液的制备：纯的牛血清血蛋白，根据其纯度用0.15mol/LNaCl配置成100μg/mL蛋白溶液.。
(三)标准曲线的制作，制作标准曲线的数据点如表1所示：
表1：制作标准曲线的数据点
以A595nm为纵坐标，标准蛋白含量为横坐标(六个点为10ug、20ug、30ug、40ug、50ug、60ug)，如上表数据所示，在坐标轴上绘制标准曲线。
(四)蛋白质含量的测定：取2支10mL具塞试管A、B，A试管中放入1mL0.15mol/LNaCl、5mL考马斯亮蓝试剂；B试管中放入0.9mL0.15mol/LNaCl、5mL考马斯亮蓝试剂及0.1mL待测样品，放置2min后，以A试管液体做空白，用1cm光径比色杯在595nm下比色，记录B试管中样品的光密度OD595nm，并通过标准曲线查得待测样品中蛋白质的含量x。
4、玉米淀粉得率的测定：取100g浸泡后的玉米，放入搅碎器中以转速9400～9500r/min进行5min的粗磨，浆液通过40#的筛子过滤，筛上物用蒸馏水冲洗，所得的浆液在搅碎器中以转速12000r/min进行3min细磨，用蒸馏水冲洗搅碎器，所得的混合液通过200#的筛子过滤分离纤维，过滤后的浆液静止1h，倒出上清液，底部部分通过加入上清液调到比重为1.04。调整完比重的浆液及剩余的上清液分别用恒流泵以50mL/min被泵到淀粉流槽上，用塑料铲收集淀粉放入到干燥器中干燥、称重，淀粉槽上的淀粉重量即被确定。
5、蛋白酶活性的测定：将酪素溶液放入40±0.2℃恒温水浴中，预热5min，取4支试管，各加入1ml酶液，取一支作为空白管，加2ml三氯乙酸，其他3管作为测试管，各加入1ml酪素，摇匀，40℃保温10min，取出试管，3支测试管中各加入2ml三氯乙酸，空白管中加1ml酪素。静置10min，过滤沉淀，各取1ml滤液分别加0.4mol/L的Na2CO35ml，福林试剂1ml，在40℃显色20min，以空白管调零点在680nm处测OD值。做三次平行，求平均值。依据以下公式：
蛋白酶的活力＝A×K×4/10×nu/g(ml)
A：样品平行试验的平均OD值；K：吸光常数；4：反应试剂的总体积；10：酶解反应时间；n：酶液稀释总倍数
本发明的有益效果是：可以解决目前玉米淀粉加工中存在的浸泡时间长(36～48h)，SO2污染严重，生产周期长，能源消耗高等问题，实现玉米淀粉低成本、高效率、低能耗、环境友好的生产技术突破，能够有效地增强我国玉米淀粉及下游产业在国际市场的竞争力，具有较好社会效益和经济效益。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚，但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。
实施例1：
选颗粒饱满，无虫蛀，无霉变的玉米整粒3.5kg，除去杂质，清洗三次淋干过夜后，放入到10L多功能反应釜中，加入与玉米质量比为1：1水后，按1000IU/g玉米比例加入Alcalase2.4L(诺维信水解蛋白酶2.4L，北京高瑞森科技有限公司生产；按20IU/g玉米加入纤维素酶(肇东日成酶制剂有限公司生产)，搅拌均匀，调节脉冲增压***使反应釜压力升到2MPa大气压，间歇增压3次，调节蒸汽发生器和反应釜中的冷却装置保持浸泡液温度45℃，浸泡10h后，卸去压力，打开反应釜盖子，取出浸泡的玉米和浸泡液。分别测得浸泡后玉米水分含量为42.7％，浸泡液中干物质含量4.82％，浸泡液中蛋白质含量为0.036mg/mL，淀粉得率74.87％。
实施例2：
选颗粒饱满，无虫蛀，无霉变的玉米整粒3.5kg，除去杂质，清洗三次淋干过夜后，放入到10L多功能反应釜中，加入与玉米质量比为1：1水后，按1000IU/g玉米比例加入的酸性蛋白酶(宁夏和氏璧生物技术有限公司生产)，按20IU/g玉米加入纤维素酶(肇东日成酶制剂有限公司生产)，搅拌均匀，调节脉冲增压***使反应釜压力升到2MPa大气压，间歇增压3次，调节蒸汽发生器和反应釜中的冷却装置保持浸泡液温度45℃，浸泡10h后。卸去压力，打开反应釜盖子，取出浸泡的玉米和浸泡液。分别测得浸泡后玉米水分含量为45.1％，浸泡液中干物质含量4.54％，浸泡液中蛋白质含量为0.032mg/mL，淀粉得率74.71％。
实施例3：
选颗粒饱满，无虫蛀，无霉变的玉米整粒3.5kg，除去杂质，清洗三次淋干过夜后，放入到10L多功能反应釜中，加入与玉米质量比为1：1水后，按1200IU/g玉米比例加入菠萝蛋白酶(南宁庞博生物工程有限公司生产)，按20IU/g玉米加入纤维素酶(肇东日成酶制剂有限公司生产)，搅拌均匀，调节脉冲增压***使反应釜压力升到2MPa大气压，间歇增压3次，，调节蒸汽发生器和反应釜中的冷却装置保持浸泡液温度45℃，浸泡15h后。卸去压力，打开反应釜盖子，取出浸泡的玉米和浸泡液。分别测得浸泡后玉米水分含量为46.3％，浸泡液中干物质含量4.75％，浸泡液中蛋白质含量为0.035mg/mL，淀粉得率73.90％。
Claims (8)
1.一种加压协同复合酶法缩短玉米浸泡时间的方法，其步骤如下：
a)浸泡前预处理：选颗粒饱满、无虫蛀、无霉变的玉米，除去杂质，清洗3～5次，淋干过夜后，放入到多功能反应釜中；
b)浸泡：按与玉米质量比为1～2：1加入自来水后，按400～1200IU/g玉米加入蛋白酶，按20～40IU/g玉米加入纤维素酶，搅拌均匀，盖上多功能反应釜盖；
c)加压：打开间歇脉冲增压***，使多功能反应釜压力升至1.5～5MPa，每次增压时间20～50min，平均增压2～5次，采用蒸汽发生器和反应釜夹套中冷却装置调节反应釜内浸泡温度40～50℃，浸泡10～12h。
2.如权利要求1所述的一种加压协同复合酶法缩短玉米浸泡时间的方法，其特征在于：是将3.5kg玉米放入到10L多功能反应釜中。
3.如权利要求1所述的一种加压协同复合酶法缩短玉米浸泡时间的方法，其特征在于：是按1000IU/g玉米加入蛋白酶。
4.如权利要求1所述的一种加压协同复合酶法缩短玉米浸泡时间的方法，其特征在于：是按20IU/g玉米加入纤维素酶。
5.如权利要求1所述的一种加压协同复合酶法缩短玉米浸泡时间的方法，其特征在于：多功能反应釜压力为2MPa。
6.如权利要求1所述的一种加压协同复合酶法缩短玉米浸泡时间的方法，其特征在于：反应釜内的浸泡温度为45℃。
7.如权利要求1所述的一种加压协同复合酶法缩短玉米浸泡时间的方法，其特征在于：反应釜内的浸泡时间为10h。
8.如权利要求1-7任何一项所述的一种加压协同复合酶法缩短玉米浸泡时间的方法，其特征在于：蛋白酶为碱性蛋白酶、酸性蛋白酶或菠萝蛋白酶。
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