本發明專利技術涉及一種同時液化糖化玉米淀粉的方法。該方法使用一種最適催化反應溫度在90-100℃的極端熱穩定麥芽糖淀粉酶代替最適催化反應溫度在55-65℃的黑曲霉葡萄糖淀粉酶；由于這種極端熱穩定麥芽糖淀粉酶與地衣芽孢桿菌α-淀粉酶具有相似的最適催化反應溫度和最適催化反應pH，所以能夠與地衣芽孢桿菌α-淀粉酶一起加入已預熱到90-100℃、濃度為10-30％(w/v)玉米淀粉漿中，再于相同的溫度保溫一段時間以后，最終得到葡萄糖、麥芽糖和異麥芽糖總產率大于110％(w/w)的玉米淀粉糖漿。這種方法克服了傳統玉米淀粉糖生產工藝中，先用地衣芽孢桿菌α-淀粉酶在90-100℃、pH5.0-6.0液化玉米淀粉、然后再用黑曲霉葡萄糖淀粉酶在55-65℃、pH4.2-4.5糖化玉米淀粉，需要改變溫度和調節pH的操作步驟，提高了淀粉糖的生產速度。
【技術實現步驟摘要】
本項專利技術屬于農產品加工
本項專利技術涉及一種將玉米淀粉同時進行液化和糖化的方法，尤其是指:將玉米淀粉與水混合，高溫預熱以后，同時加入液化酶和糖化酶，再繼續在相同的高溫條件下保溫一段時間，最終將玉米淀粉完全酶解轉化為單糖和雙糖的方法。
技術介紹
玉米淀粉糖(例如:葡萄糖和麥芽低聚糖等)是醫藥工業、食品工業、生物化工等行業的重要原料。玉米淀粉糖的生產通常使用一種包括液化和糖化操作的二步法生產工藝；即:先后采用淀粉液化酶和淀粉糖化酶，對玉米淀粉進行液化、再進行糖化，而生產葡萄糖和麥芽低聚糖的工藝。淀粉液化酶和淀粉糖化酶是二種對淀粉作用方式不同的淀粉酶。目前，商品化的液化酶為地衣芽孢桿菌(Bacillus licheniformis) α -淀粉酶，其最適催化條件為90°C、pH 6.0，能隨機快速地水解淀粉分子內部的α-1，4糖苷鍵，產生極限糊精及少量麥芽糖，導致淀粉衆黏度迅速下降；商品化的糖化酶為黑曲霉(Aspergillus niger)葡萄糖淀粉酶，此糖化酶的最適催化條件為60°C、pH 4.2 4.5，能水解極限糊精分子非還原末端的α-1，4糖苷鍵或a_l，6糖苷鍵，產生葡萄糖，導致淀粉漿還原力升高。同時，為了加快糖化、提高最終的糖產率，也常常加入淀粉脫枝酶嗜酸普魯蘭芽胞桿菌(Bacillusacidopullulyticus)普魯蘭酶。由于上述液化酶和糖化酶具有不同的最適催化反應條件，所以在淀粉的液化和糖化的過程中需要使用不同的反應溫度和pH，因而增加了淀粉糖的生產時間和生產成本。為了能夠建立一種一步法同時對玉米淀粉進行液化糖化、或使液化的淀粉能夠在相同的條件下繼續糖化的工藝，淀粉糖工業迫切需要一種最適催化反應溫度在90°C左右、最適催化反應PH在弱酸性范圍的糖化酶。目前，普遍認為采用基因工程技術提高黑曲霉(Aspergillus niger)葡萄糖淀粉酶的熱穩定性、克隆表達嗜熱微生物葡萄糖淀粉酶,是解決上述問題的二個途徑。極端嗜熱古細菌是一類能在80°C以上高溫環境中生長的微生物；近來研究發現，不少種類的極端嗜熱古細菌具有熱穩定性葡萄糖淀粉酶基因。基因重組嗜苦菌(Picrophilus torridus)葡萄糖淀粉酶在35-65 °C、pH4.5-6.5范圍內具有活性，但是其最適水解底物為麥芽三糖(Sch印ers，B.Thiemann,V.Antranikian, G.Characterization of a novel glucoamyIase from thethermoacidophilic archaeon Picrophilus torridus heterologousIy expressed inE.col1.Engineering in life sciences.2006，6 (3):311-317.)，對淀粉的水解活性低，而未能用于淀粉糖化工業。基因重組嗜酸熱原體菌(Thermoplasma acidophilum)葡萄糖淀粉酶最適催化反應溫度僅為75°C、 最適催化反應pH為5.0，能夠在5小時內將0.5% (w/v)的馬鈴薯支鏈淀粉部分轉化為葡萄糖(Dock, C.Hess, M.Antranikian, G.A thermoactive glucoamylasewith biotechnological relevance from the thermoacidophilic euryarchaeonThermoplasma acidophilum.Applied microbiology and biotechnology.2008,78(1):105-114.)。硫磺礦硫化葉菌(Sulfolobus solfataricus)的基因重組葡萄糖淀粉酶(SSGA)和基因重組糖原脫枝酶(SSOTE)的最適水解底物分別為麥芽三糖和支鏈淀粉；這二種酶需要配合使用，才能夠在pH為5.5 6.5、溫度為75 80°C的條件下聯合水解液化的淀粉，而得到高產率的葡萄糖(KR 20040025179、KR101014802)。由于這些極端嗜熱古細菌葡萄糖淀粉酶的最適催化反應溫度較低、或者對淀粉的水解活性低，不能在90°C以上的條件下，與地衣芽孢桿菌(Bacillus licheniformis)α -淀粉酶一起使用，對玉米淀粉同時進行液化和糖化。
技術實現思路
本項專利技術公開了一種同時對玉米淀粉進行高溫液化和糖化，一步制備淀粉糖的方法；即，將地衣芽孢桿菌α -淀粉酶與一種古細菌麥芽糖淀粉酶(maltogenic amylase,MAase7EC 3.2.1.133)同時加入到高溫預熱的玉米淀粉漿中，繼續進行保溫水解反應，最終將玉米淀粉完全酶解轉化為葡萄糖、麥 芽糖和異麥芽糖(說明書附圖1)。本項專利技術所涉及的淀粉液化酶，是商品化的地衣芽孢桿菌(Bacilluslicheniformis) α -淀粉酶，活性測定的方法為文獻“Bemfeld, P.Amylase alpha andbeta.Methods in enzymology.1955,1:149-158.” 中所報道的方法。本項專利技術所涉及的淀粉糖化酶，屬于葡萄糖苷水解酶13家族，是通過構建基因工程菌，表達嗜熱古細菌的麥芽糖淀粉酶基因，而得到的最適催化反應溫度在90-100°C、最適催化反應PH在5.0-5.5范圍的基因重組極端熱穩定麥芽糖淀粉酶；其制備、純化和活性測定的方法為文獻“Li，D.et al.0verexpression and characterization of an extremelythermostable maltogenic amylase, with an optimal temperature of 100°C, from thehyperthermophiIic archaeon Staphylothermus marinus.New biotechnology.2010,27(4) =300-307.”中所報道的方法。本專利技術所公開的同時液化和糖化玉米淀粉制備淀粉糖的方法，包括以下步驟:(I)將玉米淀粉加入到水中，濃度為10-30% (w/v)、pH范圍是5.0-6.0 ;(2)加熱至 90-100°C ;(3)加入酶活力為50_150U/g淀粉的極端熱穩定麥芽糖淀粉酶和酶活力為50-150U/g淀粉的地衣芽孢桿菌α -淀粉酶，混勻；(4)在 90-100 °C，酶解 3_7hr ；(5)自然冷卻至室溫，得到以葡萄糖、麥芽糖和異麥芽糖為主要成分的、總產率大于110% (w/w)的玉米淀粉糖衆。本專利技術所涉及的玉米淀粉糖的檢測方法為高效陰離子交換色譜法，檢測條件為:采用高效陰離子交換電化學檢測色譜儀(ICS-3000型，戴安，美國)測定上述淀粉糖衆中的糖分組成和含量，陰離子交換柱:CarboPac PA10(4mmX 250mm);淋洗液:18mmol/LNaOH ;流速:1.0mL/min ;進樣量:25yL ;柱溫:30°C ;脈沖安培檢測，則得如說明書附圖2所示的淀粉糖漿高效陰離子交換色譜圖。采用峰面積標準曲線法，對三色譜峰進行定量，將((糖質量/淀粉質量)xioo% )定義為產率。本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種同時液化糖化玉米淀粉的方法，其特征在于采用以下步驟：(1)將玉米淀粉加入到水中，濃度為10?30％(w/v)、pH范圍是5.0?6.0；(2)加熱至90?100℃；(3)加入酶活力為50?150U/g淀粉的極端熱穩定麥芽糖淀粉酶和酶活力為50?150U/g淀粉的地衣芽孢桿菌α?淀粉酶，混勻；(4)在90?100℃，酶解3?7hr；(5)自然冷卻至室溫，得到以葡萄糖、麥芽糖和異麥芽糖為主要成分的、總產率大于110％(w/w)玉米淀粉糖漿。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：李丹，李曉磊，
申請(專利權)人：長春大學，李丹，李曉磊，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。