专利名称：一种食品级微颗粒型真菌α-淀粉酶的生产方法
技术领域：
本发明属于食品添加剂技术领域，涉及食品级高活力微颗粒剂型的真菌α “淀粉 酶菌的生产方法，即通过菌种选育、固态机械发酵工艺、陶瓷膜过滤工艺及高速气流浓缩低 温干燥工艺的优化组合，生产食品级高活力微颗粒剂型的真菌α -淀粉酶的工艺。
背景技术：
一直以来工业化生产食品添加剂主要是人工化学合成产品，随着科技的进步，对 化学合成面粉添加剂的危害性的不断被发现，如溴酸钾在面粉行业中已有80多年的历史 (1914年开始)，但是1995年第44届JECFA确认溴酸钾有致癌性和遗传毒性，不宜食用，许 多国家都相继禁用，并开展寻找、研制溴酸钾的替代品地工作。随着食品行业发展、大众消 费者食品保健意识的提高，迫切需要天然无公害的食品添加剂，生物酶制剂产业的崛起和 发展则能顺应这一趋势。酶制剂来自微生物代谢生产，是一种纯天然的生物制品，是绿色食品添加剂。它在 谷物加工和其它食品加工中越来越多的替代化学合成食品添加剂，已逐步推广，将得到广 泛的应用。1996年12月在荷兰召开了第一届酶制剂在粮食加工中应用的国际会议。确定 食品加工酶制剂作为食品加工添加剂逐步取代化学合成食品添加剂的产业发展趋势。目前 国外用于食品加工烘焙的酶制剂品种已有真菌α-淀粉酶、真菌半纤维素酶、细菌半纤维 素酶、葡萄糖氧化酶、脂肪酶、中性蛋白酶、葡萄糖淀粉酶等十余种单体酶和数十种复合酶 制剂。好的面粉，需优质的原料小麦作原料生产。而我国的小麦品质尽管在最近几年有 所提高，但与国际上优质小麦(加麦、美麦和澳麦)相比，仍有很大差距。具体表现为硬麦 不硬，软麦不软。中国已加入WT0，这些国家的优质小麦将更多的进入中国，事实上，这些国 家也正在研究用他们的小麦来开发东方食品，他们正投入很大的财力和人力积极开发用加 麦生产面条、馒头等东方食品，旨在进一步拓展加麦的东方市场。可以说，入世后，我国的面 粉企业将面临更严峻的形势，发展专用粉将是我国面粉企业的一个研究方向。开发专用粉 除了选择合适的原料外，还有一个重要因素是使用添加剂改良面粉品质，在特定工艺条件 下，添加剂对改善面粉的品质起着不可替代的作用，如生产挂面用的淀粉酶，生产面包用的 烘焙酶等。结合我国国情来看，我国小麦品种高达6000多种，年消费面粉约9000万吨，但 面粉品质不高，用于专用粉生产的面粉大多需要进口小麦进行复配。如果仅从小麦品种遗 传育种方面达到面粉改良，由于受到气候条件限制太多，稳定是时期内难以实现的。应用食 品加工酶制剂对面粉改良是目前最好的捷径。已得到国内外大规模面粉类食品加工企业的 认可和应用，具有广阔的市场前景。真菌α -淀粉酶是一类广泛存在于动物、植物和微生物(主要是胞外酶)中的水 解酶，在工业生产中主要应用在高麦芽糖浆生产、啤酒发酵过程中以提高原料转化率，在面 制品中作品质改良剂以及在医药上用作助消化剂等方面。真菌α-淀粉酶也是面粉类制品 (如面包、饼干)工业化烘焙加工所需的基本酶制剂产品，主要解决面粉自带α-淀粉酶含量低的问题，使面粉发酵连续产生糊精和麦芽糖，显著提高面团入炉烘焙时急涨性，改善烘 焙食品的体积和表面色泽及适口性。可替代溴酸钾、焦亚硫酸钠等化学品质改良剂，消除目 前焙烤食品加工中所用化学改良剂存在的安全隐患，并缩短焙烤制品加工周期、提升焙烤 制品品质。我国近年来才开始真菌α-淀粉酶的研究工作，大部分尚停留在菌种选育阶段。 主要生产菌株有米曲霉、白曲霉、黑曲霉、青霉等，一般发酵酶活力(固体湿曲)3000 5000U/g，而国外一般发酵酶活力(固体湿曲)15000 20000U/g，进口真菌淀粉酶垄断国内 市场的局面一直未能被打破。目前，常见的真菌α-淀粉酶产品一般为液体剂型，但由于液 体酶活力损失快难以保存，必须添加大比例的复合化学保护剂，所以不能被定义为真正的 绿色生物添加剂。固体剂型则拥有酶活力稳定性高、无任何添加剂、保质期长、易于包装、保 存、运输等优点。但是国内普遍的固态酶制剂生产后提取核心工艺，浓缩干燥技术的应用， 还只停留在上世纪的水平，与国外仍有较大的技术差距。生产工艺受设备技术工艺的限制； 损失大、效率低、能耗高等因素的制约，使高效高活力的食品级固体真菌α-淀粉酶很难在 国内实现规模化生产。目前的普遍生产工艺情况如下(1)目前工业化生产酶制剂的提取浓缩工艺，仍以有机膜的超滤浓缩技术为主，但 是此工艺存在易污染、设备寿命短、效率低、不能处理高浓、高粘物料、损失率高等缺点。无 法将液体酶制剂浓缩到较高倍数，增加了后续工艺段的负荷。(2)目前较普遍的干燥技术 有真空冷冻干燥和离心喷雾干燥。由于真空冷冻干燥能耗大、成本高、生产能力小、效率低、 且需间歇生产。因此，目前国内固体酶制剂的生产以离心喷雾干燥工艺为主。由于酶制剂 属于热敏性物质，在高温气流中停留时间过长，极易失活。因此离心喷雾干燥用于酶制剂技 术上仍存在不足，实践证明下述缺陷亟待解决1.由于离心喷雾干燥液滴较大，在干燥过 程中呈悬浮缓慢下降状态蒸发去掉水分，在高温空气中停留时间过长，极易造成酶制剂失 活。2.它只能处理含固形物含量低的物料，导致能耗大、热效率低及雾化器润滑剂易对产 品造成污染等缺陷。3.干燥器粘壁现象时有发生，虽可增设辅助清扫装置，但对产品质量、 物料和能源消耗均有不同程度影响。4.设备体积大，投资高，清洗维护工作量大。因此，在 筛选出高产菌株的同时，改进下游浓缩干燥工艺，对其培养条件及发酵工艺进行优化，解决 固体生产过程中的活力损失和高倍浓缩的技术难题，达到食品级高活力微颗粒剂型的真菌 α-淀粉酶就显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种食品级高活力微颗粒剂型的真菌α -淀粉酶的生产 方法，解决传统工艺损失大、效率低、能耗高等弊端，生产出真正意义的绿色食品级高活力 微颗粒剂型的真菌α-淀粉酶。本发明的技术方案如下一种食品级微颗粒型真菌α-淀粉酶的生产方法，包括菌种优化、固态机械发酵、 其特征在于将所得的浸提液经陶瓷膜微滤，滤出液采用陶瓷膜除菌浓缩提纯，然后再经高 速气流浓缩，低温干燥制得食品级高活力微颗粒剂型真菌α “淀粉酶；其中(1)将固态机械发酵物料加水浸提、发酵物料与水的体积份数比为1 3-5。压榨 后通过陶瓷膜微滤，除去料液中残留的杂菌，其中操作压力l-5bar，运行温度30-50°C。(2)在温度30-50°C，滤出液用陶瓷膜超滤浓缩至原重量的十分之一至四十分之一。优选十五分之一至三十五分之一，更优选二十分之一至三十分之一。(3)利用高速气流浓缩低温干燥，将超滤浓缩液进一步浓缩，控制排风温度 彡45°C，一次进风温度彡90°C，二次进风温度彡55°C，出料粒径200-3000um，颗粒均勻度 彡80%，制得食品级微颗粒真菌α -淀粉酶，活力达50000U/g(水分< 3% )。本发明所述的食品级微颗粒型真菌α-淀粉酶的生产方法，操作均为连续操作， 料液输送是在密闭无菌的条件下通过自动控制完成。本项目采用固态机械发酵技术、陶瓷膜过滤浓缩技术与高速气流浓缩低温干燥技 术相结合作为主要的技术路线，有别于传统发酵工艺；板框过滤，有机膜浓缩的浓缩方式； 以及常规喷雾干燥与沉析后低温烘干的干燥方式。具体技术路线如下首先将筛选出的稳定高产菌种进行扩大培养，接入种子罐进行种子培养，再将种 子液无菌输送至固态机械发酵设备，接种经过灭菌的固体培养基，经发酵后得到浸提液，通 过陶瓷膜进行微滤，除去料液中残留的菌体、培养基及其他杂质，滤出液用陶瓷膜超滤浓缩 至原重量的十分之一至四十分之一。之后利用高速气流浓缩低温干燥技术将高浓度浓缩液 进一步浓缩并干燥产出高活力真菌α“淀粉酶微颗粒产品(水分< 3% )。上述操作均可 连续操作，其中的料液输送都是在密闭无菌的条件下通过PLC控制完成的。本发明的生产 方法所具有的特点在于1.选育出的真菌α-淀粉酶菌种适宜固态机械发酵工艺，可连续稳定生产，发酵 湿曲活力达到6000U/g，高于国内平均水平。2.固态机械发酵生产的培养基以麸皮淀粉豆粕等天然物料为主，培养温度为 32°C左右，发酵周期约4天。3.陶瓷膜生产工艺性浓缩，可以达到10-40倍。以保证后期得到高活力的食品级 固体酶制剂。4.浓缩温度低。酶制剂浓缩过程中温度控制在30-50°C，保证酶制剂在浓缩过程 中不变性失活。5.操作压力高。陶瓷膜浓缩过滤过程中，操作压力可调整l-5bar，可以处理高黏 度、高浓度的酶制剂。6.生产能耗低。排气温度低不但有利于确保产品质量，同时大大节约能源。新的 高速气流浓缩低温干燥技术其理论热效率约为70 80%。7.生产效率高。由于干燥效率高，排气温度低，该系统的容积蒸发强度20 40公 斤水/立方米干燥器容积小时。8.产品质量好。较低操作温度可确保产品生物活性，产品活力达到50000U/g(水 分< 3% )。同时粒度分布均勻，而且强度与溶解性优良。9.适用范围广。该生产工艺可以适用范围更广的酶制剂品种的规模化生产，对特 殊酶制剂甚至可采用常温(30 50°C )操作。对成品粒径调整范围广，可在几百微米到几 毫米之间调整。由于自清洗能力强可用于黏附性大的酶制剂品种的生产。检测浓缩干燥后 酶制剂的理化、活力、得率等指标。确定出系统对液体酶制剂的最佳运行工艺参数，达到的 具体技术指标如下
权利要求
一种食品级微颗粒型真菌α 淀粉酶的生产方法，包括菌种优化、固态机械发酵、其特征在于(1)将固态机械发酵物料加水浸提，发酵物料与水的体积份数比为1∶3 5，压榨后通过陶瓷膜微滤，除去料液中残留的杂菌，其中操作压力1 5bar，运行温度30 50℃，陶瓷膜微滤除菌率达99.9％；(2)在温度30 50℃，滤出液用陶瓷膜超滤浓缩至原重量的十分之一至四十分之；(3)利用高速气流浓缩低温干燥，将超滤浓缩液进一步浓缩，控制排风温度≤45℃，一次进风温度≤90℃，二次进风温度≤55℃，出料粒径200 300um，颗粒均匀度≥80％，制得食品级微颗粒真菌α 淀粉酶，活力达50000U/g，水分≤3％。
2.权利要求1所述的食品级微颗粒型真菌α-淀粉酶的生产方法，其中上述操作均为 连续操作，料液输送是在密闭无菌的条件下通过自动控制完成。
全文摘要
本发明公开了一种食品级高活力微颗粒剂型真菌α-淀粉酶的生产方法，包括菌种选育、发酵、提纯、精制等工序。其中将固态机械发酵物料加水浸提，发酵物料与水的体积份数比为1∶3-5；压榨后通过陶瓷膜微滤，除去料液中残留的杂菌，其中操作压力1-5bar，运行温度30-50℃，除菌率达99.9％。在温度30-50℃下，滤出液用陶瓷膜超滤浓缩至原重量的十分之一至四十分之一，酶活力损失仅5％左右；采用高速气流浓缩低温干燥控制排风温度≤45℃，一次进风温度≤90℃，二次进风温度≤55℃，出料粒径200-300μm，颗粒均匀度≥80％，制得食品级微颗粒真菌α-淀粉酶，活力达50000U/g(水分≤3％)。本发明的生产方法高于目前国内水平，性价比高，绿色环保，适用范围广，市场需求程度很高。
文档编号C12N9/30GK101974502SQ20101050813
公开日2011年2月16日 申请日期2010年10月15日 优先权日2010年10月15日
发明者杨扬, 金英, 鲍勇阳 申请人:天津达美科技有限公司