专利名称：一种普鲁兰酶协同双酶法降解木薯淀粉的方法
技术领域：
本发明属于使用酶分离淀粉还原糖的方法。
背景技术：
促使燃料乙醇生产从利用玉米、小麦等粮食原料向利用木薯、高粱、甘蔗等非粮食经济作物生产转化，必须提高酶或其它糖化剂催化作用而分解非粮食作物原料的效率。木薯淀粉是目前常用生产燃料乙醇的淀粉原料之一，含有高达85％的支淀粉，支淀粉具有许多含α-1，4-糖甙键、平均长度为20～25个葡萄糖单位支链，各支链通过仅占木薯淀粉4％～5％的α-1，6-糖甙键结成的树枝状大分子，对其糖化有一定影响。普鲁兰酶是一种脱枝酶，能水解淀粉及其水解产物，如糊精中的α-1，6-葡萄糖甙键，具有较好的热稳定性和耐酸性。“普鲁兰酶对木薯淀粉糖化的影响”文献中注意到添加普鲁兰酶的时间对于木薯淀粉糖化过程及葡萄糖产率的影响，提出在糖化开始时同时加入普鲁兰酶与糖化酶水解糊精支叉点的α-1，6-葡萄糖甙键后，支淀粉各支链α-1，4-糖甙键葡萄糖支链不再受到α-1，6-葡萄糖甙键的阻碍，才能取得最大效果。(温其标，陈玲，罗发兴.粮食与饲料工业[J]，1997，(12)33-34)但实际上，α-淀粉酶首先糊化后产生的糊精和短链底物，对糖化过程的作用点具有包裹和反馈抑制，不可避免地对水解程度和葡萄糖产率有影响；而由于淀粉糊化前未加入普鲁兰酶水解受热吸水膨胀形成的淀粉颗粒，液化仍需要保持温度90℃。
发明内容
本发明目的是通过在木薯淀粉降解过程中分步骤加入普鲁兰酶、α-淀粉酶和糖化酶，提供一种能够提高薯类淀粉还原糖含量、加快水解速率和产率的酶使用方法，从而推进以非粮食经济作物为原料的第二代生物燃料乙醇的产业化发展。
本发明通过以下方式实现 在木薯淀粉糊化前加入普鲁兰酶，搅拌下加热至温度60℃，保持30min；再提高温度至70℃加入α-淀粉酶，保持30min；最后降低温度至60℃加入糖化酶，保持30min。
所述普鲁兰酶、α-淀粉酶和糖化酶与木薯粉剂量配比为 普鲁兰酶20u/g～40u/g木薯粉， α-淀粉酶10u/g木薯粉， 糖化酶200u/g木薯粉。
所述普鲁兰酶的用量为30u/g木薯粉。
本发明在木薯淀粉液糊化前加入普鲁兰酶，然后再加入淀粉酶和糖化酶，即在淀粉液糊化前加入普鲁兰酶，提前水解淀粉支叉点的α-1，6-葡萄糖甙键，使得淀粉原料中的链状低聚糖增多，为α-淀粉酶、糖化酶进一步水解提供了更多的靶目标和作用位点；α-淀粉酶内切淀粉中的α-1，4-糖苷键成短链糊精，糖化酶的作用位点是从非还原末端外切淀粉的α-1，4-葡萄糖甙键和α-1，6-葡萄糖甙键生成葡萄糖，提高木薯淀粉水解的糖化效率及还原糖含量。通过实验证明淀粉糊化前加入普鲁兰酶还原糖占体系的比值高于糖化开始时同时加入普鲁兰酶和糖化酶的还原糖比值，而就先加入普鲁兰酶来看，普鲁兰酶的用量为20～40u/g木薯粉时，体系的还原糖含量能够达到75.95～80.85％，而且，本发明糊化温度仅保持在70℃左右，低于传统130℃高温及现有技术温度。
本发明普鲁兰酶、淀粉酶和糖化酶配合使用能够加快糖化过程，提高木薯淀粉类作物水解程度和葡萄糖产率，对于利用木薯淀粉等非粮食经济作物为原料生产燃料乙醇具有一定积极意义。
以下结合具体实施例说明本发明内容。具体实施例包括但不限制本发明范围。
具体实施例方式 (一)木薯淀粉加入普鲁兰酶、淀粉酶和糖化酶顺序及效果 以下实施例中，木薯淀粉，新鲜木薯淀粉切片晒干，粉粹。a-淀粉酶，不小于4000单位。糖化酶，10万单位。普鲁兰酶，1000单位/ml。
添加普鲁兰酶与传统的双酶法(α-淀粉酶、糖化酶)做比较如表1，其中，对照组为传统双酶法，即只加入淀粉酶和糖化酶，其它各组均加入普鲁兰酶、淀粉酶和糖化酶。按三种顺序添加普鲁兰酶，即在淀粉酶液化前首先加入、与淀粉酶同时加入及与糖化酶同时加入。三种酶剂用量分别为α-淀粉酶10u/g木薯粉，糖化酶200u/g木薯粉，普鲁兰酶20u/g木薯粉。
实施例1将木薯淀粉与水按1∶3的量调成淀粉糊，先加入普鲁兰酶，在搅拌下水浴加热至温度60℃，保持30min；再提高温度至70℃，加入α-淀粉酶，保持30min；最后降低温度至60℃，加入糖化酶，保持30min。
实施例2将木薯淀粉与水按1∶3的量调成淀粉糊，在搅拌下水浴加热至温度70℃，同时加入淀粉酶和普鲁兰酶，保持30min；再降低温度至60℃，加入糖化酶，保持30min。
实施例3将木薯淀粉与水按1∶3的量调成淀粉糊，在搅拌下水浴加热至温度70℃，先加入淀粉酶，保持30min；再降低温度至60℃，加入糖化酶和普鲁兰酶，保持30min。
表1普鲁兰酶、淀粉酶、糖化酶水解木薯淀粉添加顺序比较 表2普鲁兰酶加入对体系还原糖含量的影响
从表中可以看出，先加入普鲁兰酶的实验1还原糖含量高于其它方式，体系的还原糖含量增加较为明显。
(二)普鲁兰酶对木薯淀粉水解的量效影响 根据上述实验结果，进一步采取先加入普鲁兰酶对原料预处理后再用双酶法处理。普鲁兰酶的不同用量对糖化醪的还原糖、低聚糖和总糖含量有不同的影响，其实验数据如下 从表中数据看出，普鲁兰酶的用量为30u/g木薯粉，体系的还原糖含量最高。
权利要求
1.一种普鲁兰酶协同双酶法降解木薯淀粉的方法，其特征是在木薯淀粉糊化前加入普鲁兰酶，搅拌下加热至温度60℃，保持30min；再提高温度至70℃加入α-淀粉酶，保持30min；最后降低温度至60℃加入糖化酶，保持30min。
2.如权利要求1所述的方法，其特征是普鲁兰酶、淀粉酶和糖化酶与木薯粉剂量配比为
普鲁兰酶20u/g～40u/g木薯粉，
α-淀粉酶10u/g木薯粉，
糖化酶200u/g木薯粉。
3.如权利要求1、2所述的方法，其特征是该普鲁兰酶的用量为30u/g木薯粉。
全文摘要
一种普鲁兰酶协同双酶法降解木薯淀粉的方法，属于使用酶分离淀粉还原糖的方法。本发明先加入普鲁兰酶、再加入淀粉酶和糖化酶降解木薯淀粉，酶剂量配比为α-淀粉酶10u/g木薯粉，糖化酶200u/g木薯粉，普鲁兰酶20～40u/g木薯粉。当普鲁兰酶的用量为30u/g木薯粉时，体系中可利用的还原糖含量最高。本发明能够提高薯类淀粉还原糖含量，加快水解速率、增加产率，对推进第二代生物燃料乙醇产业化有积极意义。
文档编号C12P19/16GK101812492SQ201010156920
公开日2010年8月25日 申请日期2010年4月27日 优先权日2010年4月27日
发明者尹芳, 韩伟, 刘士清, 黄文荣, 柳静, 王金浩 申请人:云南万芳生物技术有限公司