新型复合酶制剂在玉米淀粉加工中的应用

新型复合酶制剂在玉米淀粉加工中的应用

李国宝 刘国辉

中粮生化能源 (龙江 )有限公司 黑龙江齐齐哈尔市 161100

摘要：传统湿磨法玉米淀粉加工工艺主要是利用含硫酸浸泡液充分浸泡，然后在提取其中的淀粉时利用破碎分离法，这是一种“化学-机械”过程。但是，受工艺原理的影响，导致湿基纤维中含有较多的水分且粘连的淀粉较多，由此会提高整体工艺的能耗，不利于整体淀粉收率的显著提高，因此所具有的改进空间非常大。在选育特定酶系的高表达菌种时可以充分利用诱变、高通量筛选技术，在此基础上将复合酶复配技术应用到生产工艺当中，开发一出新型复合酶制剂来高效的加工玉米淀粉，这对于湿基纤维水分、总淀粉含量、蒸发能耗的降低至关重要，且能够促进淀粉、蛋白收率的显著提高。

关键词：新型复合酶制剂；玉米淀粉；加工应用

我国作为世界第一玉米淀粉生产大国，总产量在2018年达到1815万t，这是一种基础原料在诸多领域都获得广泛的应用，如食品、饲料、医药、化工、能源等。湿磨加工工艺是传统玉米淀粉加工所用到的主要工艺，如采用亚硫酸浸泡、分离洗涤工艺来提取各种产品，如蛋白、纤维皮、淀粉等^[1]。在这项工艺中由于使用亚硫酸，在一定程度上会严重污染生产环境与自然环境，且玉米中含有大量的黏性物质与淀粉，如非淀粉多糖—木聚糖等，由此会直接影响到整个加工过程，促使湿磨工艺不能将淀粉彻底分离出来，不利于纤维脱水，且残留更多的蛋白与淀粉，从而对淀粉收率与生产效率造成严重影响。

1实验部分

1.1材料与试剂

1.1.1材料：菌种、酶制剂、实验原料。

1.1.2试剂：采用各种化学纯试剂，如硫酸、盐酸、琼脂、葡萄糖等。

1.2仪器与设备

蒸馏水器、离心机、超净工作台等。

1.3实验方法

1.3.1使用复配用纤维素酶来开展酶解湿基纤维皮去淀粉实验

这部分具体需要了解酶制剂的应用条件、试验方法、检测方法。

1.3.2为进一步确定复配酶复配方案，专门在实验室开展模拟湿磨玉米淀粉加工试验

产品能够原料准备、浸泡、脱胚芽、研磨、酶解、纤维分离、滤出液离心脱水、蛋白分离、可溶蛋白分离、各成分含量检测等进行了详细的探究^[2]。

2结果

2.1复配用纤维素酶的选择

通过开展多次实验，可知，对纤维洗涤效果最佳的当属2#菌、其次是1#菌,3#菌几乎不起作用，如下表1。

表1不同纤维素酶酶解洗涤湿基纤维皮

2.2不同菌种来源纤维素酶组分分析

根据酶活分析结果，可知除去主链降解酶系，能够影响湿基纤维洗涤的菌种为2#菌所产的纤维素酶。

2.3复配酶制剂结果与效果验证

在酶解诱变菌1#所产的纤维素时，为取得良好的应用效果，添加量为0.1%。然而，随着酶制剂用量的增加，相应的会提高使用成本，为此需要严格控制添加量，不得超过0.01%，如此才能在湿磨淀粉加工行业中获得广泛应用。基于此，为进一步提升使用效果和减少酶制剂使用成本，在复配时可以使用木聚糖酶200万U/g、里氏木霉产1500万U/g、β-葡萄糖酶^[3]。

同时，通过对上述梯度添加量应用实验数据的分析，在复配时可以按照3:1：1的比例，并选择不添加酶的样品进行对照，结果如下表2。由此可知，使用复合酶能够极大的提升淀粉收率。但是，由于实验室模拟实验不可避免的存在一定局限性，为更好的验证实验效果，还需要积极的开展生产实验。

表2最优复配组合酶的实验结果

3讨论

玉米籽粒作为生产玉米淀粉的主要原料，这是一个果实，成熟的玉米籽粒包括三部分，即种皮、胚乳、胚。其中种皮占种子重量的6%-8%，主要用于保护种子，这是最外面的一层薄皮，其成分包括纤维素、半纤维素、果胶等；而胚乳占种子重量的80%-85%，其是与种皮内部相靠近的一层细胞，排列十分规则且致密；胚占种子重量的10%-15%，存在于种子基部，这是组成种子的重要部分，也是今后发育成新植株的雏形^[4]。

现阶段，湿加工工艺在玉米淀粉加工中获得广泛应用，尽管这项工艺具有很高的产品提取率、也会产生很多的副产品，但是在浸泡、粉碎、分离、干燥过程中需要的能量与是水都比较多，而亚硫酸等物质的产生在一定程度会严重影响到人体健康与周围环境。非淀粉多糖在原料中具有很高的吸水性，由此不利于更好的开展淀粉、蛋白分离、产品脱水等，相应的会导致干燥用能的增加。

当前，在玉米深加工行业酶技术获得广泛应用，用于多种产品的生产环节，如葡萄糖浆、高果糖浆、发酵制品、麦芽糖浆、蛋白饲料等，且许多方面扮演着至关重要的角色，有助于提高产品质量与收率、降低生产成本。生产方法：在相同生产工艺、不同生产原料的帮助下，将β-葡聚糖酶、木聚糖酶生产出来，最后可以将玉米淀粉专用酶制剂复配生产出来。近年来，随着科技的发展与进步，极大的推动了酶学技术的发展。本身根据玉米籽粒的构成、成分和植物纤维降解酶的酶解原理，从中将比较适宜的纤维降解复合酶筛选出来，所开发的一种新型复配酶制剂，能够有效的减少纤维中的水分、淀粉含量^[5]。

综上所述，根据各项数据可知，在无需改动生产工艺和添加较大生产装置的情况下，只需要将0.01%的该复合酶添加到纤维洗涤槽中，就能够减少4.11%的湿基纤维水分、降低3.6%总淀粉量，也能够极大的提高淀粉收率（0.21%）、蛋白收率（0.27%），从而在降低能耗的同时有助于整体淀粉收率的显著提高。

参考文献：

[1]李义,俞峰,刘国栋, 等.新型复合酶制剂在玉米淀粉加工中的应用[J].当代化工,2019,48(8):1791-1796.

[2]酶制剂在玉米淀粉加工中的应用[J].淀粉与淀粉糖,2012.

[3]朱玉霞，张铁鹰，高爱琴，等. 高产纤维分解酶黑曲霉诱变选育与发酵条件优化[J]. 动物营养学报，2019，31(03)：1396-1404.

[4]林谦,王照群,戴求仲, 等.非淀粉多糖酶对玉米加工副产品能量利用的影响[J].动物营养学报,2013,25(4):833-839.

[5]林谦,王照群,张建华, 等.酶制剂对饲喂玉米及其加工副产品黄羽肉鸡养分表观代谢率的影响[J].中国饲料,2013,(15):25-27,38.