糖化酶应用领域及制作工艺可行性研究

   第一节 糖化酶概述
 
   糖化酶又称葡萄糖淀粉酶,糖化酶是一种习惯上的名称,学名为α-1,4-葡萄糖水解酶(α-1,4-Glucan glucohydrolace)。多应用于酒精、淀粉糖、味精、抗菌素、柠檬酸、啤酒等工业以及白酒、黄酒。糖化酶是由曲霉优良菌种(Aspergilusniger)经深层发酵提炼而成。(可行性研究

 
   第二节 糖化酶应用领域
 
   一、糖化酶应用于淀粉糖工业。
 
   淀粉糖工业原料经液化后调PH值到4.0-4.5左右冷却到60℃加糖化酶,使工艺操作简单方便,生产更加稳定,同时能降低可逆反应,提高糖液中的葡萄糖含量,提高糖液透光率和糖液质量节约蒸汽用量,降低制糖企业生产成本。
 
   二、糖化酶应用于酒类工业。
 
   啤酒、黄酒、曲酒等酒类工业在生产时,在糖化或发酵前加入糖化酶可以提高发酵度,生产中以糖化酶代替部分酒曲能够提高出酒量,减少杂菌感染,节约粮食,降低劳动强度,改善劳动条件。
 
   三、糖化酶应用于在酒精行业
 
   酒精生产原料经蒸煮冷却到60℃,调PH值至4.0-4.5左右,加入糖化酶,可以减少酒曲用量,使发酵升温加快,大大缩短发酵周期,补充酒曲糖化力的不足,提高粮食的出酒率,降低生产成本。
 
   四、糖化酶应用于食醋行业
 
   在食用醋生产中,加入糖化酶可以提高企业自制酵母的稳定性,避免了夏季高温生产困难问题,节约了原材料,减轻人工劳动强度,明显提高淀粉原料利用率和食醋的产量,不但降低企业生产成本,还能提高企业经济效益。
 
   工业上生产糖化酶的菌种主要是黑曲霉和根霉,通过固体培养法和液体深层培养法生产糖化酶。目前,糖化酶的研究热点主要是利用DNA重组技术和基因诱导变异,获得更优良的生产菌种,来提高糖化酶的活力。建议广大用户朋友尽量选择大品牌专业酶制剂生产厂家的高活力糖化酶。
 
   第三节 糖化酶制作工艺
 
   目前,酿酒工业中使用的糖化剂主要是糖化酶,这种单用酶系只能用作糖化原料中的可糖化淀粉质、不能糖化植物纤维素成份,如果在使用时临时添加纤维素酶去协助糖化,则即不方便、也不科学、效果亦不佳。
 
   本发明的目的意在克服上述单用酶系糖化酶的缺陷,经反复研究试验对比,发明了一种高产高效的复合糖化酶。
 
   本发明的目的是这样实现将分别用于糖化淀粉和植物纤维素的两种固体单用的酶系微生物制品科学合理的组合成一种具有高产高效的新型糖化剂---复合糖化酶。它是由固体糖化酶与固体纤维素酶组合而成。
 
   所述复合糖化酶每1kg制品内,含5万u/g的固体糖化酶500--700g,含1000u/g的固体纤维素酶300--500g(根据两种酶活的含量高低,可作相应调整配方)。
 
   本发明的复合糖化酶是目前国内糖化率最高的新型糖化剂,它是在酿酒工艺中对发酵前期原料中的淀粉质和植物纤维素进行糖化,彻底克服了单用酶系的糖化酶只能糖化淀粉质、不能糖化植物纤维素的缺陷,从而达到本发明的目的。它具有糖化率高、出酒率高,使用方便,原料制品易购、生产工艺简便等优点。使用本发明制品,可使标准原料如玉米、高粱、小麦出酒率达到60--80%,大米、碎米出酒率达到70--90%(以50°计),且酒质符合国家标准。本发明的复合糖化酶还适用于制糖工艺、还可作饲料添加剂,其方法按原工艺进行,其效果比原糖化剂优越、比原饲料添加剂好。
 
   下面以本发明用于蒸馏酒固态法酿酒工艺实例,详述本发明及其使用方法和效果。
 
   实施例一复合糖化酶,是将固体糖化酶与固体纤维素酶组合而成。组合是采用机械搅拌或人工搅拌,其程度以绝对均匀为准。组合所述的固体糖化酶,它是一种酿酒工艺中在发酵前期用作对原料中所含可糖化淀粉进行糖化的专用糖化菌,菌种代号GA-300,固体型、细粉末状,因各生产厂家所用原料不同而色泽各异,酶活力含量一般在4--20万u/g(u指单位,以下同),是由专业酶制剂厂家生产。所述的固体纤维素酶,它是一种酿酒工艺中在发酵前期用作对原料中所含可糖化的植物纤维素成份进行糖化的单酶系专用糖化菌,采用的菌种为绿色木霉、代号Sn-8805菌株,固体型、细粉末状,同上述原因所采用的原料不一致而色泽各异,酶活力含量一般在1000u/g以上、由专业酶制剂厂生产(有条件的厂家亦可自制)。即国内各地两种酶生产厂家生产的固体糖化酶和固体纤维素酶均可用于本发明,如无锡市酶制剂厂、江阴市酶制剂厂生产的固体糖化酶,河北省承德市燕山生化制品厂生产的固体纤维素酶等。因微生物的特殊特征所致、无法象其它工业制品那样以准确的百分含量为计量单位来计数计量,而只能以每1000g复合糖化酶制品内含酶活力区间数或大约数来显示其组合计量和范围。如每1000g复合糖化酶制品内含5万u/g的糖化酶500--700g,含1000u/g的固体纤维素酶300--500g。即每1000g复合糖化酶制品内含糖化酶活力2500万--3500万u(每g含25000u--35000u),含纤维素酶活力30万u--50万u(每g含300u--500u)。若固体糖化酶的含量低于或高于5万u/g,固体纤维素酶含量低于或高于1000u/g,可据此数据分别增减其用量,以保持其标准。由于两种酶活的形态无明显差异,所述的复合糖化酶组合前后的含量和质量均由两种酶的生产厂家对其产品质量负责,组合时一般采用生产厂提供的准确酶含量数据予以组合。
 
   实施例二为复合糖化酶用于蒸馏酒固态法酿酒工艺的流程、使用量及效果。其工艺步骤为原料粉碎→润料→蒸料→施曲→发酵→蒸馏。
 
   1、原料粉碎玉米、高粱、大米均采用1.5毫米、小麦采用2.0毫米的粉碎机筛孔进行粉碎。
 
   2、润料玉米,高粱、大米均采用30%的生糠壳。玉米、高粱加凉水40--50%、小麦30%、大米25%(依投料量比例一年四季如此)。方法如下先将生糠壳堆放在地上,边泼水边翻拌,将其拌湿并达到水份均匀后便将面粉全部投入湿糠壳内又快速翻拌3--4次,使其水、料均匀后立即过筛或过扬渣机处理(钢筛孔直径1厘米),然后堆润3小时以上24小时以下即可搭甑糊化。润小麦面粉时应特别注意必须采用先一铲面粉后一铲湿糠壳的顺序交替翻拌的方法进行。同时,还应注意因泼水浇湿的、地面撒上少许干糠壳,以防面粉触水结块,影响工艺处理,否则,小麦将无法完成润料工艺。
 
   3、蒸料经堆润好的原料直接搭甑糊化,圆气15分钟左右即可出甑过筛或过机做散热处理,此时淀粉糊化和排出异杂味均已达到要求。
 
   4、施曲(1)复合糖化酶用量以投料量的4--5‰为宜,北方地区采用最高值,南方地区采用中低值(添加酒用活性干酵母用量以投料量的0.5--1.0‰为宜)。(2)稀释复合糖化酶与酒用活性干酵母可合并稀释成混合菌液、其方法是采用20--40%的清水,即冬季20--30%,春秋季25--35%,夏季30--40%(依投料量比例),同时还应视其母糟含水量。水温春秋冬季36--38℃左右,夏季35℃左右,春、秋季40--45℃,活化时间约1小时。(3)施曲温度冬季45--50℃,夏季40℃左右。(4)方法将出甑并经散热处理后的料胚摊开刮平、厚度约10--50厘米(视其气候而定),然后用瓢将混合菌液均匀泼洒在表面约10分钟即可进行翻拌3--4次,使其均匀后即可与母糟混拌直接入池发酵,无须堆集糖化。
 
   5、发酵(1)粮、槽比例依凉糟计算,一年四季只须13-4。(2)入窖温度春、秋、冬季20-23℃(高寒地区冬季可适当高一点),夏季较自然室温低3℃以上,发酵期以7天为宜。(3)病态母糟处理如发现泥糟、黑糟、酸糟、湿糟、死糟等病态母糟应观其病态轻重,立即采取适量增加糠壳用量,同时注意冲酸和适量减少稀释复合糖化酶用水量等措施,以救治其病态。注意夏季停产后一个月以上、冬季一个半月以上的母糟酸度太重不宜继续使用,该停产时间以下的母糟应冲酸处理慎用,同时还可考虑多扔少留,加大糠壳用量,逐步培养正常母糟。
 
   6、蒸馏
 
   (1)搭甑要求一般应看气搭甑,做到少、匀、勤、松。底锅水位离甑蓖距离不少于25厘米,以防造成不断尾的严重减产后果。
 
   (2)接酒要求浓度一般在62--64°为宜,尾水不超过5kg,以防母糟变软。

  
   第四节 我国酶制剂行业发展前景
 
   截至2014年,我国酶制剂行业生产的产品已有20多个原酶品种 (糖化酶、植酸酶、α-淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶、木聚糖酶、β-葡聚糖酶、果胶酶、脂肪酶、β-淀粉酶、真菌淀粉酶、普鲁兰酶、葡萄糖氧化酶、过氧化氢酶、甘露聚糖酶、半乳糖苷酶、α-乙酰乳酸脱羧酶、乳糖酶、凝乳酶、角质酶等)。五大酶种占酶制剂总产量82%,其中糖化酶为30%、植酸酶为22%、淀粉酶 为14%、蛋白酶为7%,纤维素酶为6%。产品应用于淀粉糖工业、纺织工业、饲料工业、酒精工业、啤酒工业、果汁果酒工业、面食制品加工、皮革工业、造纸工业等多个 领域。
 
   行业存在的主要问题:酶的品种还比较单一,由不同原酶组成具有不同用途的复合酶制剂发展滞后,不能满足市场的需要;一些产品的性价比不高,发酵酶活力较低,有些产品提取工艺和装备水平落后,产品还是粗制品,缺乏市场竞争力;酶制剂生产过程存在三废对环境的污染问题,比如生产1 t液体糖化酶 (100 000 U/mL) 可产生COD (化学需氧量) 高达5 000 mg/L以上的废水10 t。酶制剂生产企业必须推行国家清洁生产政策,投入专业资金,做好自身的环境控制。重视这些问题的解决,将推动我国酶制剂工业持续健康发展。


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