玉米的耦合酒精發酵和超氧化物歧化酶提取的加工方法
2023-12-01 06:34:11 1
專利名稱：玉米的耦合酒精發酵和超氧化物歧化酶提取的加工方法
所屬領域本發明屬於生物工程領域中的發酵工程和酶工程，尤其是一種玉米的耦合酒精發酵和超氧化物歧化酶提取的加工方法。
背景技術：
玉米在我國是僅次於水稻的重要糧食作物，約佔我國糧食產量的22％左右，在糧食、飼料、化工、醫藥、輕工和經貿等行業，都是重要的產品和原料。據國際穀物理事會統計，2003～2004年度世界玉米總產量為6.15億噸，其中美國和中國是最大的玉米生產國，產量分別是2.57億噸和1.14億噸。
近年來，隨著人們生活水平的提高，玉米已由傳統的食用糧食向加工用糧食轉化。因深加工缺少良策，造成玉米大量積壓，玉米生產與加工轉化的矛盾十分突出。目前我國糧庫中的陳化糧(儲存4年以上)達2500萬噸，這些糧食已基本失去了食用價值，各級政府每年為儲存糧食支付大量補貼，財政不堪重負。而我國又是原油淨進口國，年進口原油6000萬噸以上，石油儲備嚴重不足，一旦危機發生，我國將首當其衝受到直接影響。據此國務院在2000年9月正式批准了利用陳化糧生產燃料酒精的計劃，″十五″末我國汽油消耗量將達5000萬噸，若酒精添加量按10％計，則需燃料酒精500萬噸，可消耗玉米餘糧約1600萬噸。採用玉米原料發酵生產酒精，可大量消耗玉米生產清潔能源，為過剩的玉米解決銷路問題。
超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase，簡稱SOD)是廣泛存在於動物、植物和微生物中的一種超氧陰離子自由基的清除劑，具有抗輻射，抗腫瘤、抗病毒及抗衰老作用，廣泛應用於醫藥、保健品、化妝品和食品等諸多領域，是一種極具開發前途和市場效益的酶製劑。玉米籽粒中SOD的含量因品種不同略有差異，若單獨利用玉米提取SOD生產成本較高，缺乏市場競爭力。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種玉米的耦合酒精發酵和超氧化物歧化酶提取的加工方法，它是通過對玉米的深加工在提取超氧化物歧化酶後可同時耦連發酵生產出酒精。
本發明的目的是這樣實現的
該玉米的耦合酒精發酵和超氧化物歧化酶提取的加工方法為(1)將玉米粒清洗後，以1∶2～3的重量比加入pH 7.8、濃度為0.05～0.2mol/L的磷酸鹽緩衝液，在20℃～40℃溫度下浸泡24～60小時；(2)按1∶2～3重量比的清水洗滌浸泡後的玉米2～3次，該洗滌水留存待用；(3)將玉米粒粉碎，然後加入玉米粒重量1.5～2.5倍的pH值7～8的磷酸鹽緩衝液進行均漿，在室溫下浸提1～2小時，離心過濾，分別得到上清液和玉米澱粉殘渣，所得到的上清液用於製備超氧化物歧化酶，所得到的玉米澱粉殘渣用於製備酒精；(4)將所得的上清液超濾濃縮，過濾後得到提取液；(5)將所得的提取液中加入(NH4)2SO4至飽和濃度40～50％，靜置4～10小時後，離心，再在該提取液中加入(NH4)2SO4至飽和濃度85～95％，靜置4～10小時，離心、取沉澱；(6)將所得沉澱用pH值7～8的磷酸鹽緩衝液溶解，然後通過超濾裝置反覆超濾多次直至脫鹽、濃縮，使該提取液濃縮至原體積的1/4～1/2；(7)該濃縮液經過冷凍乾燥後，得到去除大量雜蛋白的超氧化物歧化酶成品；(8)將上述所得玉米澱粉殘渣採用上述留存的洗滌水進行調漿，同時添加4～8μ/克的原料耐高溫α-澱粉酶，在90℃～95℃溫度條件下液化90～120分鐘，然後冷卻至55℃～60℃，再添加100～150μ/克的原料糖化酶，糖化10～12小時，糖化結束後冷卻至28℃～30℃，按原料量的0.05～0.1％添加經復水活化的耐高溫酒精活性乾酵母進行酒精發酵，發酵溫度控制最高不超過38℃，發酵時間60～70小時，蒸餾後得到酒精成品。
所述的磷酸鹽緩衝液為磷酸二氫鈉與磷酸氫二鈉的混合物，其濃度為0.05～0.2mol/L。
本發明的優點和積極效果是將玉米SOD的提取與酒精發酵耦聯，酒精發酵企業只需增加少量的設備投資，在利用玉米發酵生產燃料酒精的工藝過程中，提取出具有高附加值的SOD製品，既能提高玉米的利用價值，又能提高企業的經濟效益，整個工藝路線簡單，成本低，是一項低成本、高效益、高回報的玉米深加工方法。
具體實施例方式
下面對本發明實施例做進一步詳述本發明是採用玉米發酵生產酒精的工藝過程中耦合生產超氧化物歧化酶的方法，整個工藝過程為1.泡玉米取1000g清洗後的玉米粒加入1500mL pH值7.8、濃度為0.1mol/L的磷酸鹽緩衝液(本發明所述的磷酸鹽緩衝液均為磷酸二氫鈉與磷酸氫二鈉的混合物，其濃度為0.05～0.2mol/L，為公知產品，在此不再贅述)，在30℃溫度下浸泡36小時後，去除浸泡液，以誘導產生超氧化物歧化酶；2.洗滌用2倍體積的清水清洗吸脹的玉米粒2遍，該洗滌水留存並將用作酒精發酵的工藝用水；3.粉碎將玉米粒進行粉碎，然後加入1500ml、pH值7～8的磷酸鹽緩衝液進行攪拌均漿，在室溫下浸提1小時，分別得到上清液和玉米澱粉殘渣，其中過濾後獲取的上清液用於製備超氧化物歧化酶，玉米澱粉殘渣用於製備酒精；4.超濾濃縮將步驟3所得上清液通過截留分子量為10000的超濾裝置進行超濾濃縮，得到750ml提取液；5.鹽析分級沉澱將步驟4所得提取液中在室溫下緩慢攪拌並分多次加入(NH4)2SO4至飽和濃度40％左右，使非超氧化物歧化酶蛋白沉澱，靜置8小時離心後，再加入(NH4)2SO4至飽和濃度90％，靜置8小時，離心，取沉澱；6、脫鹽取步驟5所得沉澱，用500ml、pH值7～8、濃度為0.1mol/L的磷酸鹽緩衝液溶解，採用分子截留量為10000的超濾裝置反覆超濾脫鹽多次，得到50ml濃縮液；7、冷凍乾燥該濃縮液經過冷凍乾燥後，得到去除大量雜蛋白的超氧化物歧化酶853mg。該超氧化物歧化酶為淺灰色粉末，經改進的鄰苯三酚自氧化法測定，超氧化物歧化酶(SOD)的比活可達140.7U/mg。
8、酒精發酵將步驟3所得玉米澱粉殘渣用步驟2的洗滌水調漿，同時添加6μ/克原料加入耐高溫α-澱粉酶，在90℃～95℃溫度條件下液化90～120分鐘。然後冷卻至60℃，加入120μ/克原料糖化酶，糖化10小時，糖化結束後冷卻至30℃，按原料量的0.08％添加經復水活化的耐高溫酒精活性乾酵母進行酒精發酵。發酵溫度及控制的時間段為0～12小時，30～33℃；12～60小時，35～38℃；60～72小時，33～35℃。
發酵結束後蒸餾，最終澱粉的出酒率≥53％〔95％(v/v)〕。
權利要求
1.一種玉米的耦合酒精發酵和超氧化物歧化酶提取的加工方法，其特徵在於加工方法為(1)將玉米粒清洗後，以1∶2～3的重量比加入pH7.8、濃度為0.05～0.2mol/L的磷酸鹽緩衝液，在20℃～40℃溫度下浸泡24～60小時；(2)按1∶2～3重量比的清水洗滌浸泡後的玉米2～3次，該洗滌水留存待用；(3)將玉米粒粉碎，然後加入玉米粒重量1.5～2.5倍的pH值7～8的磷酸鹽緩衝液進行均漿，在室溫下浸提1～2小時，離心過濾，分別得到上清液和玉米澱粉殘渣，所得到的上清液用於製備超氧化物歧化酶，所得到的玉米澱粉殘渣用於製備酒精；(4)將所得的上清液超濾濃縮，過濾後得到提取液；(5)將所得的提取液中加入(NH4)2SO4至飽和濃度40～50％，靜置4～10小時後，離心，再在該提取液中加入(NH4)2SO4至飽和濃度85～95％，靜置4～10小時，離心、取沉澱；(6)將所得沉澱用pH值7～8的磷酸鹽緩衝液溶解，然後通過超濾裝置反覆超濾多次直至脫鹽、濃縮，使該提取液濃縮至原體積的1/4～1/2；(7)該濃縮液經過冷凍乾燥後，得到去除大量雜蛋白的超氧化物歧化酶成品；(8)將上述所得玉米澱粉殘渣採用上述留存的洗滌水進行調漿，同時添加4～8μ/克的原料耐高溫α-澱粉酶，在90℃～95℃溫度條件下液化90～120分鐘，然後冷卻至55℃～60℃，再添加100～150μ/克的原料糖化酶，糖化10～12小時，糖化結束後冷卻至28℃～30℃，按原料量的0.05～0.1％添加經復水活化的耐高溫酒精活性乾酵母進行酒精發酵，發酵溫度控制最高不超過38℃，發酵時間60～70小時，蒸餾後得到酒精成品。
2.根據權利要求1所述的玉米的耦合酒精發酵和超氧化物歧化酶提取的加工方法，其特徵在於所述的磷酸鹽緩衝液為磷酸二氫鈉與磷酸氫二鈉的混合物，其濃度為0.05～0.2mol/L。
全文摘要
本發明屬於生物工程領域中的發酵工程和酶工程的一種玉米的耦合酒精發酵和超氧化物歧化酶提取的加工方法。主要技術特點是將玉米SOD的提取與酒精發酵耦聯，酒精發酵企業只需增加少量的設備投資，在利用玉米發酵生產燃料酒精的工藝過程中，提取出具有高附加值的SOD製品，既能提高玉米的利用價值，又能提高企業的經濟效益，整個工藝路線簡單，成本低，是一項低成本、高效益、高回報的玉米深加工方法。
文檔編號C12P7/06GK1710083SQ20041001963
公開日2005年12月21日 申請日期2004年6月17日 優先權日2004年6月17日
發明者趙華 申請人:天津科技大學