[发明专利]一种多孔淀粉及其发酵用糖浆的联合制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及食品和化工领域淀粉糖浆和多孔淀粉的制备方法，具体是多孔淀粉和以葡萄糖或者麦芽糖为主要糖组分的食品发酵用的含氮淀粉糖浆的联合制备方法。

背景技术

多孔淀粉是指经人工方法处理而使颗粒呈现多孔状的变性淀粉，具有很大的比表面积，主要用作吸附的载体。多孔淀粉与其它吸附剂相比，除具有良好的吸附性能外，还具有如下优点：(1)原料来源广泛，廉价易得；(2)纯天然物质，安全、无毒，使用剂量不受限制；(3)可生物降解；(4)生产工艺简单；(5)应用广泛，适应性强。在制备多孔淀粉过程中，不仅可控制其孔径、孔深和比表面积，还可根据被吸附物质特性对其进行方便的改性。例如，当被吸附物质为非极性物质时，可在多孔淀粉的表面分子接上非极性基团，从而增强其吸附的专一性。多孔淀粉作为一种高效、无毒、安全的吸附剂被广泛地应用于食品、医药卫生、农业、造纸、印刷、化妆品、洗涤剂、胶粘剂等行业。

淀粉酶已经在工业上广泛用于生产葡萄糖、麦芽糖、异麦芽糖和果葡糖浆等各种淀粉糖品。目前常用的商品淀粉酶制剂，也有几类可以用于酶解制备多孔淀粉：(1)液化酶，也称为α-淀粉酶，如果以其最适作用温度来区分，还可以细分为中温淀粉酶和高温淀粉酶。该酶为内切酶，能够水解α-1，4糖甙键，对α-1，6糖甙键没有水解作用。(2)糖化酶，有葡萄糖淀粉酶、β-淀粉酶等多种，主要用于生产葡萄糖、麦芽糖浆等产品，其中葡萄糖淀粉酶为外切酶，能够水解α-1，4和α-1，6糖甙键，是适于酶解淀粉制备多孔淀粉的糖化酶。这些糖化酶与α-淀粉酶协同能够更快、更大程度的水解颗粒态原淀粉(简称生淀粉，与糊化态的淀粉对应，以下同)。(3)脱支酶，如普鲁兰酶，该酶只能够水解α-1，6糖甙键，单独使用不能水解生淀粉，可以与葡萄糖淀粉酶等糖化酶协同作用，显著地加快水解速度。

目前，酶法制备多孔淀粉的一般工艺流程是：颗粒态淀粉→调浆→在糊化温度下部分酶解→离心或过滤→洗涤→干燥→多孔淀粉。包括如下步骤：(1)颗粒态原淀粉调浆，调节浓度、pH和温度，再加淀粉酶；(2)在糊化温度下的酶解反应；(3)过滤洗涤、脱水、干燥制得到多孔淀粉。

酶解反应是制备多孔淀粉的关键步骤。其影响因素有三个方面：(1)酶的种类，用量等。(2)酶解条件，如反应温度、pH、时间、浓度等。(3)淀粉的种类。不是所有的原淀粉颗粒被淀粉酶作用后都能产生多孔状，如香蕉、百合淀粉只在颗粒表面产生螺纹，适于制备多孔淀粉的材料有大米、玉米、小麦、木薯、马铃薯、红薯、芭蕉芋等淀粉，这些常用的淀粉都适于用来制备多孔淀粉。

多孔淀粉传统的制备方法在酶解过程中，为了保持最终产物的颗粒形态，以及顺利进行后序的洗涤精制，酶解反应必须在糊化温度下完成，反应温度一般小于50℃，目前采用的反应温度范围多为室温～50℃，其他的酶解条件，如pH控制在淀粉酶的作用条件范围，以酶用量、酶解时间来控制淀粉颗粒的水解率。

用酶作用淀粉颗粒，水解的程度合适，所得的多孔淀粉才有较好的性能与应用效果。水解率过低，孔径、孔数和比表面积太小，吸附性能差。水解率很高，产品得率低，孔径一般较大，孔数和比表面积也反而变小，多孔淀粉颗粒的强度也变差，综合性能不佳。一般的水解率控制在20％～70％范围，在30％～50％的范围内具有最广较佳的适用性。

如上所述，多孔淀粉的传统制备方法比较简单，在淀粉颗粒形成多孔的过程中，淀粉受酶的作用产生水溶的片段，通过过滤、洗涤、脱水和干燥固体的部分，得到多孔淀粉产物。但是，如水解率控制30％～50％的范围，就有30％～50％(对淀粉干物质)的水溶部分被过滤丢弃，这样做法既浪费，又造成污染，所以也有研究对这水溶的(副产物)部分进行利用，经过精制、浓缩等处理，制备葡萄糖或葡萄糖发酵糖液，从而降低多孔淀粉的生产成本。

为了提高多孔淀粉的生产产能效率，淀粉调浆浓度都尽量调高，在相同的水解率下，酶解后过滤液的糖浓度也会较高。比如，在质量浓度分别为30％(w/w)和45％(w/w)的100重量份的淀粉乳体系中，在40％的水解率下，母液的重量份分别为82和73，母液中淀粉酶解水溶物的质量浓度则。约分别为17.1％(w/w)和32.7％(w/w)，可见，采用较低的淀粉乳浓度，在相同的水解率下，过滤液的份量大，而且其水溶干固物的浓度小，浓缩利用的成本就会较高。