玉米粉糖化

1、雙酶法玉米粉低溫同步糖化南京工業(yè)大學(xué)Yelian MIAO, Ph.D.,1. 玉米粉低溫同步糖化新工藝的提出2. 雙酶法低溫液化、糖化（兩步）3. 雙酶法低溫同步糖化（一步）4. 低溫同步糖化與酒精發(fā)酵的同步偶合5. 能耗和經(jīng)濟(jì)性分析,內(nèi)容,○世界三大作物：大米、小麥、玉米○世界玉米年總產(chǎn)量： 6億t○美國：玉米產(chǎn)量占世界的34％，90％以上作工 業(yè)原料○中國：玉米產(chǎn)量占世界的22％，食用

2、10％，工 業(yè)原料15%，飼料75％○玉米是我國未來生產(chǎn)增長的主要作物之一，新 增量主要用作工業(yè)原料和飼料,,玉米生產(chǎn),1844年：Thomas Kingsford在美國澤西市開設(shè)世界上第一個玉米淀粉生產(chǎn)廠，濕磨；1866年：用玉米淀粉生產(chǎn)葡萄糖，采用德國化學(xué)家G.S.C.Kirchhoff在1811年開發(fā)的 淀粉酸水解技術(shù)；1900年：酸變性淀粉；1915年：氧化淀粉；1921年：

3、結(jié)晶葡萄糖水化合物，葡萄糖提純和結(jié)晶技術(shù)；1940年：酸－酶水解專利公開，獲得范圍更廣的糖漿組分，同時，94％濃縮葡萄糖；1945年：糯玉米淀粉、陽離子淀粉，羥乙基淀粉；1960年：熱穩(wěn)定α-淀粉酶、糖化酶1975年：玉米葡萄糖發(fā)酵制取飲料和酒精（石油危機(jī)）；1977年：Staley公司在印第安納州建立“計算機(jī)總控”玉米淀粉加工廠；1980年：采用膜過濾技術(shù)除去蛋白質(zhì)和其他非糖漿物質(zhì)；1990年：采用酶技術(shù)生產(chǎn)檸檬酸、乳酸

4、等有機(jī)酸，以及賴氨酸、蘇氨酸等氨基酸,,玉米加工業(yè)發(fā)展歷史,玉米的工業(yè)利用,玉米,精細(xì)化工品,醫(yī)藥、食品,乙醇、乙二醇等醇類,乳酸、丁二酸等　有機(jī)酸,多　糖,增稠劑、乳化劑,,,,,,,,,材料、燃料,現(xiàn)有雙酶法淀粉糖化工藝,,1) 水、電、汽消耗量大，對設(shè)備要求高2) 料液黏度大，不易拌勻3) 生成不發(fā)酵性糖，使淀粉損失1.2%左右4) 蛋白質(zhì)變性，不飽和脂肪酸氧化成酮和醛，在后續(xù)發(fā)酵中的利用率低,（高溫蒸煮）,（中溫液化）,玉

5、米粉的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),蛋白質(zhì)和淀粉顆粒,(Chanvrier,2005),雙酶法玉米粉低溫糖化新工藝,,1) 降低糖化能耗和生產(chǎn)成本2) 提高葡萄糖、蛋白質(zhì)、脂肪等成分在后續(xù)發(fā)酵中的綜合利用效率3) 與后續(xù)發(fā)酵同步耦合，提高生物法化學(xué)品生產(chǎn)的效率和經(jīng)濟(jì)性,1. 玉米粉低溫同步糖化新工藝的提出2. 雙酶法低溫液化、糖化（兩步）3. 雙酶法低溫同步糖化（一步）4. 低溫同步糖化與酒精發(fā)酵的同步偶合5. 能耗和經(jīng)濟(jì)性分析,內(nèi)容,酶,中溫

6、α-淀粉酶 酶活力:2,000u/mL,最適溫度:60～70℃,最適pH:6.0～6.5,糖化酶 酶活力:100,000 u/mL,最適溫度:60℃,最適pH:4.0～4.5,(無錫賽德生物工程有限公司),玉米粉液化的Arrhenius圖,（條件：料液濃度10%，pH6.0～6.5，中溫α-淀粉酶用量10u/g）,市售玉米粉液化正交試驗（兩步）,（糖化條件：pH4.0～4.5，糖化酶用量200u/g，溫度60℃，24h）

7、,各因素對葡萄糖收率的影響順序是A>C>B ，只有液化溫度對葡萄糖收率的影響在α＝0.01水平上具有顯著性,細(xì)微玉米粉液化正交試驗（兩步）,（糖化條件：pH4.0～4.5，糖化酶用量200u/g，溫度60℃，24時間）,各因素對葡萄糖收率的影響順序是C>A>B，但各因素對葡萄糖收率的影響在α＝0.05水平上都沒有顯著性,1. 玉米粉低溫同步糖化新工藝的提出2. 雙酶法低溫液化、糖化（兩步）3. 雙酶法低溫同步

8、糖化（一步）4. 細(xì)微粉碎的機(jī)械力化學(xué)效應(yīng)5. 低溫同步糖化與酒精發(fā)酵的同步偶合6. 能耗和經(jīng)濟(jì)性分析,內(nèi)容,細(xì)微玉米粉同步糖化－溫度,（條件：料液濃度10％，液化酶用量10u/g，糖化酶用量200u/g，pH6.0）,,1. 玉米粉低溫同步糖化新工藝的提出2. 雙酶法低溫液化、糖化（兩步）3. 雙酶法低溫同步糖化（一步）4. 低溫同步糖化與酒精發(fā)酵的同步偶合5. 能耗和經(jīng)濟(jì)性分析,內(nèi)容,細(xì)微玉米粉同步酒精發(fā)酵－溫度,（條

9、件：料液濃度10％，pH6.0，中溫α-淀粉酶用量10u/g，糖化酶用量200u/g， 酸性蛋白酶用量16u/g，酵母菌用量0.1％）,1. 玉米粉低溫同步糖化新工藝的提出2. 雙酶法低溫液化、糖化（兩步）3. 雙酶法低溫同步糖化（一步）4. 低溫同步糖化與酒精發(fā)酵的同步偶合5. 能耗和經(jīng)濟(jì)性分析,內(nèi)容,新工藝,比較對象,設(shè)備、能耗、成本比較,,低溫糖化工藝中的細(xì)微粉碎與玉米半濕　　　　　法脫皮脫胚工藝過程中的粉碎合并(2

10、) 與高溫液化相比，低溫液化還節(jié)約了在液 化過程中的保溫能耗(3) 液化和糖化的同步,其他節(jié)能措施,研究成果,論文 (1) 細(xì)微玉米粉的低溫糖化，2006年中國生物質(zhì)能科學(xué)技術(shù)論壇會議論文集，87-93，2006.8.15-17（哈爾濱） (2) 細(xì)微玉米粉低溫酶解試驗研究，中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)報（CN11-2047/S）（EI Page one）, 2007.8 (3) 細(xì)微化對玉米粉糖化的機(jī)械力化學(xué)效應(yīng),

11、 2007中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會農(nóng)產(chǎn)品加工及貯藏工程分會學(xué)術(shù)年會論文集，88-92, 2007.7.22 -26（保定市） (4) Mechanochemical effects of micronization on enzymatic hydrolysis of corn flour, Carbohydrate Polymers, (in press) (SCI)專利 (1)玉米粉的低溫糖化工藝,200610086039.