[发明专利]一种同时液化糖化玉米淀粉的方法

说明书

技术领域

本项发明属于农产品加工技术领域。

本项发明涉及一种将玉米淀粉同时进行液化和糖化的方法，尤其是指：将玉米淀粉与水混合，高温预热以后，同时加入液化酶和糖化酶，再继续在相同的高温条件下保温一段时间，最终将玉米淀粉完全酶解转化为单糖和双糖的方法。

背景技术

玉米淀粉糖(例如：葡萄糖和麦芽低聚糖等)是医药工业、食品工业、生物化工等行业的重要原料。玉米淀粉糖的生产通常使用一种包括液化和糖化操作的二步法生产工艺；即：先后采用淀粉液化酶和淀粉糖化酶，对玉米淀粉进行液化、再进行糖化，而生产葡萄糖和麦芽低聚糖的工艺。

淀粉液化酶和淀粉糖化酶是二种对淀粉作用方式不同的淀粉酶。目前，商品化的液化酶为地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)α-淀粉酶，其最适催化条件为90℃、pH 6.0，能随机快速地水解淀粉分子内部的α-1，4糖苷键，产生极限糊精及少量麦芽糖，导致淀粉浆黏度迅速下降；商品化的糖化酶为黑曲霉(Aspergillus niger)葡萄糖淀粉酶，此糖化酶的最适催化条件为60℃、pH 4.2～4.5，能水解极限糊精分子非还原末端的α-1，4糖苷键或a-1，6糖苷键，产生葡萄糖，导致淀粉浆还原力升高。同时，为了加快糖化、提高最终的糖产率，也常常加入淀粉脱枝酶---嗜酸普鲁兰芽胞杆菌(Bacillus acidopullulyticus)普鲁兰酶。

由于上述液化酶和糖化酶具有不同的最适催化反应条件，所以在淀粉的液化和糖化的过程中需要使用不同的反应温度和pH，因而增加了淀粉糖的生产时间和生产成本。

为了能够建立一种一步法同时对玉米淀粉进行液化糖化、或使液化的淀粉能够在相同的条件下继续糖化的工艺，淀粉糖工业迫切需要一种最适催化反应温度在90℃左右、最适催化反应pH在弱酸性范围的糖化酶。目前，普遍认为采用基因工程技术提高黑曲霉(Aspergillus niger)葡萄糖淀粉酶的热稳定性、克隆表达嗜热微生物葡萄糖淀粉酶，是解决上述问题的二个途径。

极端嗜热古细菌是一类能在80℃以上高温环境中生长的微生物；近来研究发现，不少种类的极端嗜热古细菌具有热稳定性葡萄糖淀粉酶基因。

基因重组嗜苦菌(Picrophilus torridus)葡萄糖淀粉酶在35-65℃、pH 4.5-6.5范围内具有活性，但是其最适水解底物为麦芽三糖(Schepers，B.Thiemann，V.Antranikian，G.Characterization of a novel glucoamylase from the thermoacidophilic archaeon Picrophilus torridus heterologously expressed in E.coli.Engineering in life sciences.2006，6(3)：311-317.)，对淀粉的水解活性低，而未能用于淀粉糖化工业。

基因重组嗜酸热原体菌(Thermoplasma acidophilum)葡萄糖淀粉酶最适催化反应温度仅为75℃、最适催化反应pH为5.0，能够在5小时内将0.5％(w/v)的马铃薯支链淀粉部分转化为葡萄糖(Dock，C.Hess，M.Antranikian，G.A thermoactive glucoamylase with biotechnological relevance from the thermoacidophilic euryarchaeon Thermoplasma acidophilum.Applied microbiology and biotechnology.2008，78(1)：105-114.)。

硫磺矿硫化叶菌(Sulfolobus solfataricus)的基因重组葡萄糖淀粉酶(SSGA)和基因重组糖原脱枝酶(SSGDE)的最适水解底物分别为麦芽三糖和支链淀粉；这二种酶需要配合使用，才能够在pH为5.5～6.5、温度为75～80℃的条件下联合水解液化的淀粉，而得到高产率的葡萄糖(KR 20040025179、KR101014802)。

由于这些极端嗜热古细菌葡萄糖淀粉酶的最适催化反应温度较低、或者对淀粉的水解活性低，不能在90℃以上的条件下，与地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)α-淀粉酶一起使用，对玉米淀粉同时进行液化和糖化。

发明内容