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酶解玉米生產(chǎn)淀粉的綜合工藝及其設(shè)備的制作方法

文檔序號(hào):399820閱讀:350來(lái)源:國(guó)知局
專利名稱:酶解玉米生產(chǎn)淀粉的綜合工藝及其設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于酶發(fā)酵技術(shù)領(lǐng)域,具體而言,本發(fā)明涉及酶解玉米生產(chǎn)淀粉的綜合工藝流程以及其中所用的設(shè)備。
背景技術(shù)
玉米是世界上主要糧食作物之一,我國(guó)玉米產(chǎn)量為1億噸左右。玉米最有價(jià)值的部分是其子粒。子粒的表面覆蓋著皮層,在皮層的下面是胚芽和胚乳,其中胚芽含油量高, 韌性強(qiáng);而胚乳的外層包裹著糊粉層(渣皮),而里面充滿淀粉顆粒。玉米子粒營(yíng)養(yǎng)成分豐富,除了淀粉之外,還包括蛋白質(zhì)、油脂、纖維素、可溶性糖、礦物質(zhì)等。為了有效利用玉米中的各營(yíng)養(yǎng)成分,目前國(guó)內(nèi)玉米淀粉加工中大多采用的是如圖 1所示的綜合加工流程,通過(guò)各個(gè)工序分別得到玉米漿、玉米胚芽及胚芽油、玉米纖維、玉米蛋白和玉米淀粉。這些工序及其設(shè)備除了表述方式略有不同之外,在中國(guó)專利02144742 和中國(guó)專利申請(qǐng)200510135112中都有詳細(xì)內(nèi)容的介紹,而且這兩個(gè)專利文獻(xiàn)還詳細(xì)闡述了工藝中廢水的循環(huán)利用,但是沒(méi)有對(duì)浸泡工藝和干燥后廢氣排放及綜合利用方面有所啟
7J\ ο在上述過(guò)程中,首先的步驟是浸泡,即將玉米子粒在50°C左右的約0. 3% (w/w)亞硫酸水溶液中常壓浸泡72小時(shí)左右。這一步驟對(duì)充分分離玉米漿和其他產(chǎn)物來(lái)說(shuō)至關(guān)重要,但是由于使用了亞硫酸,造成在后續(xù)步驟中的液體和氣體中不可避免的會(huì)產(chǎn)生二氧化硫污染物。為此,中國(guó)專利申請(qǐng)200810051296公開了一種新的玉米淀粉生產(chǎn)中的浸泡方法,其中在加壓環(huán)境中浸泡玉米,浸泡液中使用了高濃度的蛋白酶和纖維素酶。該方法的特點(diǎn)是不使用而且也不能使用亞硫酸浸泡,因?yàn)槠渲兴褂玫氖袌?chǎng)銷售的蛋白酶和纖維素酶在PH中性乃至堿性的環(huán)境中才有高活性,在加了亞硫酸的pH酸性環(huán)境中活性很低乃至喪失,因而其具有減少二氧化硫污染和浸泡時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)。但是,該方法也有如下缺點(diǎn)浸泡需要使用加壓容器,這對(duì)于該專利申請(qǐng)中以IOL 規(guī)模進(jìn)行的試驗(yàn)室測(cè)試來(lái)說(shuō)是可行的,但是現(xiàn)在工廠生產(chǎn)中動(dòng)輒以噸計(jì)的常壓浸泡罐,幾乎無(wú)法改造成加壓容器,需要全部更換,成本不菲而且造成了原有浸泡罐的浪費(fèi);加壓需要的運(yùn)行和維護(hù)成本較高,而且加壓后比常壓運(yùn)行多了一個(gè)事故隱患,即隨著設(shè)備的老化,加壓會(huì)引起壓力容器的爆炸,這對(duì)于安全生產(chǎn)被日益重視的今天,也是不容易推廣的;其中使用的蛋白酶和纖維素酶的用量較大,成本較高,而且這是長(zhǎng)期的運(yùn)行成本;其中使用了蛋白酶,造成蛋白質(zhì)降解為水溶性多肽和氨基酸而流失,從而使得后續(xù)的玉米蛋白質(zhì)產(chǎn)量大幅降低,極大減少了一個(gè)較高利潤(rùn)的產(chǎn)品的產(chǎn)量。另外,雖然該方法浸泡時(shí)間短,但是由于目前國(guó)內(nèi)玉米淀粉加工業(yè)普遍在較偏遠(yuǎn)地區(qū),場(chǎng)地充足,加之常壓浸泡罐便宜而且易于維護(hù), 目前已經(jīng)普遍采用大量浸泡罐并行運(yùn)行來(lái)克服浸泡時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)。本發(fā)明人經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究并結(jié)合目前國(guó)內(nèi)玉米淀粉加工業(yè)的實(shí)踐,發(fā)現(xiàn)采用亞硫酸浸泡的現(xiàn)有玉米深加工技術(shù)都只著重于治理液體中的二氧化硫,而無(wú)論胚芽的處理、纖維的獲得、蛋白的制備,還是最終獲得淀粉成品,都需要干燥機(jī)來(lái)干燥,干燥蒸發(fā)出的氣體
4含有較多二氧化硫被排除污染環(huán)境,因而發(fā)明了一套新的技術(shù)方案,在無(wú)需更換目前使用的浸泡罐等設(shè)備的情況下,首先,在浸泡過(guò)程中使用了本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)的耐酸性纖維素酶,可以有效降低浸泡過(guò)程中亞硫酸的使用量,在保持浸泡效果的情況下,減少干燥蒸發(fā)出的氣體中二氧化硫的含量;其次,收集干燥蒸發(fā)出的氣體,通過(guò)本發(fā)明人組合設(shè)計(jì)的尾氣處理設(shè)備,不但使得氣體的熱能得到有效利用,而且進(jìn)一步脫除氣體中的二氧化硫,使得氣體排放中的二氧化硫濃度低于5mg/立方米。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供新的酶解玉米深加工的方法,其在使用常壓浸泡設(shè)備的情況下,通過(guò)加入新的耐酸性纖維素酶,減少了亞硫酸的用量,從源頭上控制了二氧化硫氣體的產(chǎn)生,而且添加了新的干燥尾氣處理設(shè)備,不但充分利用了尾氣的熱能,而且基本上消除尾氣中的二氧化硫,使得對(duì)環(huán)境友好。另外,本發(fā)明還提供了新的耐酸性纖維素酶和新的干燥尾氣處理設(shè)備。具體而言,在第一個(gè)方面,本發(fā)明提供了酶解玉米深加工的方法,其包括在亞硫酸水溶液中浸泡清除雜質(zhì)后的玉米子粒并將浸泡液經(jīng)蒸發(fā)器蒸發(fā)成玉米漿,粗磨破碎浸泡得到的固體物并將粗磨破碎出的胚芽依次進(jìn)行洗滌、脫水、干燥和榨油處理,精磨篩洗粗磨破碎出的胚乳并將精磨篩洗出的渣皮依次進(jìn)行脫水和干燥從而獲得纖維,經(jīng)分離機(jī)分離精磨篩洗得到的粗淀粉乳并將分離出的麩質(zhì)水依次進(jìn)行濃縮和干燥從而獲得蛋白粉,以及將分離出的淀粉依次進(jìn)行洗滌、脫水和干燥從而獲得淀粉成品,其特征在于,所述亞硫酸水溶液中加入如下(a)或(b)的耐酸性纖維素酶,(a)由SEQ ID NO 2所示的氨基酸序列組成的纖維素酶;(b)上述(a)中的氨基酸序列經(jīng)過(guò)取代、缺失和/或添加一個(gè)或幾個(gè)氨基酸而得到的耐酸性的纖維素酶;和,所述干燥步驟之任一、任何組合或全部所蒸發(fā)出的尾氣經(jīng)過(guò)脫硫處理。優(yōu)選其中,所述將分離出的淀粉依次進(jìn)行洗滌、脫水和干燥從而獲得淀粉成品的過(guò)程中干燥步驟所蒸發(fā)出的尾氣不經(jīng)過(guò)脫硫處理。因?yàn)槟退嵝岳w維素酶的加入,盡管中間步驟產(chǎn)生的仍舊會(huì)含有較多的二氧化硫,但是將分離出的淀粉依次進(jìn)行洗滌、脫水和干燥從而獲得淀粉成品的過(guò)程中產(chǎn)生的尾氣中二氧化硫已經(jīng)非常少了。在本文中,廢水的處理可以根據(jù)背景技術(shù)部分公開的專利文獻(xiàn)來(lái)進(jìn)行。然而,能用于工業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)有技術(shù)僅僅啟示了對(duì)玉米深加工中產(chǎn)生的廢水中二氧化硫污染物的處理, 沒(méi)有研究和實(shí)踐對(duì)廢氣中的二氧化硫污染物處理問(wèn)題。而本發(fā)明人經(jīng)長(zhǎng)期研究和實(shí)踐發(fā)現(xiàn),在浸泡罐中浸泡,只要浸泡罐是密封的,就不會(huì)往外排出氣體,即使不密封,也可以將浸泡罐排出的尾氣通過(guò)管道直接通入本發(fā)明的脫硫處理系統(tǒng)的脫硫塔中脫硫;其他除了干燥步驟產(chǎn)生的尾氣之外,其他部件如果不是密封的,由于溫度低,尾氣蒸發(fā)慢而數(shù)量少,尾氣也可通過(guò)管道直接通入本發(fā)明的脫硫處理系統(tǒng)的脫硫塔中脫硫,只是由于直接蒸發(fā)含亞硫酸的浸泡液,蒸發(fā)器蒸發(fā)的水蒸氣中二氧化硫的濃度很高,直接脫硫不損失亞硫酸太多,因此通常經(jīng)冷凝后通過(guò)管道回流入浸泡罐;但是,干燥步驟中產(chǎn)生的尾氣量大,而且干燥蒸發(fā)出的尾氣中二氧化硫未達(dá)到可有效循環(huán)利用的含量。因此,本發(fā)明人首先通過(guò)在浸泡過(guò)程中加入新的耐酸性纖維素酶,來(lái)有效降低亞
5硫酸的使用量,在不降低產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的情況下,降低了尾氣中二氧化硫的含量;其次, 通過(guò)脫硫處理來(lái)進(jìn)一步脫除尾氣中的二氧化硫,達(dá)到環(huán)境友好的效果。由于尾氣中二氧化硫的含量從源頭已經(jīng)減少,因此脫硫處理中的運(yùn)行成本降低了,例如諸如NaOH溶液等堿液的消耗就減少了。在本文中,干燥步驟之任一、任何組合或全部所蒸發(fā)出的尾氣指的是,粗磨破碎出的胚芽依次進(jìn)行洗滌、脫水、干燥和榨油處理的過(guò)程中,精磨篩洗出的渣皮依次進(jìn)行脫水和干燥的過(guò)程中,分離出的麩質(zhì)水依次進(jìn)行濃縮和干燥的過(guò)程中,以及分離出的淀粉依次進(jìn)行洗滌、脫水和干燥的過(guò)程中,任何一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)或全部過(guò)程中的干燥步驟所蒸發(fā)出的尾氣。分離出的淀粉依次進(jìn)行洗滌、脫水和干燥的過(guò)程中,干燥蒸發(fā)出的尾氣中二氧化硫含量已經(jīng)低于一些非常嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn),因此可以不經(jīng)過(guò)脫硫處理。因此,在本發(fā)明中,干燥步驟之任一、任何組合或全部所蒸發(fā)出的尾氣優(yōu)選指的是,除了分離出的淀粉依次進(jìn)行洗滌、脫水和干燥的過(guò)程中干燥步驟所蒸發(fā)出的尾氣之外的其余三個(gè)過(guò)程的干燥步驟所蒸發(fā)出的尾氣的匯聚。因此,優(yōu)選在本發(fā)明的第一個(gè)方面,如果僅僅為了制備玉米淀粉而無(wú)論其他中間產(chǎn)物,則本發(fā)明提供了酶解制備玉米淀粉的方法,其包括在亞硫酸水溶液中浸泡清除雜質(zhì)后的玉米子粒,粗磨破碎浸泡得到的固體物,精磨篩洗粗磨破碎出的胚乳,經(jīng)分離機(jī)分離精磨篩洗得到的粗淀粉乳,以及將分離出的淀粉依次進(jìn)行洗滌、脫水和干燥從而獲得淀粉成品,其特征在于,所述亞硫酸水溶液中加入如下(a)或(b)的耐酸性纖維素酶,(a)由SEQ ID NO 2所示的氨基酸序列組成的纖維素酶;(b)上述(a)中的氨基酸序列經(jīng)過(guò)取代、缺失和/或添加一個(gè)或幾個(gè)氨基酸而得到的耐酸性的纖維素酶;并任選更優(yōu)選地,所述干燥步驟所蒸發(fā)出的尾氣不經(jīng)過(guò)脫硫處理。因?yàn)槟退嵝岳w維素酶的加入,盡管中間步驟產(chǎn)生的仍舊會(huì)含有較多的二氧化硫,但是將分離出的淀粉依次進(jìn)行洗滌、脫水和干燥從而獲得淀粉成品的過(guò)程中產(chǎn)生的尾氣中二氧化硫已經(jīng)非常少了。本發(fā)明的耐酸性纖維素酶活性高,而且耐酸性環(huán)境而顯效,為了避免其高效水解而降低玉米纖維的產(chǎn)量,使用較少的該耐酸性纖維素酶,這樣還節(jié)約了運(yùn)行成本。優(yōu)選在本發(fā)明的第一個(gè)方面的方法中,所述耐酸性纖維素酶的加入量為1 12iu/g玉米子粒,優(yōu)選為2 8IU/g玉米子粒,更優(yōu)選為3 5IU/g玉米子粒。本發(fā)明的耐酸性纖維素酶的加入可以有效減少亞硫酸的含量。優(yōu)選在本發(fā)明的第一個(gè)方面的方法中,所述亞硫酸水溶液中亞硫酸的濃度為0. 1 0.(w/w),優(yōu)選為 0. 12 0. 2% (w/w),更優(yōu)選為 0. 15 ~ 0. 18% (w/w)。延續(xù)使用目前已經(jīng)在國(guó)內(nèi)企業(yè)推廣使用的設(shè)備,則能大幅降低改造成本,也便于本發(fā)明的推廣。優(yōu)選在本發(fā)明的第一個(gè)方面的方法中,所述浸泡的壓強(qiáng)為常壓。這樣,可以延續(xù)使用包括現(xiàn)有浸泡罐在內(nèi)的常壓設(shè)備。本發(fā)明的耐酸性纖維素酶的加入可以有效降低浸泡所需的溫度和時(shí)間,提供了浸泡效率,并節(jié)約了能源。優(yōu)選在本發(fā)明的第一個(gè)方面的方法中,所述浸泡的溫度為38 60°C,優(yōu)選為45 55°C,更優(yōu)選為48 53°C。也優(yōu)選在本發(fā)明的第一個(gè)方面的方法中,所
6述浸泡的時(shí)間為35 70小時(shí),優(yōu)選為40 60小時(shí),更優(yōu)選為45 54小時(shí)。尾氣可以直接通入脫硫塔脫硫,但是由于尾氣中含有塵埃,而且尾氣溫度較高,容易造成下游設(shè)備老化,直接進(jìn)入脫硫塔將浪費(fèi)能源,而且容易堵塞脫硫塔。因此,在本發(fā)明的第一個(gè)方面的方法中,所述脫硫處理包括將所述尾氣依次通過(guò)洗滌塔、風(fēng)機(jī)、所述蒸發(fā)器的蒸氣管和脫硫塔。洗滌塔通過(guò)噴淋水,吸收塵埃。尾氣經(jīng)過(guò)風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)速度夠通入蒸發(fā)器的蒸氣管中,而浸泡液流過(guò)蒸氣管表面,從而加熱將浸泡液蒸發(fā)成玉米漿。因此也優(yōu)選,所述蒸發(fā)器將從其排出的尾氣溫度降低至30 60°C,優(yōu)選為40 55°C,更優(yōu)選為45 50°C。 這樣可以更有效率地節(jié)約能源。在第二個(gè)方面,本發(fā)明提供了如下(a)或(b)的耐酸性纖維素酶,(a)由SEQ ID NO 2所示的氨基酸序列組成的纖維素酶;(b)上述(a)中的氨基酸序列經(jīng)過(guò)取代、缺失和/或添加一個(gè)或幾個(gè)氨基酸而得到的耐酸性的纖維素酶。該酶可以在本發(fā)明第一個(gè)方面的方法中應(yīng)用。優(yōu)選本發(fā)明第二個(gè)方面提供的是由SEQ ID NO :2所示的氨基酸序列組成的纖維素酶。在第三個(gè)方面,本發(fā)明提供了編碼本發(fā)明第二個(gè)方面所述的耐酸性纖維素酶的基因。根據(jù)DNA重組技術(shù),根據(jù)已知的氨基酸序列可以容易地設(shè)計(jì)出基因。在本發(fā)明的具體實(shí)施方式
中,優(yōu)選所述基因的多核苷酸序列如SEQ ID N0:1所示。在第四個(gè)方面,本發(fā)明提供了包含本發(fā)明第三個(gè)方面所述的基因的載體,優(yōu)選是表達(dá)載體。當(dāng)前已經(jīng)有許多載體商品化了,通過(guò)轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)染或者其他基因重組手段可以將本發(fā)明第三個(gè)方面所述的基因?qū)胼d體中。在本發(fā)明的具體實(shí)施方式
中,優(yōu)選的載體是 pPICZ α A質(zhì)粒,其是酵母表達(dá)載體。在第五個(gè)方面,本發(fā)明提供了轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)染了本發(fā)明第四個(gè)方面所述的載體的宿主細(xì)胞。該宿主細(xì)胞可用于表達(dá)本發(fā)明第二個(gè)方面所述的耐酸性纖維素酶。本發(fā)明第五個(gè)方面的宿主細(xì)胞優(yōu)選是酵母,更優(yōu)選是畢赤酵母,最優(yōu)先是畢赤酵母GS115。在第六個(gè)方面,本發(fā)明提供了制備本發(fā)明第二個(gè)方面所述的耐酸性纖維素酶的方法,其包括在適宜表達(dá)的條件下,培養(yǎng)本發(fā)明第五個(gè)方面所述的細(xì)胞,并純化表達(dá)出的本發(fā)明第二個(gè)方面所述的耐酸性纖維素酶。在第七個(gè)方面,本發(fā)明提供了用于玉米深加工中的脫硫處理系統(tǒng),其包括洗滌塔、 風(fēng)機(jī)、蒸發(fā)器和脫硫塔,其特征在于,所述洗滌塔包括,能通入玉米深加工中干燥步驟之任一、任何組合或全部所蒸發(fā)出的尾氣的通入孔、能通入冷凝水的噴淋孔、篩板、排水孔和與所述風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣口通過(guò)管道相連的排氣孔;所述風(fēng)機(jī)的出氣口與所述蒸發(fā)器的蒸氣管的進(jìn)氣口通過(guò)管道相連;和,脫硫塔包括與所述蒸發(fā)器的蒸氣管的出氣口通過(guò)管道相連的進(jìn)氣孔,能通入堿液的通水孔,排水孔和掃氣孔。優(yōu)選在本發(fā)明第七個(gè)發(fā)面的脫硫處理系統(tǒng)中,通入孔位于洗滌塔下半部分,排氣孔位于洗滌塔上半部分,這樣有利于尾氣通過(guò)篩板接觸噴淋下來(lái)的水;噴淋孔優(yōu)選位于洗滌塔的頂部,這樣有利于水自上而下更有效地與尾氣接觸;篩板上有孔,優(yōu)選均勻分布有孔,另外洗滌塔中有一個(gè)或多個(gè)(如,兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)、五個(gè))平行排列的篩板,優(yōu)選篩板排列在通入孔和排氣孔之間的位置上,這樣有利于水均勻下落從而更有效地與尾氣接觸;和 /或,排水孔位于洗滌塔下半部分比通入孔低的位置,優(yōu)選位于洗滌塔的底部,這樣當(dāng)洗滌
7塔中的水面要淹過(guò)通入孔時(shí),可以將其中的水排出,如排到現(xiàn)有技術(shù)所述的廢水處理系統(tǒng)中去。優(yōu)選在本發(fā)明第七個(gè)發(fā)面的脫硫處理系統(tǒng)中,蒸發(fā)器的蒸氣管呈迂回形狀,這樣更利于擴(kuò)大接觸面而增加蒸發(fā)效率。優(yōu)選在本發(fā)明第七個(gè)發(fā)面的脫硫處理系統(tǒng)中,進(jìn)氣孔位于脫硫塔中堿液(如, NaOH溶液)液面的下面,優(yōu)選位于脫硫塔下半部分,從而使尾氣通過(guò)堿液脫硫;排氣孔位于脫硫塔中堿液(如,NaOH溶液)液面的上面,優(yōu)選位于脫硫塔上半部分,防止堿液從排氣孔流出;和/或,排水孔位于脫硫塔下半部分,優(yōu)選位于脫硫塔的底部,這樣在堿液液面過(guò)高或者堿液PH值被中和成7左右的時(shí)候,排出液體,通過(guò)通水孔補(bǔ)充堿液。本發(fā)明第七個(gè)方面的脫硫處理系統(tǒng)可以用在玉米深加工中。因此,在第八個(gè)方面, 本發(fā)明提供了本發(fā)明第七個(gè)方面的脫硫處理系統(tǒng)在玉米深加工方法中的應(yīng)用,優(yōu)選在本發(fā)明第一個(gè)方面的方法中的應(yīng)用。本發(fā)明的有益效果在于降低氣體中二氧化硫的排放,對(duì)環(huán)境有益;減少亞硫酸的用量,降低成本;在一定程度上降低了浸泡的時(shí)間,提高浸泡的效率,節(jié)約時(shí)間和能源; 能夠工業(yè)規(guī)模使用,不降低產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量;可以延用當(dāng)前國(guó)內(nèi)企業(yè)使用的設(shè)備,降低設(shè)備更新成本,更便于推廣。為了便于理解,以下將通過(guò)具體的附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)地描述。需要特別指出的是,具體實(shí)例和附圖僅是為了說(shuō)明,并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明范圍的限制。顯然本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)本文說(shuō)明,在本發(fā)明的范圍內(nèi)對(duì)本發(fā)明做出各種各樣的修正和改變,這些修正和改變也納入本發(fā)明的范圍內(nèi)。另外,本發(fā)明引用了公開文獻(xiàn),這些文獻(xiàn)也是為了更清楚地描述本發(fā)明,它們的全文內(nèi)容均納入本發(fā)明進(jìn)行參考,就好像它們的全文已經(jīng)在本發(fā)明說(shuō)明書中重復(fù)敘述過(guò)一樣。


圖1顯示了玉米深加工過(guò)程的流程圖。圖2顯示了本發(fā)明的脫硫處理過(guò)程的流程圖。圖3顯示了本發(fā)明的脫硫處理系統(tǒng)的示意圖,其中,洗滌塔1包括,能通入尾氣A 的通入孔11、能通入冷凝水B的噴淋孔12、篩板13、排水孔14和與風(fēng)機(jī)2的進(jìn)氣口 21通過(guò)管道相連的排氣孔15 ;風(fēng)機(jī)2的出氣口 22與蒸發(fā)器3的蒸氣管31的進(jìn)氣口 32通過(guò)管道相連;而且,脫硫塔4包括與蒸發(fā)器3的蒸氣管31的出氣口 33通過(guò)管道相連的進(jìn)氣孔42, 能通入堿液D的通水孔42,排出經(jīng)中和而對(duì)環(huán)境無(wú)害的廢液F的排水孔43和高于液面E的排氣孔44,其能排出對(duì)環(huán)境無(wú)害的廢氣G。
具體實(shí)施例方式以下本文將通過(guò)具體的實(shí)施例來(lái)描述發(fā)明。如未特別指明之處,可根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟悉的《分子克隆實(shí)驗(yàn)指南》(第三版)(Cold Spring Harbor laboratory I^ress)、《玉米淀粉工業(yè)手冊(cè)》(中國(guó)輕工業(yè)出版社)等手冊(cè)以及本文所引用的參考文獻(xiàn)中所列的方法來(lái)實(shí)施。另外,實(shí)施例中所使用的材料和設(shè)備及其部件除有特別說(shuō)明外,均可通過(guò)商業(yè)途徑從市場(chǎng)上購(gòu)買。
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實(shí)施例1耐酸性纖維素酶的克隆和純化根據(jù)本發(fā)明人長(zhǎng)期篩選得到的一株耐酸性青霉菌(Penicillium purporogenum), 通過(guò)商業(yè)途徑委托中國(guó)科學(xué)院微生物研究所克隆出了多核苷酸序列如SEQ ID N0:1所示的纖維素酶基因,其編碼氨基酸序列如SEQ ID NO :2所示的纖維素酶,并根據(jù)常規(guī)方法按照正常讀框克隆到酵母分泌表達(dá)載體pPICZaA(可購(gòu)自^witrogen公司)上并轉(zhuǎn)化入畢赤酵母GS115株(可購(gòu)自^witrogen公司),經(jīng)PCR和測(cè)序檢驗(yàn)正確后,將表達(dá)陽(yáng)性的酵母克隆返還本發(fā)明人。根據(jù)hvitrogen的廠商說(shuō)明,將酵母克隆(單菌落)接種于25mL BMGH培養(yǎng)基,于 30°C、250rpm振搖培養(yǎng)至0D600達(dá)到5。然后離心,棄上清,將酵母菌體重懸于IOOmL BMMH 培養(yǎng)基中,于30°C、250rpm振搖培養(yǎng),期間每M個(gè)小時(shí)加入終濃度為(ν/ν)的甲醇,共進(jìn)行3天。然后,離心收集上清液(約IOOmL),冰浴加入硫酸銨達(dá)到80 %飽和度,冰浴鹽析 6小時(shí),15000rpm離心15分鐘,沉淀重溶于20mL 25mM Bis-tris緩沖液(pH5. 5),在25mM Bis-tris緩沖液(pH5.幻中透析過(guò)夜。將透析過(guò)的液體上樣于Q Sepharose Fast Flow層析柱(購(gòu)自GE Healthcare),以含O 0. 3M NaCl的Bis-tris緩沖液(ρΗ5· 5)進(jìn)行梯度洗脫,收集其中最大的峰,經(jīng)SDS-PAGE檢測(cè)分子量正確并進(jìn)行蛋白定量,由此獲得耐酸性纖維素酶液。將顏色標(biāo)記的 AZCL-HE-纖維素(可購(gòu)自 Megazyme International Ireland, Ltd.)懸浮于0. IM不同pH值(pH4. 0 6. 5)的檸檬酸緩沖液中,配成含AZCL-HE-纖維素 0. 2% (w/w)的溶液。向200ul新鮮配制的AZCL-HE-纖維素的溶液中加入2oul不同稀釋度的上述純化的酶液,于50°C、500rpm震蕩孵育20分鐘,,然后以3000rpm離心5分鐘,取上清液間徹595nm處的吸光度,以纖維素酶標(biāo)準(zhǔn)品為對(duì)照,計(jì)算酶活性。結(jié)果如表1所示, 表明本發(fā)明的酶能夠耐酸起效。表1本發(fā)明的酶對(duì)不同pH的纖維素的酶活性
權(quán)利要求
1.酶解制備玉米淀粉的方法,其包括在亞硫酸水溶液中浸泡清除雜質(zhì)后的玉米子粒, 粗磨破碎浸泡得到的固體物,精磨篩洗粗磨破碎出的胚乳,經(jīng)分離機(jī)分離精磨篩洗得到的粗淀粉乳,以及將分離出的淀粉依次進(jìn)行洗滌、脫水和干燥從而獲得淀粉成品,其特征在于,所述亞硫酸水溶液中加入如下(a)或(b)的耐酸性纖維素酶,(a)由SEQID NO :2所示的氨基酸序列組成的纖維素酶;(b)上述(a)中的氨基酸序列經(jīng)過(guò)取代、缺失和/或添加一個(gè)或幾個(gè)氨基酸而得到的耐酸性的纖維素酶。
2.酶解玉米深加工的方法,其包括在亞硫酸水溶液中浸泡清除雜質(zhì)后的玉米子粒并將浸泡液經(jīng)蒸發(fā)器蒸發(fā)成玉米漿,粗磨破碎浸泡得到的固體物并將粗磨破碎出的胚芽依次進(jìn)行洗滌、脫水、干燥和榨油處理,精磨篩洗粗磨破碎出的胚乳并將精磨篩洗出的渣皮依次進(jìn)行脫水和干燥從而獲得纖維,經(jīng)分離機(jī)分離精磨篩洗得到的粗淀粉乳并將分離出的麩質(zhì)水依次進(jìn)行濃縮和干燥從而獲得蛋白粉,以及將分離出的淀粉依次進(jìn)行洗滌、脫水和干燥從而獲得淀粉成品,其特征在于,所述亞硫酸水溶液中加入如下(a)或(b)的耐酸性纖維素酶,(a)由SEQID NO 2所示的氨基酸序列組成的纖維素酶;(b)上述(a)中的氨基酸序列經(jīng)過(guò)取代、缺失和/或添加一個(gè)或幾個(gè)氨基酸而得到的耐酸性的纖維素酶;和,所述干燥步驟之任一、任何組合或全部所蒸發(fā)出的尾氣經(jīng)過(guò)脫硫處理。
3.權(quán)利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述耐酸性纖維素酶的加入量為1 12IU/g玉米子粒,優(yōu)選為2 8IU/g玉米子粒,更優(yōu)選為3 5IU/g玉米子粒;和/或,所述亞硫酸水溶液中亞硫酸的濃度為0. 1 0.(w/w),優(yōu)選為0. 12 0. 2% (w/w),更優(yōu)選為 0. 15 0. 18% (w/w)。
4.權(quán)利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述浸泡的壓強(qiáng)為常壓;所述浸泡的溫度為38 60°C,優(yōu)選為45 55°C,更優(yōu)選為48 53°C;和/或,所述浸泡的時(shí)間為35 70 小時(shí),優(yōu)選為40 60小時(shí),更優(yōu)選為45 M小時(shí)。
5.權(quán)利要求2所述的方法,其特征在于,所述脫硫處理包括將所述尾氣依次通過(guò)洗滌塔、風(fēng)機(jī)、所述蒸發(fā)器的蒸氣管和脫硫塔。
6.權(quán)利要求5所述的方法,其特征在于,所述蒸發(fā)器將從管束干燥機(jī)排出的尾氣溫度由75 95°C降低至30 60°C,優(yōu)選為40 55°C,更優(yōu)選為45 50°C。
7.如下(a)或(b)的耐酸性纖維素酶,(a)由SEQID NO :2所示的氨基酸序列組成的纖維素酶;(b)上述(a)中的氨基酸序列經(jīng)過(guò)取代、缺失和/或添加一個(gè)或幾個(gè)氨基酸而得到的耐酸性的纖維素酶。
8.編碼權(quán)利要求7所述的耐酸性纖維素酶的基因,其載體、宿主細(xì)胞或制備方法。
9.用于玉米深加工中的脫硫處理系統(tǒng),其包括洗滌塔、風(fēng)機(jī)、蒸發(fā)器和脫硫塔,其特征在于,所述洗滌塔包括,能通入玉米深加工中干燥步驟之任一、任何組合或全部所蒸發(fā)出的尾氣的通入孔、能通入冷凝水的噴淋孔、篩板、排水孔和與所述風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣口通過(guò)管道相連的排氣孔;所述風(fēng)機(jī)的出氣口與所述蒸發(fā)器的蒸氣管的進(jìn)氣口通過(guò)管道相連;和,脫硫塔包括與所述蒸發(fā)器的蒸氣管的出氣口通過(guò)管道相連的進(jìn)氣孔,能通入堿液的通水孔,排水孔和排氣孔。
10.權(quán)利要求9所述的處理系統(tǒng)在玉米深加工方法(優(yōu)選權(quán)利要求2 6之任一所述的方法)中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明屬于酶發(fā)酵技術(shù)領(lǐng)域,其提供了酶解玉米深加工的方法,其包括在亞硫酸水溶液中加入耐酸性纖維素酶,和對(duì)干燥步驟所蒸發(fā)出的尾氣經(jīng)過(guò)脫硫處理。另外,本發(fā)明還提供了基于上述方法的酶解制備玉米淀粉的方法以及耐酸性纖維素酶和脫硫處理系統(tǒng)等。
文檔編號(hào)C12N5/10GK102433368SQ201110349930
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月8日
發(fā)明者劉鑫, 劉鴻, 曹洪, 馬吉銀 申請(qǐng)人:寧夏伊品生物科技股份有限公司
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