技术领域

[0001] 本发明涉及淀粉深加工领域， 尤其是涉及一种基于糊精分子特征评价淀粉液 化 效果的方法。

背景技术

[0002] [0002]淀粉质原料在发酵之前需先经 a-淀粉酶水解液化， 将大分子切割成短链

， 形成糊精和少量寡糖， 从而使淀粉的黏度下降， 为糖化酶的作用创造条件。 在当前普遍应用的液化工艺中， 主要使用商品 a-淀粉酶， 依据制造商提供的通用 化反应条件对淀粉质原料进行液化。 然而以上液化条件的设置， 往往只考虑了 酶制剂针对某种特定底物的催化效率和稳定性 ， 而没有顾及淀粉水解反应链的 其他步骤以及不同发酵产品相异的发酵过程。 尤其在我国特有的粗料发酵模式 中体现出发酵过程不稳定的特点， 这是长期制约发酵行业提升的关键技术问题

[0003] 另一方面， 黑曲霉糖化酶是一种外切型淀粉酶， 它针对不同结构的底物作用效 率不同。 Jennylynd A研究发现黑曲霉糖化酶作用于长链的活性更� �。 进一步地 ， K.Hiromi研究发现黑曲霉糖化酶对低聚糖的 Km值随着 DP (DP≤7) 的增加而 降低， 对麦芽糖的 Km值为 0.18~ 1.4 mM， 而对麦芽低聚糖的 Km值为 0.02~0.14

[0004] 为了提升淀粉的糖化效率， 需要对液化过程实施理性控制， 全面科学地表征液 化程度就显得十分必要。 当前发酵行业中普遍使用 DE值 （dextrose equvialent value) 作为液化评价指标。 然而 DE值无法真实反映糊精混合物的糖分组成和分 子量分布， 不足以作为判断液化效果的依据。 传统的碘试法检测液化终点又具 有精确度低和波动性大的局限。 基于全面科学表征的精细化控制液化程度是粗 料发酵模式， 乃至整个淀粉深加工行业亟待解决的关键技术 问题。

技术问题

[0005] 针对现有技术存在的上述问题， 本申请人提供了一种糊精分子量特征在检测淀 粉液化效果上的应用。 本发明考察糖化酶催化特性与糊精结构的关系 ， 能够全 面科学表征淀粉液化程度， 实现淀粉质原料液化过程精细化控制； 改善淀粉液 化质量， 进而提高糖化效率， 提升以淀粉质为原料的粗料发酵模式， 同吋有助 于带动淀粉深加工产业； 凡提及基于糊精分子量特征评价液化效果的方 法， 均 适用本发明技术。

问题的解决方案

技术解决方案

[0006] [0004]本发明的技术方案如下：

[0007] 糊精分子量特征在检测淀粉液化效果上的应用 ， 具体步骤如下：

[0008] (1) 在待测淀粉液化液中分离制备不同分子量分布 的糊精组分；

[0009] (2) 以步骤 （1) 制备的糊精组分为底物， 进行糖化酶的酶促反应动力学实验 ， 比较不同分子量糊精组分的 Km值， 以亲和力最高即 Km值最小的底物分子量 特征为评价指标， 评价淀粉质原料液化效果。

[0010] 所述待测淀粉液化液通过常规方法制备。 所述待测淀粉液化液的常规方法 制备为： 将淀粉溶解在水中， 用 O.lmol/LNaOH调节 pH至 5.8~6.0， 然后加入高温 α-淀粉酶， 其添加量为 10~30U/g淀粉， 得到混合液； 将步骤得到的混合液置于 99 °C超级恒温水浴槽中， 搅拌均匀， 经碘试合格， 得到液化液， 然后进行灭酶。

[0011] 所述不同分子量分布的糊精组分通过常规方法 分离制备。 所述不同分子量分布 的糊精组分的常规方法分离制备为： 取待测淀粉液化液， 加入乙醇， 调节至乙 醇终浓度 30% (v/v) ， 置于 4 °C冰箱中静置 24 h， 离心， 沉淀经过相应浓度乙醇 洗涤， 低温干燥获得组分 1 ; 上清液中缓慢添加乙醇调节至乙醇终浓度为 30% (v /v) ， 置于 4 °C冰箱中静置 24 h， 离心， 沉淀经过相应浓度乙醇洗涤， 低温干燥 获得组分 2; 如此重复上述操作， 得到不同分子量分布的糊精组分。

[0012] 所述碘试合格为浅棕色。

发明的有益效果

有益效果

[0013] [0005]本发明有益的技术效果在于：

[0014] 本发明针对传统液化过程 DE值作为评价液化效果， DE值无法真实反映糊 精混合物的糖分组成和分子量分布， 不足以作为判断液化效果的依据， 提供一 种基于糊精分子特征评价淀粉液化效果的方法 。

[0015] 本发明基于淀粉液化糊精分子的组成单元相同 （均为葡萄糖残基） ； 其受 糖化酶催化水解的效率因分子量而异。 因此， 糊精的分子量可作为表征液化程 度的可靠指标。 为了在糊精分子量表征下控制液化程度， 从而提高糖化效率， 需要以糖化酶作用于不同分子量糊精吋的动力 学参数为依据。 本发明相比于现 有技术所具有的优点有：

[0016] (1) 基于黑曲霉糖化酶的催化特性与糊精结构的关 系， 通过对糊精结构的 精确表征有助于实现淀粉质原料液化组分精细 化控制；

[0017] (2) 能够克服传统评价方法不能真实反映糊精混合 物的糖分组成和分子量 分布的缺陷， 能够全面科学表征液化程度， 实现液化过程理性控制；

[0018] (3) 改善液化质量， 进而提高糖化效率， 带动以淀粉质为原料的粗料发酵 模式， 同吋有助于提升淀粉深加工产业。

本发明的实施方式

[0019] 下面结合实施例， 对本发明进行具体描述。

[0020] 称取 40g玉米淀粉于烧杯中； 加入 200mL去离子水 （常温） 混合均匀， 用 O.lmol /L NaOH调节 pH至 5.8~6.0； 添加高温 α-淀粉酶 1200U, 搅拌均匀。 置于 99°C超级 恒温水浴槽 （配备磁力搅拌装置） 中， 搅拌均匀， 碘试为浅棕色合格； 立即用 0. lmol/L HCI调节 pH至 3.0， 灭酶终止反应， 平衡 5min后， 用 0.1mol/L NaOH中和

， 调节 pH至中性。 将淀粉水解液稀释， 配置成质量浓度为 7 % (w/w) 的糊精溶 液。

[0021] 取糊精溶液 lOOmL, 缓慢加入乙醇， 并不断搅拌， 调节至乙醇终浓度 30% (v/v ) ， 置于 4 °C冰箱中静置 24 h， 离心 （4 °C， 10000 g， 20min) ， 沉淀经过相应浓 度乙醇洗涤， 低温干燥获得组分 1 ; 上清液中缓慢添加乙醇调节至乙醇终浓度为 30% (v/v) ， 置于 4 °C冰箱中静置 24 h， 离心 （4 °C， 10000 rpm, 20min) ， 沉 淀经过相应浓度乙醇洗涤， 低温干燥获得组分 2; 如此重复上述操作， 调节至乙 醇终浓度为 70% (v/v) ， 分别获得 1~5醇沉组分， 经体积排阻色谱测定不同组分 分子量分布。

[0022] 基于体积排阻色谱法对糊精组分分析， 计算糊精分子量， 获得 5个糊精组分分 子量信息如下： 糊精 1 (即组分 1， 下同） 重均分子量为 21 kDa; 糊精 2重均分子 量为 12 kDa; 糊精 3重均分子量为 5.6kDa， ； 糊精 4重均分子量为 1.9 kDa; 糊精 5 重均分子量为 1.4 kDa

[0023] 分别考察糊精组分与酶促反应动力学特征， 结果如表 1所示。 从表 1中可以看出 ， 糖化酶对应不同分子量糊精的^值是不同的， 即糖化酶与不同分子量糊精亲 和力是不同的， ^值越低即亲和力越高则液化效果越好。 由此可以说明， 糊精 分子量特征可以用于评价淀粉液化效果。

[0024] 表 1不同分子量糊精酶促动力学参数

[] [表 1]

以上所述仅为本发明的交叉实例， 并不用以限制本发明， 凡在本发明的精神和 原则之内， 所做的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明保护的范 围之内。 。