[发明专利]具有葡糖淀粉酶、蛋白水解酶和木聚糖酶活性的多酶产物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有葡糖淀粉酶、蛋白水解酯和木聚糖酶活性的多酶产物以及借助黑曲霉(Aspergillus niger)通过麦麸固态发酵制备该产物的方法。

背景技术

借助酶方法由玉米淀粉制备乙醇属于已知内容，该方法包括采用α-淀粉酶使淀粉液化旨在使淀粉水解为糊精的步骤、然后用葡糖淀粉酶(也称作淀粉葡糖苷酶)进行糖化旨在将糊精水解为葡萄糖的步骤，以及最后是将葡萄糖发酵成为乙醇的步骤。

当以通过湿法研磨玉米得到的比较纯的淀粉乳液为原料时，使用α-淀粉酶和葡糖淀粉酶一般是令人满意的，但当希望用小麦淀粉或面粉代替玉米淀粉时，使用这两种单独的酶就不能得到令人满意的结果，其原因在于半纤维素的存在使糖化面粉汁的粘度增大至无法实施该方法的程度。在糖化步骤中，应该使用辅助性的酶如纤维素酶和半纤维素酶以降低粘度和解决此问题。另外，在糖化过程中还希望使用蛋白酶以使面粉的蛋白质水解，这样就使汁液中富含可溶性氮以供后面的乙醇发酵步骤使用。这样便可以降低在此发酵的过程中以传统方式进行酵母生长所需氮源的供应。

所有这些酶在市场上都是以纯品的形式单个获得的，但缺点是比较昂贵，因而提高了由生产小麦乙醇的成本。另外，应该由单个的酶配制组合物，这就使该方法复杂化。

因此，需要一种廉价并且具备葡糖淀粉酶、蛋白水解酶和半纤维素酶活性的多酶产物，使得能够以较低的成本由小麦面粉制备乙醇。

本发明的目的就是满足此需要。

发明内容

本发明涉及一种具有葡糖淀粉酶、蛋白水解酶和木聚糖酶活性的多酶产物，其特征在于它由借助黑曲霉菌株发酵的麦麸构成，所述葡糖淀粉酶、蛋白水解酶和木聚糖酶的酶活性具有如下最低值：

—葡糖淀粉酶：每克干物质至少100GU，

—蛋白水解酶：每克干物质至少100PU，

—木聚糖酶：每克干物质至少100XU，

条件是，葡糖淀粉酶活性是每克干物质至少750GU和/或木聚糖酶活性是每克干物质至少300XU。

葡糖淀粉酶活性优选是每克干物质至少1500GU和/或木聚糖酶活性优选是每克干物质至少400XU。

同样地，蛋白水解酶的活性优选是每克干物质至少400PU。

本发明还涉及此多酶产物的制备方法，其特征在于包括步骤(a)选取麦麸；(b)对所述麦麸加湿并进行热处理以便灭菌；(c)用黑曲霉菌株接种得到的麦麸；(d)麦麸形成至少10cm厚的一层，在定期通风和搅拌的反应器中在28～38 ℃、优选32～36℃下固态发酵1～3天，调节所述麦麸的初始湿含量在50～60wt％并在发酵过程中基本上保持不变，发酵在适当的通风条件下进行，以免对发酵有害的二氧化碳在反应器内聚集并且避免由于发酵而导致温度升高超过指定的范围，直至发酵产物具有如下的酶活性最低值为止：

—葡糖淀粉酶：每克干物质至少100GU，

—蛋白水解酶：每克干物质至少100PU，

—木聚糖酶：每克干物质至少100XU，

条件是，葡糖淀粉酶活性是每克干物质至少750GU和/或木聚糖酶活性是每克干物质至少300XU。

葡糖淀粉酶活性优选是每克干物质至少1500GU和/或木聚糖酶活性优选是每克干物质至少400XU。

同样地，蛋白水解酶活性优选是每克干物质至少400PU。

黑曲霉菌株优选自菌株NRRL 3112、菌株ATCC 76061以及在寻求高葡糖淀粉酶活性时由所述这些菌株通过选择或突变而得到的菌株。特别优选菌株ATTC 76061。

当寻求高葡糖淀粉酶活性时，用作原料的麦麸应该是未脱淀粉的麸皮。除了这个限制以外可以使用任何麦麸。但该麦麸优选含有大量(至少40wt％)小于1mm的颗粒。

下面以说明和非限定的方式给出两种适当的麦麸的特征。

特征                     麦麸A     麦麸B

湿度(％)                 12.3      19.5

蛋白质含量(％MH*)        13.8      14.8

淀粉含量(％MH*)          24.6      21.3

粒度测定

＞1.25mm                 53.9      0.7

1.0～1.25mm              8.1       1.3

0.5～1.0mm               33.3      68.2