[00127876]淀粉限制性酶解及分离纯化关键技术研究

1. 课题来源与背景 课题受到广东省科技厅（项目下达文号：粤财教[2012]430号）和广州科信局（项目下达文号：穗科信条[2010]7号）资助。淀粉的液化和糖化酶解技术已广泛用于淀粉制糖领域。目前,美国的淀粉糖年产量已达1 600万吨,占玉米深加工总量的60%。我国自90年代以来,由于现代生物工程技术的应用,生产淀粉糖所用酶制剂品种的增加及质量的提高,淀粉制糖工业得到快速发展,淀粉糖品产量由2000年的100万吨到2008年的600万吨,平均年增长25%以上,而且品种也日益增加。但目前我国淀粉糖98%以上是葡萄糖浆、F42果葡糖浆、普通高麦芽糖浆和麦芽糊精等传统产品,产品附加值低,竞争激烈,市场受蔗糖价格波动持续起伏,严重制约了淀粉糖行业的可持续发展。 随着企业的发展,传统淀粉糖品已经不能满足企业长期可持续发展的需求。亟需开发具有较高附加值和自主知识产权的淀粉糖品。高分子极限糊精属于高附加值、新型食品添加剂,可作为食品的增稠剂、填充剂、风味剂、吸收剂、粘合剂、乳化剂、被膜剂等广泛应用,应用领域广,发展潜力巨大。 2. 技术原理及性能指标 传统高温液化酶是从淀粉分子内部随机切断淀粉分子,使其分子量和粘度迅速下降,不易控制。因此,本项目采用水解速度较慢的酶制剂β-淀粉酶,对淀粉大分子进行限制性降解,从淀粉分子的非还原尾端开始酶解,通过控制加酶量和酶解时间可有效控制淀粉的降解速度。 在淀粉经限制性酶解后,所得的组分为分子量差异较大的淀粉酶解产物,因此,可利用膜分离设备对酶解组分进行分离和纯化,对不同分离介质进行考察,以得到最佳的分离效果,解决在某些高附加值产品中的应用。 基于超高分子量极限糊精的潜在应用,采用上述淀粉高压蒸煮、限制性酶解和组分分离等技术,成功实现了超高分子量极限糊精的制备和分离。 3. 技术的创造性与先进性 针对现有喷射液化设备在高浓淀粉物料下糊化不均,易阻塞等问题,对现有喷射液化设备进行改造,实现高浓淀粉浆的彻底糊化。 针对目前高温液化酶作用迅速、不易控制,产品分子量较低等不足,采用先糊化后酶解工艺,采用Beta淀粉酶酶解工艺,对淀粉大分子进行限制性酶解,研究加酶量、酶解时间对产物流度的影响,选用大宗淀粉（包括普通玉米淀粉、蜡质玉米淀粉、木薯淀粉和马铃薯淀粉）为原料,研究不同淀粉品种原料的酶解规律,在酶解过程对流度进行测量,并对酶解产物的DE值,结晶性质和分子量进行分析,酶解产物数均分子量在达1.48×105Mn,重均分子量达3.74×105Mw,分布宽达2.52D。 针对高分子麦芽糊精分子量分布广,影响产品稳定性等不足,选用膜分离方法,对酶解组分进行分离和纯化,采用截留分子量为3000的膜分离样品,对分离前后糊精的溶解性,冻融稳定性,持水性和表观粘度进行测定,并与普通麦芽糊精和原淀粉进行比较,开发聚合度在40-100之间的系列高附加值极限糊精产品。 4. 技术的成熟程度,适用范围和安全性 本项目已完成中试和规模生产,技术成熟、稳定,产品有生物酶转化得到,安全可靠,替代油脂配制食品,所含的能量仅为脂肪的1/9,可以代替冰淇淋、冰冻甜点心、人造奶油和香肠、火腿等中的部分脂肪。产品用于固体饮料中,如奶茶、蜂蜜粉、速溶茶和南瓜粉等中,能保持原产品的特色和香味,降低成本,产品口感醇厚、细腻,味香浓郁速溶效果极佳,抑制结晶析出,乳化效果好,载体作用明显。 5. 应用情况及存在的问题 本项目采用限制性酶解技术直接生产聚合度为100以上的超高分子量极限糊精,产品在脂肪替代品,乳制品等高附加值领域具有广泛应用。产品在广州普正生物科技有限公司和广州粤糖食品科技有限公司应用,应用反馈效果良好,具有广阔的应用前景。 6. 历年获奖情况 淀粉可控酶解及产物分离纯化技术,获得2016年广州市科技进步二等奖