新型液化酶在檸檬酸行業(yè)的應(yīng)用

□ 趙龍駿 段 鋼 錢 瑩 劉 璇 杰能科（中國）生物工程有限公司

檸檬酸作為一種有機(jī)酸化學(xué)品，在眾多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。目前，世界檸檬酸產(chǎn)量已達(dá)200萬噸/年，并持續(xù)增長(zhǎng)。而中國檸檬酸行業(yè)統(tǒng)計(jì)，產(chǎn)能已達(dá)170萬噸/年，主要集中在6大生產(chǎn)廠家。

檸檬酸行業(yè)在整個(gè)發(fā)酵行業(yè)中比較特殊。其特殊性在于原料玉米整粒粉碎，經(jīng)液化后板框過濾，過濾清液再去進(jìn)行發(fā)酵。這種生產(chǎn)工藝決定了對(duì)液化酶的要求本身就很高，既要能快速降低醪液黏度，并達(dá)到一定的液化程度，又要盡可能溶出玉米粉中的淀粉，降低濾餅中的殘淀含量。

檸檬酸生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)圖如圖1所示。

酶法制糖應(yīng)用以來，市場(chǎng)只有諾維信公司的淀粉酶Liquozyme Supra能滿足生產(chǎn)的需求，十幾年來從沒有新的液化酶推出。所以檸檬酸行業(yè)降低殘淀的辦法都是從其他思路出發(fā)考慮的。如提高一次噴射溫度至95 ℃，二次噴射溫度至130 ℃左右，但這些方法雖然提高了原料利用率，但都需要增加能耗。但2016年杜邦公司新推出一種液化酶GC127，筆者本身正好是從事技術(shù)應(yīng)用工作的，所以想從淀粉酶的角度看看能不能降低濾餅中的殘淀。

圖1 檸檬酸生產(chǎn)工藝流程圖

圖2 不同淀粉酶液化后的液化醪對(duì)比

圖3 不同淀粉酶液化后的液化醪過濾清液對(duì)比圖

圖4 不同淀粉酶液化過程中液化醪的黏度變化

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

玉米粉：宜興協(xié)聯(lián)生物化學(xué)有限公司。淀粉酶GC127、Spezyme Powerliq：杜邦公司，杰能科（中國）生物工程有限公司。淀粉酶Liquozyme Supra：諾維信（中國）生物技術(shù)有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

20%，調(diào)整pH到5.7～5.8，將杯子和料液一起稱重。②將GC127和Supra按照0.35 kg/t ds的加量加入料液中，在95 ℃ 水浴90 min。③用高壓鍋在126℃保持30 min；還按照0.35 kg/t ds的添加量分別加入GC127和Supra，在95 ℃水浴中維持90 min。④終止液化，將重量補(bǔ)到液化前的重量。液化后，由于水分蒸發(fā)，需補(bǔ)足到液化前的稱重重量。⑤真空過濾并將過濾清液作發(fā)酵培養(yǎng)基。⑥將此清液在115 ℃滅菌15 min。⑦冷卻接種。

培養(yǎng)條件：將黑曲霉菌株在馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基于35 ℃斜面培養(yǎng)5～7 d，用蒸餾水洗下孢子，然后將孢子懸液接種入發(fā)酵培養(yǎng)基。攪拌轉(zhuǎn)速：300 rpm/min， 在 35 ℃培養(yǎng) 5 d。

分析條件：發(fā)酵結(jié)束后取樣用定量濾紙過濾，取濾液用HPLC分析檸檬酸含量。

表1 使用不同淀粉酶的液化醪最終的發(fā)酵情況

圖5 不同淀粉酶的液化醪DE值增長(zhǎng)趨勢(shì)圖

圖6 不同淀粉酶液化后液化醪濾餅中殘淀對(duì)比情況

圖7 不同淀粉酶液化后液化醪濾餅中殘?zhí)菍?duì)比情況

2 結(jié)果與分析

玉米粉原料用GC127及Liquozyme Supra兩種酶制劑經(jīng)液化后的液化液對(duì)比如圖2所示。

從圖2可以看出：GC127的液化效果比目前市場(chǎng)上使用的淀粉酶Liquozyme Supra要好一些。

將液化液過濾，過濾清液如圖3所示，也同樣說明這種情況。

另外，從液化過程黏度變化情況看，GC127的最大黏度及最終黏度都比Liquozyme Supra要低。這說明使用GC127的液化液過濾性能要更好一些。

最后，筆者將此發(fā)酵培養(yǎng)基進(jìn)行了兩天發(fā)酵，結(jié)果見表1。

從上所有的結(jié)果都顯示，新型淀粉酶GC127的性能比現(xiàn)行使用的Liquozyme Supra 要好。

為了確定GC127的使用添加量，筆者將GC127與Liquozyme Supra及Speayme Powerliq按每克原料相同酶單位添加量進(jìn)行了對(duì)比。

圖5是使用幾種淀粉酶的液化醪DE值的增長(zhǎng)趨勢(shì)。

圖6、圖7是使用GC127及Supra作對(duì)照時(shí)液化醪濾餅中殘淀及殘?zhí)乔闆r.

為驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果，筆者和同事又分別在幾個(gè)檸檬酸廠做了大生產(chǎn)試驗(yàn)，如日照金禾、山東泰和、中糧生化等。

從工廠使用情況看，GC127的添加量一般在0.5～0.6 kg/t ds，液化效果完全達(dá)到客戶的要求。

液化液經(jīng)板框過濾，濾速較原來稍快，每個(gè)液化罐用濾機(jī)臺(tái)數(shù)從原來的6.07下降至5.95。

經(jīng)板框過濾后的濾餅，其殘淀也比對(duì)照降低了一個(gè)百分點(diǎn)（從原來的16.9%降低到15.9%）。理論上可降低糧耗4 kg/t檸檬酸。

3 結(jié)語

GC127 是一種完全適合于檸檬酸行業(yè)使用的新型液化酶，不管是液化碘試情況、液化醪過濾性能、濾餅中殘淀含量以及發(fā)酵后檸檬酸轉(zhuǎn)化率等各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都充分顯示了這種液化酶的優(yōu)越性，而筆者也堅(jiān)信，隨著這種液化酶的推廣，必將給檸檬酸行業(yè)帶來新的發(fā)展。