CN103146782A - 以米糠为原料制备葡萄糖浆的方法 - Google Patents

Abstract

本发明为以米糠为原料制备葡萄糖浆的方法，该方法是以米糠为起始原料，经脱脂、脱蛋白和去水溶性杂质得到米糠粕，米糠柏以高温α—淀粉酶催化经液化反应成麦芽糖糊精，然后经糖化酶催化糖化反应，再进行脱盐脱色纯化得到葡萄糖浆。采用本方法制备的葡萄糖浆产品纯度和质量高，能达到国家葡萄糖浆质量标准(GB/T20885—2007)中高DE值级别（>60%）标准。

Description

以米糠为原料制备葡萄糖浆的方法

技术领域：

本发明涉及一种使用资源丰富且价值低廉的米糠为起始原料经由酶催化法制备葡萄糖浆的方法。

技术背景：

葡萄糖浆（Glucose Syrup）是以淀粉或淀粉质为原料，经全酶法、酸法、酶酸法或酸酶法水解、精制而得的含有葡萄糖（化学式C₆H₁₂O₆）的混合糖浆。葡萄糖浆不仅直接被广泛应用于糖果业和食品加工业，还进一步经加工精制成化工级、食品级和医药级葡萄糖晶体精品，在各个领域有着更广泛应用。葡萄糖浆由淀粉水解制得，多是由玉米淀粉水解而得。目前国内外制备葡萄糖的主要原料是粮食作物玉米和甘薯。

葡萄糖的结构式如下： 

但随着人口增长、社会发展的城市化，耕地日益减少，粮食供求矛盾不断紧张，因此充分利用粮食资源具有十分重大意义。世界稻谷生产总量66,181万吨（2008年）。我国是稻谷产量第一大国，年产稻谷18,692万吨，稻谷加工过程中产生10%左右副产品米糠。米糠是糙米（黄米）碾白时分离出来的糠层和胚芽的混合物。每吨稻谷加工成精米可得到100公斤左右的米糠。据统计我国米糠年产量约在1,300万吨左右。这是一项十分巨大的可再生资源。然而我国只有10%左右米糠用于榨油和深加工，资源远未得到合理增值利用。米糠提炼出米糠油后的剩余物即为米糠粕（也就是脱脂米糠）。脱脂米糠含淀粉（约20～30%）及其它有用物质。

发明内容：

本发明的目的是为了提供一种用米糠为原料制备葡萄糖浆的方法。采用本方法制备的葡萄糖浆产品纯度和质量高，能达到国家葡萄糖浆质量标准 (GB/T20885—2007) 中高DE值级别（>60%）标准。

本发明的目的是这样来实现的： 

本发明以米糠为原料制备葡萄糖浆的方法，该方法是以米糠为起始原料，经脱脂、脱蛋白和去水溶性杂质得到米糠粕（即脱脂米糠），米糠粕以高温α—淀粉酶催化经液化反应成麦芽糖糊精，然后经糖化酶催化糖化反应，再进行脱盐脱色纯化得到葡萄糖浆。

上述的以米糠为原料制备葡萄糖浆的方法，包括以下步骤： 

1）以米糠为起始原料，对原料预处理和测定：首先清除米糠中的机械杂质、灰分、异物等，检查原料无变质腐败，无霉菌，然后对原料进行粉碎，得到80～200目均匀物料，用碘显色法测定淀粉含量15～30%，用凯氏定氮法测定蛋白含量12～17%，水分8～15%；

2）将预处理的米糠原料脱脂除去米糠油，得到米糠粕（脱脂米糠），脱脂的方法可以是压榨法、也可以是溶剂浸提法，例如用食品级正己烷或环己烷浸提法，优先选用溶剂浸提法；

3）除去米糠粕中的蛋白质及水溶性杂质：为得到质量合格和优质葡萄糖浆产品，避免后续纯化产品的难度和成本增加，本发明首先将米糠粕中的蛋白质和其它水溶性物质尽量先去除；

4）将以上处理过的米糠粕加入适当比例的去离子水，得到固体物料与水的比例为1:1～1:10的混合物，搅拌，以稀盐酸调pH至5.0～7.0，加入原料重量的0.1%～0.5% CaCl₂，然后将高温α—淀粉酶加入该物料混合物中，每克原料用酶6～8个单位，充分混合后，加热至85～95 ^oC，液化反应0.5～2.0小时，将反应液冷却至室温，过滤，滤液于50～80 ^oC 热水浴锅经减压浓缩至原体积的25～50%，得麦芽糖糊精溶液，向麦芽糖糊精溶液中加入原料重量的0.1～1.0%的糖化酶，搅拌，调pH值至4～5，于50～70  ^oC 保温反应 24～48小时，至糊精检查成阴性；

5）加活性炭适量于以上反应液，搅拌0.5～2.0小时脱色，用细玻沙漏斗过滤除去活性炭及杂质，滤出液再分别用阳离子和阴离子交换树脂脱盐，优先选用的树脂是732阳离子交换树脂和701阴离子交换树脂脱盐，洗脱液最后于50～70 ^oC热水浴锅经减压浓缩至60%～70%，得无色透明葡萄糖浆产品。

上述步骤3）中的除去米糠粕中蛋白质的方法包括热碱水溶液酶处理方法，热碱水溶液方法使用的碱选用重量百分浓度为5%～15% NaOH或5%～15% KOH或5%～15% LiOH碱溶液，pH值控制在9.0～12.0，温度控制在80 ^oC～100℃，反应混合物中固体物料按质量百分比控制在10～50%，处理时间控制在0.5～2.0小时，用热碱水法的优点是对蛋白质的去除率高达90%以上，但涉及大量酸碱的使用和相对的高温，酶处理法中酶为碱性蛋白酶、木聚糖酶、植酸酶、纤维素酶、复合多糖酶中的至少一种，固体物料对水的比例是1:10～1:20，反应温度是40～60℃，时间是0.5～2.0小时，蛋白质的去除率80%～90%，酶处理法的条件温和、清洁、环保，但对蛋白质的去除率稍低，将用以上方法处理过的反应混合物过滤，滤饼以1N盐酸洗涤，再以去离子水洗涤，抽滤，以凯氏定氮法测定蛋白含量小于2%。 

本发明的化学理论是基于米糠中的淀粉水解成葡萄糖的反应： 

按本发明方法所得的葡萄糖浆产品纯度和质量高，经检测，所得产品达到国家葡萄糖浆质量标准(GB/T20885—2007)中高DE值（>60%）标准。还可经进一步工艺步骤析晶，得葡萄糖晶体产品，按照不同应用级别的质量标准，生产化工级、食品级和药用级葡萄糖精品。

本发明利用资源丰富且价廉的米糠为起始原料，提取米糠油脂后，通过酶转化法将其中淀粉液化和糖化后制造成葡萄糖浆。 

本发明是非粮生产法，节约了大量粮食资源。米糠制备葡萄糖浆的剩余物料还可被用于饲料的制备、或用于微生物发酵基质等。由此农产品米糠得到大大增值利用。因此本发明对于合理利用人类粮食资源，保障民生基本需要，促进粮食工业的发展和回圈经济都有深远的意义。 

具体实施方式：

实施例1：

本实施例1以米糠为原料制备葡萄糖浆的方法，包括以及下步骤：  

1）米糠原料的质量控制及预处理：

取米糠5.0 Kg，清除米糠中的机械杂质、灰分、异物等，检查原料无变质腐败，无霉菌。然后对原料作适当粉碎处理，得到100目均匀物料。用碘显色法测定淀粉含量21%，用凯氏定氮法测定蛋白含量12.5%，水分11.2%。得到约4.8 Kg预处理后的米糠。

    2）米糠脱脂处理： 

    将预处理的米糠4.8 Kg 以食品级正己烷5升于室温浸泡10小时。浸泡期间轻微搅拌。浸泡满时间后过滤。滤渣再以5升正己烷于室温轻微搅拌浸泡5小时。过滤，并尽量滤干溶剂，然后将滤饼于通风柜中室温挥干残留正己烷。得到米糠粕（脱脂米糠）4.2 Kg。

    3）热碱水溶液法去除米糠粕中蛋白质及其它水溶物质： 

取1.0 Kg脱脂米糠，加8升去离子水，以10% NaOH溶液调至pH值12，于80℃温度轻微搅拌处理 2小时。其间以10% NaOH溶液调节控制pH值11—12。之后将反应物冷至室温，过滤。滤饼以1N盐酸洗涤，再以去离子水洗涤至近中性，尽量抽干，室温挥干，得米糠粕0.95 Kg。以凯氏定氮法测定蛋白含量小于1%。备用。

4）米糠粕酶催化的液化和糖化反应 

    将以上经碱法处理过的米糠粕0.8 Kg加入适当比例的去离子水，得到固体物料与水的比例为1:1的混合物，搅拌，以稀盐酸调pH至6.0，加入1.6克 CaCl₂，然后将5毫升高温α—淀粉酶加入此物料混合物中（每克原料用酶6～8个单位），充分混合后，加热至90 ^oC，液化反应2小时。将反应液冷却至室温，过滤，滤液于60^oC热水浴锅经减压浓缩至原体积的50%，得麦芽糖糊精溶液。向所得麦芽糖糊精溶液中加入3克糖化酶，搅拌，调pH值4.5，于60  ^oC 保温反应 48小时，至糊精检查成阴性。

     5）葡萄糖浆脱色和纯化： 

     加活性炭适量于步骤4）中的反应液，搅拌0.5～2.0小时脱色，用细玻沙漏斗过滤除去活性炭及杂质。滤出液分别用732阳离子交换树脂和701阴离子交换树脂脱盐，洗脱液最后于55 ^oC热水浴锅减压浓缩至70%，得无色透明葡萄糖浆产品250克。所得产品经裴琳试剂法测定葡萄糖还原度（DE）98%。产品达到国家葡萄糖浆质量标准 (GB/T20885—2007) 中高DE值（>60%）标准。

实施例2： 

本实施例2以米糠为原料制备葡萄糖浆的方法，包括以下步骤：

1）米糠原料的质量控制及预处理：

取米糠5.0 Kg，清除米糠中的机械杂质、灰分、异物等，检查原料无变质腐败，无霉菌。然后对原料作适当粉碎处理，得到100目均匀物料。用碘显色法测定淀粉含量21%，用凯氏定氮法测定蛋白含量12.5%，水分11.2%。得到约4.8 Kg预处理后的米糠。

    2）米糠脱脂处理： 

    将预处理的米糠4.8 Kg 以食品级正己烷5升于室温浸泡10小时。浸泡期间轻微搅拌。浸泡满时间后过滤。滤渣再以5升正己烷于室温轻微搅拌浸泡5小时。过滤，并尽量滤干溶剂，然后将滤饼于通风柜中室温挥干残留正己烷。得到米糠粕（脱脂米糠）4.2 Kg。

3）以酶法去除米糠粕中蛋白质及其它水溶物质 

    取1.0 Kg脱脂米糠，加8升去离子，调节pH 9—11，加入20万u/g碱性蛋白酶，混匀后，反应物于55^oC保温2小时，然后过滤，滤饼以1N盐酸洗涤，再以去离子水洗滤饼至近中性，尽量抽干，室温挥干，得米糠粕0.98 Kg。以凯氏定氮法测定蛋白含量小于2%，备用。

 4）米糠粕酶催化的液化和糖化反应： 

     将以上经酶法处理过的米糠粕0.8 Kg加入适当比例的去离子水，得到固体物料与水的比例为1:1的混合物，搅拌，以稀盐酸调pH至6.0，加入1.6克 CaCl₂，然后将5毫升高温α—淀粉酶加入此物料混合物中（每克原料用酶6～8个单位），充分混合后，加热至90 ^oC，液化反应2小时。将反应液冷却至室温，过滤，滤液于60^oC热水浴锅经减压浓缩至原体积的50%，得麦芽糖糊精。向所得麦芽糖糊精中加入3克糖化酶，搅拌，调pH值4.5，于60  ^oC 保温反应 48小时，至糊精检查成阴性。

5）葡萄糖浆脱色和纯化： 

    加活性炭适量于步骤4）中的反应液，搅拌0.5～2.0小时脱色，用细玻沙漏斗过滤除去活性炭及杂质。滤出液分别用732阳离子交换树脂和701阴离子交换树脂脱盐，洗脱液最后于55 ^oC热水浴锅减压浓缩至70%，得无色透明葡萄糖浆产品246克。所得产品经裴琳试剂法测定葡萄糖还原度（DE）97.5%。产品达到国家葡萄糖浆质量标准 (GB/T20885—2007) 中高DE值（>60%）标准。

上述实施例是对本发明的上述内容作进一步的说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于上述实施例。凡基于上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。 

Claims (3)

1.以米糠为原料制备葡萄糖浆的方法，该方法是以米糠为起始原料，经脱脂、脱蛋白和去水溶性杂质得到米糠粕，米糠粕以高温α—淀粉酶催化经液化反应成麦芽糖糊精，然后经糖化酶催化糖化反应，再进行脱盐脱色纯化得到葡萄糖浆。

2.如权利要求1所述的以米糠为原料制备葡萄糖浆的方法，其特征在于包括以下步骤： 

1）以米糠为起始原料，对原料预处理和测定：首先清除米糠中的机械杂质、灰分、异物，检查原料无变质腐败，无霉菌，然后对原料进行粉碎，得到80～200目均匀物料，用碘显色法测定淀粉含量15～30%，用凯氏定氮法测定蛋白含量12～17%，水分8～15%；

2）将预处理的米糠原料脱脂除去米糠油，得到米糠粕； 

3）除去米糠粕中的蛋白质及水溶性杂质；

4）将以上处理过的米糠粕加入适当比例的去离子水，得到固体物料与水的比例为1:1～1:10的混合物，搅拌，以稀盐酸调pH至5.0～7.0，加入原料重量的0.1%～0.5% CaCl₂，然后将高温α—淀粉酶加入该物料混合物中，每克原料用酶6～8个单位，充分混合后，加热至85～95 ^oC，液化反应0.5～2.0小时，将反应液冷却至室温，过滤，滤液于50～80 ^oC 热水浴锅经减压浓缩至原体积的25～50%，得麦芽糖糊精溶液，向麦芽糖糊精溶液中加入原料重量的0.1～1.0%的糖化酶，搅拌，调pH值至4～5，于50～70  ^oC 保温反应 24～48小时，至糊精检查成阴性；

5）加活性炭适量于以上反应液，搅拌0.5～2.0小时脱色，用细玻沙漏斗过滤除去活性炭及杂质，滤出液再用离子交换树脂脱盐，洗脱液最后于50～70 ^oC热水浴锅经减压浓缩至60%～70%，得无色透明葡萄糖浆产品。

3.如权利要求2所述的以米糠为原料制备葡萄糖浆的方法，其特征在于步骤3）中的除去米糠粕中蛋白质的方法包括热碱水溶液或酶处理方法，热碱水溶液方法使用的碱为选用重量百分浓度5%～15% NaOH或5%～15% KOH或5%～15% LiOH碱溶液，pH值控制在9.0～12.0，温度控制在80～100℃，反应混合物中按重量百分比固体物料控制在10～50%，处理时间控制在0.5～2.0小时；酶处理法中酶为碱性蛋白酶、木聚糖酶、植酸酶、纤维素酶、复合多糖酶中的至少一种，固体物料对水的比例是1:10～1:20，反应温度是40～60℃，时间是0.5～2.0小时，将用以上方法处理过的反应混合物过滤，滤饼以1N盐酸洗涤，再以去离子水洗涤，抽滤，以凯氏定氮法测定蛋白含量小于2%。