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摘 要：通过对比两种生产用糖化酶，隆科特糖化酶优于诺维信糖化酶，以木薯为原料发酵成熟醪的残总糖比降低0.27%;以水稻为原料发酵成熟醪的残总糖降低0.15%。通过以上对统计的数据表明，以木薯为原料发酵成熟醪中残淀粉含量比降低0.205%;以水稻为原料发酵成熟醪残淀粉含量降低0.2%。成功筛选更加便宜的隆科特糖化酶，年可降低生产成本50万元左右。
关键词：水稻木薯糖化酶;原料多元化;燃料乙醇
中图分类号：TS261.2 文献识别码：A
燃料乙醇是一种可再生的生物能源，相对于化石能源燃料不会释放二氧化碳到环境中。目前由于国际油价的断崖式下跌，产业面临着生产成本偏高的问题。如何提高燃料乙醇的生产效率，降低生产成本，提高乙醇得率成为了新的发展方向。糖化酶又称葡萄糖淀粉酶，学名为α-1，4-葡萄糖水解酶。它能把淀粉从非还原性末端水解α-1，4葡萄糖苷键产生葡萄糖，也能缓慢水解α-1，6葡萄糖苷键，转化为葡萄糖。同时也能水解糊精和糖原的非还原末端，释放β-D-葡萄糖。因发酵工业中大量用作淀粉糖化剂，习惯上简称糖化酶，它能水解淀粉、糊精、糖原等碳水化合物非还原末端的a-l，4葡荀糖苷键，产生葡萄糖。糖化酶在乙醇生产中的是其重要应用之一。大量高淀粉含量的底物，如木薯、水稻等被应用于乙醇生产。优化发酵工艺，缩短发酵生产周期，降低糖化酶的使用成本，对发酵酒精的工业生产具有十分重要的意义。
1糖化酶概述
糖化酶学名a-1，4葡萄糖水解酶，是淀粉分解酶的一个分支。主要作用是水解糊精及多糖中的a-1，4与a-1，6键，转化为葡萄糖。我国糖化酶生产主要是从黑曲霉、米曲霉、根霉等丝状真菌中获得，其中黑曲霉分泌的糖化酶热稳定性和耐热性相对较高。糖化酶的一个酶活力单位是指1ml液体酶于40℃、pH=4.6的条件下，1小时分解可溶性淀粉产生1mg葡萄糖，单位以u/ml。主要利用糖化酶分解α-1，4葡萄糖苷键生成葡萄糖，而葡萄糖分子中含有醛基，能被次碘酸钠氧化，过量的次碘酸钠，酸化后析出碘，再用硫代硫酸钠标准溶液滴定，计算出酶活力。在淀粉质原料酒精生产过程中，原料分解主要分为三个过程，即糊化、液化、糖化。淀粉通过蒸煮后，逐步从颗粒状态的淀粉变成溶解状态的糊精，该糊精不能被酵母菌直接利用，必须添加糖化酶，把淀粉、糊精转化为可发酵性糖，才能被酵母发酵成酒精。
2材料及方法
2.1材料与试剂
木薯原料：66.23%淀粉含量;玉米原料：64.99%淀粉含量。某公司三种糖化酶均由黑曲霉优良菌种经深层发酵精制提炼而成，棕褐色液体，最适pH值范围4.2-4.6。安琪超级酿酒高活性酵母;98%浓硫酸;氨水，盐酸。50%液碱;尿素;杰能科淀粉酶。
2.2分析仪器及生产装置
试验分析仪器：S40酸度计、AL204电子天平、戴安U3000高效液相色谱、CX21-310数码显微镜。生产装置：3440m3发酵罐及配套换热器。
2.3检测方法
酸度、挥发酸检测：采用酸碱中和滴定法;酵母数、出芽率检测：采用血球计数法;还原糖、总糖、过滤总糖检测：采用菲林试剂直接滴定法;酒份检测：圆底烧瓶蒸馏法;麦芽三糖、麦芽糖含量：采用高效液相色谱法检测;残糊精：（过滤总糖-还原糖）*0.9计算。
2.4试验方法
在3440m3发酵罐采用同步糖化间歇发酵工艺，在相同工艺操作及运行设备，均按180u/g原料相同的添加量，同种糖化酶连续10-15批次。对比三种酶活糖化酶成熟醪发酵指标及生产成本进行对比分析。
3试验结果与分析
3.1不同酶活糖化酶对木薯原料的影响
在木薯原料中糖化酶A的水解糊精及多糖的能力明显高于更高酶活的糖化酶。由图1可知，连续15个发酵罐残糊精的稳定性分析，残糊精指标在0.4-0.7g/100ml之间波动，高酶活糖化酶波动较大，最高值与最低值相差44%，低酶活糖化酶稳定性更佳。糖化酶A的发酵酒份高出另外两组近1%（v/v），并且残糖、还原糖指标更低。木薯酒精发酵在现有运行装置中，糖化酶A更加竞争优势。
3.2不同酶活糖化酶对玉米原料的影响
在玉米原料中多糖的水解呈酶活越高分解能力越差的趋势，15万酶活的糖化酶水解糊精能力明显优于高酶活的糖化酶。由图2可知，从连续15个发酵罐残糊精指标波动分析，残糊精指标在0.3-0.9g/100ml之间波动，高酶活糖化酶波动更较大，最高值与最低值相差近66%，低酶活糖化酶稳定性更佳。应用糖化酶A进行连续生产，酒份高于另两组0.4%（v/v）以上的酒份，残糖相对低0.2g/100ml以上。玉米酒精发酵在现有运行装置中，糖化酶A更加竞争优势。
3.3不同酶活成本对比
糖化酶酶活越高，吨酒成本越低。若使用30万酶活单位，相对15万酶活糖化酶木薯辅料成本减少约2.41元/t酒，玉米辅料成本降低5.02元/t酒。在成本上，高酶活力的糖化酶优势更明显。
4成本分析及结论
从发酵指标分析，现有运行装置中木薯、玉米两种原料均为15万酶活糖化效果更具优势，相对高酶活糖化酶可降低约0.2g/100ml残糖。3440m3发酵罐，按75%发酵液位，成熟醪酒份13.0%（v/v）计算，可產出约265吨燃料乙醇，若木薯原料使用糖化酶A相对糖化酶C，残糖降低约0.2g/100ml，可多产约2.6吨酒精，相当于出酒率提高约0.46%，较27.69元/吨酒的高酶活糖化酶成本更具优势。通过上述分析，总体经济效益以15万酶活糖化酶更具优势。
参考文献
[1] 低值生物质的糖化工艺研究[J].邹育，康建平，谢文渊，周泽林，张星灿，任元元，王拥军.食品与发酵科技.2017（06）
[2] 富马酸卢帕他定片治疗慢性荨麻疹效果分析[J].谈燕，王葆青，马月红，任伟萍.实用临床医药杂志.2017（24）
[3] 奥氮平联合富马酸喹硫平对精神分裂症患者临床疗效及认知功能的改善[J].杨晓燕.中国医药指南.2018（11）
[4] 重组米根霉脂肪酶的酶学性质及其催化水解鳀鱼油富集DHA的研究[J].朱东奇，李道明，王卫飞，杨博，王永华.粮油食品科技.2016（06）
[5] 富马酸生产废渣合成不饱和聚酯树脂的研究[J].曹芹.环境科学导刊.2017（04）
关键词：水稻木薯糖化酶;原料多元化;燃料乙醇
中图分类号：TS261.2 文献识别码：A
燃料乙醇是一种可再生的生物能源，相对于化石能源燃料不会释放二氧化碳到环境中。目前由于国际油价的断崖式下跌，产业面临着生产成本偏高的问题。如何提高燃料乙醇的生产效率，降低生产成本，提高乙醇得率成为了新的发展方向。糖化酶又称葡萄糖淀粉酶，学名为α-1，4-葡萄糖水解酶。它能把淀粉从非还原性末端水解α-1，4葡萄糖苷键产生葡萄糖，也能缓慢水解α-1，6葡萄糖苷键，转化为葡萄糖。同时也能水解糊精和糖原的非还原末端，释放β-D-葡萄糖。因发酵工业中大量用作淀粉糖化剂，习惯上简称糖化酶，它能水解淀粉、糊精、糖原等碳水化合物非还原末端的a-l，4葡荀糖苷键，产生葡萄糖。糖化酶在乙醇生产中的是其重要应用之一。大量高淀粉含量的底物，如木薯、水稻等被应用于乙醇生产。优化发酵工艺，缩短发酵生产周期，降低糖化酶的使用成本，对发酵酒精的工业生产具有十分重要的意义。
1糖化酶概述
糖化酶学名a-1，4葡萄糖水解酶，是淀粉分解酶的一个分支。主要作用是水解糊精及多糖中的a-1，4与a-1，6键，转化为葡萄糖。我国糖化酶生产主要是从黑曲霉、米曲霉、根霉等丝状真菌中获得，其中黑曲霉分泌的糖化酶热稳定性和耐热性相对较高。糖化酶的一个酶活力单位是指1ml液体酶于40℃、pH=4.6的条件下，1小时分解可溶性淀粉产生1mg葡萄糖，单位以u/ml。主要利用糖化酶分解α-1，4葡萄糖苷键生成葡萄糖，而葡萄糖分子中含有醛基，能被次碘酸钠氧化，过量的次碘酸钠，酸化后析出碘，再用硫代硫酸钠标准溶液滴定，计算出酶活力。在淀粉质原料酒精生产过程中，原料分解主要分为三个过程，即糊化、液化、糖化。淀粉通过蒸煮后，逐步从颗粒状态的淀粉变成溶解状态的糊精，该糊精不能被酵母菌直接利用，必须添加糖化酶，把淀粉、糊精转化为可发酵性糖，才能被酵母发酵成酒精。
2材料及方法
2.1材料与试剂
木薯原料：66.23%淀粉含量;玉米原料：64.99%淀粉含量。某公司三种糖化酶均由黑曲霉优良菌种经深层发酵精制提炼而成，棕褐色液体，最适pH值范围4.2-4.6。安琪超级酿酒高活性酵母;98%浓硫酸;氨水，盐酸。50%液碱;尿素;杰能科淀粉酶。
2.2分析仪器及生产装置
试验分析仪器：S40酸度计、AL204电子天平、戴安U3000高效液相色谱、CX21-310数码显微镜。生产装置：3440m3发酵罐及配套换热器。
2.3检测方法
酸度、挥发酸检测：采用酸碱中和滴定法;酵母数、出芽率检测：采用血球计数法;还原糖、总糖、过滤总糖检测：采用菲林试剂直接滴定法;酒份检测：圆底烧瓶蒸馏法;麦芽三糖、麦芽糖含量：采用高效液相色谱法检测;残糊精：（过滤总糖-还原糖）*0.9计算。
2.4试验方法
在3440m3发酵罐采用同步糖化间歇发酵工艺，在相同工艺操作及运行设备，均按180u/g原料相同的添加量，同种糖化酶连续10-15批次。对比三种酶活糖化酶成熟醪发酵指标及生产成本进行对比分析。
3试验结果与分析
3.1不同酶活糖化酶对木薯原料的影响
在木薯原料中糖化酶A的水解糊精及多糖的能力明显高于更高酶活的糖化酶。由图1可知，连续15个发酵罐残糊精的稳定性分析，残糊精指标在0.4-0.7g/100ml之间波动，高酶活糖化酶波动较大，最高值与最低值相差44%，低酶活糖化酶稳定性更佳。糖化酶A的发酵酒份高出另外两组近1%（v/v），并且残糖、还原糖指标更低。木薯酒精发酵在现有运行装置中，糖化酶A更加竞争优势。
3.2不同酶活糖化酶对玉米原料的影响
在玉米原料中多糖的水解呈酶活越高分解能力越差的趋势，15万酶活的糖化酶水解糊精能力明显优于高酶活的糖化酶。由图2可知，从连续15个发酵罐残糊精指标波动分析，残糊精指标在0.3-0.9g/100ml之间波动，高酶活糖化酶波动更较大，最高值与最低值相差近66%，低酶活糖化酶稳定性更佳。应用糖化酶A进行连续生产，酒份高于另两组0.4%（v/v）以上的酒份，残糖相对低0.2g/100ml以上。玉米酒精发酵在现有运行装置中，糖化酶A更加竞争优势。
3.3不同酶活成本对比
糖化酶酶活越高，吨酒成本越低。若使用30万酶活单位，相对15万酶活糖化酶木薯辅料成本减少约2.41元/t酒，玉米辅料成本降低5.02元/t酒。在成本上，高酶活力的糖化酶优势更明显。
4成本分析及结论
从发酵指标分析，现有运行装置中木薯、玉米两种原料均为15万酶活糖化效果更具优势，相对高酶活糖化酶可降低约0.2g/100ml残糖。3440m3发酵罐，按75%发酵液位，成熟醪酒份13.0%（v/v）计算，可產出约265吨燃料乙醇，若木薯原料使用糖化酶A相对糖化酶C，残糖降低约0.2g/100ml，可多产约2.6吨酒精，相当于出酒率提高约0.46%，较27.69元/吨酒的高酶活糖化酶成本更具优势。通过上述分析，总体经济效益以15万酶活糖化酶更具优势。
参考文献
[1] 低值生物质的糖化工艺研究[J].邹育，康建平，谢文渊，周泽林，张星灿，任元元，王拥军.食品与发酵科技.2017（06）
[2] 富马酸卢帕他定片治疗慢性荨麻疹效果分析[J].谈燕，王葆青，马月红，任伟萍.实用临床医药杂志.2017（24）
[3] 奥氮平联合富马酸喹硫平对精神分裂症患者临床疗效及认知功能的改善[J].杨晓燕.中国医药指南.2018（11）
[4] 重组米根霉脂肪酶的酶学性质及其催化水解鳀鱼油富集DHA的研究[J].朱东奇，李道明，王卫飞，杨博，王永华.粮油食品科技.2016（06）
[5] 富马酸生产废渣合成不饱和聚酯树脂的研究[J].曹芹.环境科学导刊.2017（04）