薯淀粉废水制备糖和多肽类产物的方法

　　申请日2017.02.22

　　公开(公告)日2017.07.21

　　IPC分类号C12P19/02; C12P19/14; C12P19/22; C12P21/06

　　摘要

　　一种利用薯淀粉废水制备糖和多肽类产物的方法，其主要涉及糖和多肽的加工方法。本发明将薯淀粉废水依次进行过滤、浓缩得到第一溶液，然后将第一溶液依次加入中温淀粉酶、糖化酶、中性蛋白酶进行三次酶解处理之后得到第四溶液;再将第四溶液依次进行高温灭酶、浓缩、喷雾干燥得到含有有糖类和多肽的产物。本发明通过生物酶处理薯淀粉废水，不仅解决了薯淀粉废水治理及排放的问题，同时还可以提取废水中的有机物质，提高资源的利用率。

　　权利要求书

　　1.一种利用薯淀粉废水制备糖和多肽类产物的方法，其特征在于，其包括：

　　将薯淀粉废水依次进行过滤、浓缩，得到第一溶液;

　　将所述第一溶液的pH值调节至5.5-7.0，添加中温淀粉酶升温后进行第一次酶解处理，得到第二溶液;

　　将所述第二溶液降温后，加入糖化酶进行第二次酶解处理，得到第三溶液;

　　将所述第三溶液继续降温后调节pH值至6.5-7.5，加入中性蛋白酶进行第三次酶解处理，得到第四溶液;

　　将所述第四溶液依次进行高温灭酶、蒸发浓缩后，进行喷雾干燥。

　　2.根据权利要求1所述的利用薯淀粉废水制备糖和多肽类产物的方法，其特征在于，所述第一次酶解处理的温度为80-90℃，时间为0.5-2h。

　　3.根据权利要求1所述的利用薯淀粉废水制备糖和多肽类产物的方法，其特征在于，所述第二次酶解处理的温度为50-65℃，时间为1-2h。

　　4.根据权利要求1所述的利用薯淀粉废水制备糖和多肽类产物的方法，其特征在于，所述第三次酶解处理的温度为50-60℃，时间为2-4h。

　　5.根据权利要求1所述的利用薯淀粉废水制备糖和多肽类产物的方法，其特征在于，所述中温淀粉酶的用量、所述糖化酶的用量以及所述中性蛋白酶的用量分别为所述薯淀粉废水重量的0.01-0.1‰、0.005-0.1‰以及0.02-0.1‰。

　　6.根据权利要求1所述的利用薯淀粉废水制备糖和多肽类产物的方法，其特征在于，所述第一溶液和所述第三溶液通过加入碱性溶液来调节其pH值，所述碱性溶液为8-12mol/L的氢氧化钠溶液。

　　7.根据权利要求1所述的利用薯淀粉废水制备糖和多肽类产物的方法，其特征在于，所述第一溶液的固形物的质量百分比含量为2-5%。

　　8.根据权利要求1所述的利用薯淀粉废水制备糖和多肽类产物的方法，其特征在于，所述高温灭酶的温度为95-100℃，所述高温灭酶的时间为0.3-1h。

　　9.根据权利要求1所述的利用薯淀粉废水制备糖和多肽类产物的方法，其特征在于，将经过第四溶液高温灭酶后，蒸发浓缩至固形物的质量百分比含量为20-30%。

　　说明书

　　一种利用薯淀粉废水制备糖和多肽类产物的方法

　　技术领域

　　本发明涉及糖和多肽的加工方法，具体而言，涉及一种利用薯淀粉废水制备糖和多肽类产物的方法。

　　背景技术

　　我国薯淀粉加工产业近年来发展迅速，据调查，目前全国淀粉生产企业2000多家，薯类的年加工总量高达800多万吨，其中薯淀粉年加工能力达120多万吨。薯淀粉生产工艺中主要有三种产品：主产品为薯淀粉，副产品为薯渣及生产废水。其中薯渣的处理工艺非常简单且不易造成污染，薯淀粉废水由于含有大量有机化合物，如蛋白质和糖类等，还含有一些淀粉颗粒、纤维及钾、磷、钙等营养物质，需经过废水处理工艺处理后，方可排放。

　　薯淀粉废水水质成分如下：COD(化学需氧量)约为：10000-25000mg/L;BOD(生化需氧量)约为：5000-12000mg/L;SS(悬浮物)约为：5000-10000mg/L。每年因薯淀粉加工而排放的酸性高浓度有机废水(简称马铃薯淀粉废水)高达2 000多万吨。薯淀粉废水主要特点：①有机物浓度高;②B/C值高，可进行生化处理;③呈弱酸性，pH一般在4-6;④季节性强，主要集中在9-12月份，废水水温低。鉴于以上的特点，薯淀粉废水采用普通的生化法处理的工艺比较复杂、处理不彻底、处理的成本也相对较高;造成了薯淀粉废水中有机物质的流失。

　　发明内容

　　本发明的目的在于提供一种利用薯淀粉废水制备糖和多肽类产物的方法，其能够简化制备工艺，降低处理成本，回收薯淀粉废水中的有机物质，提高薯淀粉废水资源的利用率。

　　本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现。

　　本发明提出一种利用薯淀粉废水制备糖和多肽类产物的方法，其包括：

　　将薯淀粉废水依次进行过滤、浓缩，得到第一溶液;将第一溶液的pH值调节至5.5-7.0，添加中温淀粉酶升温后进行第一次酶解处理，得到第二溶液;将第二溶液降温后，加入糖化酶进行第二次酶解处理，得到第三溶液;将第三溶液继续降温后调节pH值至6.5-7.5，加入中性蛋白酶进行第三次酶解处理，得到第四溶液;将第四溶液依次进行高温灭酶、蒸发浓缩后，进行喷雾干燥。

　　本发明实施例的一种利用薯淀粉废水制备糖和多肽类产物的方法的有益效果是：该薯类淀粉废水处理方法简单，将薯类淀粉废水依次进行过滤、浓缩，去除废水中的泥沙及其他大颗粒不溶物得到第一溶液，并对第一溶液依次进行三次酶解处理得到含有小分子物质的第四溶液，对第四溶液进行蒸发、浓缩、干燥得到回收产物。本发明利用三次酶解的方法处理薯类淀粉废水，快速有效地降低了废水中的生化需氧量以及薯淀粉废水的处理成本，另外，实现了薯淀粉废水中有机物的回收利用。

　　具体实施方式

　　为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

　　下面对本发明实施例的镀镍石墨烯的制备方法进行具体说明。

　　本发明实施例提供的一种利用薯淀粉废水制备糖和多肽类产物的方法，其包括：

　　S1、将薯淀粉废水依次进行过滤、浓缩，得到第一溶液。

　　进一步地，薯淀粉废水经过板框过滤机除去废水中残留的泥沙及其大颗粒不溶物，得到清液后经纳滤膜设备浓缩后得到第一溶液，此时第一溶液中的固形物的质量百分比含量为2-5%。

　　需要说明的是，这里的板框过滤机可根据薯淀粉废水的浓度、粘度和含渣量对其滤膜或者滤板层数进行调整，从而达到固液分离的效果。另外，纳(NF)膜介于反渗透(RO)膜与超滤(UF)膜之间，一般反渗透膜几乎对所有的溶质都有很高的脱盐率，但纳滤膜只对特定的溶质具有高脱盐率，选用纳滤膜设备一方面可以脱去低价态的无机盐离子截留废水中的高价态的微量元素;另一方面纳滤膜设备能够截留废水中的有机物，例如淀粉、多肽、氨基酸等，从而进一步提高了废水中有机物和微量元素的回收率。

　　S2、将第一溶液的pH值调节至5.5-7.0，添加中温淀粉酶升温后进行第一次酶解处理，得到第二溶液。

　　进一步地，本发明所提供的实施例是通过8-12mol/L的氢氧化钠溶液来调节第一溶液的pH值。需要说明的是，薯淀粉废水酸性过强，不利于后续的酶解处理，因此需要适当调节第一溶液的pH值。另外，氢氧化钠溶液的浓度范围不限于此，亦可选用其他浓度范围的氢氧化钠溶液。此外亦可以选用其它类型碱性溶液，如碳酸钠溶液、氢氧化钾溶液等，已达到调节第一溶液的pH值为目的。

　　进一步地，中温淀粉酶的用量为薯淀粉废水重量的0.01-0.1‰，第一次酶解处理的温度在80-90℃，时间为0.5-2h。一般来讲，薯淀粉废水中淀粉的含量为2-5%，而中温淀粉酶的用量是根据薯淀粉废水中淀粉的含量范围来进行计算，如此可以保证中温淀粉酶在一定时间内与底物的反应更为彻底，另一方面节约废水处理的成本。中温淀粉酶，又名中温α淀粉酶，能水解淀粉、可溶性糊精等物质，并可使糊化淀粉的粘度迅速下降，水解生成糊精及少量葡萄糖和麦芽糖等。需要说明的是，这里选用的中温淀粉酶，其酶活单位为2000u/g，也可选用3000u/g，4000u/g，6000u/g酶活单位的中温淀粉酶，此外也可选用相应规格的中温淀粉酶液，这些中位淀粉酶具体用量根据薯淀粉废水中的淀粉含量来计算。

　　S3、将第二溶液降温后，加入糖化酶进行第二次酶解处理，第二次酶解处理的得到第三溶液。进一步地，糖化酶的用量为薯淀粉废水重量的0.005-0.1‰，第二次酶解处理的温度在50-65℃，时间为1-2h。

　　糖化酶又称葡糖糖淀粉酶，学名为α-1,4-葡萄糖水解酶(α-1,4-Glucanglucohydrolace)。糖化酶能把淀粉从非还原性未端水解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，糖原的非还原末端释放β-D-葡萄糖。第二溶液中含有大量的糊精以及未被转化的淀粉，加入糖化酶对第二溶液进行酶解，可将糊精和淀粉转化为葡萄糖。需要说明的是，薯淀粉废水中的糊精和未被转化的淀粉根据淀粉含量计算，此外糖化酶的最适温度在50-65℃，使其在较短时间内充分与底物反应。另外，这里选用的是酶活单位为100000u/mL的糖化酶液，也可选用酶活单位为200000u/mL(u/g)或260000u/mL(u/g)的糖化酶，具体用量可根据薯淀粉废水中的淀粉含量计算。

　　S4、将第三溶液继续降温后调节pH值至6.5-7.5，加入中性蛋白酶进行第三次酶解处理，得到第四溶液。进一步地，中性蛋白酶的用量为薯淀粉废水重量的0.02-0.1‰，第三次酶解处理的温度在50-60℃，时间在2-4h。

　　薯淀粉废水中蛋白质的含量为0.2-0.5%，蛋白质的具体重量可以根据薯淀粉废水的重量进行计算，然后根据中性蛋白酶的酶活单位计算其用量，并在中性蛋白酶的最适温度进行反应，在保证反应效率的同时控制中性蛋白酶的用量。

　　进一步地，本发明所提供的实施例是通过8-12mol/L的氢氧化钠溶液来调节第三溶液的pH值。需要说明的是，葡萄糖溶液为酸性，不利于后续的中性蛋白酶进行酶解处理，因此需要适当调节第三溶液的pH值。另外，氢氧化钠溶液的浓度范围不限于此，亦可选用其他浓度范围的氢氧化钠溶液。此外亦可以选用其它类型碱性溶液，如碳酸钠溶液、氢氧化钾溶液等，已达到调节第三溶液的pH值为目的。

　　中性蛋白酶能一定的温度和pH条件下，将第三溶液中的大分子蛋白质水解多肽和氨基酸等产物，从而便于第三溶液中的有机物的回收和利用。需要说明的是，这里的选用的是酶活单位为50000u/g的中性蛋白酶，也可根据实际生产情况来选择不同酶活单位的中性蛋白酶，其具体用量根据薯淀粉废水中蛋白质的含量计算。

　　将第四溶液依次进行高温灭酶、蒸发浓缩后，进行喷雾干燥。具体地，第四溶液升温至95-100℃并维持0.3-1h，使得之前加入的中温淀粉酶、糖化酶以及中性蛋白酶失去活性，再将灭酶之后的第四溶液泵入降膜式多效蒸发器进行浓缩，至固形物的质量百分比含量为20-30%，再将其通入喷雾干燥机进行喷雾干燥。酶在高温下会失去活性，因此在获得产物之前将酶解处理的中温淀粉酶、糖化酶以及中性蛋白酶失活，从而保证后续产物的质量。

　　以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

　　实施例1