酶法降黏工艺在鲜甘薯直接发酵制备乙醇中的应用

• 作者: 孙健 岳瑞雪 张毅 徐飞 朱红 王洪云 钮福祥
• 来源期刊: 中国农业科学
• 关键词: 鲜甘薯 黏度 酶处理 乙醇发酵 纤维素酶 果胶酶
• 年，卷（期）: 2016,（9）
• 所属期刊栏目: 专题:薯类加工与营养
• 页码范围: 1757-1766
• 语种: 中文
• DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2016.09.012

摘要

[目的]建立鲜甘薯料液的酶法降黏工艺,并实现鲜甘薯料液不加水直接发酵制备乙醇.[方法]从中国甘薯主产区选择1 2个种植范围较广的淀粉型甘薯品种作试验材料.分析甘薯主要成分(干物质、淀粉、蛋白质、可溶性糖、果胶、半纤维素、纤维素和木质素)与鲜甘薯料液黏度的相关性并选择对应的降黏酶.研究料水比(1∶0、2∶1、3∶2、5∶4和1∶1)、酶处理时间(1、2、3、4和5h)、酶添加量(纤维素酶:1.0、1.5、2.0、2.5和3.0 GCU·9-1;果胶酶:1.0、1.5、2.0、2.5和3.0 U·g-1)和酶处理温度(30℃、40℃、50℃、60℃和70℃)对酶法降黏效果的影响.通过正交试验确定最佳酶处理条件,并分析其在不同品种鲜甘薯直接发酵制备乙醇中的效果.[结果]对于12个供试淀粉型甘薯品种,在所有组分中,除了半纤维素(产-0.239)和木质素(r=-0.069)外,其他组分均与黏度呈正相关(干物率,产0.356;淀粉,r=0.211,可溶性糖,r=0.307;蛋白质,产0.266;果胶,r=0.526;纤维素,r=0.600).其中,果胶(P＜ 0.01)和纤维素(P＜ 0.05)与料液黏度分别呈极显著和显著正相关性.根据极差分析发现,对酶处理效果影响由大到小的酶处理条件分别为酶用量、料水比、酶处理时间和酶处理温度.基于正交试验结果并考虑到工业应用的实际情况,确定最佳酶处理条件为:料水比1∶0、纤维素酶1.5 GCU·9-1、果胶酶1.5U·g-1、温度50℃、作用3h.经过酶处理后,鲜甘薯料液黏度明显下降.除皖苏178号(4 930 cp)外,其余品种的料液黏度在经过酶处理后均低于3 000 cp,降黏幅度95.07％-99.31％.乙醇发酵结束后,11个甘薯品种的乙醇含量均高于12％ (v/v),其中有9个品种的发酵效率达到90％以上.[结论]果胶和纤维素是造成甘薯料液黏度高的主要成分.在液化前通过添加纤维素酶和果胶酶可以有效降低鲜甘薯料液黏度,并实现鲜甘薯料液不加水直接发酵制备乙醇.