玉米淀粉水解產(chǎn)物的功能性質(zhì)及應(yīng)用研究

玉米淀粉水解產(chǎn)物的功能性質(zhì)及應(yīng)用研究

隨著我國玉米產(chǎn)量的提高，各種玉米加工技術(shù)越來越受到重視。玉米淀粉水解產(chǎn)物,包括麥芽糊精、玉米糖漿、高果糖漿和葡萄糖漿等,由于它們具有獨(dú)特的功能性質(zhì),在食品工業(yè)中用途非常廣泛。麥芽糊精是一種DE值小于20的淀粉不完全水解產(chǎn)物,它無色無味可溶于水,是優(yōu)良的風(fēng)味載體和體相大分子替代品。不同DE值的麥芽糊精具有不同的功能性質(zhì),廣泛應(yīng)用于焙烤、飲料、糖果、調(diào)味料、乳制品、肉制品以及冷凍制品等,以降低產(chǎn)品甜度、改變體系冰點(diǎn)、抑制冰晶生長、代替脂肪、減少熱能和改善質(zhì)構(gòu)等,還可以作為噴霧助劑或干燥載體。由于其成本低、來源廣,是市場(chǎng)前景較好且具有高附加值的玉米深加工產(chǎn)品之一。目前麥芽糊精的生產(chǎn)主要分為酸法工藝和酶法工藝兩種類型。酸法工藝是一種隨機(jī)轉(zhuǎn)化機(jī)制,可生成不同水解度的水解產(chǎn)物,所以生產(chǎn)者無法控制產(chǎn)品組分的分布,而產(chǎn)品的組分組成影響到產(chǎn)品的功能性質(zhì)。酶法工藝具有條件溫和、產(chǎn)品組分分布均勻、副反應(yīng)少、無需中和脫鹽等優(yōu)點(diǎn),是麥芽糊精生產(chǎn)的優(yōu)選方案。淀粉水解首先要使其充分糊化,因?yàn)榈矸垲w粒中結(jié)晶區(qū)的存在會(huì)阻礙酶與底物糖苷鍵的充分接觸。玉米淀粉的糊化溫度為62.0～72.0℃左右,因此選擇75℃作為起始溫度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)水分含量小于30%時(shí),淀粉糊化較為緩慢且不完全。為了保證玉米淀粉的充分糊化,同時(shí)考慮濃縮及干燥費(fèi)用,本文選擇30%作為起始濃度,采用中溫型和耐高溫α-淀粉酶水解玉米淀粉。1.材料和方法1.1u/g淀粉的-淀粉酶玉米淀粉產(chǎn)地東北中溫型α-淀粉酶無錫杰能科生物工程有限公司,4000u/g,加酶量2u/g淀粉(酶活定義:1g酶粉于60℃,pH6.0條件下,1h液化可溶性淀粉的克數(shù))耐高溫型α-淀粉酶無錫杰能科生物工程有限公司,20000WU/ml,加酶量20WU/g淀粉(酶活定義:70℃,pH6.0條件下,1min內(nèi)將1mg可溶性淀粉液化成糊精的量)1.2酶解過程中酶的檢測(cè)自制強(qiáng)力攪拌酶反應(yīng)裝置稱取10.0g玉米淀粉一→少量水調(diào)勻后用0.1NNaOH調(diào)節(jié)pH至6.0～6.5左右一→加適量酶液一→移入已恒溫的蒸餾水中,調(diào)節(jié)濃度至30%一→酶反應(yīng)→以0.1NHCL迅速調(diào)pH到3.0左右滅酶終止反應(yīng)一→冷卻,平衡2min—→加0.1NNaOH中和一→定容至100ml—→3℃下離心(7800r/min)20min一→分析上清液(得率、DE值及透光率)1.4透光率的測(cè)定可溶性固形物含量阿貝折光法還原糖Lane&Eynon法透光率測(cè)定用721分光光度計(jì)于600nm下比色,蒸餾水作參比,OD代表溶液澄清度2.結(jié)果與討論2.1反應(yīng)時(shí)間的影響利用SAS軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析,回歸得到DE值與反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如圖(1)、圖(2)所示。(略)由圖可知,無論中溫型α-淀粉酶還是耐高溫型α-淀粉酶,當(dāng)溫度較低或時(shí)間較短,不足以使淀粉糊化時(shí),酶解效果均較差。而糊化后淀粉在酶解時(shí),產(chǎn)物麥芽糊精的DE值均隨著反應(yīng)時(shí)間的延長而升高,近似線性關(guān)系;在相同的反應(yīng)時(shí)間下,隨著溫度的升高,DE值逐漸降低,這可能是由于在高溫下,淀粉充分糊化后,酶解反應(yīng)較為均一,麥芽糊精的分子量分布較為均勻所致。因此為了得到較為均勻的麥芽糊精產(chǎn)品,應(yīng)采用高溫工藝。由圖中還可看出,中溫型α-淀粉酶的最適作用溫度為70～80℃左右,而高溫型α-淀粉酶的最適作用溫度為85℃以上。2.2麥芽糊精得率的測(cè)定液化得率與反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如圖(3)、圖(4)。(略)由圖可知,隨著反應(yīng)時(shí)間的延長,產(chǎn)品得率逐漸增加。反應(yīng)達(dá)到15min后,反應(yīng)時(shí)間的延長并不能明顯提高麥芽糊精得率。隨著反應(yīng)溫度的升高,得率也呈增加趨勢(shì),而且比單純延長反應(yīng)時(shí)間獲得高收率的效果要明顯得多,這在高溫淀粉酶水解時(shí)尤為明顯?？梢姺磻?yīng)溫度是影響得率的主要因素。這可能是因?yàn)榈矸墼诟邷叵卵杆購氐缀鸬?淀粉的糊化程度決定了產(chǎn)品得率。2.3反應(yīng)時(shí)間的影響圖(5)、圖(6)為反應(yīng)溫度和時(shí)間對(duì)麥芽糊精溶液澄清的影響示意圖。(略)由圖可知,對(duì)于中溫型淀粉酶而言,隨著反應(yīng)時(shí)間的延長,水解液澄清度先下降后上升。可能的解釋是由于淀粉的水解,一部分大分子物質(zhì)進(jìn)入溶液導(dǎo)致澄清度的降低;隨著水解的不斷進(jìn)行,分子量高的物質(zhì)逐漸減少,溶液趨于透明。而對(duì)于高溫型淀粉酶而言,由于高溫下副反應(yīng)的增多,反應(yīng)時(shí)間的延長導(dǎo)致OD值迅速下降。因此應(yīng)盡量避免高溫長時(shí)間的加工條件。2.4最佳工藝條件的確定比較表1與表2可知,酶的種類對(duì)水解反應(yīng)的影響主要表現(xiàn)在最佳作用溫度上,采用耐高溫淀粉酶制備的麥芽糊精具有較高的得率。但由于在高溫下反應(yīng),若時(shí)間長會(huì)導(dǎo)致副產(chǎn)物較多,影響產(chǎn)品透明度。3.淀粉糊化、高溫短時(shí)系統(tǒng)的制備為了得到具有較高得率和較高透明度的低DE值麥芽糊