馬鈴薯淀粉葡萄糖提取機制與品質(zhì)研究

1、安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)。JottmalofAnhuiASci2008。36(18)：7904—7905責(zé)任編輯李菲菲責(zé)任校對況玲玲馬鈴薯淀粉葡萄糖提取機制與品質(zhì)研究云和義，郭九峰，于傳宗，孫國琴(內(nèi)蒙古農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特010031)摘要[目的]揭示利用馬鈴著淀粉生產(chǎn)葡萄糖的機制，評價獲得葡萄糖的品質(zhì)。[方法]以馬鈴薯淀粉為材料，采用雙酶解法，按調(diào)漿、加酶、液化、滅酶、調(diào)節(jié)pH值、加酶、糖化、滅酶、去雜、脫色、濃縮的工藝流程提取葡萄糖，

2、研究馬鈴薯淀粉提取葡萄糖的機制。[結(jié)果]馬鈴薯淀粉生產(chǎn)葡萄糖的機制是利用生物酶將大分子碳水化合物分解為小分子碳水化合物，獲得的葡萄糖糖漿的糖度高，固形物少，色澤純正清徹，還原糖濃度高，DE值為47，品質(zhì)優(yōu)于玉米淀粉提取獲得的葡萄糖。水解務(wù)件對馬鈴薯淀粉水解成功與否起著非常重要的作用。f結(jié)論]該研究提出的馬鈴薯淀粉生產(chǎn)葡萄糖的方法適用可行。關(guān)鍵詞馬鈴薯；淀粉；葡萄糖中圖分類號$532文獻標識碼A文章編號0517—6611(2008)】8—

3、07904—02StudyOnExtraeangMechanismandQualityofGlucosefromPotatoStarchYUNHeetal(InnerMongoliaAcademyofAgricultureandAnimalHusband，rIohlaot，InnerMongolia010031)A】ra[Objective]TheobjectiveofthereseawhWaStevealthemechanismofu

4、∞seproducingfrompotatostarch，andevahmtetheqof0b—rainedl[Method]W油potatostarch08materialanddoubleenzymolysismethodWaSusedtoextractglucoseaccordingtotheprocessflowofsizemixing，enzymesupplementation，liquefaction，enzykilling

5、，pHadjusting，enzymesupplementation，saccharifieation，enzymekilling，impuritieseliminat—ingdecolomtionandconcentration，andthemechanismof“glaco~extractionfrompotatostarchWaSinvestigated【ResultJrnle肌d瑚ismofgluco~pro—ducingfro

6、mpotatostarchWaStoutilizebiologicalenzymetodecomposethenkacmrnoleculecarbohydrateintosmallmolecularOile，andthesLlgardegreeofobtainedgluc0sesyrupwl酗hi曲withlesss01ids，pureandclearcolor，andhgheoncnofreducingsugar，anditsDEva

7、lueWaS47，thequa／ityWaSbetterthanthatofduc0seextractedfrommaizestarchrnlehyda~lyzingconditionswereveryimportantforwhetherhydrolyzationofpotatostarchwasSuccess~ll／ornotIConclusionfrnlewayofproducinggluc0sefrompotatostarchp

8、rovidedinthisstudywasfeasibleKeywordsPotato：Smrch；Gluco~由于蔗糖被證明會對人體帶來心血管、糖尿病等疾病危害，所以開發(fā)和生產(chǎn)蔗糖的替代品——馬鈴薯淀粉葡萄糖，一直是世界發(fā)達國家馬鈴薯深加工領(lǐng)域中的一項重要內(nèi)容。當(dāng)前國外已普遍且國內(nèi)也正在嘗試用玉米生產(chǎn)葡萄糖，但因現(xiàn)在及今后世界范圍的糧食短缺使之變得不可行uJ。筆者進行該研究，目的在于利用內(nèi)蒙古豐富的馬鈴薯資源生產(chǎn)淀粉葡萄糖，提高馬鈴薯

9、深加工產(chǎn)值3。]。1材料與方法11材料試驗材料為馬鈴薯淀粉和玉米淀粉，均為市場采購。12方法與流程①調(diào)漿：準確稱取一定量的淀粉加水調(diào)成一定濃度的粉漿。②加酶：根據(jù)要求加入一定量的耐高溫淀粉酶。③液化：將盛有淀粉漿的三角杯在一定溫度下加熱一定時間。④滅酶：用高溫滅菌鍋將液化后的液化液升溫至123℃，用時20min，進行高溫蒸汽滅酶。⑤調(diào)節(jié)pH值：用HC1將pH值調(diào)節(jié)到適宜值。⑥加酶：根據(jù)要求加入一定量的糖化酶。⑦糖化：將盛有液化液的三角杯

10、放人恒溫水浴鍋，在一定溫度下加熱一定時問。⑧滅酶：糖化結(jié)束后，立即升溫至80℃，用時20min，進行高溫滅酶。⑨去雜：用高速離心機去除糖液中的蛋白質(zhì)、脂肪等雜質(zhì)。⑩脫色：用活性炭對糖液脫色，獲得試驗要求的純正水白色。⑩濃縮：用真空濃縮鍋濃縮糖液，獲得試驗要求的葡萄糖糖漿，進一步干燥葡萄糖糖漿獲得結(jié)晶葡萄糖。2結(jié)果與分析21淀粉水解相關(guān)條件的研究淀粉水解條件得當(dāng)與否，直接關(guān)系到能否獲得葡萄糖。該試驗先后進行了24次預(yù)備和正式試驗，獲得3組

11、不同結(jié)果。第3組試驗結(jié)果取得成基金項目作者簡介收稿日期內(nèi)蒙古自治區(qū)自然科學(xué)基金資助項目(2005080102O7)云和義(1960一)，男，蒙古族，內(nèi)蒙古呼和浩特人，研究員，從事農(nóng)產(chǎn)品加工方面的研究。2O080416功，條件為：使用耐高溫淀粉酶，液化溫度95～gr7℃，進行123oC高溫、20inin的高溫滅酶，調(diào)節(jié)pH值45，糖化溫度6o℃，a一淀粉酶和糖化酶分別用量為005—020g和002～004g，水解條件得當(dāng)。因此，馬鈴薯和玉

12、米水解都取得成功。另外2組試驗失敗，主要因為a一淀粉酶活力、淀粉酶用量、底物包合物和底物濃度等水解條件調(diào)控不當(dāng)，水解沒有獲得成功。22馬鈴薯和玉米水解條件比較在前一階段試驗的基礎(chǔ)上，繼續(xù)試驗獲得了馬鈴薯和玉米水解條件，見表1。表1顯示了馬鈴薯和玉米2種作物的4組試驗結(jié)果。同一作物的2組試驗結(jié)果一致，表明試驗精度可信。不同作物水解條件有差別，主要是淀粉用量和酶用量不同，原因在于：一是馬鈴薯和玉米淀粉顆粒特性lsj存在明顯差別；二是馬鈴薯和

13、玉米淀粉顆?；瘜W(xué)組成_8存在差別；三是馬鈴薯溶脹勢高于玉米。這3方面原因，造成水分子比較容易進入到馬鈴薯淀粉分子的非結(jié)晶區(qū)和結(jié)晶區(qū)，破壞原來的分子氫健，形成親水溶液，淀粉顆粒易于膨脹和崩解，使a淀粉酶比較容易水解直鏈淀粉，水解徹底。23關(guān)鍵環(huán)節(jié)的處理試驗對淀粉酶和糖化酶2種酶進行滅酶處理，防止了葡萄糖復(fù)合與分解反應(yīng)的發(fā)生，保障淀粉水解獲得成功。主要措施是，在淀粉液化結(jié)束后，將樣本液化液放入高壓鍋內(nèi)，升溫至123℃，保持時間20min，對

14、a淀粉酶進行高溫滅酶處理。該溫度與時間超過了升溫至100℃，保持時間10min的要求，符合試驗需要。在糖化階段時，把液化液降溫至6o℃，用HC1將pH值調(diào)節(jié)至45，根據(jù)馬鈴薯和玉米底物濃度，分別加糖化酶002g和0o4g，設(shè)定糖化溫度6o℃，保持糖化時間4h，用無水酒精檢測無糊精存在，結(jié)束淀粉糖化，并將糖化液升溫至80cI=，保持時間20min，進行糖化酶滅酶，整個淀粉水解過程完成。糖化階段由于試驗精確把握了pH值、糖化酶量、糖化溫度、

15、糖化時間幾個環(huán)節(jié)，控制了復(fù)合和分解2種反應(yīng)的發(fā)生，使淀粉糖化階段的水解維普資訊36卷18期云和義等馬鈴薯淀粉葡萄糖提取機制與品質(zhì)研究79O5達到試驗?zāi)康?。如果不及時進行上述處理，2種酶將不停產(chǎn)生作用，造成水解失控。同時，葡萄糖復(fù)合與分解反應(yīng)的發(fā)生，將使葡萄糖產(chǎn)出率與品質(zhì)下降。24去雜和脫色糖液去雜和脫色至關(guān)重要，決定最終能表1馬鈴薯和玉米水解條件BIbIe1Hyaraysisconditionofpotatoandooril否取得葡萄糖

16、。試驗采用高速離心機去除糖化液中的蛋白質(zhì)、脂肪等雜質(zhì)。從試驗過程與結(jié)果觀察發(fā)現(xiàn)，這種方法比常規(guī)方法先進、簡便，效果好。采用活性炭脫色法，經(jīng)過數(shù)次脫色發(fā)現(xiàn)，經(jīng)典書籍_9J給出的“使用顆?；钚蕴?，控制溫度65℃”，效果不明顯；后對該辦法進行改變，將顆?；钚蕴垦心コ煞勰?，增加其比表面積和吸附率，提高脫色溫度到80℃，保持時間30min，期間不停攪拌，糖液脫色效果非常好，完全達到試驗要求。最后確定活性炭用量為10g。25獲取葡萄糖使用真空濃縮鍋

17、對體積均為150ml的馬鈴薯和玉米糖液進行濃縮，因2種作物分子成分不同，測定糖度也不同，結(jié)果見表2。表2馬鈴薯和玉米糖液的糖度1hble2Sweetness0fsaeflmrifieationuquia0fpotatoandooril進行標準曲線制作和樣品處理后，測定0D54o值。分別測定46％糖度馬鈴薯和45％糖度玉米的0D54o值，其值分別為04248和04084。根據(jù)公式y(tǒng)=00022X一00509，R=09996(Y為吸光度AM

18、，X為還原糖濃度)，測定獲得馬鈴薯還原糖濃度為2162273v#ml，玉米還原糖濃度為2087727v#ml，其還原糖分別為馬鈴薯216％，玉米為209％，最后馬鈴薯糖漿DE值為47，玉米糖漿DE值為46。將精制獲得的馬鈴薯和玉米糖漿進一步濃縮蒸發(fā)獲得無水葡萄糖，切削成粉末產(chǎn)品為全糖。26葡萄糖提取機制與品質(zhì)261機制。①根據(jù)淀粉是大分子高聚糖碳水化合物，葡萄糖是小分子單糖碳水化合物的特性，提取葡萄糖機制的實質(zhì)就是將大分子碳水化合物分解

19、為小分子碳水化合物的過程。②使用哥淀粉酶和糖化酶，分2步把大分子高聚糖碳水化合物分子水解切斷，最后只留下試驗需要的葡萄糖。③以發(fā)揮2種酶的活力和作用為目標，設(shè)定與試驗適宜的水解條件，如溫度、時間、pH值。④以去除雜質(zhì)獲得優(yōu)質(zhì)葡萄糖產(chǎn)品為目的，采取去雜脫色技術(shù)手段，保障取得高品質(zhì)的葡萄糖。262品質(zhì)。該試驗證明，與玉米相比較，馬鈴薯淀粉液化液和糖化液雜質(zhì)少、清晰透明；相同溫度同一濃縮體積的馬鈴薯淀粉液化液，比玉米淀粉液化液獲得糖漿糖度高出

20、許多；馬鈴薯糖漿固形物少，透光度顯著超過玉米；馬鈴薯糖漿色度純正清徹，明顯好于玉米。與玉米相比，馬鈴薯淀粉的葡萄糖DE值、還原糖都高；在同等條件下，從馬鈴薯淀粉可以比從玉米淀粉提取更多的優(yōu)質(zhì)葡萄糖。3結(jié)論與討論31水解條件試驗證明，水解條件對馬鈴薯淀粉水解能否成功起著非常重要的作用。在該試驗底物濃度下，液化時間1h已夠，超出無益，溫度應(yīng)在9o～95℃；糖化時間應(yīng)控制在4h，溫度60℃為宜。對淀粉酶和糖化酶必須進行滅酶處理，確保獲得高品質(zhì)

21、的葡萄糖。32酶使用量試驗表明，淀粉水解應(yīng)根據(jù)最終獲得葡萄糖的需求，在降低成本的前題下，必須根據(jù)不同底物濃度，使酶用量做到經(jīng)濟合理。33淀粉濃度試驗證明，應(yīng)將淀粉濃度控制在合理程度。不同作物水解必須確定其底物濃度，故應(yīng)進行預(yù)備試驗，以找到合理的濃度，完全依賴理論值并不可靠，否則將影響最終結(jié)果。34馬鈴薯淀粉優(yōu)于玉米淀粉研究結(jié)果說明，提取葡萄糖，從提取過程的難易程度、提取的成本高低和最終產(chǎn)物的品質(zhì)優(yōu)劣，馬鈴薯淀粉都優(yōu)于玉米淀粉。參考文獻[

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