超声波辅助双酶法酶解玉米淀粉的工艺条件优化

�����Z���"http://www.wufanghuizhong.com/p/cailiao/" target="_blank" class="keylink">材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 原料及试剂。

玉米淀粉，自制；耐高温α淀粉酶（100 000 U/ml），诺维信（中国）生物技术有限公司；糖化酶（100 000 U/ml），诺维信（中国）生物技术有限公司；其他试剂均为分析纯。

1.1.2 主要仪器。

JY92II DN型超声波细胞粉碎机，宁波新艺超声设备有限公司；HHA型恒温水浴搅拌器，江苏省金坛市中大仪器厂；UV1601型紫外可见分光光度计，北京北分瑞利分析仪器有限公司。

1.2 超声波辅助酶解淀粉的正交试验设计

1.2.1 液化过程试验设计。选取淀粉质量浓度、加酶量（耐高温α淀粉酶）、超声功率、反应时间为主要考察因素，设计正交试验，根据预试验结果，试验因素水平见表1。为减少试验误差，同一条件下的试验重复3次。

1.2.2 糖化过程试验设计。在上述“1.2.1”液化过程优选工艺的基础上，选取加酶量（葡萄糖淀粉酶）、超声功率、反应时间为主要考察因素，根据预试验结果，设计正交试验，试验因素水平见表2。

1.3 玉米淀粉的酶解工艺流程[6]

1.3.1 液化过程超声处理。将淀粉和蒸馏水按一定比例进行混合，然后用0.1 mol/L的HCl溶液调pH为（5.9±0.1），加入液化酶，于95 ℃恒温水浴搅拌器中将超声波变幅杆插入淀粉乳液面以下2 cm，磁力搅拌转速70%，超声辅助液化10 min，液化完成后，冷却至60 ℃，用HCl溶液调pH为2.2，灭酶30 min，测其DE值。

1.3.2 糖化过程超声处理。吸取上述按“1.3.1”方法液化完成后的液化液，用1 mol/L NaOH调pH（4.4±0.1），加入糖化酶，放入60 ℃恒温水浴搅拌器中，将超声波变幅杆插入淀粉乳液面以下2 cm，磁力搅拌转速70%，超声辅助糖化一定时间，糖化完成后，冷却，测其DE值。

1.4 DE值测定

参考GB/T 22428.1-2008淀粉水解产品还原力和葡萄糖当量测定。

2 结果与分析

2.1 超声波辅助淀粉酶酶解玉米淀粉的工艺条件优化[9]

由方差分析可知，FA=4.367 187 5，FB=0.968 75，FC=3.898 437 5，FD=2.023 437 5，F（0.05）（2，18）=3.55；由此可以看出，淀粉浓度、超声波功率对液化液中DE值影响显著。结合表3试验结果可知，淀粉浓度选0.3 g/ml最优，超声波功率选100 W最优，加酶量和反应时间对液化液中DE值影响不显著，3个水平可以任选其一，但考虑到降低生产成本，提高企业效益，加酶量宜选最低水平20 U/g，液化反应时间1 h为宜。综上分析，超声波辅助淀粉酶酶解淀粉的最佳工艺参数为：淀粉质量浓度0.3 g/ml，加酶量20 U/g，超声功率100 W，反应时间1 h。

2.2 超声波辅助糖化酶酶解玉米淀粉的工艺条件优化

由方差分析可知，FA=151，FB=39，FC=43，F0.05（2，2）=19.0，F0.01（2，2）=99.0；由此可看出，加酶量、超声波功率和糖化时间对糖化液中葡萄糖含量影响显著。结合表4试验结果可知，加酶量选50 U/g淀粉最优，超声波功率选100 W最优，糖化反应时间选60 h最优。综上分析，超声波辅助糖化酶酶解淀粉的最佳工艺参数为：加酶量50 U/g淀粉，超声功率100 W，糖化反应时间60 h。

3 讨论

在淀粉酶解转化为葡萄糖的过程中，液化液的质量对于糖化液中葡萄糖的转化率起着决定性的作用，为此，在预先试验的基础上，液化过程试验在酶解温度、pH保持不变的条件下，确定了淀粉质量浓度、加酶量、超声功率、反应时间4个因素3个水平的试验方案，并且同一条件下做了3次重复试验，目的是为了确保优选出最高液化DE值下的工艺条件，从而为糖化液中糖转化率的提高奠定坚实的基础。

经优化试验研究后，获得的最佳液化工艺条件如下：淀粉质量浓度0.3 g/ml，加酶量20 U/g淀粉，超声功率100 W，反应时间1 h；获得的最佳糖化工艺条件如下：加酶量50 U/g淀粉，超声功率100 W，糖化反应时间60 h。

预试验表明，酶解活性与超声频率无关，仅与超声功率相关，与相关文献结论一致[10]。玉米淀粉按照优化工艺条件制得的糖浆经验证，DE值达到107%以上，完全符合GB/T20880-2007中的要求。

参考文献

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