提取果膠過程中雙酶法去除馬鈴薯薯渣殘余淀粉的研究

高金波 崔 媛 姜海花 麻小娟 徐明亮

（黑龍江北大荒斯達奇生物科技有限公司生物信息技術研究所，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

馬鈴薯薯渣是在馬鈴薯淀粉生產過程中產生的一種副產物。鮮薯渣水分含量在90%以上，淀粉含量高達35-45%（干基），果膠含量為18-25%（干基），自帶菌多，不易儲存、運輸，腐敗變質后產生惡臭，造成環境污染；若烘干則成本過高，增加企業負擔，通常當成廢渣進行掩埋。鑒于薯渣中含有豐富的淀粉、粗纖維和果膠，突破其單一的用途，研究開發高附加值的薯渣產品，具有廣闊的應用前景和研究價值。

馬鈴薯渣經過處理后淀粉充分暴露，本研究主要目的是充分水解有效的去除淀粉。酶法水解馬鈴薯薯渣中的淀粉主要分2步，先液化后糖化。耐高溫a－淀粉酶是一種內切酶，能隨機水解淀粉中的a－1，4葡萄糖苷鍵。酶作用后可使糊化淀粉的粘度迅速下降，液化水解生成糊精及少量葡萄糖和麥芽糖。高轉化率糖化酶又稱葡萄糖淀粉酶，能從淀粉分子的非還原性末端開始，水解α-1，4糖苷鍵，a-1，6糖苷鍵，最終生成葡萄糖。在后續果膠沉淀過程中隨著液體析出，從根本上解決了果膠中中性糖殘留的問題，提高了產品的最終純度。

1 材料與方法

1.1 材料和試劑

馬鈴薯薯渣：北大荒集團克山淀粉廠鮮薯渣耐高溫a-淀粉酶：酶活力2萬u/mL山東棗莊生物酶制劑有限公司。

高轉化率糖化酶：酶活力10萬u/mL山東棗莊生物酶制劑有限公司。

其他試劑均為分析純

1.2 方法

1.2.1 馬鈴薯薯渣中淀粉的液化水解準確稱量鮮馬鈴薯薯渣，按照一定的料液比均質細化，加入1moL/L氫氧化鈉調節pH，在沸水浴鍋中充分糊化后，加入一定量耐高溫a-淀粉酶，恒溫水解一定時間后，通過碘顯色判定液化是否反應結束（DE值達到35%以上），取樣測定淀粉水解程度及淀粉殘留含量。

1.2.2 馬鈴薯渣成分分析

水分的測定：105℃恒重法（GB5009.385）

灰分的測定：直接灰化法（GB5009.485）

蛋白質的測定：凱氏定氮法（GB5009.585）

表1 馬鈴薯薯渣成分分析表

果膠含量檢測：咔唑比色法

纖維素、半纖維素、木質素：洗滌劑法

薯渣中淀粉含量的測定：GB/T 5514-2008

薯渣淀粉液化前后的DE值測定：3、5-二硝基水楊酸比色法測定還原糖含量，求出DE值。

1.2.3 糖化過程

將液化后的反應料液，加入1moL/L的鹽酸調節pH，在一定溫度下，加入一定量的高轉化率糖化酶，恒溫水解一定時間后，取樣測 定淀粉的水解程度，達到90%以上，反應可終 止。糖化前后DE值的測定反應淀粉的糖化程度，DE值越高淀粉殘留越低。

2 結果與討論

1 )、馬鈴薯薯渣成分分析結果如表1所示

2）、顯微鏡觀察馬鈴薯渣中淀粉狀態

馬鈴薯薯渣中含有二部分淀粉，即游離和結合的淀粉。馬鈴薯薯渣是物理吸水膨脹，纖維上分布大量的細胞空洞，馬鈴薯結構中包裹了小顆粒的馬鈴薯淀粉，這對提取提純馬鈴薯果膠，去除其中的淀粉雜質造成了困難，因此在前期的基礎上已經充分破壞馬鈴薯渣結構，釋放淀粉顆粒。

2.1 耐高溫a-淀粉酶液化過程中酶解條件

根據耐高溫a-淀粉酶的廠家使用說明書試驗積累確定酶的最適反應pH為6.3，溫度為95℃，因此只需確定加酶量、反應時間即可。

2.1.1 加酶量

當酶解溫度為95℃、反應體系pH為6.3、酶解時間為30min時，分別添加耐高溫a-淀粉酶量為 45u/g、90u/g、135u/g。根據加酶量與酶液化后E值的關系我們可以看出隨著加酶量的增大，DE值逐漸升高，說明淀粉液化程度增大，當酶用量達到90u/g以上后DE值趨于平緩，因此確定加酶量為90u/g。

2.1.2 液化時間

當酶解溫度為95℃、反應體系pH為6.3、液化加酶量為90u/g,酶解時間分別為15min、30min、45min。根據液化時間與酶液化后DE值的關系可以看出隨液化時間的增長DE值逐漸升高，30min的時候DE值達到40%左右，碘顯示不變藍，說明淀粉完全液化，顯微鏡下肉眼沒有觀察到染色的淀粉顆粒，說明液化的最佳時間為30min。

2.2 高轉化率糖化酶酶解條件

采用高轉化率糖化酶進行糖化，對糖化酶的添加量、糖化時間分別進行單因素實驗，其余的條件按照糖化酶的使用說明書操作。

2.2.1 加酶量

取α-淀粉酶處理后的薯渣，調pH值4.3，溫度60℃，作用8小時后，根據加酶量與DE值的關系可以看出，加酶量小于180u/g糖化速度較快，達到200u/g以上時，糖化速度趨于平緩，此時葡萄糖含量達到最大值，可視為淀粉水解后期糖化完成階段，此時糖化反應速度下降。因此確定糖化酶的最適添加量為198u/g。

2.2.2 糖化時間

取α-淀粉酶處理后的薯渣，調pH值4.3，溫度60℃，加酶量為198u/g,糖化時間選取 1h、2h、4h、6h、8h。根據糖化時間與 DE 值的關系我們分析出看出，糖化時間達到2h時，淀粉的殘留量最低，2h以后反應速度平緩，說明淀粉基本完全液化為葡萄糖。因此確定最佳糖化時間為2h。

結論

本文以耐高溫a-淀粉酶液化水解馬鈴薯薯渣中的淀粉，高轉化率糖化酶糖化液化液，研究了各種單因素對淀粉水解過程中DE值的影響，實驗確定了各種單因素的合適條件，耐高溫a-淀粉酶的最適條件為pH為6.3，液化溫度為 95℃，加酶量為 90u/g，液化時間為30min；高轉化率糖化酶的最少條件為pH為4.3，液化溫度為60℃，加酶量為198u/g，液化時間為2h。

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