合水粉葛液化糖化工藝研究

劉健南　鄭琳　張華建等

摘要： 通過單因素和正交試驗，探討不同因素對合水粉葛液化糖化過程中DE值的影響。試驗得出最佳液化工藝條件為：α-淀粉酶添加量為12 U/g，pH值為6 0，液化溫度為60 ℃，液化時間為180 min；最佳糖化工藝條件為：糖化酶添加量為200 U/g，pH值為4 0，糖化溫度為50 ℃，糖化時間為90 min。結果表明，該工藝的還原糖產量較高，為合水粉葛果酒釀造打好基礎。

關鍵詞： 合水粉葛；液化；糖化

中圖分類號： TS262 7 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2015）08-0284-03

粉葛（Pueraria thomsonii Benth）別稱干葛藤，與野葛[Pueraia lobata（Willd） Ohwi]一起構成我國分布最廣的2種豆科葛屬植物。葛根是葛的地下塊根，富含葛根素、黃酮類物質、花生酸、維生素以及鈣、鐵、鋅、硒等多種微量元素，具有降低心肌耗氧量、增加冠脈腦血管血流量、緩解心絞痛、抗心律失常、增強機體免疫力等作用 [1-2]，屬于國家衛生部公布的藥食同源植物 [3]。合水粉葛是廣東省佛山市高明區出產的具有獨特優良品質的粉葛，是國家地理標志保護產品 [4]。

淀粉的液化糖化是合水粉葛果酒生產過程的關鍵環節，是利用α-淀粉酶的液化作用和糖化酶的糖化作用，將粉葛中的淀粉分解為麥芽糖、葡萄糖等可發酵性糖的加工工序。本研究對粉葛液化糖化工藝進行了探討，并確定了基本工藝參數，以期為粉葛果酒的生產提供參考。

1 材料與方法

1 1 材料

合水粉葛，購自廣東省佛山市高明區合水粉葛產區；α-淀粉酶（5 000 U/g）、糖化酶（50 000 U/g），由河南豫中生物科技有限公司生產；其他化學試劑均為市售分析純。

1 2 測定方法 [5]

還原糖的測定：菲林試劑法；淀粉：酶水解法；DE值：指糖化液中的還原糖含量（以葡萄糖計）占淀粉含量的百分率。

DE=酶解液中的還原糖-漿液中的還原糖[]淀粉含量×100%。

1 3 工藝流程

原料清洗→去皮→切塊→打漿→預煮→液化→滅酶→糖化→滅酶→冷卻→糖化液。

1 4 試驗方法

1 4 1 液化單因素試驗和正交試驗 以料水比1 g ∶ 1 mL、液化時間180 min、α-淀粉酶添加量12 U/g、pH值6 0、液化溫度55 ℃作為初始液化條件，分別考察α-淀粉酶添加量（8、10、12、14、16 U/g、）、pH值（5 0、5 5、6 0、6 5、7 0）、液化溫度（45、50、55、60、65 ℃）對粉葛液化的影響。根據單因素試驗確定各主要因素和水平，以DE值為考察指標進行正交試驗設計。其因素及水平見表1。

1 4 2 糖化單因素試驗和正交試驗 在最佳液化工藝條件基礎上，以糖化酶添加160 U/g、pH值4 0、糖化溫度55 ℃、糖化時間90 min作為初始糖化條件的基礎上，分別考察糖化酶添加量（80、120、160、200、240 U/g、）、pH值（3 0、3 5、4 0、4 5、5 0）、糖化溫度（45、50、55、60、65 ℃）對粉葛糖化的影響。根據單因素試驗確定各主要因素和水平，以DE值為考察指標進行正交試驗設計。其因素及水平見表2。

2 結果與分析

2 1 液化單因素試驗

2 1 1 α-淀粉酶添加量對液化的影響 取粉葛漿液5份于燒杯中，用檸檬酸溶液調至pH值為6 0，分別按8、10、12、14、16 U/g的比例添加α-淀粉酶，充分攪拌后，加蓋置于 55 ℃ 的水浴鍋中恒溫180 min，恒溫過程間隔一定時間對漿液進行攪拌（下同）。試驗結果如圖1所示。由圖1可知，隨著酶添加量的增加，DE值逐漸提高，達到14 U/g添加量時增加率逐漸減慢。從節約成本的角度考慮，α-淀粉酶的添加量選擇范圍為10～14 U/g時有較好的液化效果。

2 1 2 pH值對液化的影響 取粉葛漿液5份于燒杯中，用檸檬酸溶液調至pH值為5 0、5 5、6 0、6 5、7 0，按12 U/g的比例添加α-淀粉酶，充分攪拌后，加蓋置于55 ℃的水浴鍋中恒溫180 min。試驗結果如圖2所示。由圖2可知，當pH值在5 0～6 5之間時，DE值隨著pH值的增大而呈上升趨勢，隨之出現了下降。因此認為在pH值5 5～6 5范圍時液化效果較好。

2 1 3 溫度對液化的影響 取粉葛漿液5份于燒杯中，用檸檬酸溶液調至pH值為6 0，按12 U/g的比例添加α-淀粉酶，充分攪拌后，加蓋置于45、50、55、60、65 ℃的水浴鍋中恒溫180 min。試驗結果如圖3所示。由圖3可知，當溫度低于60 ℃時，DE值隨著溫度的升高而迅速增大，當溫度高于 60 ℃ 后，DE值的增長變化不大，因此，液化溫度范圍以50～60 ℃為佳。

2 1 4 時間對液化的影響 取粉葛漿液5份于燒杯中，用檸檬酸溶液調至pH值為6 0，按12 U/g的比例添加α-淀粉酶，充分攪拌后，加蓋置于55 ℃的水浴鍋中恒溫60、120、180、240、300 min。試驗結果如圖4所示。

由圖4可知，隨著恒溫時間的延長DE值呈增加趨勢，但當恒溫時間超過180 min后其DE值增長幅度出現減緩，且酶的活力會隨著時間增加而出現鈍化現象，故液化恒溫時間可確定180 min為宜。

2 2 液化正交試驗

按“1 4 1”節進行試驗，用單因素試驗中最佳的試驗結果設計正交試驗，其結果及直觀分析見表3，方差分析見表4。

由表3可知，影響合水粉葛液化DE值主次因素順序依次是：酶添加量>pH值>溫度，最佳組合為A2B2C3，即最佳工藝為酶添加量12 U/g、pH值6 0、溫度60 ℃。

由表4可知，酶添加量為最顯著因素，影響液化試驗結果的因素順序依次是：酶添加量>pH值>溫度，與表3正交試驗的極差分析結果相吻合。

2 3 糖化單因素試驗

2 3 1 糖化酶添加量對糖化效果的影響 取最佳條件液化后粉葛漿液進行滅酶處理，冷卻至常溫后平分成5份置于燒杯中，用檸檬酸溶液調pH值為4 0，分別按80、120、160、200、240 U/g的比例添加糖化酶，充分攪拌后，加蓋置于 55 ℃ 的水浴鍋中恒溫90 min，恒溫過程間隔一定時間對漿液進行攪拌（下同）。試驗結果如圖5所示。

由圖5可知，隨著酶添加量的增加，達到200 U/g添加量時增加率逐漸減慢。從節約成本的角度考慮，糖化酶的添加量選擇范圍為120～200 U/g時有較好的糖化效果。

2 3 2 pH值對糖化效果的影響 取最佳條件液化后粉葛漿液進行滅酶處理，冷卻至常溫后平分成5份置于燒杯中，用檸檬酸溶液調至pH值為3 0、3 5、4 0、4 5、5 0，按160 U/g的比例添加糖化酶，充分攪拌后，加蓋置于55 ℃的水浴鍋中恒溫90 min。試驗結果如圖6所示。

由圖6可知，當pH值在3 0～4 5之間時，DE值隨著pH值的增大而增大，隨后出現了下降趨勢。因此認為在pH值范圍為3 5～4 5時，糖化效果較好。

2 3 3 溫度對糖化的影響

取最佳條件液化后粉葛漿液進行滅酶處理，冷卻至常溫后平分成5份置于燒杯中，用檸檬酸溶液調至pH值為4 0，按160 U/g的比例添加糖化酶，充分攪拌后，加蓋置于45、50、55、60、65 ℃的水浴鍋中恒溫 90 min。試驗結果如圖7所示。

由圖7可知，當溫度低于60 ℃時，DE值隨著溫度的升高而呈明顯上升趨勢，當溫度高于60 ℃后，DE值的增長變化不大，因此，糖化溫度范圍以50～60 ℃為佳。

2 3 4 時間對糖化的影響

取最佳條件液化后粉葛漿液進行滅酶處理，冷卻至常溫后平分成5份置于燒杯中，用檸檬酸溶液調至pH值為4 0，按160 U/g的比例添加糖化酶，充分攪拌后，加蓋置于55 ℃的水浴鍋中恒溫30、60、90、120、150 min。試驗結果如圖8所示。

由圖8可知，隨著恒溫時間的延長DE值呈增加趨勢，但當恒溫時間超過90 min后其DE值增長幅度出現減緩，且會出現酶鈍化現象，故恒溫時間以90 min為宜。

2 4 糖化正交試驗

按“1 4 2”節進行試驗，用單因素試驗中最佳的試驗結

果設計正交試驗，其結果及直觀分析見表5，方差分析見表6。

由表5可知，影響合水粉葛糖化DE值主次因素順序依次是：酶添加量>pH值>溫度，最佳組合為A3B2C1，即最佳工藝為酶添加量200 U/g、pH值4 0、溫度50 ℃。

由表6可知，酶添加量為最顯著因素，影響液化試驗結果的因素順序依次是：酶添加量>pH值>溫度，與表3正交試驗的極差分析結果相吻合。

3 結論

經試驗獲得合水粉葛的最佳液化工藝為α-淀粉酶添加量為12 U/g、pH值為6 0、液化溫度60 ℃、液化時間180 min；最佳糖化工藝為：糖化酶添加量為200 U/g、pH值為4 0、糖化溫度50 ℃、糖化時間90 min。試驗結果表明，該工藝得到的還原糖含量較高，根據果酒生產過程乙醇含量需求及“含糖量-潛在乙醇濃度換算表”得出該品種的液化糖化符合工藝要求 [6]，為合水粉葛保健果酒的釀造奠定了良好基礎。

參考文獻：

[1] 曹鐘靈，李建北，張東明 葛屬植物中異黃酮類化合物的研究進展[J] 中藥材，2005，28（1）：67-71

[2]胡曉云，賴 艷 葛根藥食兩用的開發研究[J] 江西農業學報，2007，19（7）：65-67

[3]中國藥典委員會 中國藥典：一部[M] 北京：化學工業出版社，2000：273-274

[4]國家質量監督檢驗檢疫總局 56號[EB/OL] （2006-04-16）[2015-05-20] http：//www lawyee net/act/act_display asp？rid=355147

[5]張水華 食品分析[M] 北京：中國輕工業出版社，2007：138

[6] 徐 凌 食品發酵釀造[M] 北京：化學工業出版社，2011：62-63