龍眼核糖化工藝條件分析

摘要：以龍眼（Dimocarpus longan Lour.）核為原料，對(duì)其液化、糖化工藝進(jìn)行研究。將干燥的龍眼核粉碎后過(guò)40目篩，按料水比1∶4（g∶mL）加水調(diào)漿，攪拌均勻后加入1 200 U/g α-淀粉酶，在自然pH，85 ℃下液化，可顯著縮小液化時(shí)間。然后再加入糖化酶進(jìn)行糖化，選取反應(yīng)溫度、糖化酶添加量和pH三個(gè)因素為反應(yīng)因素，以料液中還原糖含量為考察指標(biāo)進(jìn)行正交試驗(yàn)，確定最佳糖化工藝條件。試驗(yàn)結(jié)果表明，在反應(yīng)溫度為60 ℃，糖化酶添加量為150 U/g，pH為4.5的條件下糖化，糖化液還原糖含量為16.76%，淀粉轉(zhuǎn)化率達(dá)135.51%，葡萄糖收率達(dá)150.42%。將糖化液接種0.5%釀酒高活性干酵母，30 ℃恒溫發(fā)酵3 d，最終糖化醪液中酒精濃度為5.4%。

關(guān)鍵詞：龍眼（Dimocarpus longan Lour.）核；液化；糖化；正交試驗(yàn)

中圖分類號(hào)：TS261.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2016）01-0147-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.01.039

龍眼（Dimocarpus longan Lour.）是一種熱帶常綠喬木，屬于無(wú)患子科（Sapindaceae）龍眼屬（Dimocarpus Lour.）。龍眼在中國(guó)已有2 000多年的栽培歷史，栽培面積和產(chǎn)量均居世界首位。作為中國(guó)南方著名藥食兩用水果，龍眼的開發(fā)利用主要包括兩個(gè)方面，一方面以直接食用果肉為主，另一方面是進(jìn)行深加工，加工產(chǎn)品主要有龍眼肉、龍眼干、龍眼罐頭、桂圓糖果、果汁和果酒等。由于龍眼核占龍眼鮮重的17%左右[1]，因此，在龍眼的利用過(guò)程中，約有17%～23%的果核未被有效的開發(fā)利用，每年廢棄的龍眼核重量達(dá)幾十萬(wàn)噸，既浪費(fèi)資源又污染環(huán)境[2]。

龍眼核不但含有多糖、淀粉、脂類、多酚、黃酮等豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（其中含淀粉65%、還原糖14.84%、蛋白質(zhì)5.81%、粗纖維6.43%、脂肪2.59%）[3]，還是重要的藥材之一，具有較高的藥用價(jià)值。不僅如此，龍眼核中還含有多種礦物質(zhì)元素，主要以鉀、鈣、鎂、磷為主。綜上分析表明，龍眼核具有很高的利用價(jià)值，是開發(fā)保健食品的良好資源。釀酒工業(yè)“十二五”規(guī)劃指出，釀酒工業(yè)要提高非糧原料酒類產(chǎn)品比重。由于龍眼核富含淀粉，且富含黃酮、多酚等微量成分，故可采用龍眼核作為釀酒的輔助材料，減少了高粱小麥等糧食作物在釀酒業(yè)上的投入，有利于緩解中國(guó)乃至世界的糧食壓力。

近年來(lái)，能源壓力日益凸顯[4]，對(duì)不同的生物質(zhì)能源進(jìn)行研究已成為熱點(diǎn)。目前，中國(guó)生產(chǎn)的生物燃料主要是燃料乙醇，原料大部分是玉米和木薯等，考慮到糧食安全問(wèn)題[5]，中國(guó)正在大力發(fā)展非糧食原料制備乙醇。鑒于龍眼核中含有大量的淀粉，也可以作為一種生產(chǎn)燃料乙醇的良好生物質(zhì)資源，從而增加龍眼加工業(yè)的附加值，同時(shí)可以減少環(huán)境污染[6，7]。本試驗(yàn)以龍眼核為原料，對(duì)其糖化工藝及其發(fā)酵酒精工藝進(jìn)行初步研究，為龍眼核在發(fā)酵酒精、釀造白酒等不同利用途徑提供可行的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

龍眼核：由廣東瑞恒農(nóng)林科技發(fā)展有限公司提供。

耐高溫α-淀粉酶（70 000 U/mL）和糖化酶（130 000 U/mL），由廣州裕立寶生物科技有限公司生產(chǎn)；安琪0.5%釀酒高活性干酵母，湖北安琪酵母股份有限公司生產(chǎn)；葡萄糖、3，5-二硝基水楊酸（DNS）等試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純。

1.2 主要儀器

電熱恒溫水浴鍋（HWS24型）上海一恒科學(xué)儀器有限公司；可見分光光度計(jì)（UNIC-7200型）上海尤尼柯儀器有限公司；手持式折光儀（成都光學(xué)廠）。

1.3 方法

1.3.1 液化 將干燥后的龍眼核粉碎后過(guò)40目篩，按料水比1∶4（g∶mL，下同）加水調(diào)漿，攪拌均勻后加入α-淀粉酶，在自然pH，85 ℃下液化。利用手持折光儀確定液化終點(diǎn)，手持折光儀測(cè)得上清液中可溶性總糖含量為15%時(shí)，即為終點(diǎn)。通過(guò)加入不同量的液化酶（400、500、600、700、800、900、1 000、 1 100、1 200、1 300、1 400 U/g）求出液化酶添加量對(duì)龍眼核液化時(shí)間的影響。

1.3.2 糖化 溫度、pH、糖化時(shí)間和糖化酶添加量對(duì)糖化過(guò)程影響較大。有研究報(bào)道[8]， 糖化酶作用的最佳pH范圍為4.0～5.0，最適作用溫度為55～65 ℃。選取反應(yīng)溫度（A）、糖化酶添加量（B）和 pH（C）3個(gè)因素為反應(yīng)因素，糖化1 h，以料液中還原糖含量為考察指標(biāo)，采用正交試驗(yàn)L9（34）來(lái)確定糖化工藝條件。正交試驗(yàn)因素和水平見表1。

2 結(jié)果與分析

2.1 液化酶添加量的確定

由圖1可知，不同量液化酶對(duì)龍眼核淀粉液化時(shí)間的影響有較大差異。液化時(shí)間隨著液化酶添加量的增加而減少。當(dāng)酶的添加量超過(guò)1 200 U/g時(shí)，液化時(shí)間的變化不大。從生產(chǎn)實(shí)際考慮，液化酶的添加量以1 200 U/g為宜。

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果

按照表 1 正交試驗(yàn)的試驗(yàn)水平進(jìn)行三次平行試驗(yàn)，表2和表3分別為正交試驗(yàn)結(jié)果及方差分析結(jié)果。由表2可以看出，RA>RB>RC，可見酶解反應(yīng)溫度對(duì)龍眼核糖化工藝酶解影響最為顯著，其次為糖化酶添加量，而pH對(duì)酶解影響最小。比較表2中各因素每一水平下的均值，在所選擇的試驗(yàn)范圍內(nèi)， 各因素最優(yōu)水平組合應(yīng)為A2B2C2，即：反應(yīng)溫度為 60 ℃，糖化酶添加量為150 U/g，pH為4.5。因?yàn)辇堁酆艘夯芤旱膒H約為4.5，且pH對(duì)糖化影響最小，故在實(shí)際生產(chǎn)中可省略調(diào)節(jié)pH這一步驟進(jìn)行糖化以提高生產(chǎn)效率。

2.3 驗(yàn)證試驗(yàn)

按上述最佳方案分別進(jìn)行3次平行試驗(yàn)，即干燥的龍眼核粉碎后過(guò)40目篩，按料水比1∶4加水調(diào)漿，攪拌均勻后加入1 200 U/g α-淀粉酶，在自然pH，85 ℃下液化，手持折光儀測(cè)得龍眼核液化后可溶性總糖含量為15%，DE為23.43%，所得液化液在反應(yīng)溫度為 60 ℃，糖化酶添加量為150 U/g，pH為4.5的條件下糖化，得到平均還原糖含量為16.76%。與表2比較可知，最優(yōu)條件下的試驗(yàn)結(jié)果均優(yōu)于正交試驗(yàn)中的9個(gè)組合，驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果與正交試驗(yàn)結(jié)果一致，且淀粉的轉(zhuǎn)化率可達(dá)135.51%，葡萄糖收率可達(dá)150.42%，為龍眼核淀粉的充分利用和資源化開發(fā)創(chuàng)造了條件。

2.4 發(fā)酵結(jié)果

在酵母的作用下，最終龍眼核糖化醪液中酒精濃度為5.4%（V/V）。

3 小結(jié)

干燥后的龍眼核粉碎后過(guò)40目篩，按料水比1∶4加水調(diào)漿，攪拌均勻后加入1 200 U/g α-淀粉酶，在自然pH，85 ℃下液化，DE達(dá)23.43%，并可顯著縮小液化時(shí)間。液化液在反應(yīng)溫度為60 ℃，糖化酶添加量為150 U/g，pH為4.5的條件下糖化，糖化液還原糖含量為16.76%。因?yàn)辇堁酆艘夯旱膒H約為4.5，且pH對(duì)糖化影響最小，故在實(shí)際生產(chǎn)中可省略調(diào)節(jié)pH提高生產(chǎn)效率。在此操作下淀粉的轉(zhuǎn)化率可達(dá)135.51%，葡萄糖收率可達(dá)150.42%。將糖化液接種0.5%釀酒高活性干酵母，30 ℃恒溫發(fā)酵3 d，最終糖化醪液中酒精濃度為5.4%（V/V）。

龍眼核深度加工利用可在本試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行，為了充分利用糖化醪液中還原糖，可在下一步進(jìn)行酒精發(fā)酵和蒸餾，以生產(chǎn)燃料酒精。龍眼核經(jīng)液化、糖化后，濾去糖化液，得到的殘?jiān)卸喾?、黃酮，可將殘?jiān)c釀酒原料混合以提高白酒質(zhì)量，并提高龍眼核的利用率。

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