白米糠生產(chǎn)麥芽糖漿工藝實(shí)驗(yàn)研究

李 淵,李仁全

(四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑與環(huán)境工程系，四川 遂寧 629000）

白米糠生產(chǎn)麥芽糖漿工藝實(shí)驗(yàn)研究

李 淵,李仁全

(四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑與環(huán)境工程系，四川 遂寧 629000）

通過對白米糠進(jìn)行預(yù)處理，采用α-淀粉酶作用下的液化試驗(yàn)和β-淀粉酶作用下的糖化試驗(yàn)對白米糠中麥芽糖漿提取的最佳條件進(jìn)行了研究.結(jié)果表明，白米糠經(jīng)過脫脂和去蛋白質(zhì)的預(yù)處理后，取10g白米糠，加入50ml蒸餾水?dāng)嚢瑁⒂?%NaoH溶液中和至pH值為6.0，放入水浴鍋中，溫度達(dá)到60℃時加入α-淀粉酶0.25%，保溫2小時，使淀粉初步水解，之后保持水浴鍋溫度為60℃，然后加入β-淀粉酶0.37%，在水浴鍋中恒溫糖化3小時，再經(jīng)過100℃高溫滅酶30min，使用細(xì)粒活性炭在pH值為4.5，溫度為80℃的條件下脫色30min后，再加入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中調(diào)節(jié)溫度為60℃，減壓濃縮至體積為21ml即得到成品麥芽糖漿，濃度可達(dá)為26.2%.

白米糠；α-淀粉酶；β-淀粉酶；液化；糖化

白米糠約占糙米質(zhì)量的5%～7%，是稻谷加工過程中的副產(chǎn)物，是糙米碾白過程中被碾下的皮層及米胚和碎米的混合物.在所有副產(chǎn)品中(不包括白米)稻谷占量之61%、米糠占35%、白米糠占4%.通常米糠為米粒的8～9%，稻谷約占20%.白米糠的主要成分：粗蛋白質(zhì)13.5%，粗纖維5.6%，乙醚抽出物16.50%，灰分8.7%，無氮抽出物55.7%.新鮮白米糠呈黃色，有一股米香味，具有鱗片狀不規(guī)則結(jié)構(gòu)[1].

本試驗(yàn)以白米糠為原材料，采用淀粉酶水解白米糠中的淀粉，生產(chǎn)麥芽糖漿.根據(jù)液化試驗(yàn)過程中淀粉的水解程度和糖化試驗(yàn)過程中麥芽糖漿的得率，確定較好的麥芽糖漿的生產(chǎn)方法和工藝參數(shù).

1.實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料

1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

7200型可見分光光度計；電子天平；C s202型電熱保溫干燥箱；HH S21-6電熱恒溫水浴鍋；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（E Y E L A RO T A R Y OR N-1001）；B CD-208型冰箱.

1.2 原材料

實(shí)驗(yàn)采用白米糠購自遂寧稻米加工廠.實(shí)驗(yàn)所用試劑：α-淀粉酶,酶活力單位≥4000U/g；β-淀粉酶，酶活力單位為10萬U/g.化學(xué)試劑均為分析純.

2.實(shí)驗(yàn)方法

2.1 白米糠的預(yù)處理

預(yù)處理過程為原料新鮮白米糠過40目篩，取100g用無水乙醚回流4小時，風(fēng)干后于50℃烘箱中烘5h，室溫下水分平衡2h.然后準(zhǔn)確稱取50g上述脫脂白米糠倒人500ml的大燒杯中，倒人預(yù)先配制好的1mol/L的稀鹽酸50ml，在溫度為45—50℃的水浴條件下水解蛋白質(zhì)1—2h，去除濾液.得預(yù)處理的脫脂脫蛋白白米糠.

2.2 液化實(shí)驗(yàn)

2.2.1 液化α-淀粉酶酶用量試驗(yàn)

取經(jīng)預(yù)處理的白米糠10g4份，分別加入2.0%、2.3%、2.5%、2.8%的α-淀粉酶,各加入50ml蒸餾水?dāng)嚢瑁⒂?%N aoH溶液中和至p H值為6.0,于60℃水浴鍋加熱水解2h，表2－1為α-淀粉酶酶用量對淀粉水解程度的影響[2].注：酶用量(%)=單位底物用酶量(IU*g-1)/酶的單位活力(IU*g-1)

表2 －1液化α-淀粉酶酶用量試驗(yàn)結(jié)果

由表2－1可知，酶用量為2.5%時，淀粉水解基本完全，從生產(chǎn)周期方面考慮，選取酶用量為2.5%。以下試驗(yàn)選取α-淀粉酶酶用量為2.5%。

2.2.2 液化溫度條件試驗(yàn)

取經(jīng)預(yù)處理的脫脂白米糠10g4份，加入2.5%的α-淀粉酶,各加入50ml蒸餾水?dāng)嚢瑁⒂?% N aoH溶液中和至p H值為6.0,分別與55℃、60℃、65℃、70℃的水浴鍋加熱水解2h，表2－2為溫度對淀粉水解程度的影響.

表2 －2液化溫度條件試驗(yàn)結(jié)果

由表2－2可知，溫度為60℃時，淀粉水解基本完全。以下試驗(yàn)選取溫度為60℃.

2.2.3 液化時間條件試驗(yàn)

取經(jīng)預(yù)處理的脫脂白米糠10g4份，加入2.5%的α-淀粉酶,各加入50ml蒸餾水?dāng)嚢瑁⒂?% N aoH溶液中和至p H值為6.0,于60℃的水浴鍋分別加熱水解1.5h、2h、2.5h、3h，表2－3為液化時間對淀粉水解程度的影響.

表2 －3液化時間條件試驗(yàn)結(jié)果

由表2－3可知，時間為2h、2.5h和3h時，淀粉水解都基本水解完全，從生產(chǎn)周期方面考慮，選取液化時間2h，此條件為液化最適的淀粉水解條件.

2.2.4 液化正交試驗(yàn)[3]

為了得出最適液化條件，參照正交試驗(yàn)方法進(jìn)行了液化試驗(yàn)，以α-淀粉酶的最適溫度，時間，酶用量三項(xiàng)為試驗(yàn)因素，以淀粉碘色反應(yīng)現(xiàn)象為指標(biāo).結(jié)果見表2－4和2－5.

表2-4 因素水平的確定

表2-5 液化試驗(yàn)結(jié)果

參照液化正交表得出液化條件的最佳組合為：A2B2C3,即溫度是60℃，時間為2h，酶用量為2.5%.

經(jīng)過驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)確定：溫度是60℃，時間為2h，酶用量2.5%。

2.3 糖化實(shí)驗(yàn)

2.3.1 糖化β-淀粉酶酶用量試驗(yàn)

取最適液化條件下水解的液化液4份，保持p H值為6.0，放入溫度為60℃的水浴鍋中，然后分別加入β-淀粉酶0.19%、0.27%、0.37%、0.46%，在水浴鍋中恒溫糖化3小時.表2－6為糖化β-淀粉酶酶用量對麥芽糖含量的影響.

表2 －6糖化β-淀粉酶酶用量試驗(yàn)結(jié)果

由表2－6可知，酶用量為0.37%和0.46%時，淀粉水解基本完全.酶用量為0.37%以后，隨酶用量的增加，麥芽糖含量沒有顯著的提高，以下試驗(yàn)選取β-淀粉酶酶用量為0.37%.

2.3.2 糖化溫度條件試驗(yàn)

取最適液化條件下水解的液化液4份，保持p H值為6.0，分別放入溫度為60℃、65℃、70℃、75℃的水浴鍋中，然后加入β-淀粉酶0.37%，在水浴鍋中恒溫糖化3小時.表2－7為糖化溫度對麥芽糖含量的影響.

表2 －7糖化溫度條件試驗(yàn)結(jié)果

由表2－7可知，溫度為60℃時，淀粉水解基本完全且麥芽糖含量最高。以下試驗(yàn)選取溫度為60℃.

2.3.3 糖化時間條件試驗(yàn)

取最適液化條件下水解的液化液4份，保持p H值為6.0，放入溫度為60℃的水浴鍋中，然后加入β-淀粉酶0.37%，在水浴鍋中分別恒溫糖化2h、3h、4h、5h.表2－8為糖化過程中時間對麥芽糖含量的影響.

表2 －8糖化時間條件試驗(yàn)結(jié)果

由表2－8可知，時間為3h、4h和5h時，淀粉水解都基本水解完全，3h后，隨酶解時間的延長，麥芽糖含量沒有顯著的提高，從生產(chǎn)周期方面考慮，選取糖化時間3h,此條件下麥芽糖含量較高，為11.6%.

2.3.4 糖化的正交試驗(yàn)

以β-淀粉酶的最適溫度，時間，酶用量三項(xiàng)為試驗(yàn)因素，以麥芽糖含量為指標(biāo)，進(jìn)行L9（33）的正交試驗(yàn)，結(jié)果見表2－9、表2－10和表2－11.

表2-9 因素水平的確定

表2-10 β-淀粉酶各水平因素的確定

表2 －11極差分析結(jié)果

由表2－10和表2－11可知，糖化的最適酶解條件：溫度是60℃，時間為4h，酶用量為0.37%，且從極差(R)可得出在糖化過程中影響麥芽糖含量的水平因素主次順序?yàn)椋築＞A＞C.

驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)確定：溫度是60℃，時間為3h，酶用量為0.37%.

2.4 滅酶

糖化后，將溫度升高至100℃，使酶失活變性，恒溫30min，過濾除去雜質(zhì)和酶，取濾液.

2.5 活性碳脫色作用的試驗(yàn)

取經(jīng)30min，100℃高溫滅酶的糖化液10份，用1mol/L鹽酸調(diào)節(jié)p h值至4.5，其中5份各加入1g粗粒活性炭，分別于60℃、70℃、80℃、90℃、100℃的水浴鍋中加熱，其余5份各加入1g細(xì)粒活性炭，分別于60℃、70℃、80℃、90℃、100℃的水浴鍋中加熱，加熱時不斷攪拌，。選擇蒸餾水作為空白對照液，調(diào)節(jié)分光光度計波長為560nm。按表2－14和表2－15測定兩種活性炭在不同時間不同溫度下的吸光度[4].

表2 －12粗粒活性碳對水解糖溶液脫色效果的影響

表2 －13細(xì)粒活性碳對水解糖溶液脫色效果的影響

由表2－12和表2－13可知，活性炭最適脫色條件是細(xì)粒活性炭，溫度為80℃，時間為30min，p H值為4.5。

2.6 濃縮

將制得的濃度為12.5%麥芽糖漿粗產(chǎn)品44ml轉(zhuǎn)入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中，調(diào)節(jié)溫度為60℃，減壓濃縮至體積為21ml時取出，即得濃縮后的麥芽糖漿，濃度達(dá)26.2%

3 結(jié)論

試驗(yàn)證明，白米糠經(jīng)過脫脂和去蛋白質(zhì)的預(yù)處理后，取10g白米糠,加入50ml蒸餾水?dāng)嚢瑁⒂?%N aoH溶液中和至p H值為6.0，放入水浴鍋中，溫度達(dá)到60℃時加入α-淀粉酶0.25%，保溫2小時，使淀粉初步水解，之后保持水浴鍋溫度為60℃，然后加入β-淀粉酶0.37%，在水浴鍋中恒溫糖化3小時，再經(jīng)過100℃高溫滅酶30min，使用細(xì)粒活性炭在p H值為4.5,溫度為80℃的條件下脫色30min后，再加入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中調(diào)節(jié)溫度為60℃，減壓濃縮至體積為21ml即得到成品麥芽糖漿，濃度可達(dá)為26.2%.

通過對白米糠生產(chǎn)麥芽糖漿提取的最佳條件研究，拓寬了白米糠的綜合利用前景，過去主要作為飼料原料的白米糠也可以作為食品工業(yè)原料，其附加值得到提高，有較好的應(yīng)用前景.

［1］劉芳莉.來自四川不同產(chǎn)地米糠常規(guī)營養(yǎng)成分對比分析[J].黑龍江畜牧獸醫(yī).2015,(07).

［2］夏永軍,沈哲勝,艾連中,王光強(qiáng).兩級酶解工藝制備超高麥芽糖漿的研究[J].食品與發(fā)酵科技.2015,(02).

［3］陸萍,譚興起,郭良君,倪東杰,韋慶.正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)選咽炎糖漿的提取工藝[J].中國藥師.2011,(07).

[4].黃偉紅,趙靜靜,張亮,崔靜,邵競峰.超高麥芽糖漿的制備工藝[J].中國食品添加劑.2015,(08).

責(zé)任編輯：張隆輝

Q53

A

1672-2094(2016)03-0164-04

2016-04-05

李 淵（1980-），男，四川遂寧人，四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，碩士.研究方向：有機(jī)功能材料的合成與性質(zhì).

李仁全（1966-），男，四川達(dá)州人，四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授，碩士.研究方向：生物學(xué)、農(nóng)學(xué).