（食品科学与工程专业论文）酸浆法生产绿豆淀粉工艺及性质的研究.pdf

摘要 本文尝试在保持酸浆法生产绿豆淀粉的优点基础上把绿豆淀粉的生产工业化，进一步提高绿 豆淀粉质量及产量。以乳酸乳球菌乳脂亚种a s l 9l a c t o c o c c u sl a c t i ss u b s p c r e m o r i s ( o r l a j e n s e n ) s c h l e i f ee t a l 作为添加菌种，取代传统的酸浆，添加到磨好的豆浆中，调整不同的p h 和菌 液浓度，找到最佳的沉淀条件，并与二合浆中分离提纯的乳酸菌的效果进行同步比较。试验结果 表明，用以绿豆量的3 倍的3 0 浸泡用水温水泡豆1 8h r ，磨浆浓度为8 0 b i x 。过1 0 0 目筛，用 0 1n 盐酸调p h = 5 8 6 2 ，加菌，使豆浆中菌达到1 5 8 x1 0 8 c f u m l ，搅拌，淀粉的沉淀效果最 好。乳酸乳球菌的产菌能力、产酸能力、沉淀淀粉能力均高于二台浆中分离提纯的乳酸菌。所以， 我们可以得出，可以用a s l 9 来代替二合浆中的乳酸菌来进行发酵法生产绿豆淀粉。在淀粉沉淀 的过程中，乳酸乳球菌菌体有凝聚淀粉粒沉降的作用，调节d h 值后能够加快淀粉沉淀的速度， 淀粉得率较高。酸浆中的酶系起到絮凝的作用，酶系会水解部分淀粉，从而降低淀粉得率。从三 者对淀粉的沉淀作用来看，乳酸乳球菌 n h 乳酸乳球菌产生的酶系。另外，酸浆法生产的绿豆淀 粉在水中的溶解度较小。其淀粉糊稳定性显著好于水磨法得到的绿豆淀粉制成的粉丝耐煮性、 柔韧性随着温度的上升而提高，在煮沸过程中内部键力变强。耐煮，不易糊汤和断条。 关键词：酸浆法绿豆淀粉乳酸乳球菌酶 中国农业大学硕士学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t t h i sp a p e rw a n tt oa c h i e v em u n gb e a np r o d u c i n gm o d e r n i z a t i o na tt h eb a s i so ft h et r a d i t i o n a ls o u r l i q u i dp r o d u c i n gm e t h o d s ，i no r d e rt of u r t h e ri m p r o v et h eq u a l i t ya n dy i e l do fm u n gb e a ns t a r c h a d d a s l 9l a c t o c o c c u sl a c t i ss u b s p c r e m o r i s ( o r l a - - d e n s e n ) s c h l e g ee t a lt ot h eg r i n d e ds o y a - b e a nm i l k a n da d j u s td i f f e r e n tp ha n db a c t e r i u ml i q u i dc o n c e n t r a t i o nt ot h eb e s td e p o s i t i o nc o n d i t i o n t h e n c o m p a r e dw i t ht h ee f f e c tw h i c hi sp r o d u c e db yt h el a c t o b a c f l l u ss e p a r a t e df r o ms o u rl i q u i d t h e c o n c l u s i o ni st h a ts t a r c hd e p o s i t i o ne f f e c ti sb e s tw h e nm a r i n a t em u n gb e a n1 8h o u r si n3 0d e g r e e c e n t i g r a d e ，s o y a - b e a nm i l kc o n c e n t r a t i o ni s8o b i x ，p 8i s5 8 - 6 2a d j u s t e dw i t hh y d r o c h l o r i ca c i d ，a n d t h eb a c t e r i u mn u m b e r si ns o y a - b e a nm i l ki s1 5 8 x 1 0 8c f u m la s l 9i sb e t t e rt h a nt h el a c t o b a c i l l u s s e p a r a t e df r o ms o u rl i q u i di nt h ec a p a b i l i t yo fp r o d u c i n gb a e t e r i u m s ，p r o d u c i n ga c i da n dd e p o s i t i n g s t a r c h s ow ec a nd oac o n c l u s i o nt h a tw ec a nu s ea s l 9t op m d u c em u n gb e a ns t a r c hi n s t e a do ft h e l a c t o b a e i l l u ss e p a r a t e df r o ms o u l l i q u i d i nt h ec o u r s eo fs t a r c hd e p o s i t i o n ，a s l 9c a nc o n c e n t r a t es t a r c h g r a n u l et od e p o s i t s t a r c hr a t ei sh i g h e rw h e nr e g u l a t ep h , w h i c hc a na c c e l e r a t es t a r c hd e p o s i t i o n v e l o c i t y e n z y m ei ns o u rl i q u i dc o u l da g g l o m e r a t es t a r c h ，b u ti ta l s oh y d m l y z e dap a r to fs t a r c h ，s oi t r e d u c e ds t a r c hr a t e s e e i n gf r o mt h es t a r c hd e p o s i t i o ne f f e c to ft h et h r e e ，l a c t i sa s l 9 p h e n z y m e c o m p a r e dw i t ht h ew e t - m i l l i n gm t m gb e a ns t a r c h ，s t a r c hp r o d u c e dw i t hs o u rl i q u i dp r o d u c i n gm e t h o d s h o w e ds m a l ls o l u b i l i t yi nt h ew a t e ra n dt h ep a s t er e v e a l e de x c e l l e n ts t a b i l i t y w i t ht h et e m p e r a t u r e i n c r e a s i n g ，t h eb o i l e dp r o p a n ya n df l e x i l i t yo fv e r m i c e l l ig o ti m p r o v e d t h ei n i t i a lb o n ds t r e n g t hg o t r a i s e d k e y w o r d s ： a c i d i cs t e e p i n gl i q u o r , m u n gb e a ns t a r c h ，s t r e p t o c o c c u sl a c t i s ，e n z y m e i i 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下( 或我个人) 进行的研究工作 及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包 含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国农业大学或其它教育机 构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已 在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名 驯点 时间：a 略年6 月f ) 【日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留 送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅；学校可以用不同方式在不同媒体 上发表、传播学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保 存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 研究生魏出卜 帆埘年细甲日 导师签名。d 碎 时间：工卯j 年石月烨日 第一章绪论 1 1 绿豆简介 绿豆( p h a s e o l u sa u r e b l s ) ，又名菜豆、植豆、文豆，是豆科( l e f u m i n o s a e ) 菜豆族 ( p h a s e o l e a e ) 虹豆属( h g n a ) 植物中的一个栽培种。绿豆在温带、亚热带，热带，地区广泛种 植，以亚洲的印度、中国、泰国、缅甸、印度尼西亚、巴基斯坦、菲律宾、斯里兰卡、孟加 拉、尼泊尔等国栽培最多。近年来在美国，巴西，澳大利亚及一些非洲，欧洲、美洲等国家， 绿豆的种植面积也在不断扩大【1 1 。 1 1 1 绿豆起源 绿豆原产中国，在我国已有2 0 0 0 年的栽培历史，早在吕氏春秋、齐民耍术等古 农书上就有关于绿豆栽培技术的记载。德国学者布特施耐德( e b r e t s e h n e i d e r , 1 8 9 8 ) 也认为绿豆 起源于广州。中国科学院汪发、唐进曾把在云南、广西等地发现的野生绿豆，定名为滇绿豆 ( p h a s e o l u s y u n n a n e n s i sw a n g e t t a n g ) 。1 9 7 9 年中国农业科学院作物品种资源研究所等单位，在 滇西北考察时，也在丽江，金沙江边及山坡、海拔1 3 0 0 1 8 0 0 米的热河谷等地发现野生绿豆， 并有不同的变异类型。最近几年。在河南、山东、湖北、辽宁、北京等地也采集到不同类型 的野生绿豆标本吲。 1 1 2 绿豆种植面积及产量 绿豆生育期短，适应性强，固氮养地，经济效益好，在耕作伟i 度改革，发展高产优质高 效农业中有着其他作物不能替代的作用。 绿豆在我国各地都有种植，主要集中在黄淮河流域及华北平原，以河南、山东、山西、 河北、安徽、四川、陕西、湖北、辽宁等省较多。5 0 年代初，我国绿豆栽培面积达到2 5 0 0 万 亩，总产量和出口量曾居世界首位。5 0 年代末开始减少，以后只有零星种植。1 9 7 9 年以后， 种植面积逐年恢复，据不完全统计，1 9 8 6 年以后绿豆种植面积已经达8 2 0 万亩以上。近年来， 随着人们饮食观念的改变和耕作制度的发展绿豆的种植面积和产量不断增加，出口量也越 来越多，到1 9 9 2 年，仅日本就从中国进口3 1 4 万吨绿豆，占日本全年总消费量的5 4 6 t 2 】o 1 1 3 绿豆品种 我国绿豆资源丰富。种类繁多，有不少品种驰名中外，如安徽明光绿豆，词北张家口鹦 哥绿豆以及山东绿豆等，都曾是我国重要的出i ：1 产品。目前，世界上绿豆品种资源搜集保存 最多的是亚洲蔬菜研究与发展中一l , ( a v r d 0q 绿豆品种改良工作也主要是在该中心进行。近 年来，他们在改造绿豆株型，早熟性，成熟一致、不炸荚、抗倒伏、抗叶斑病和白粉病，提 高绿豆产量及品质等方面作了大量工作，现已见成效。最近他们又开始了抗豆象、抗病毒病 中国农业大学硕士学位论文 第一章绪论 等方面的研究，筛选出一些有利用价值的品种和高代品系。另外，绿豆在印度，泰国，菲律 宾、缅甸、孟加拉、印度尼西亚等国都已经列入了本国的研究计划。并取得一定成绩。 随着国内外市场的需要和科研生产的发展，绿豆的重要性愈来愈被人们所认识与之有 关的各项工作也逐渐受到各级政府和广大农民的重视和支持。1 9 7 8 年以后，我国绿豆品种资 源研究工作正式列入国家重点研究课题和攻关内容，由中国农科院作物品种资源研究所牵头， 组织2 0 多个省( 市、自治区) ，开展绿豆品种资源搜集，保存，鉴定和利用的研究。据不完 全统计，目前全国搜集到4 7 2 8 份绿豆资源，并对其进行了农艺性状综合评价，还完成了部分 品种的品质分析和抗主要病虫害，耐盐碱性鉴定。同时筛选出中绿1 号、中绿2 号、鄂绿2 号、苏绿1 号等优良品种在生产上推广应用【1 】。到1 9 8 9 年仅中绿1 号年种植面积就达4 0 0 多 万亩，占全国绿豆总面积的4 5 左右，实现了建国以来第一次全国性绿豆品种的更新换代。 并在农业生产中不断发展，社会经济效益及其显著。 1 1 4 绿豆营养 绿豆营养丰富其籽粒中含有蛋白质2 2 砣6 ，是小麦面粉的2 3 倍，小米的2 7 倍， 玉米面的3 0 倍，大米的3 2 倍，甘薯面的4 6 倍。其中球蛋白5 3 5 ，清蛋白1 5 3 。谷蛋 白1 3 7 醇溶蛋白1 0 。在绿豆蛋白中，人体所必需的8 种氨基酸的含量在0 2 4 _ 2 0 之间，是禾谷类的2 巧倍。绿豆籽粒中含淀粉5 0 左右仅次于禾谷类，其中直链淀粉2 9 ， 支链淀粉7 1 。绿豆中的纤维素含量较高，一般3 q 而禾谷类只有1 2 ，水产和 畜禽类则不含纤维素。绿豆中脂肪含量较低，一般在1 以下，主要是软脂酸、亚油酸和亚麻 酸。另外绿豆还含有丰富的维生素，矿物质等营养素，每1 0 0g 绿豆含钙4 9 卧磷2 6 8r a g 、 铁3 3 2r a g 、磷1 6 8m g 以及粗纤维、氨基酸、胡萝h 素、磷脂、硫胺素、核黄素等丰富的微 量元素。其中维生素b 1 是鸡肉的1 7 5 倍；维生素b 2 是禾谷类的2 4 倍，而且高于猪肉、牛 奶，鸡肉、鱼；钙是禾谷类的4 倍，是鸡肉的7 倍；铁是鸡肉的4 倍删。 1 1 5 绿豆功能认识 绿豆的药理及药用价值，在本草纲目、中药大辞典、随息居饮食谱、食 物营养与人体健康等古今医学、营养学书籍中都有详细介绍。 自开宝本草记载：“绿豆，甘，寒，无毒。入心、胃经。主丹毒烦热。风疹，热气奔 豚，生研绞汁服，亦煮食，消肿下气，压热解毒。”以后，历代本草对绿豆的药用功效多有阐 发。本草纲目云：“绿豆，消肿治痘之功虽同于赤豆，而压热解毒之力过之。且益气、厚肠 胃、通经脉，无久服枯人之忌。外科治痈疽，有内托护心散，极言其效。”并可“解金石、砒霜、 草木一切诸毒”。本草求真日：“绿豆味甘性寒，据书备极称善，有言能厚肠胃、润皮肤、 和五脏及资脾胃，按此虽用参、芪、归、术，不是过也。第所言能厚、能润、能和、能资者， 缘因毒邪内炽，凡脏腑经络皮肤脾胃。无一不受毒扰，服此性善解毒，故凡一切无不用此奏 效。”纵观各家本草，对绿豆清热祛暑，解毒，利水等药用功效都极为推崇。 现代中医学认为；绿豆性味甘寒、无毒，有清热解毒、祛署止渴、利水消肿、明目退翳、 2 中国农业大学硕士学位论文 第一章绪论 美肤养颜之功效。可根治很多的常见病症，例如下肢慢性溃疡、湿疹痱子、治小儿疖肿、治 皮炎、治皮肤瘙痒、浓疱疮、治血小板减少、治疮痈疖肿、治黄水疮、治急性眼部炎症并发 翳膜等。近几十年来，人们用现代科学技术对绿豆进行了多方面的研究，现从化学成分、现 代药理对绿豆的药用研究概述如下： 绿豆具有抗菌抑菌作用、降血脂作用、抗肿瘤作用、解毒作用。另外，高温出汗可使机 体因丢失大量的矿物质和维生素而导致内环境紊乱，绿豆含有丰富无机盐、维生素。在高温 环境中以绿豆汤为饮料，可以及时补充丢失的营养物质，以达到清热解暑的治疗效果【3 】。 1 1 6 绿豆产品 绿豆适口性好，易消化。加工技术简便，是人们喜爱的饮食加工原料，被誉为“绿色珍珠”。 绿豆经过加工可以得到许多产品，目前绿豆产品在国内市场需求每年以2 7 0 的速度递增，市 场需求形势喜人。绿豆营养丰富，美味可口，并有较高的医疗保健作用，用途十分广泛，不 仅是食品加工等方面的优质原料，而且是外贸出口的畅销产品，在国民经济和人民生活中占 有重要地位。 长期以来，我国人民一直把它当作防暑健身佳品，在环保、航空、航海、高温及有毒作 业场被广泛应用。在炎热的盛夏，绿豆汤是传统的家庭必备清凉饮料。绿豆粥、各种绿豆面 条，绿豆沙、绿豆糕、各种绿豆点心等，都是物美价廉的风味小吃。凉爽清香的绿豆凉粉也 倍受人们的青睐。绿豆冷饮，冰棒更是大家的大众消夏的食品。绿豆粉皮，是国内外市场的 俏品。绿豆粉丝，也畅销国内外。绿豆还是酿造名酒的海原料，如四川泸州的“绿豆大曲”，是 酒中佳品；安徽的“明绿液”，山西及江苏的“绿豆烧”，河南的“绿豆大曲”等，酒质香醇，独具 风味，深受国内外消费者的欢迎1 4 1 。如果将绿豆添加一些相应的药物或食物做成药膳，不但具 有食物的美味，而且药用价值也很高。常食能起到养生保健、预防疾病之目的。例如最近市 场上还出现的绿豆酸奶、绿豆芽火棘复合饮料、速溶绿豆粉、绿豆酸奶粉、速食绿豆、全皮 原汁速食绿豆、绿豆s o d 口服液等等，也颇受好评1 4 1 。 1 2 淀粉生产概述 1 2 - 1 国内外主要淀粉产量 荷兰拉波银行僻a b o b a n k ) 2 0 0 3 年发表了一份关于世界淀粉生产情况的国际食品与农业研 究报告例，指出淀粉已经成为世界粮食消费的主要渠道之一。在所有加工农产品中，淀粉的应 用范围最为广阔。淀粉及其制品可用于汤类、调味品、肉类、面包制品、饮料、纺织品、纸、 燃料、胶粘剂、塑料、油漆等产品的生产加工。经过对原料的初加工，可生产出原始淀粉和 改性淀粉：经过对原始淀粉和经过修改淀粉的深加工，则可生产出水解淀粉产品，例如葡萄 糖、糖类代用物、麦芽糖淀粉酶、山梨糖醇、柠檬酸、维生素c 等。 2 0 0 3 年，世界淀粉总产量为4 9 0 0 万吨。其中，以粮食为原料生产出的淀粉达到4 3 5 0 万 吨( 3 9 4 0 万吨来自玉米，4 1 0 万吨来自小麦) ，以木薯为原料生产出的淀粉约为3 0 0 万吨，以 3 中国农业大学硕士学位论文 第一章绪论 土豆为原料生产出的淀粉为2 6 0 万吨。美国和欧盟垄断着世界淀粉生产业，美国的淀粉产量 达到世界生产总量的5 0 以上。2 0 0 3 年，美国的淀粉产量为2 4 9 0 万吨。到2 0 0 4 年，全世界 每年共生产淀粉5 5 0 0 - 6 0 0 0 万吨，其中美国占5 0 。世界各地的淀粉生产情况差异悬殊，原 料供应程度也不一样，北美洲地区生产淀粉主要以玉米为原料，美国生产的淀粉中有9 0 是 玉米淀粉。欧洲主要以小麦和玉米为原料，亚洲则主要以木薯为原料【6 】。 绿豆淀粉市场占有率与玉米淀粉和马铃薯淀粉相比逐年下降。其主要原因是：绿豆产量 相对较低，绿豆淀粉提取率低，蛋白和纤维素等其他成分得不到充分利用或尚未利用，造成 资源浪费，从而导致淀粉成本过高。所以，尽管绿豆淀粉的品质较好，但在国际市场上一直 没有较大的竞争力。 1 2 2 淀粉生产设备简介 在淀粉生产设备的研究和制造方面，基本上是围绕淀粉提取和精制等关键工艺要求展开 的，并获得较大的突破。传统的淀粉生产工具是用“石磨碎解，细布( 筛网) 端分缸，池或流 槽”。沉旋沉降机首先应用于马铃薯淀粉分离精制，逐步替代了沉淀池或流槽，实现了淀粉与 蛋白质的机械物理分离。这是一次技术性的突破。之后美国研制成功旋液分离器，并于5 0 年 代初运用于生产，后来又采用多级旋液分离器分离洗涤和精制淀粉，使淀粉质量上了一个新 台阶。国际上比较发达的淀粉生产国在5 0 年代就基本完善了淀粉封闭生产的机械化设备。8 0 年代后期我国先后有7 0 多个淀粉厂引进了全套生产线或关键设备，并对其中的1 0 多种关键 设备，进行了消化吸收。应该说，目前淀粉生产的主要设备在国内都能制造，但在材料质量 和制造精度方面略逊于国外产品【9 j 。在薯类淀粉生产中，对蛋白质等杂质的分离洗涤是保证淀 粉质量的最重要工序，各生产厂家的技术装备和工艺的改进主要集中在这一方面。目前，国 际上对淀粉的生产工艺主要可分为五种，即酸浆分离法，流槽分离法，离心分离法，离心机 旋流器配套分离法和全旋流器分离法。淀粉工业发达的国家，以第三，四种方法为主，少数 几个国家已经应用最先进的全旋流器分离法，我国大部分的小型淀粉厂是以流槽法和离心机 分离法为主，部分大型淀粉厂是以离心机分离法和离心机旋流器配套分离法为主。 1 2 3 绿豆淀粉生产方法简介 国外少量的绿豆淀粉生产主要是采用离心机旋流器配套分离法，即美国d o r r - o l i v e r 公司 首先推出的碟式离心机与旋液器组合分离淀粉。离心机分离和预浓缩作用，旋流器洗涤淀粉 乳中的蛋白质和其他杂质的作用。此方法效率高，淀粉得率高( 8 0 以上) ，动力消耗低， 产品质量高( 蛋白质含量0 3 以下) 。缺点是投资较高，而且产品不适合用于大批量生产绿 豆淀粉吼。 国内绿豆淀粉生产的方法主要有三种，即酸浆法，机械分离法和土法。酸浆法生产绿豆 淀粉主要把豆浆放置一些时候，经过自然发酵，逐渐变酸，就成了能沉淀淀粉的酸浆。豆浆 中除淀粉外，还含有蛋白质、细纤维等。为了使淀粉与蛋白质、细纤维较快地分开，传统工 艺加入酸浆，酸浆中含有大量乳酸乳球菌，具有凝集淀粉颗粒的能力，这样，淀粉颗粒不仅 4 脱离了渣子中的大部分蛋白质、细纤维的吸附作用，而且使其沉降速度大大加快，从而淀粉 与蛋白质和细纤维分离开。主要工艺流程如下 一部分二合浆 绿豆- 清理卜浸泡斗捞豆， 磨浆 i 搅拌均匀，静至+ 一打入加入二合浆的大缸+ 筛分，去渣 第一次沉淀+去上清液，加豆浆搅拌均匀，静置 挖粉，吊包卜一第三次沉淀+ 一加水过2 0 0 目筛+ 去上清液 称量+测水分含量，得率 图卜1 工厂中酸浆法生产绿豆淀粉工艺流程图 f i g 1 - 1f l o w e m i to f t h e p r o d u c t 沁no f m u n g b ns i a l r c hw i t h u r l i q u i d i i l f 舵t o r y 注；此工艺来源于山东诸城好佳宜食品有限责任公司 用机械分离法生产绿豆淀粉的泡豆、磨浆等工艺与酸浆法相同，只是在分离豆浆中淀粉、 蛋白质和细纤维的时候采用碟片式离心机分离工艺。也可用5 级旋流洗涤工艺。或者二者合 用。合用工艺即先使豆粉浆经过碟片分离机将蛋白质、细纤维等大部分分出，得到粗淀粉乳， 再经过5 级旋流洗涤器的进一步净化，得到精制淀粉乳。此法工艺先进，适合大规模连续化 生产。但要求生产设备投入大，而且生产的淀粉制出的粉丝口感、外观都不甚理想。所以， 粉丝厂一般不用机械分离法来生产绿豆淀粉。 土法作坊式生产绿豆淀粉，步骤同酸浆法生产绿豆淀粉相差不多，只是在分离豆浆中的 淀粉、蛋白质和细纤维的时候不加酸浆，而是利用淀粉、蛋白质、细纤维的大小和密度的不 同，采用自然沉降法获得淀粉。即将绿豆浸泡后，用石磨或砂轮磨磨成豆浆装在双层细滤布 用袋里，悬空在大缸上，加水把淀粉漂洗入缸内除去上面的豆渣，让粉浆在缸里静置1 6h 左右，吸去上面澄清水及微黄的液汁，把沉积在缸里的淀粉取出，放进布袋里沥干后，取出 淀粉块，将其日晒或烘干制成千淀粉。比较适合于小作坊手工加工，生产量比较小。 现在，我国对绿豆淀粉的提取主要停留在传统的加工方法上，即用酸浆法生产绿豆淀粉。 因为对同一品种的绿豆来说，酸浆法提取的淀粉的质量、纯度都高于机械提取的。这主要是 5 ，+ 中国农业大学硕士学位论文 第一章绪论 因为酸浆法提取绿豆淀粉时，酸浆水中含有的乳酸链球菌对淀粉颗粒有很好的凝聚作用，还 能将大分子的蛋白质分解成小分子的多肽，从而使蛋白质和淀粉粒很快分开，加大了淀粉粒 和蛋白质分子间的比重差，淀粉粒便迅速沉淀下来。而蛋白质和多肽等存在于上层浆水中被 除去。而利用其他方法，如用离心法和水洗法制得淀粉的得率、提取率及纯度均低于酸浆法 且其成品中蛋白质、灰分等杂质的含量均高于酸浆法，淀粉的色泽，制出粉丝的性质也远不 如酸浆法。所以长期以来至今，在我国对绿豆淀粉的生产绝大多数还停留在传统的绿豆淀粉 粗加工上，加工车间一般也是纯手工的小作坊或者半手工半机械化生产，很少有大型的机械 加工车间。 但是传统的酸浆法主要是依靠老师傅的经验来生产绿豆淀粉的，受约束因素太多。例如， 车间的温度、空气中菌群种类和菌数、酸浆的p h 值、加工用水的硬度和含金属种类、不同工 人操作时的人为误差等等。因此，在加工过程中也就常常出现“倒虹”现象，即整批的绿豆淀粉 不能沉淀，生产不出来，或者生产出来的淀粉发暗发酸，不能用于生产绿豆淀粉。而且，不 同批次的绿豆淀粉的质量也往往不同。 1 3 淀粉研究现状 1 3 1 淀粉研究的主要内容 北魏贾思勰所著齐民要术中对淀粉的描述为“圆如钵形，酷似鸭子白，光润者名日粉 英”。这是我国对淀粉颗粒的最早研究了。 随着现代科学的发展，人们已经认识到，淀粉及淀粉化学品是可再生资源。对淀粉的开 发和利用，已经引起许多国家的重视。由于淀粉是绿色植物光合作用的最终产物，是廉价的 有机原料，因此，在国内外，淀粉已经广泛用于很多行业。现代科学对淀粉的研究主要集中 在以淀粉为原料的化学工业方面r 7 】尤其是其用在食品、医药、日用化学品、生物降解材料， 以及淀粉化学、豆类淀粉的理化性质等方面，国内外相关资料很多。但是，对于绿豆淀粉的 研究的系统资料却很少。在国外。有关绿豆淀粉生产的报道很少。究其原因，可能一部分是 因为饮食习惯和地区差异的问题。再者，绿豆产量相对较低，绿豆淀粉提取率低，蛋白和纤 维素等其他成分得不到充分利用或尚未利用，造成资源浪费淀粉成本过高，从而导致绿豆 淀粉产量一直很低。而在国内，尽管绿豆淀粉的生产有很长的历史，但由于研究技术的局限， 相关的资料，特别是机理研究方面的也很少。 1 3 2 国内外对酸浆法沉淀淀粉机理的研究 1 9 5 9 年我国轻工业部科学研究设计院食品所【8 】就对酸浆法生产绿豆淀粉中的二合浆的作 用机理进行了研究，认为二合浆的主要作用是增酸度，且其二合浆中有浑浊成分能对淀粉有 絮凝作用。1 9 7 4 年，北京市粉丝厂和北京大学生物系【9 】曾经对传统的酸浆法生产绿豆淀粉做 过研究，提出了在整个淀粉沉淀过程中，起主要作用的乳酸乳球菌。但由于不同菌株的乳酸 乳球菌之间的生理和营养差别较大，所以没有办法对其做规范化生产。1 9 8 8 年北京大学生物 6 中国农业大学硕士学位论文 第一章绪论 系的卢光莹【1 0 】等对酸浆中分离出来的淀粉粒凝集菌的生长条件和营养要求等性质进行了研 究，认为其中起主要作用的是乳酸乳球菌。之后中科院微生物所徐浩等和北京大学的曹宗巽 等进一步沿此方向进行研究，确认了乳酸乳球菌具有凝集沉淀淀粉的能力，且研究发现凝集 淀粉的活性物质确实存在于细胞壁上，证明凝集因子是附在壁上的一种具有辨识和特异结合 能力的功能蛋白。 1 3 3 对绿豆淀粉主要产品粉丝的研究 粉丝是我国传统食品，是一种淀粉凝胶产品，经过淀粉糊化、成型、凝沉、干燥而成。 早在宋代就出现了粉丝，到了明末清初人们已经掌握了以绿豆和豌豆为原料生产粉丝的技术， 距今已有3 0 0 多年的历史。我国生产的粉丝，以晶莹剔透、久煮不糊而闻名国内外。仅以龙 口粉丝为例，2 0 0 4 年1 月到6 月出口创汇就达到1 5 0 0 万美元，产品远销亚洲和欧美【l ”。 粉丝的生产虽然已经有很长的历史，但至今国内外有关粉丝的相关研究报告很少。主要 是中国、日本及东南亚等国家研究较多。华南理工大学的张力田教授【12 】曾经在德国的权威性 期刊s t a r c h 上发表文章，介绍了粉丝这一中国特产食品，受到广泛重视。日本的山村【13 】等对 市售粉丝的商品的理化性质的研究发现，绿豆粉丝的膨润倍数大，淀粉溶解损失少，烹煮时 附着性较低，耐煮，口感较硬。1 9 9 7 年高群玉和张力田【l ”等曾对绿豆淀粉糊作了大量研究， 认为p h 和淀粉乳浓度对淀粉的凝沉性质影响很大，另外，添加一些物质，如氯化钠、硼砂、 明矾等对淀粉的糊化都有很大影响。1 9 8 0 年m o h r i ”j 在c h e m i s t r y 上也曾经报道了脂肪酸酯对 粉丝分线效果的影响，煮熟的粉丝光亮、透明。1 9 8 4 年c a r c i a 1 6 j 等在菲律宾用独特的加工方 式使淀粉完全糊化，制得玉米和绿豆粉丝。高桥节子【1 7 烽对粉丝制作方法、使用添加剂等对 粉丝的品质、食味特性及烹饪性质的影响进行了系列的研究，认为以马铃薯和甘薯以1 ：1 的 比例加工而成的粉丝质量较好。台湾的c h a n g 1 s 等研究了红豆淀粉和绿豆淀粉的特性，得出绿 豆粉丝质量最好。对粉丝生产的机理研究，主要是我国的学者。早在1 9 3 5 年，区嘉炜和吴炳 炎就著书研究酸浆法生产绿豆粉丝的机理，系统的介绍了生产粉丝的整个工艺流程【1 ”。 1 3 4 绿豆淀粉的应用 绿豆淀粉中含有相当数量的低聚糖( 戊聚糖、半乳聚糖等) 2 0 l ，这些低聚糖因人体胃肠 道没有相应的水解酶系统而很难被消化吸收，所以绿豆提供的能量值比其他谷物低，对于肥 胖者和糖尿病患者有辅助治疗的作用。而且低聚糖是人体肠道内有益菌一双歧杆菌的增殖因 子，经常食用绿豆淀粉可改善肠道菌群，减少有害物质吸收，预防某些癌症。绿豆淀粉具有 热黏度高，凝胶强度弱，凝胶透明度大等优良性能。在食品上是制各粉丝、粉皮、绿豆馅等 良好原料。用于肉食品加工时制作小肚、火腿肠，香肠、粉肠等添加料或主料。此外也可以 用于雪糕、冰点心、冰淇淋等的生产m j 。 1 4 本课题研究的意义 7 中国农业大学礤士学位论文 第一章绪论 目前。世界淀粉总产量近5 0 0 0 万吨，其中8 0 以上是由玉米加工的，薯类淀粉大约占 1 2 以上，绿豆淀粉的生产量只在世界淀粉的总生产量中占有很小的比例州。从国际市场来看， 龙1 ：3 粉丝在国际市场上己享有盛名，供不应求；从国内市场上看，优质粉丝有着非常广阔的 消费市场；从制取粉丝的原料来看，由于绿豆在我国种植面积有限，产量低，所以用绿豆加 工粉丝，原料来源少，成本较高，生产利润低。绿豆淀粉的现有产量远不能满足市场的需要。 其原因在于我国大多数生产厂家一直在沿用传统的加工方法。机械化程度和科学化生产水平 还很低，很多环节仍需手工操作。劳动强度大，生产效率低。传统工艺经验性强，技术人员 及操作工人仍凭感性经验生产，受材料、季节等因素影响较大，生产的稳定性较差，酸浆法 提取淀粉的工艺。不仅耗水量大，使绿豆中2 0 多的蛋白质因大幅度稀释而不易回收；而且 适应不了机械化工业规模生产的要求。山东省生物研究魏凤鸣等曾研究了粉丝生产过程中酸 浆中乳酸链球菌的分离，设想把酸浆的自然发酵改为乳酸链球菌的工业化纯化培养，以便于 人工控制酸浆质量，提高淀粉收率的目的，但由于实现乳酸链球菌的工业化培养，以及生产 所需的大量菌种及带来的一系列相关问题，终究没能成功阎j 。 我国是生产绿豆淀粉的主要国家，酸浆法生产的绿豆淀粉的性质有其优越性，但是由于 其生产方式的限制，酸浆法生产绿豆淀粉的规模太小，工业化程度太低，存在很多不确定因 素。要进一步提高绿豆淀粉质量及产量，改变传统的生产方式，使绿豆淀粉生产工业化，机 械化势在必行。所以，本课题主要研究一下三个方面： 1 ) 对比水磨法生产绿豆淀粉和酸浆法生产绿豆淀粉的性质。 2 ) 初探酸浆法生产绿豆淀粉的机理研究。 3 )确定酸浆法生产绿豆淀粉的生产参数。 8 中国农业大学硕士论文 第二章淀粉性质及其与粉丝品质关系的研究 第二章淀粉性质及其与粉丝品质关系的研究 2 1 引言 国内生产粉丝的原料有绿豆、蚕豆、豌豆、红豆、菜豆、小豆、地瓜、马铃薯、玉米等 等，其中以绿豆粉丝、蚕豆粉丝、豌豆粉丝等粉丝质量为佳，而绿豆粉丝质量最佳。根据 粉丝部颁标准( s b 7 9 - - 8 0 ) ，其感观指标主要包括洁白光亮、味正、粗细均匀、无并条、无 碎条、手感柔韧、有弹性、无杂质、将粉丝在水中煮1 0m m 观察其透明度、色泽等情况【1 q ， 对粉丝( 条) 的物性测定至今没有标准方法，也没有统一的质量指标，所有研究大都只是进 行简单的理化性质的分析测定，采用感官的方法评价粉丝的外观，诸如颜色、气味、色泽、 透明度、粗细度、咬劲以及耐煮性等。粉丝是淀粉的凝胶产品，由淀粉糊化、成型，再在一 定条件下凝沉干燥而成的致密胶束结构的固体，其品质直接与淀粉的理化性质相关。 酸浆法生产绿豆淀粉的传统工艺历史悠久，但是，对于绿豆淀粉的理化特性及其与粉丝 品质关系的研究很少 8 】【9 玎【“。淀粉粒是绿豆淀粉的主要存在形式。现在有关淀粉理化特性 的研究多集中在玉米、马铃薯、水稻及其突变体等植物】。有关绿豆淀粉的理化特性 分析方法仍缺乏统一的标准，关键衡量指标仍未确立，现行的粉丝部颁标准( s b 7 9 - - 8 0 ) ， 也仅仅是对粉丝的一般外观、感观和简单的理化指标做了规定。导致不同的作者研究结果无 法比较，甚至互相矛盾。本章着重讨论酸浆法生产的绿豆淀粉和水磨法生产的绿豆淀粉的理 化性质的比较。 2 2 材料与方法 2 2 1 实验材料 绿豆：市售，原产地黑龙江，大小均一，无霉变 二合浆：山东诸城好佳宜食品有限责任公司提供 酸浆法生产的绿豆淀粉：在实验室制得，即根据第一章图1 - 1 工厂中生产绿豆淀粉工程 流程图，将泡好的绿豆磨浆过1 0 0 目筛网，加入1 5 1 4 的二合浆，搅拌均匀后静置，待 淀粉沉淀完全后，去除上层清液，再加水搅拌静置；待淀粉再次沉淀完全后，去除上层清液， 将淀粉在5 0 的电烤箱中烘干至恒重 水磨法生产的绿豆淀粉：在实验室制得，不需要加入二合浆，其他步骤与酸浆法生产的 绿豆淀粉步骤相同 2 2 2 试剂 无水乙醚；北京北化精细食品有限责任公司 脱脂滤纸：北京化学试剂公司 脱脂棉：华良敷料卫生用品有限公司 9 无二氧化碳水：蒸馏水煮沸1 5m i n ，用保鲜膜密封，冷却至室温 酚酞指示液：0 1g 酚酞溶于6 0m l 无水乙醇，在容量瓶稀释到1 0 0m l 0 1m o f l n a o h 标准溶液：精确称取0 4 9 n a o h 溶于烧杯中，在容量瓶中稀释到1 0 0 m l 2 2 3 主要仪器和设备 电子天平：a r 5 1 2 0o h a u sc o r p p i n eb r o o k ，n j ，u s a 单盘天平：d 曝1 0 0 a b e l l i n go p t i c a l i n s t r i j h 也n t e c i 0 r y 电热鼓风干燥箱：c s l 0 1 - 1 a b 中国重庆银河试验仪器有限责任公司 多功能食品粉碎机：h l - 2 0 2 1 型上海海菱电器有限公司 脂肪测定仪：s z g - b 上海市嘉定纤检仪器厂 磁力搅拌器：j b 一3 型上海雷磁仪厂新泾分厂 电热恒温水浴锅：h i - i s 型江苏沙洲医疗器械厂 旋转式粘度计：n d j - 7 9 型同济大学机电厂 紫外分光光度计：7 2 2 s 上海精密科学仪器有限公司 台式离心机：t g l - 1 6 c 上海安亭科学仪器厂 2 2 4 实验方法 2 2 4 1 粉丝的实验室制作 为了进一步得出酸浆法和水磨法生产绿豆淀粉对粉丝品质的关系。我们在实验室里利用 两种方法生产的淀粉原料参照工厂中的粉丝生产流程进行粉丝制作，将总量3 5 左右的淀 粉加适量冷水加热打芡，用力搅拌，使其完全糊化后，与其他淀粉、水合成具有一定黏性和 流动性的面团，漏粉于9 5 9 8 的热水中，在锅内停留2 3s ，立即转入约4 左右的冷水 3 - 5r a i n 进行冷却降温，以降低粉丝的糊化度，使成品粉丝在蒸煮的时候保持一定的凝胶强 度，低温有助于粉丝骤然收缩而增加强度。在1 0 的条件下冷冻2 4h ，然后在弱酸性水( p h 5 0 左右) 中溶化，于4 0 鼓风干燥，分袋包装。保存备用。 具体生产流程如图2 1 ： 1 0 7 0 小+ 1 吨渊一龇撤一1 1 0 8 柑2 9 r 一，j 冷冻成桄凉粉干燥 图2 - 1 实验室生产绿豆粉丝工艺流程田 f i g 2 - 1t h ef l o wc h a r to fm u n g b e a ns t a r c hp r o d u c t i o ni nl a b 2 2 4 2 脂肪的测定方法 脂肪测定仪，其工作原理是索氏提抽重量测定为基本原理来测定脂肪含量：即在溶剂 的存在下，溶解脂肪，使脂肪随溶剂提炼出来。用提抽法使脂肪从溶剂中分离出来，烘干、 称重、计算出脂肪含量。太体的做法是：在万分之一天平上称取样品，把样品包扎在滤纸筒 中，转移到脂肪测定仪上，经过脂肪测定仪的浸泡( 3 0 r a i n ) ，提抽( 6 0 r a i n ) ，这样。脂肪 就被留在预先恒重的提抽筒内，经过干燥箱的恒重，计算，就可以得到脂肪的含量田】。计 算公式为： 。矿了面= 1 订 x 一脂肪的含量， w 1 一脂肪的质量，g w 一试样的质量，g m 一试样的水分含量， 2 2 4 3 蛋白质的测定 x1 0 0 用常量凯氏定氮法测定蛋白质的含量 z g l 。准确称取固体样品0 , 2 2g ，小心移入干燥洁 狰的5 0 0 m l 凯氏烧瓶中，然后加入研细的硫酸铜0 5 9 、硫酸钾1 0 9 和浓硫酸2 0 m l ，轻轻 摇匀后，放到已安装好的消化装置上，用电炉以小火加热，待内容物全部炭化，泡沫停止产 生后，加大火力，保持瓶内液体微沸，至液体变蓝绿色透明后，再继续加热微沸3 0r a i n 。 冷却，小心加入2 0 0 m l 蒸馏水，再放冷，加入玻璃珠数粒以防蒸馏时爆沸。同时做试剂空 白试验。将消化管放到自动凯氏定氮仅上，自动加热蒸馏，用锥形瓶接馏出液，以甲基红一 溴甲酚绿混台指示剂作检查，如无红棕色物生成，表示蒸馏完毕，即可停止加热。将上述吸 收液用已标定好的盐酸标准溶液直接滴定至由蓝色变为微红色即为终点，记录盐酸溶液用 量，同时作一试剂空白( 除不加样品外，从消化开始操作完全相同) ，记录空白试验消耗盐 酸标准溶液的体积。 蛋白质( ) ! 兰! ：! = ：釜。f 。1 0 0蛋白质( ) 一趾x o d 一盐酸标准溶液的浓度，m o 扎 v ，滴定样品吸收液时消耗盐酸标准溶液体积，m l v r 墒定空白吸收液时消耗盐酸标准溶液体积，m l m 样品质量，g m _ 氯的摩尔质量，1 4 0 1g t o o l r 囊【_ 换算为蛋白质的系数，绿豆为6 2 5 2 2 4 4 粘度的测定方法 淀粉与水构成的混悬液在受热的情况下会发生一定的变纯。在较低的温度条件下，淀粉 通过氢键作用结合部分水分而分散，此时的变化属于物理变化，淀粉的结构不会发生变化。 当温度上升到定程度后，淀粉分子会大量吸收水分而发生急剧的膨胀，分子结构发生伸展， 此时即使停止加热。分子也不能恢复到原来的结构，高能量的热水破坏了淀粉分子彼此间的 氢键结合，使分子混乱度增大，糊化后的淀粉一水体系的行为直接表现为粘度的增加。因此 淀粉的粘度测定。是掌握淀粉的特性以及淀粉工业生产中对产品质量进行控制的重要手段。 按g b t1 2 0 9 8 - - 8 9 规定，通过旋转粘度计可以得到粘度值 3 0 l 。用天平称取样品，使样 品的干基重量为6 0g 。倒入烧杯，加入蒸馏水，使水的重量与所称取的淀粉重量和为1 0 0g 。 按粘度计所规定的操作方法进行校正调零，并将仪器测定筒与保温装置相连，打开保温装置。 淀粉乳液定量移入装在保温装置内的烧瓶，烧瓶上装有搅拌器和冷凝器，并且闭密。打开保 温装置、搅拌器和冷凝器。将测定筒和淀粉乳液的温度通过保温装置分别同时控制在4 5 、 5 5 、6 5 、7 5 、8 5 、9 2 5 。在保温装置到达上述每个温度时，从有淀粉乳液烧瓶 中吸去淀粉乳液，加大到粘度计的测量筒内，测定粘度，读下各温度时的粘度值。对同一样 品进行二次测定。以粘度值为纵坐标，温度变化为横坐标，根据所得到的数据作出粘度值与 温度变化曲线，从所作的曲线图中，找出最高粘度值及当时温度值即为样品的粘度。 2 2 4 5 透明度的测定 配制1 的淀粉乳，在沸水浴中搅拌3 0r a i n ，冷却至室温，用水调整体积至原浓度，以 蒸馏水作空白液，在6 5 0n m 波长下测定其透光率p ”。 2 2 4 6 凝沉性质的测定 把质量分数为1 0 淀粉糊放于1 0 0m l 、2 0m m 的刻度管中，在3 0 0 下每隔一段时 间记录上层清液体积，绘成上清液体积百分比对时间的变化曲线即为淀粉糊的凝沉曲线。沉 降2 4h 后，f 层沉淀物的体积即为沉降积 3 2 1 。 2 3 4 7 溶解度的测定 淀粉颗粒在热水中膨胀，并有少部分溶解于水中，在一定温度下搅拌加热5 0m l2 淀 粉乳，3 0 m i n ，以3 0 0 0r r a l n 速度离心2 0 r a i n ，将上层清液置于蒸发器中于水浴上蒸千，烘干， 称重得水溶淀粉量a ，计算其溶解度。按下列公式计算溶解度( 3 2 1 。 溶解度s = 矿a 1 0 0 其中：w 为淀粉样品重，干基计。 2 2 a 8 淀粉得率的测定 按照两绿豆淀粉各自的提取工艺得到淀粉，烘干后称重，得率可由以下公式得到【3 3 l 2 2 4 9 数据处理 得率2 黑鬻一 试验数据三次平行，数据处理应用e x c e