玉米淀粉水解产物的功能性质及应用研究

玉米淀粉水解产物的功能性质及应用研究

随着我国玉米产量的提高，各种玉米加工技术越来越受到重视。玉米淀粉水解产物,包括麦芽糊精、玉米糖浆、高果糖浆和葡萄糖浆等,由于它们具有独特的功能性质,在食品工业中用途非常广泛。麦芽糊精是一种DE值小于20的淀粉不完全水解产物,它无色无味可溶于水,是优良的风味载体和体相大分子替代品。不同DE值的麦芽糊精具有不同的功能性质,广泛应用于焙烤、饮料、糖果、调味料、乳制品、肉制品以及冷冻制品等,以降低产品甜度、改变体系冰点、抑制冰晶生长、代替脂肪、减少热能和改善质构等,还可以作为喷雾助剂或干燥载体。由于其成本低、来源广,是市场前景较好且具有高附加值的玉米深加工产品之一。目前麦芽糊精的生产主要分为酸法工艺和酶法工艺两种类型。酸法工艺是一种随机转化机制,可生成不同水解度的水解产物,所以生产者无法控制产品组分的分布,而产品的组分组成影响到产品的功能性质。酶法工艺具有条件温和、产品组分分布均匀、副反应少、无需中和脱盐等优点,是麦芽糊精生产的优选方案。淀粉水解首先要使其充分糊化,因为淀粉颗粒中结晶区的存在会阻碍酶与底物糖苷键的充分接触。玉米淀粉的糊化温度为62.0～72.0℃左右,因此选择75℃作为起始温度。实验结果表明,当水分含量小于30%时,淀粉糊化较为缓慢且不完全。为了保证玉米淀粉的充分糊化,同时考虑浓缩及干燥费用,本文选择30%作为起始浓度,采用中温型和耐高温α-淀粉酶水解玉米淀粉。1.材料和方法1.1u/g淀粉的-淀粉酶玉米淀粉产地东北中温型α-淀粉酶无锡杰能科生物工程有限公司,4000u/g,加酶量2u/g淀粉(酶活定义:1g酶粉于60℃,pH6.0条件下,1h液化可溶性淀粉的克数)耐高温型α-淀粉酶无锡杰能科生物工程有限公司,20000WU/ml,加酶量20WU/g淀粉(酶活定义:70℃,pH6.0条件下,1min内将1mg可溶性淀粉液化成糊精的量)1.2酶解过程中酶的检测自制强力搅拌酶反应装置称取10.0g玉米淀粉一→少量水调匀后用0.1NNaOH调节pH至6.0～6.5左右一→加适量酶液一→移入已恒温的蒸馏水中,调节浓度至30%一→酶反应→以0.1NHCL迅速调pH到3.0左右灭酶终止反应一→冷却,平衡2min—→加0.1NNaOH中和一→定容至100ml—→3℃下离心(7800r/min)20min一→分析上清液(得率、DE值及透光率)1.4透光率的测定可溶性固形物含量阿贝折光法还原糖Lane&Eynon法透光率测定用721分光光度计于600nm下比色,蒸馏水作参比,OD代表溶液澄清度2.结果与讨论2.1反应时间的影响利用SAS软件对实验结果进行分析,回归得到DE值与反应温度、反应时间的关系如图(1)、图(2)所示。(略)由图可知,无论中温型α-淀粉酶还是耐高温型α-淀粉酶,当温度较低或时间较短,不足以使淀粉糊化时,酶解效果均较差。而糊化后淀粉在酶解时,产物麦芽糊精的DE值均随着反应时间的延长而升高,近似线性关系;在相同的反应时间下,随着温度的升高,DE值逐渐降低,这可能是由于在高温下,淀粉充分糊化后,酶解反应较为均一,麦芽糊精的分子量分布较为均匀所致。因此为了得到较为均匀的麦芽糊精产品,应采用高温工艺。由图中还可看出,中温型α-淀粉酶的最适作用温度为70～80℃左右,而高温型α-淀粉酶的最适作用温度为85℃以上。2.2麦芽糊精得率的测定液化得率与反应温度、反应时间的关系如图(3)、图(4)。(略)由图可知,随着反应时间的延长,产品得率逐渐增加。反应达到15min后,反应时间的延长并不能明显提高麦芽糊精得率。随着反应温度的升高,得率也呈增加趋势,而且比单纯延长反应时间获得高收率的效果要明显得多,这在高温淀粉酶水解时尤为明显。可见反应温度是影响得率的主要因素。这可能是因为淀粉在高温下迅速彻底糊化引起的,淀粉的糊化程度决定了产品得率。2.3反应时间的影响图(5)、图(6)为反应温度和时间对麦芽糊精溶液澄清的影响示意图。(略)由图可知,对于中温型淀粉酶而言,随着反应时间的延长,水解液澄清度先下降后上升。可能的解释是由于淀粉的水解,一部分大分子物质进入溶液导致澄清度的降低;随着水解的不断进行,分子量高的物质逐渐减少,溶液趋于透明。而对于高温型淀粉酶而言,由于高温下副反应的增多,反应时间的延长导致OD值迅速下降。因此应尽量避免高温长时间的加工条件。2.4最佳工艺条件的确定比较表1与表2可知,酶的种类对水解反应的影响主要表现在最佳作用温度上,采用耐高温淀粉酶制备的麦芽糊精具有较高的得率。但由于在高温下反应,若时间长会导致副产物较多,影响产品透明度。3.淀粉糊化、高温短时系统的制备为了得到具有较高得率和较高透明度的低DE值麦芽糊