高金波 崔 媛 姜?；?麻小娟 徐明亮

（黑龍江北大荒斯達(dá)奇生物科技有限公司生物信息技術(shù)研究所，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

馬鈴薯薯渣是在馬鈴薯淀粉生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的一種副產(chǎn)物。鮮薯渣水分含量在90%以上，淀粉含量高達(dá)35-45%（干基），果膠含量為18-25%（干基），自帶菌多，不易儲(chǔ)存、運(yùn)輸，腐敗變質(zhì)后產(chǎn)生惡臭，造成環(huán)境污染；若烘干則成本過(guò)高，增加企業(yè)負(fù)擔(dān)，通常當(dāng)成廢渣進(jìn)行掩埋。鑒于薯渣中含有豐富的淀粉、粗纖維和果膠，突破其單一的用途，研究開(kāi)發(fā)高附加值的薯渣產(chǎn)品，具有廣闊的應(yīng)用前景和研究?jī)r(jià)值。

馬鈴薯渣經(jīng)過(guò)處理后淀粉充分暴露，本研究主要目的是充分水解有效的去除淀粉。酶法水解馬鈴薯薯渣中的淀粉主要分2步，先液化后糖化。耐高溫a－淀粉酶是一種內(nèi)切酶，能隨機(jī)水解淀粉中的a－1，4葡萄糖苷鍵。酶作用后可使糊化淀粉的粘度迅速下降，液化水解生成糊精及少量葡萄糖和麥芽糖。高轉(zhuǎn)化率糖化酶又稱葡萄糖淀粉酶，能從淀粉分子的非還原性末端開(kāi)始，水解α-1，4糖苷鍵，a-1，6糖苷鍵，最終生成葡萄糖。在后續(xù)果膠沉淀過(guò)程中隨著液體析出，從根本上解決了果膠中中性糖殘留的問(wèn)題，提高了產(chǎn)品的最終純度。

1 材料與方法

1.1 材料和試劑

馬鈴薯薯渣：北大荒集團(tuán)克山淀粉廠鮮薯渣耐高溫a-淀粉酶：酶活力2萬(wàn)u/mL山東棗莊生物酶制劑有限公司。

高轉(zhuǎn)化率糖化酶：酶活力10萬(wàn)u/mL山東棗莊生物酶制劑有限公司。

其他試劑均為分析純

1.2 方法

1.2.1 馬鈴薯薯渣中淀粉的液化水解準(zhǔn)確稱量鮮馬鈴薯薯渣，按照一定的料液比均質(zhì)細(xì)化，加入1moL/L氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH，在沸水浴鍋中充分糊化后，加入一定量耐高溫a-淀粉酶，恒溫水解一定時(shí)間后，通過(guò)碘顯色判定液化是否反應(yīng)結(jié)束（DE值達(dá)到35%以上），取樣測(cè)定淀粉水解程度及淀粉殘留含量。

1.2.2 馬鈴薯渣成分分析

水分的測(cè)定：105℃恒重法（GB5009.385）

灰分的測(cè)定：直接灰化法（GB5009.485）

蛋白質(zhì)的測(cè)定：凱氏定氮法（GB5009.585）

表1 馬鈴薯薯渣成分分析表

果膠含量檢測(cè)：咔唑比色法

纖維素、半纖維素、木質(zhì)素：洗滌劑法

薯渣中淀粉含量的測(cè)定：GB/T 5514-2008

薯渣淀粉液化前后的DE值測(cè)定：3、5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定還原糖含量，求出DE值。

1.2.3 糖化過(guò)程

將液化后的反應(yīng)料液，加入1moL/L的鹽酸調(diào)節(jié)pH，在一定溫度下，加入一定量的高轉(zhuǎn)化率糖化酶，恒溫水解一定時(shí)間后，取樣測(cè) 定淀粉的水解程度，達(dá)到90%以上，反應(yīng)可終 止。糖化前后DE值的測(cè)定反應(yīng)淀粉的糖化程度，DE值越高淀粉殘留越低。

2 結(jié)果與討論

1 )、馬鈴薯薯渣成分分析結(jié)果如表1所示

2）、顯微鏡觀察馬鈴薯渣中淀粉狀態(tài)

馬鈴薯薯渣中含有二部分淀粉，即游離和結(jié)合的淀粉。馬鈴薯薯渣是物理吸水膨脹，纖維上分布大量的細(xì)胞空洞，馬鈴薯結(jié)構(gòu)中包裹了小顆粒的馬鈴薯淀粉，這對(duì)提取提純馬鈴薯果膠，去除其中的淀粉雜質(zhì)造成了困難，因此在前期的基礎(chǔ)上已經(jīng)充分破壞馬鈴薯渣結(jié)構(gòu)，釋放淀粉顆粒。

2.1 耐高溫a-淀粉酶液化過(guò)程中酶解條件

根據(jù)耐高溫a-淀粉酶的廠家使用說(shuō)明書(shū)試驗(yàn)積累確定酶的最適反應(yīng)pH為6.3，溫度為95℃，因此只需確定加酶量、反應(yīng)時(shí)間即可。

2.1.1 加酶量

當(dāng)酶解溫度為95℃、反應(yīng)體系pH為6.3、酶解時(shí)間為30min時(shí)，分別添加耐高溫a-淀粉酶量為 45u/g、90u/g、135u/g。根據(jù)加酶量與酶液化后E值的關(guān)系我們可以看出隨著加酶量的增大，DE值逐漸升高，說(shuō)明淀粉液化程度增大，當(dāng)酶用量達(dá)到90u/g以上后DE值趨于平緩，因此確定加酶量為90u/g。

2.1.2 液化時(shí)間

當(dāng)酶解溫度為95℃、反應(yīng)體系pH為6.3、液化加酶量為90u/g,酶解時(shí)間分別為15min、30min、45min。根據(jù)液化時(shí)間與酶液化后DE值的關(guān)系可以看出隨液化時(shí)間的增長(zhǎng)DE值逐漸升高，30min的時(shí)候DE值達(dá)到40%左右，碘顯示不變藍(lán)，說(shuō)明淀粉完全液化，顯微鏡下肉眼沒(méi)有觀察到染色的淀粉顆粒，說(shuō)明液化的最佳時(shí)間為30min。

2.2 高轉(zhuǎn)化率糖化酶酶解條件

采用高轉(zhuǎn)化率糖化酶進(jìn)行糖化，對(duì)糖化酶的添加量、糖化時(shí)間分別進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)，其余的條件按照糖化酶的使用說(shuō)明書(shū)操作。

2.2.1 加酶量

取α-淀粉酶處理后的薯渣，調(diào)pH值4.3，溫度60℃，作用8小時(shí)后，根據(jù)加酶量與DE值的關(guān)系可以看出，加酶量小于180u/g糖化速度較快，達(dá)到200u/g以上時(shí)，糖化速度趨于平緩，此時(shí)葡萄糖含量達(dá)到最大值，可視為淀粉水解后期糖化完成階段，此時(shí)糖化反應(yīng)速度下降。因此確定糖化酶的最適添加量為198u/g。

2.2.2 糖化時(shí)間

取α-淀粉酶處理后的薯渣，調(diào)pH值4.3，溫度60℃，加酶量為198u/g,糖化時(shí)間選取 1h、2h、4h、6h、8h。根據(jù)糖化時(shí)間與 DE 值的關(guān)系我們分析出看出，糖化時(shí)間達(dá)到2h時(shí)，淀粉的殘留量最低，2h以后反應(yīng)速度平緩，說(shuō)明淀粉基本完全液化為葡萄糖。因此確定最佳糖化時(shí)間為2h。

結(jié)論

本文以耐高溫a-淀粉酶液化水解馬鈴薯薯渣中的淀粉，高轉(zhuǎn)化率糖化酶糖化液化液，研究了各種單因素對(duì)淀粉水解過(guò)程中DE值的影響，實(shí)驗(yàn)確定了各種單因素的合適條件，耐高溫a-淀粉酶的最適條件為pH為6.3，液化溫度為 95℃，加酶量為 90u/g，液化時(shí)間為30min；高轉(zhuǎn)化率糖化酶的最少條件為pH為4.3，液化溫度為60℃，加酶量為198u/g，液化時(shí)間為2h。

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