徐志利，孫劍鋒，代鑫鵬，孫兆平，于倩楠

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，河北保定071000)

蓮藕醋發(fā)酵的液化及糖化工藝研究

徐志利，孫劍鋒，代鑫鵬，孫兆平，于倩楠

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，河北保定071000)

以優(yōu)質(zhì)蓮藕為主要原料釀造食醋。為保證蓮藕醋的順利發(fā)酵，對(duì)其液化和糖化工藝進(jìn)行研究。通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)來(lái)確定液化和糖化過(guò)程中的適宜條件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，液化的適宜條件是：溫度78℃，時(shí)間30 min，加酶量25 U/g，在此條件下，液化值（DE）可以達(dá)到20.21%。糖化的適宜條件是：溫度60℃，時(shí)間2 h，加酶量150 U/g，在此條件下，還原糖的含量可以達(dá)到14.26%。

蓮藕醋； 液化； 糖化； 工藝

利用水果和蔬菜釀造食醋和釀制醋酸飲料,目前在國(guó)內(nèi)外非常盛行。據(jù)統(tǒng)計(jì),日本的果蔬醋占其總產(chǎn)量的1/3。果蔬醋和醋酸飲料不僅營(yíng)養(yǎng)豐富,而且還具有軟化血管、開(kāi)胃降壓、促進(jìn)排泄和增進(jìn)食欲等功效，醋“茶”通常被糖尿病患者用來(lái)作為慢性滋養(yǎng)品[1]。國(guó)內(nèi)水果醋已有葡萄醋[2]、梨醋、蘋果醋、番茄醋[3]和梅子醋[4]等產(chǎn)品問(wèn)世，但蔬菜醋卻很少，而我國(guó)蓮藕品質(zhì)優(yōu)良,富含各種碳水化合物、多酚[5]、氨基酸、卵磷脂、脂肪、胡蘿卜素、核黃色、硫胺素及微量礦物質(zhì)元素等[6]。具有清熱涼血[7]、通便止瀉、健脾開(kāi)胃、益血生肌、止血散瘀等功效，蓮藕還有調(diào)節(jié)心臟、血壓、改善末梢血液循環(huán)的功用，能夠用于促進(jìn)新陳代謝和防止皮膚粗糙。蓮藕中含有大量膳食纖維，有利于人體的排泄功能，可以降低人體對(duì)脂類物質(zhì)的吸收[8]。以蓮藕為原料釀造的食醋具有飲食和營(yíng)養(yǎng)需求兩方面的作用。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

原料：新鮮蓮藕，麩皮，稻糠，食鹽，均為市售。

耗材及試劑：耐高溫α-淀粉酶（酶活力為25000 U/mL）、糖化酶（酶活力為 150000 U/mL），諾奧科技有限公司；氫氧化鈉，分析純，天津市新通精細(xì)化工有限公司；氯化鈉，天津市永大化學(xué)試劑開(kāi)發(fā)中心；無(wú)水亞硫酸鈉，分析純，天津市百世化工有限公司；酒石酸鉀鈉，分析純，天津市永興化學(xué)試劑開(kāi)發(fā)中心；乙酸鋅，分析純，天津市盛奧化學(xué)試劑有限公司；次甲基藍(lán)，生物染色試劑，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；硫酸銅，分析純，天津市恒星化學(xué)試劑制造有限公司；亞鐵氰化鉀，分析純，天津市恒星化學(xué)試劑制造有限公司。

儀器設(shè)備：榨汁機(jī)，九陽(yáng)；PB-20酸度計(jì)，北京賽多利斯有限公司；PR-101數(shù)顯折光儀，GAPAN ATAGO CO,LTD;數(shù)顯恒溫水浴鍋，HH-2。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品的制備

將新鮮的蓮藕洗凈，切成1 cm左右的薄片，打漿，然后將打出的漿液放入水浴鍋，進(jìn)行糖化和液化。

1.2.2 工藝優(yōu)化

優(yōu)化液化、糖化條件以提高淀粉向還原糖轉(zhuǎn)化的轉(zhuǎn)化率，通過(guò)單因素和正交實(shí)驗(yàn)，分別優(yōu)化液化溫度、酶解時(shí)間、耐高溫α-淀粉酶添加量、糖化溫度、糖化時(shí)間以及糖化酶添加量對(duì)DE值以及還原糖的影響，從而選出適宜的工藝條件。

1.2.2.1 蓮藕漿液的液化實(shí)驗(yàn)

（1）溫度對(duì)液化效果的影響。向蓮藕漿中加入耐高溫α-淀粉酶25 U/g，調(diào)整蓮藕漿pH值為6.0，分別放在81℃、84℃、87℃、90℃、93℃、96℃恒溫水浴鍋內(nèi)液化60 min，液化結(jié)束后測(cè)定其DE值，實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。

（2）酶解時(shí)間對(duì)液化效果的影響。向蓮藕漿中加入耐高溫α-淀粉酶25 U/g，調(diào)整蓮藕漿的pH值為6.0，將其攪拌均勻，設(shè)定恒溫水浴鍋的溫度為87℃，液化時(shí)間分別設(shè)定為 20 min、25 min、30 min、35 min、40 min，液化結(jié)束后測(cè)定其DE值，實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。

（3）耐高溫α-淀粉酶添加量對(duì)液化效果的影響。設(shè)定液化溫度為87℃，液化時(shí)間為30 min，調(diào)整蓮藕漿的pH值為6.0，添加耐高溫α-淀粉酶15 U/g、18 U/g、21 U/g、24 U/g、27 U/g，將蓮藕漿攪拌至均勻，于87℃恒溫水浴鍋內(nèi)液化30 min，液化結(jié)束后測(cè)定蓮藕漿的DE值，實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。

（4）液化正交實(shí)驗(yàn)。正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化液化工藝條件，在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，選擇液化溫度,、液化時(shí)間、耐高溫α-淀粉酶添加量，按照L9(34)[9]正交表進(jìn)行實(shí)驗(yàn),對(duì)蓮藕醋發(fā)酵過(guò)程中液化階段進(jìn)行優(yōu)化。

1.2.2.2 蓮藕漿液的糖化實(shí)驗(yàn)

蓮藕漿液化后，升溫至100℃，加熱15 min滅酶活。滅酶后，以還原糖為指標(biāo)，對(duì)影響淀粉糖化工藝的糖化溫度、時(shí)間、糖化酶添加量進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)，對(duì)正交實(shí)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化。

（1）溫度對(duì)糖化效果的影響。向蓮藕漿里加入糖化酶150 U/g,調(diào)整蓮藕漿的pH值為4.5，設(shè)定糖化時(shí)間為1.5 h，將蓮藕漿攪拌至均勻，調(diào)整恒溫水浴鍋的溫度為52℃、56℃、60℃、64℃、68℃，蓮藕漿開(kāi)始糖化，糖化結(jié)束后測(cè)定還原糖含量，實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。

（2）酶解時(shí)間對(duì)糖化效果的影響。向蓮藕漿里加入糖化酶150 U/g，調(diào)整蓮藕漿的pH值為4.5，將蓮藕漿攪拌均勻，設(shè)置糖化溫度為60℃，糖化時(shí)間分別設(shè)定為 1.0 h、1.5 h、2.0 h、2.5 h、3.0 h，糖化結(jié)束后測(cè)定還原糖含量，實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。

（3）糖化酶添加量對(duì)糖化效果的影響。設(shè)置糖化溫度為60℃，時(shí)間為1.5 h，調(diào)整蓮藕漿的pH值為4.5，將蓮藕漿攪拌均勻，設(shè)定糖化酶添加量為110 U/g、130 U/g、150 U/g、170 U/g、190 U/g，糖化結(jié)束后測(cè)定還原糖含量，實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。

（4）糖化正交實(shí)驗(yàn)。在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上做正交實(shí)驗(yàn)，正交實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)因素分別是糖化時(shí)的溫度、酶解時(shí)間、糖化酶添加量，按照L9(34)正交表進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。以還原糖含量為指標(biāo)，選出適宜的實(shí)驗(yàn)組合，實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。

1.2.3 測(cè)定、分析方法

可溶性固形物含量測(cè)定[10-11]：用手持糖度計(jì)進(jìn)行測(cè)定，按SB/T 10203—1994中阿貝折光儀法；還原糖，斐林試劑法[12]；淀粉的測(cè)定，酸水解法；總糖的測(cè)定，直接滴定法。

2 結(jié)果與分析

圖1 液化溫度對(duì)DE值的影響

2.1 溫度對(duì)液化效果的影響（圖1）從圖1可以看出，隨著液化溫度的升高，DE值逐漸增大，在87℃時(shí)達(dá)到最大。在較高溫度下淀粉酶的催化位點(diǎn)顯現(xiàn)出來(lái)，使酶的活性增強(qiáng)，可以發(fā)揮較好效果。同時(shí)由于溫度的升高，酶和底物分子之間的作用機(jī)率大大增大，增快催化進(jìn)程。溫度低于87℃未達(dá)到酶的最適作用溫度，溫度過(guò)高導(dǎo)致酶分子變性，100℃則會(huì)導(dǎo)致酶活性大大降低。

且溫度越高，還原糖與氨基酸易發(fā)生氨基糖反應(yīng)，

同時(shí)還原糖之間發(fā)生焦糖化反應(yīng)，使糖分損失[13]。

因此液化溫度控制在87℃左右為宜。

2.2 酶解時(shí)間對(duì)液化效果的影響（圖2）

圖2 液化時(shí)間對(duì)DE值的影響

由圖2可以看出，在20～30 min內(nèi)，液化DE值一直上升，之后下降。向蓮藕漿中加入耐高溫α-淀粉酶進(jìn)行液化時(shí)，蓮藕漿中淀粉的液化分兩個(gè)階段：第一階段，在酶解反應(yīng)初期，淀粉濃度很大，直

鏈淀粉首先被耐高溫α-淀粉酶快速降解，且耐高溫α-淀粉酶主要是酶解α-1,4糖苷鍵；第二階段，需要越過(guò)α-1,6糖苷鍵的阻礙繼續(xù)酶解α-1,4糖苷鍵，產(chǎn)生葡萄糖、麥芽糖和一系列α-限制糊精，同時(shí)使寡糖緩慢水解成葡萄糖和麥芽糖，從而使淀粉液化。該階段的反應(yīng)速率比第一階段慢很多。為了既達(dá)到淀粉液化的目的又使?fàn)I養(yǎng)成分的損失降低，同時(shí)也考慮能源等成本因素，選擇適宜的液化時(shí)間為30 min。

2.3 耐高溫α-淀粉酶添加量對(duì)液化效果的影響（圖3）

圖3 耐高溫α-淀粉酶添加量對(duì)DE值的影響

從圖3可以看出，隨著α-淀粉酶添加量的增加，液化DE值呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，在α-淀粉酶添加量為24 U/g時(shí)，DE值達(dá)到最大值。在前期，蓮藕漿中淀粉的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)耐高溫α-淀粉酶的加入量，液化量隨著耐高溫α-淀粉酶添加量的增大而增大，淀粉液化的速度很快，還原糖含量隨著酶用量的增加而顯著增大；由此可見(jiàn)，酶分子增大會(huì)加快淀粉中糖的轉(zhuǎn)化，縮短液化時(shí)間，但當(dāng)酶分子濃度達(dá)到過(guò)飽和時(shí)，過(guò)量酶分子難以與底物接觸，液化程度不再增大[14]，比以往報(bào)道的采用傳統(tǒng)真菌淀粉酶更高效、快速[15]。因此，實(shí)驗(yàn)選擇α-淀粉酶添加量為24 U/g較為適宜。

2.4 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果（表1、表2、表3）

由方差分析表3可以看出，液化溫度、液化時(shí)間以及耐高溫α-淀粉酶的添加量對(duì)液化具有顯著性影響（P＜0.05）。結(jié)合極差分析，可以得出適宜的液化條件：液化溫度90℃，液化時(shí)間30 min，耐高溫α-淀粉酶添加量24 U/g，此時(shí)的DE值達(dá)到20.21%，適宜的實(shí)驗(yàn)組合為A3B3C2。由以上3個(gè)因素的方差分析和極差分析可以得出影響液化DE值的主次實(shí)驗(yàn)因素是淀粉酶添加量＞溫度＞時(shí)間。

表1 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)因素水平表

表2 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表3 方差分析

2.5 溫度對(duì)糖化效果的影響（圖4）

圖4 糖化溫度對(duì)還原糖含量的影響

從圖4可以看出，還原糖含量在60℃時(shí)最高，溫度繼續(xù)升高還原糖的含量基本不變。隨著溫度升高，酶的活性增大，60℃時(shí)是酶的最適作用溫度，酶的活性最大，還原糖含量最高；超過(guò)60℃后，由于溫度較高糖化酶被鈍化，還原糖的含量幾乎不變。因此，糖化溫度選擇60℃為宜。

2.6 酶解時(shí)間對(duì)糖化效果的影響（圖5）

圖5 糖化時(shí)間對(duì)還原糖的影響

由圖5可知，在1～2 h時(shí)還原糖含量持續(xù)增加，在2 h時(shí)達(dá)到最大，延長(zhǎng)作用時(shí)間，還原糖含量幾乎不變。在糖化反應(yīng)中存在著水解產(chǎn)生葡萄糖以及葡萄糖合成其他副產(chǎn)物的兩個(gè)過(guò)程，還原糖的含量隨著時(shí)間的延長(zhǎng)并沒(méi)有顯著增加，因此，控制糖化時(shí)間對(duì)蓮藕漿淀粉糖化有著較重要的意義。同時(shí)從生產(chǎn)效益的角度考慮，糖化時(shí)間2 h是適宜的糖化時(shí)間。

2.7 糖化酶添加量對(duì)還原糖含量的影響（圖6）

圖6 糖化酶添加量對(duì)還原糖含量的影響

從圖6可以看出，還原糖含量隨糖化酶添加量的增加逐漸上升，在150 U/g時(shí)，還原糖含量達(dá)到最大值，繼續(xù)添加糖化酶時(shí)還原糖含量基本無(wú)變化。糖化酶是一種外切酶，從淀粉分子的非還原性末端開(kāi)始，逐個(gè)水解α-1,4糖苷鍵，以單個(gè)葡萄糖為單位分離，產(chǎn)生β-葡萄糖，且水解產(chǎn)物只有葡萄糖。糖化酶專一性較差，除了水解α-1,4糖苷鍵外，還能水解α-1,6糖苷鍵，但是其水解速度較慢[16]。當(dāng)糖化酶的加入量為150 U/g時(shí)，淀粉的濃度已經(jīng)使糖化酶達(dá)到飽和狀態(tài)，糖化發(fā)應(yīng)的速度隨著糖化酶濃度的增加而變快，還原糖含量有顯著提高；但是當(dāng)糖化酶加入量超過(guò)150 U/g時(shí)，底物已經(jīng)大部分被水解掉，較低的底物濃度無(wú)法同過(guò)剩的高濃度糖化酶相結(jié)合，因而底物濃度起主導(dǎo)作用來(lái)控制反應(yīng)的速度，還原糖含量的增長(zhǎng)趨勢(shì)較緩慢。因此，選擇糖化酶添加量為150 U/g為宜。

2.8 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果（表4、表5、表6）

表4 正交實(shí)驗(yàn)因素水平表

表5 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表6方差分析表

由方差分析表6可看出，糖化溫度、糖化時(shí)間、以及糖化酶添加量對(duì)糖化具有顯著性影響（P＜0.05）。結(jié)合極差分析，可以得出適宜的糖化條件：糖化溫度60℃，糖化時(shí)間80 min，糖化酶的添加量150 U/g，此時(shí)的發(fā)酵液中還原糖含量達(dá)到14.26%，適宜的實(shí)驗(yàn)組合為A2B1C2。由以上3個(gè)因素的方差分析和極差分析可以得出影響糖化時(shí)還原糖含量的主次實(shí)驗(yàn)因素是時(shí)間＞溫度＞加酶量。

3 總結(jié)

研究先采用單因素實(shí)驗(yàn)方法，分別考察了液化時(shí)間、液化溫度、耐高溫α-淀粉酶添加量、糖化時(shí)間、糖化溫度、糖化酶添加量分別對(duì)液化、糖化過(guò)程中的DE值以及還原糖含量的影響，篩選了上述3個(gè)因素中對(duì)液化、糖化的影響較顯著的工藝條件，繼續(xù)用3因素3水平正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行工藝優(yōu)化。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，液化適宜加工工藝條件為：液化溫度90℃，液化時(shí)間30 min，耐高溫α-淀粉酶添加量24 U/g。在此工藝條件DE值達(dá)到20.21%；糖化適宜加工工藝條件為：糖化溫度60℃，糖化時(shí)間80 min，糖化酶添加量150 U/g，在此工藝條件下還原糖含量達(dá)到14.26%。

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洋河夢(mèng)想家安徽上市發(fā)布會(huì)暨尊享品鑒會(huì)召開(kāi)

本刊訊：據(jù)《糖酒快訊-白酒》報(bào)道，洋河夢(mèng)想家安徽上市發(fā)布暨尊享品鑒會(huì)2017年7月21日在安徽省合肥市隆重召開(kāi)，這是繼2016年“中國(guó)夢(mèng)·夢(mèng)之藍(lán)——約會(huì)夢(mèng)想家”品牌文化推廣活動(dòng)以來(lái)洋河夢(mèng)想家省外市場(chǎng)首次重要活動(dòng)，也開(kāi)啟了2017年洋河夢(mèng)想家安徽市場(chǎng)的新征程。本次發(fā)布會(huì)邀請(qǐng)來(lái)自安徽全省100余名團(tuán)購(gòu)經(jīng)銷客戶參加，同時(shí)還邀請(qǐng)中國(guó)知名咨詢公司思卓咨詢公司董事長(zhǎng)祝有華女士、中國(guó)食品酒類知名媒體《新食品》出版人李強(qiáng)先生；北京終端掌握科技有限公司總經(jīng)理蘇建中先生等嘉賓出席。（江源薦，駱佳龍編輯）

來(lái)源：糖酒快訊-白酒 2017-07-21

Liquefaction and Saccharification of Lotus Root Vinegar

XU Zhili,SUN Jianfeng,DAI Xinpeng,SUN Zhaoping and YU Qiannan
(College of Food Science and Technology,Hebei Agricultural University,Baoding,Heibei 071000,China)

High quality lotus root was used as raw materials to produce vinegar.The corresponding liquefaction and saccharification techniques were studied and their optimum conditions were summed up by using single factor test and orthogonal test as follows:the best liquefaction conditions included temperature at 78℃,30 min liquefaction time,and 25 U/g enzyme adding level,and the liquefied value(DE)reached up to 20.21%under the above conditions;the best saccharifying conditions included temperature at 60℃,2 h saccharifying time,and 150 U/g enzyme adding level,and the content of reducing sugar reached up to 14.26%under the above conditions.

lotus root vinegar;liquefaction;saccharification;technology

TS264.2；TS261.4

：A

1001-9286（2017）08-0027-05

10.13746/j.njkj.2017097

河北省科技計(jì)劃項(xiàng)目（14273205D）；河北省高等學(xué)校科技技術(shù)研究項(xiàng)目（YQ2014037）；河北省青年拔尖人才支持計(jì)劃；河北省食品科學(xué)與工程學(xué)科“雙一流”建設(shè)資金項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)2016SPGCA18）。

2017-04-20

徐志利（1990-），回族，女，碩士研究生。

孫劍鋒（1979-），男，博士研究生，教授。

優(yōu)先數(shù)字出版時(shí)間：2017-06-28；地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20170628.1357.001.html。