纤维素酶_压热法制备马铃薯抗性淀粉工艺参数优化_章丽琳

研究报告
中国酿造
2015 年 第 34 卷 第 12 期
总第 286 期
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纤维素酶-压热法制备马铃薯抗性淀粉工艺参数优化
章丽琳1，2，叶 陵1，2，张 喻1，2*
（1.湖南农业大学 食品科技学院，湖南 长沙 410128；2.食品科学与生物技术湖南省重点实验室，湖南 长沙 410128）
摘 要：为了提高抗性淀粉的得率，并获得抗性淀粉制备方法的最佳工艺参数，该试验以马铃薯淀粉为原料，抗性淀粉得率为评价指
马铃薯在国内种植面积广、产量高，但至今仍处于加 工利用初级阶段。马铃薯淀粉比其他淀粉纯度高、质量好、 易转化，适宜生产抗性淀粉[13]。本试验将纤维素酶处理与 压热法相结合制备RS3型马铃薯抗性淀粉，在单因素试验 的基础上，通过正交试验对工艺参数进行优化以确定最佳 的酶解-压热工艺，具有一定的理论和实际应用价值。 1 材料与方法 1.1 材料与试剂
目前抗性淀粉的制备方法有压热法[7]、酶解法[8]、挤压 法[9]、微波结合酶法[10]等。其中，酶解法因其具有较高的安 全性而被广泛研究，所选用的酶主要有α-淀粉酶、普鲁兰 酶、纤维素酶等[11]。纤维素酶处理可破坏纤维素等阻碍淀
粉分子聚集的非淀粉物质，从而可大大提高回生抗性淀粉 的得率[11]。压热法是制备回生抗性淀粉较为常用的方法， 通过高温高压作用使一定浓度的淀粉乳充分糊化，再利 用淀粉的老化特性，在低温条件下静置一定时间，使淀粉 糊慢速冷却形成老化淀粉，即回生抗性淀粉[12]。
在单因素试验基础上，选择淀粉乳含量、压热温度、酶 解时间为影响因素，以马铃薯抗性淀粉得率为评价指标， 进行L（9 33）正交试验，探索最佳工艺条件，正交试验因素 与水平如表1所示。
表1 马铃薯抗性淀粉制备工艺条件优化正交试验因素与水平 Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for preparation
ZHWY-C2102恒温培养振荡器：上海智城分析仪器制 造有限公司；LMQ.J立式灭菌器：山东新华医疗器械股份有 限公司；101-2AB电热鼓风干燥箱：天津市泰斯特仪器有限 公司；DL-1电子可调电炉：北京中兴伟业仪器有限公司； TDZ5-WS台式低速离心机：湖南湘仪实验室仪器开发有限 公司；WFJ-7200可见分光光度计：尤尼柯（上海）仪器有限 公司；MDJ-D4072磨豆机：广东小熊电器有限公司。 1.3 试验方法 1.3.1 马铃薯抗性淀粉制备的工艺流程
标，采用纤维素酶-压热法制备马铃薯抗性淀粉。研究淀粉乳浓度、酶添加量、酶解时间、压热温度、压热时间5个因素对马铃薯抗性淀
粉得率的影响，在单因素试验的基础上，通过正交试验优化得出马铃薯抗性淀粉的最佳制备工艺条件，即淀粉乳含量25%、淀粉乳
pH 5.0、酶用量30 U/mL、酶解时间50 min、压热温度125 ℃、压热时间30 min、老化温度4 ℃、老化时间18 h，在此条件下抗性淀粉的得
采用3,5-二硝基水杨酸（dinitrosalicylic acid，DNS）法 测定还原糖含量（以葡萄糖计），马铃薯抗性淀粉得率计 算公式如下：
马铃薯抗性淀粉得率=还原糖含量×0.9 式中：0.9为葡萄糖与脱水葡萄糖基之间的换算系数。
1.3.4 单因素试验设计 在淀粉乳含量10%、淀粉乳pH 5.0、纤维素酶用量
Abstract：In order to improve the yield of resistant starch and obtain the optimum process parameters for potato resistant starch preparation, using the potato starch as raw material, resistant starch yield as evaluation indexes, potato resistant starch was manufactured by cellulose-autoclave method. The effects of starch milk content, enzyme addition, enzymolysis time, autoclaving temperature and time on potato resistant starch yield were researched. By single factor experiments and orthogonal experiments, the optimum process parameters for preparation of potato resistant starch were starch milk content 25%, starch milk pH 5.0, enzyme 30 U/ml, enzymolysis time 50 min, autoclaving temperature 125 ℃, autoclaving time 30 min, aging temperature 4 ℃ and aging time 18 h. Under the conditions, the yield of resistant starch was 30.33%. Key words：potato resistant starch; cellulase; autoclave method; process optimization
抗性淀粉（resistant starch，RS）是指不能在健康人体 小肠中消化吸收，而能在大肠中被发酵分解的一类淀粉及 其降解物，是一种具有良好生理功能和食品加工特性的原 料[1]。其具有降低甘油三酯和胆固醇含量、预防直肠癌和肠 道疾病、改善肠道菌群、预防糖尿病、促进维生素和矿物 质的吸收等生理功能[2-4]。根据其来源和抗酶解性的不同可 将其分为4类：物理包埋淀粉（RS1）、抗性淀粉颗粒（RS2）、 老化淀粉（RS3）、化学改性淀粉（RS4）[5]。其中，RS3是淀粉 糊化后发生老化，直链淀粉和支链淀粉的线性部分发生重 结晶得到的一种难以消化的淀粉，该类淀粉对热十分稳定， 具有很高的商业价值[6]。
研究报告 2.1.2 纤维素酶用量对抗性淀粉得率的影响Fra bibliotek中国酿造
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马铃薯淀粉→溶解→调pH值→糊化→加酶酶解→压热处 理→自然冷却→回生（4 ℃）→烘干→粉碎→过筛
1.3.2 酶法-压热处理工艺操作要点 称取一定质量的马铃薯淀粉，与水以一定比例混合，
调pH至5.0，在80 ℃水浴中进行糊化，冷却至适宜温度，加 入一定量纤维素酶进行酶解，放入高压灭菌锅中进行压热 处理，一定时间后取出冷却至室温，于4 ℃静置18 h，取出 后于室温放置4 h，后放入60 ℃烘箱中烘干，粉碎，过100目 筛，得到成品。 1.3.3 马铃薯抗性淀粉的测定方法
ZHANG Lilin1,2, YE Lin1,2, ZHANG Yu1,2*
(1. College of Food Science and Technology, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China; 2. Hunan Province the Key Laboratory of Food Science and Biotechnology, Changsha 410128, China）
20 U/mL、酶解温度40 ℃、酶解时间60 min、压热温度120 ℃、
压热时间30 min、老化温度4 ℃、老化时间18 h的基础上， 相应变换某因素的水平：淀粉乳含量5%、10%、15%、20%、 25%、30%、35%；纤维素酶用量20 U/mL、30 U/mL、40 U/mL、 50 U/mL、60 U/mL、70 U/mL；酶解时间20 min、30 min、 40 min、50 min、60 min、70 min；压热温度110 ℃、115 ℃、 120 ℃、125 ℃、130 ℃、135 ℃；压热时间20 min、30 min、 40 min、50 min、60 min、70 min。按1.3.1的方法制备抗性淀 粉，1.3.3的方法测定抗性淀粉得率，考察各因素对抗性淀粉 得率的影响。 1.3.5 正交试验设计
率为30.33%。
关键词：马铃薯抗性淀粉；纤维素酶；压热法；工艺优化
中图分类号：TS210.9
文献标识码：A
文章编号：0254-5071（2015）12-0105-04
doi:10.11882/j.issn.0254-5071.2015.12.023
Optimization of cellulase-autoclave method process parameters for preparation of potato resistant starch
图1 淀粉乳含量对抗性淀粉得率的影响 Fig. 1 Effect of starch milk content on resistant starch yield
由图1可知，抗性淀粉得率随淀粉乳含量增加而上升， 当淀粉乳含量为20%时抗性淀粉得率最高，为22.6%，随后 逐渐降低，淀粉乳含量过高或过低都不利于抗性淀粉的形 成。淀粉乳含量过低，水分含量过高，直链淀粉分子相互接 近的概率减少，难以接近形成结晶；而淀粉乳含量过高，淀 粉颗粒难以充分膨胀、糊化，淀粉糊黏度很大，分子链之间 相互影响较大，不利于直链淀粉分子相互接近，形成抗双 螺旋和结晶[15]。故选择淀粉乳含量为20%最佳。
马铃薯淀粉（其中淀粉质量分数为83.5%，含水率为 16.5%）：甘肃兴达淀粉工业有限公司；纤维素酶（15 000 U/g）、
收稿日期：2015-10-27 基金项目：湖南省教育厅优秀青年项目（11B061） 作者简介：章丽琳（1991-），女，硕士研究生，研究方向为农产品加工与贮藏。 *通讯作者：张 喻（1972-），女，教授，博士，研究方向为农产品加工与贮藏。