玉米淀粉制备结晶葡萄糖中糖化影响因素的研究

玉米淀粉制备结晶葡萄糖中糖化影响因

素的研究

摘要：目的：研究玉米淀粉制备结晶葡萄糖中糖化影响因素；方法：糖化温度60℃，pH值4.5，糖化时间48h，葡萄糖淀粉酶用量250U/g淀粉、普鲁兰酶用量0.10ASPU/g淀粉。结果：确定玉米淀粉糖化最佳水平组合为:F3G3H3I2J3，即糖化温度60℃，pH值4.5，糖化时间48h，葡萄糖淀粉酶用量250U/g淀粉，普鲁兰酶用量0.10ASPU/g淀粉。结论：玉米淀粉制备结晶葡萄糖中，利用普鲁兰酶与葡萄糖淀粉酶协同作用进行糖化，可以提高糖化DE值，缩短糖化时间。

关键词：玉米淀粉；结晶葡萄糖；糖化影响因素；研究

前言

葡萄糖淀粉酶对α-1，4糖苷键分解很快，对α-1，6糖苷键却分解很慢。在玉米淀粉中具有α-1，6糖苷键的支链淀粉含量在70%以上，这就造成了玉米淀粉在糖化过程中转化率低，生产周期长。本研究旨在利用普鲁兰酶对α-1，6糖苷键的分解特性，与葡萄糖淀粉酶协同作用进行糖化，以期达到提高葡萄糖转化率和缩短生产周期的目的。

1材料与方法

1.1试验材料

玉米淀粉，山东沂水大地玉米有限公司提供，一级品。耐高温α-淀粉酶Supra，诺维信公司提供，酶活力20000U/mL。葡萄糖淀粉酶，杰能科生物工程有限公司提供，酶活力10万U/mL。普鲁兰酶OPTIMAXL300，杰能科生物工程有限公司提供，酶活力250ASPU/mL。

1.2仪器设备

AY220型电子分析天平，日本岛津公司提供;数显恒温水浴锅，常州国华电器有限公司提供;PHS—3C型精密pH计，上海雷磁仪器厂生产;KDM型调温电热套，山东鄄城光明仪器厂生产。

1.3试验方法

1.3.1 葡萄糖淀粉酶活力的测定

采用碘量法。

1.3.2 普鲁兰酶活力测定

由杰能科公司提供。

1.3.3 DE值的测定

采用直接滴定法。

1.3.4 玉米淀粉糖化试验方法

(1)调pH值。取DE值18%的液化液，加入HCl或者NaOH调节pH值至要求数值。

(2)加糖化酶。根据要求加入一定量的葡萄糖淀粉酶或新型普鲁兰酶。

(3)糖化。放入恒温水浴锅中，在一定温度下加热一定时间。

(4)钝化酶。糖化结束后，立即移入80℃的水浴锅中加热20min，钝化酶。

2结果与分析

2.1玉米淀粉糖化单因素研究

2.1.1 糖化温度对糖化DE值的影响

以曲霉葡萄糖淀粉酶为糖化酶，在一定条件下(DE值18%的液化液，酶用量300U/g淀粉，pH值4.5，糖化时间60h)分别测定了48，52，56，60和64℃温度下的糖化DE值，研究了糖化温度与糖化DE值之间的关系。温度对糖化DE值的

影响见图1。从不同温度对糖化DE值的影响结果可以看出，温度在60℃以下时，DE值随温度升高而增大，60℃时达到最高值94.26%，随着温度的升高，达到64℃时，DE值反而下降至86.75%。这说明该葡萄糖淀粉酶最佳作用温度在60℃左右;

超过60℃后DE值下降，原因可能是酶在温度较高时被钝化。因此，糖化温度控

制在60℃左右为宜。

2.1.2 pH值对糖化DE值的影响

以曲霉葡萄糖淀粉酶为糖化酶，在一定条件下(DE值18%的液化液，酶用量300U/g淀粉，糖化温度60℃，糖化时间60h)分别测定了pH值为3.0，3.5，4.0，4.5，5.0和5.5时的糖化DE值，研究了pH值与糖化DE值之间的关系。pH值

4.0~4.5时糖化DE值较高，pH值在3.5以下及

5.0以上时DE值将明显下降。因此，该葡萄糖淀粉酶的适用pH值控制在4.0～4.5为宜。

2.1.3 糖化时间对糖化DE值的影响

以曲霉葡萄糖淀粉酶为糖化酶，在一定条件下(DE值18%的液化液，酶用量300U/g淀粉，糖化温度60℃，pH值4.5)分别测定了糖化12，24，36，48，60

和72h的糖化DE值，研究了糖化时间与糖化DE值之间的关系。糖化时间在36h

以下时，DE值增长很快，36h以后，DE值增长非常缓慢。在测试条件下，即使到72h也只有94.62%。导致DE值达到一定浓度后增长缓慢的原因可能与葡萄糖淀

粉酶的水解方式及玉米淀粉的分子结构有关。玉米淀粉中支链淀粉的含量达74%，因此，支链淀粉中α-1，6糖苷键的存在也是导致玉米淀粉糖化后期速度变慢的

原因。由此可见，糖化时间选择36~60h为宜。

2.1.4 葡萄糖淀粉酶加量对糖化DE值的影响

以曲霉葡萄糖淀粉酶为糖化酶，在一定条件下(DE值18%的液化液，pH值

4.5，糖化温度60℃，糖化时间60h)分别测定了葡萄糖淀粉酶用量为150，200，250，300和350U/g淀粉时的糖化DE值，研究了葡萄糖淀粉酶用量与糖化DE值

之间的关系。在葡萄糖淀粉酶用量较低时，糖化DE值随着葡萄糖淀粉酶用量的

增加而直线增加，当其达到300U/g淀粉后，DE值变化趋缓，甚至稍有下降。原

因可能是由于葡萄糖在较高浓度下发生复合反应所致。因此，糖化过程中，葡萄

糖淀粉酶用量控制在300U/g淀粉左右为宜，用量过多，会起到相反的结果。

2.2玉米淀粉糖化优化参数的研究

根据以上单因素研究结果，分别对糖化温度、糖化pH值、糖化时间、葡萄

糖淀粉酶用量、普鲁兰酶用量5个因素选择了4个水平，进行正交试验，玉米淀

粉糖化优化参数的研究因素与水平见表1。

表1玉米淀粉糖化优化参数的研究因素与水平

3结语

(1)玉米淀粉制备结晶葡萄糖中，利用普鲁兰酶与葡萄糖淀粉酶协同作用进

行糖化，可以提高糖化DE值，缩短糖化时间。

(2)利用正交试验确定出玉米淀粉糖化最佳工艺参数为:糖化温度60℃，pH

值4.5，糖化时间48h，葡萄糖淀粉酶用量250U/g淀粉，普鲁兰酶用量

0.10ASPU/g淀粉。

参考文献:

[1]周治国，徐树来，刘利军.玉米淀粉糖生产新工艺的研究[J].农机化研究，2012年10月第10期：169-171

[2]刘坤.糖化酶在酶膜反应器中的固定化研究[J].《河北科技大学》2011年