合水粉葛液化糖化工藝研究

劉健南　鄭琳　張華建等

摘要： 通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)，探討不同因素對(duì)合水粉葛液化糖化過(guò)程中DE值的影響。試驗(yàn)得出最佳液化工藝條件為：α-淀粉酶添加量為12 U/g，pH值為6 0，液化溫度為60 ℃，液化時(shí)間為180 min；最佳糖化工藝條件為：糖化酶添加量為200 U/g，pH值為4 0，糖化溫度為50 ℃，糖化時(shí)間為90 min。結(jié)果表明，該工藝的還原糖產(chǎn)量較高，為合水粉葛果酒釀造打好基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞： 合水粉葛；液化；糖化

中圖分類號(hào)： TS262 7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2015）08-0284-03

粉葛（Pueraria thomsonii Benth）別稱干葛藤，與野葛[Pueraia lobata（Willd） Ohwi]一起構(gòu)成我國(guó)分布最廣的2種豆科葛屬植物。葛根是葛的地下塊根，富含葛根素、黃酮類物質(zhì)、花生酸、維生素以及鈣、鐵、鋅、硒等多種微量元素，具有降低心肌耗氧量、增加冠脈腦血管血流量、緩解心絞痛、抗心律失常、增強(qiáng)機(jī)體免疫力等作用 [1-2]，屬于國(guó)家衛(wèi)生部公布的藥食同源植物 [3]。合水粉葛是廣東省佛山市高明區(qū)出產(chǎn)的具有獨(dú)特優(yōu)良品質(zhì)的粉葛，是國(guó)家地理標(biāo)志保護(hù)產(chǎn)品 [4]。

淀粉的液化糖化是合水粉葛果酒生產(chǎn)過(guò)程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是利用α-淀粉酶的液化作用和糖化酶的糖化作用，將粉葛中的淀粉分解為麥芽糖、葡萄糖等可發(fā)酵性糖的加工工序。本研究對(duì)粉葛液化糖化工藝進(jìn)行了探討，并確定了基本工藝參數(shù)，以期為粉葛果酒的生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1 1 材料

合水粉葛，購(gòu)自廣東省佛山市高明區(qū)合水粉葛產(chǎn)區(qū)；α-淀粉酶（5 000 U/g）、糖化酶（50 000 U/g），由河南豫中生物科技有限公司生產(chǎn)；其他化學(xué)試劑均為市售分析純。

1 2 測(cè)定方法 [5]

還原糖的測(cè)定：菲林試劑法；淀粉：酶水解法；DE值：指糖化液中的還原糖含量（以葡萄糖計(jì)）占淀粉含量的百分率。

DE=酶解液中的還原糖-漿液中的還原糖[]淀粉含量×100%。

1 3 工藝流程

原料清洗→去皮→切塊→打漿→預(yù)煮→液化→滅酶→糖化→滅酶→冷卻→糖化液。

1 4 試驗(yàn)方法

1 4 1 液化單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn) 以料水比1 g ∶ 1 mL、液化時(shí)間180 min、α-淀粉酶添加量12 U/g、pH值6 0、液化溫度55 ℃作為初始液化條件，分別考察α-淀粉酶添加量（8、10、12、14、16 U/g、）、pH值（5 0、5 5、6 0、6 5、7 0）、液化溫度（45、50、55、60、65 ℃）對(duì)粉葛液化的影響。根據(jù)單因素試驗(yàn)確定各主要因素和水平，以DE值為考察指標(biāo)進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)。其因素及水平見(jiàn)表1。

1 4 2 糖化單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn) 在最佳液化工藝條件基礎(chǔ)上，以糖化酶添加160 U/g、pH值4 0、糖化溫度55 ℃、糖化時(shí)間90 min作為初始糖化條件的基礎(chǔ)上，分別考察糖化酶添加量（80、120、160、200、240 U/g、）、pH值（3 0、3 5、4 0、4 5、5 0）、糖化溫度（45、50、55、60、65 ℃）對(duì)粉葛糖化的影響。根據(jù)單因素試驗(yàn)確定各主要因素和水平，以DE值為考察指標(biāo)進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)。其因素及水平見(jiàn)表2。

2 結(jié)果與分析

2 1 液化單因素試驗(yàn)

2 1 1 α-淀粉酶添加量對(duì)液化的影響 取粉葛漿液5份于燒杯中，用檸檬酸溶液調(diào)至pH值為6 0，分別按8、10、12、14、16 U/g的比例添加α-淀粉酶，充分?jǐn)嚢韬?，加蓋置于 55 ℃ 的水浴鍋中恒溫180 min，恒溫過(guò)程間隔一定時(shí)間對(duì)漿液進(jìn)行攪拌（下同）。試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。由圖1可知，隨著酶添加量的增加，DE值逐漸提高，達(dá)到14 U/g添加量時(shí)增加率逐漸減慢。從節(jié)約成本的角度考慮，α-淀粉酶的添加量選擇范圍為10～14 U/g時(shí)有較好的液化效果。

2 1 2 pH值對(duì)液化的影響 取粉葛漿液5份于燒杯中，用檸檬酸溶液調(diào)至pH值為5 0、5 5、6 0、6 5、7 0，按12 U/g的比例添加α-淀粉酶，充分?jǐn)嚢韬?，加蓋置于55 ℃的水浴鍋中恒溫180 min。試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。由圖2可知，當(dāng)pH值在5 0～6 5之間時(shí)，DE值隨著pH值的增大而呈上升趨勢(shì)，隨之出現(xiàn)了下降。因此認(rèn)為在pH值5 5～6 5范圍時(shí)液化效果較好。

2 1 3 溫度對(duì)液化的影響 取粉葛漿液5份于燒杯中，用檸檬酸溶液調(diào)至pH值為6 0，按12 U/g的比例添加α-淀粉酶，充分?jǐn)嚢韬?，加蓋置于45、50、55、60、65 ℃的水浴鍋中恒溫180 min。試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。由圖3可知，當(dāng)溫度低于60 ℃時(shí)，DE值隨著溫度的升高而迅速增大，當(dāng)溫度高于 60 ℃ 后，DE值的增長(zhǎng)變化不大，因此，液化溫度范圍以50～60 ℃為佳。

2 1 4 時(shí)間對(duì)液化的影響 取粉葛漿液5份于燒杯中，用檸檬酸溶液調(diào)至pH值為6 0，按12 U/g的比例添加α-淀粉酶，充分?jǐn)嚢韬?，加蓋置于55 ℃的水浴鍋中恒溫60、120、180、240、300 min。試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

由圖4可知，隨著恒溫時(shí)間的延長(zhǎng)DE值呈增加趨勢(shì)，但當(dāng)恒溫時(shí)間超過(guò)180 min后其DE值增長(zhǎng)幅度出現(xiàn)減緩，且酶的活力會(huì)隨著時(shí)間增加而出現(xiàn)鈍化現(xiàn)象，故液化恒溫時(shí)間可確定180 min為宜。

2 2 液化正交試驗(yàn)

按“1 4 1”節(jié)進(jìn)行試驗(yàn)，用單因素試驗(yàn)中最佳的試驗(yàn)結(jié)果設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，其結(jié)果及直觀分析見(jiàn)表3，方差分析見(jiàn)表4。

由表3可知，影響合水粉葛液化DE值主次因素順序依次是：酶添加量>pH值>溫度，最佳組合為A2B2C3，即最佳工藝為酶添加量12 U/g、pH值6 0、溫度60 ℃。

由表4可知，酶添加量為最顯著因素，影響液化試驗(yàn)結(jié)果的因素順序依次是：酶添加量>pH值>溫度，與表3正交試驗(yàn)的極差分析結(jié)果相吻合。

2 3 糖化單因素試驗(yàn)

2 3 1 糖化酶添加量對(duì)糖化效果的影響 取最佳條件液化后粉葛漿液進(jìn)行滅酶處理，冷卻至常溫后平分成5份置于燒杯中，用檸檬酸溶液調(diào)pH值為4 0，分別按80、120、160、200、240 U/g的比例添加糖化酶，充分?jǐn)嚢韬?，加蓋置于 55 ℃ 的水浴鍋中恒溫90 min，恒溫過(guò)程間隔一定時(shí)間對(duì)漿液進(jìn)行攪拌（下同）。試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。

由圖5可知，隨著酶添加量的增加，達(dá)到200 U/g添加量時(shí)增加率逐漸減慢。從節(jié)約成本的角度考慮，糖化酶的添加量選擇范圍為120～200 U/g時(shí)有較好的糖化效果。

2 3 2 pH值對(duì)糖化效果的影響 取最佳條件液化后粉葛漿液進(jìn)行滅酶處理，冷卻至常溫后平分成5份置于燒杯中，用檸檬酸溶液調(diào)至pH值為3 0、3 5、4 0、4 5、5 0，按160 U/g的比例添加糖化酶，充分?jǐn)嚢韬?，加蓋置于55 ℃的水浴鍋中恒溫90 min。試驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。

由圖6可知，當(dāng)pH值在3 0～4 5之間時(shí)，DE值隨著pH值的增大而增大，隨后出現(xiàn)了下降趨勢(shì)。因此認(rèn)為在pH值范圍為3 5～4 5時(shí)，糖化效果較好。

2 3 3 溫度對(duì)糖化的影響

取最佳條件液化后粉葛漿液進(jìn)行滅酶處理，冷卻至常溫后平分成5份置于燒杯中，用檸檬酸溶液調(diào)至pH值為4 0，按160 U/g的比例添加糖化酶，充分?jǐn)嚢韬?，加蓋置于45、50、55、60、65 ℃的水浴鍋中恒溫 90 min。試驗(yàn)結(jié)果如圖7所示。

由圖7可知，當(dāng)溫度低于60 ℃時(shí)，DE值隨著溫度的升高而呈明顯上升趨勢(shì)，當(dāng)溫度高于60 ℃后，DE值的增長(zhǎng)變化不大，因此，糖化溫度范圍以50～60 ℃為佳。

2 3 4 時(shí)間對(duì)糖化的影響

取最佳條件液化后粉葛漿液進(jìn)行滅酶處理，冷卻至常溫后平分成5份置于燒杯中，用檸檬酸溶液調(diào)至pH值為4 0，按160 U/g的比例添加糖化酶，充分?jǐn)嚢韬?，加蓋置于55 ℃的水浴鍋中恒溫30、60、90、120、150 min。試驗(yàn)結(jié)果如圖8所示。

由圖8可知，隨著恒溫時(shí)間的延長(zhǎng)DE值呈增加趨勢(shì)，但當(dāng)恒溫時(shí)間超過(guò)90 min后其DE值增長(zhǎng)幅度出現(xiàn)減緩，且會(huì)出現(xiàn)酶鈍化現(xiàn)象，故恒溫時(shí)間以90 min為宜。

2 4 糖化正交試驗(yàn)

按“1 4 2”節(jié)進(jìn)行試驗(yàn)，用單因素試驗(yàn)中最佳的試驗(yàn)結(jié)

果設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，其結(jié)果及直觀分析見(jiàn)表5，方差分析見(jiàn)表6。

由表5可知，影響合水粉葛糖化DE值主次因素順序依次是：酶添加量>pH值>溫度，最佳組合為A3B2C1，即最佳工藝為酶添加量200 U/g、pH值4 0、溫度50 ℃。

由表6可知，酶添加量為最顯著因素，影響液化試驗(yàn)結(jié)果的因素順序依次是：酶添加量>pH值>溫度，與表3正交試驗(yàn)的極差分析結(jié)果相吻合。

3 結(jié)論

經(jīng)試驗(yàn)獲得合水粉葛的最佳液化工藝為α-淀粉酶添加量為12 U/g、pH值為6 0、液化溫度60 ℃、液化時(shí)間180 min；最佳糖化工藝為：糖化酶添加量為200 U/g、pH值為4 0、糖化溫度50 ℃、糖化時(shí)間90 min。試驗(yàn)結(jié)果表明，該工藝得到的還原糖含量較高，根據(jù)果酒生產(chǎn)過(guò)程乙醇含量需求及“含糖量-潛在乙醇濃度換算表”得出該品種的液化糖化符合工藝要求 [6]，為合水粉葛保健果酒的釀造奠定了良好基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 曹鐘靈，李建北，張東明 葛屬植物中異黃酮類化合物的研究進(jìn)展[J] 中藥材，2005，28（1）：67-71

[2]胡曉云，賴 艷 葛根藥食兩用的開(kāi)發(fā)研究[J] 江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2007，19（7）：65-67

[3]中國(guó)藥典委員會(huì) 中國(guó)藥典：一部[M] 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000：273-274

[4]國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局 56號(hào)[EB/OL] （2006-04-16）[2015-05-20] http：//www lawyee net/act/act_display asp？rid=355147

[5]張水華 食品分析[M] 北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2007：138

[6] 徐 凌 食品發(fā)酵釀造[M] 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011：62-63