以檳榔芋為原料的麥芽糊精制備工藝研究

?彭芳剛，陳曉華，賓冬梅，陳鳳來(lái)，何林倩?

（衡陽(yáng)師范學(xué)院生命科學(xué)與環(huán)境學(xué)院，湖南　衡陽(yáng)　421008）

以檳榔芋為原料的麥芽糊精制備工藝研究

彭芳剛，陳曉華，賓冬梅，陳鳳來(lái)，何林倩

（衡陽(yáng)師范學(xué)院生命科學(xué)與環(huán)境學(xué)院，湖南衡陽(yáng)421008）

以檳榔芋為原料，通過(guò)單因素試驗(yàn)分別探討酶添加量、酶解時(shí)間、酶解溫度和水料比對(duì)麥芽糊精葡萄糖值（DE值）的影響，從而確定各因素的適宜水平，進(jìn)一步利用正交試驗(yàn)優(yōu)化制備工藝參數(shù)。結(jié)果表明：檳榔芋麥芽糊精的最佳制備條件為：酶添加量6.33 U/g，酶解時(shí)間12 min，酶解溫度85℃，水料比3 mL/g，在此條件下，制備的麥芽糊精DE值為19.24。

檳榔芋；麥芽糊精；DE值

檳榔芋又稱香芋，為天南星科魁芋屬，是芋頭的一種，因其地下球莖圓正，形式橢圓，外皮粗糙，內(nèi)呈檳榔紋，故稱“檳榔芋”。檳榔芋是一種淀粉質(zhì)塊莖，其濕基中淀粉含量高達(dá)38.2%，此外還富含粗蛋白、維生素C、維生素B1、維生素B2等多種營(yíng)養(yǎng)成分[1]。

麥芽糊精是指以淀粉為原料，經(jīng)酸法或酶法低程度水解，得到的葡萄糖值（簡(jiǎn)稱DE值）在20%以下的產(chǎn)品，其主要組成是聚合度在10以上的糊精和聚合度在10以下的低聚糖[2]。麥芽糊精理化性質(zhì)獨(dú)特、成本低、來(lái)源廣泛，是高附加值的淀粉深加工產(chǎn)品，具有廣闊的應(yīng)用前景，例如麥芽糊精可作為脂肪替代物[3]，麥芽糊精能在冰淇淋中起增稠穩(wěn)定的作用[4]，麥芽糊精可以作為噴霧干燥的助干劑[5]等。

在制備麥芽糊精時(shí)，一般需從各類(lèi)糧油原料中提取淀粉后再加工生產(chǎn)，使得工藝過(guò)程變得復(fù)雜，生產(chǎn)成本也較高。利用富含淀粉的糧油原料直接制備麥芽糊精，能簡(jiǎn)化生產(chǎn)過(guò)程，降低生產(chǎn)成本。研究直接以檳榔芋為原料，通過(guò)耐高溫α-淀粉酶酶解檳榔芋中的淀粉制備麥芽糊精，期望能開(kāi)發(fā)制備麥芽糊精的簡(jiǎn)化方法，為檳榔芋的深加工利用提供理論指導(dǎo)。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

1.1.1材料與試劑檳榔芋；耐高溫α-淀粉酶（食品級(jí)）；3，5-二硝基水楊酸、葡萄糖、苯酚、酒石酸鉀鈉、無(wú)水亞硫酸鈉、磷酸氫二鈉、鹽酸、氫氧化鈉和無(wú)水氯化鈣均為分析純。

1.1.2主要儀器與設(shè)備722SP可見(jiàn)分光光度計(jì)（上海棱光技術(shù)有限公司）；HH-（S）6數(shù)顯恒溫水浴鍋（金壇市安普實(shí)驗(yàn)儀器廠）；FA2204B電子分析天平（上海精科天美科學(xué)儀器有限公司）；JJ-2B組織搗碎機(jī)（金壇市安普實(shí)驗(yàn)儀器廠）；BM-2WAJ阿貝折射儀（上海彼愛(ài)姆光學(xué)儀器制造有限公司）。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1工藝流程檳榔芋→洗滌、去皮、切片→燙漂→磨漿→加入適量氯化鈣（原料質(zhì)量的0.5%）→調(diào)節(jié)pH值為6.0→預(yù)熱糊化→添加耐高溫α-淀粉酶→酶解→加酸滅酶（加入6 mol/L HCL調(diào)節(jié)pH值<2）→平衡2 min→調(diào)pH值（加入10 mol/L NaOH調(diào)節(jié)pH值至中性→離心分離（4 000 r/min，20 min）→取上清液測(cè)DE值。

1.2.2單因素試驗(yàn)檳榔芋麥芽糊精制備的基本酶解條件為：酶添加量4.92 U/g，酶解時(shí)間10 min，酶解溫度85℃，水料比3 mL/g。

（1）酶添加量對(duì)檳榔芋麥芽糊精DE值的影響：固定酶解條件（酶解溫度85℃，酶解時(shí)間10 min，水料比3 mL/g），考察不同酶添加量（3.52、4.22、4.92、5.63、6.33和7.03 U/g）對(duì)麥芽糊精DE值的影響。

（2）酶解時(shí)間對(duì)檳榔芋麥芽糊精DE值的影響：固定酶解條件（酶添加量4.92 U/g，酶解溫度85℃，水料比3 mL/g），考察不同酶解時(shí)間（6、8、10、12、14 和16 min）對(duì)麥芽糊精DE值的影響。

（3）酶解溫度對(duì)檳榔芋麥芽糊精DE值的影響：固定酶解條件（酶添加量4.92 U/g，酶解時(shí)間10 min，水料比3 mL/g），考察不同酶解溫度（70、75、80、85、90和95℃）對(duì)麥芽糊精DE值的影響。

（4）水料比對(duì)檳榔芋麥芽糊精DE值的影響：固定酶解條件（酶添加量4.92 U/g，酶解溫度85℃，酶解時(shí)間10 min），考察不同水料比（1、2、3、4和5 mL/g）對(duì)麥芽糊精DE值的影響。

1.2.3正交試驗(yàn) 根據(jù)單因素試驗(yàn)的結(jié)果分析，選擇對(duì)檳榔芋麥芽糊精DE值影響較大的3個(gè)因素，采用L9（33）正交表進(jìn)行3因素3水平正交試驗(yàn)，優(yōu)化制備工藝條件，因素水平表見(jiàn)表1。

表1　正交試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)

1.2.4測(cè)定項(xiàng)目與方法（1）還原糖含量測(cè)定：3， 5-二硝基水楊酸法，參照《生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)教程》[6]。（2）可溶性固形物含量的測(cè)定：阿貝折光法[7]。（3）DE值按公式（1）計(jì)算。

2　結(jié)果與分析

2.1單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1.1酶添加量對(duì)DE值的影響由圖1可知，隨著酶添加量的增大，檳榔芋麥芽糊精的DE值開(kāi)始增加較快，但當(dāng)酶添加量超過(guò)6.33 U/g后，增加速率變慢。這是因?yàn)楫?dāng)酶添加量較少時(shí)，反應(yīng)底物相對(duì)酶是足夠多的，有更多的淀粉能與酶結(jié)合形成酶-底物反應(yīng)復(fù)合物。根據(jù)米氏方程，反應(yīng)速率正比于酶濃度，但當(dāng)酶濃度繼續(xù)增大超過(guò)一定限度后，反應(yīng)底物相對(duì)不足[8]。另外，考慮到增大酶的添加量會(huì)增加生產(chǎn)成本，故添加6.33 U/g的耐高溫α-淀粉酶較為合適。

圖1　酶添加量對(duì)DE值的影響

2.1.2酶解時(shí)間對(duì)DE值的影響由圖2可知，隨著酶解時(shí)間的延長(zhǎng)，檳榔芋麥芽糊精的DE值增加至一定程度后略微下降?？赡苁且?yàn)殡S著時(shí)間的延長(zhǎng)，淀粉的酶解程度增大，DE值隨之增大[9]；此外，溶液的黏稠程度也增大，但當(dāng)溶液黏稠至一定程度后，將影響酶與底物的結(jié)合，故DE值略有下降。因此，選擇酶解時(shí)間為14 min較為合適。

圖2　酶解時(shí)間對(duì)DE值的影響

2.1.3酶解溫度對(duì)DE值的影響由圖3可知，隨著酶解溫度的增加，檳榔芋麥芽糊精的DE值先增加后降低，酶解溫度為85℃時(shí)，耐高溫α-淀粉酶的活力較好，產(chǎn)品DE值最大。故選擇85℃作為酶解溫度較為合適。

圖3　酶解溫度對(duì)DE值的影響

2.1.4水料比對(duì)DE值的影響由圖4可知，隨著水料比的增大，檳榔芋麥芽糊精的DE值先增大后略有減少。這是因?yàn)樗媳容^小時(shí)，底物濃度較大，溶液過(guò)于黏稠，酶與底物不容易結(jié)合，水解不完全，DE值較小，隨水料比的增大，底物濃度降低，酶與底物充分混合，DE值也增加[10]，但水料比增大至一定程度后，其他物質(zhì)的溶出可能影響酶與底物的結(jié)合。因此，選擇水料比為3 mL/g較為合適。

圖4　水料比對(duì)DE值的影響

2.2正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

單因素試驗(yàn)結(jié)果顯示，酶添加量、酶解時(shí)間及酶解溫度對(duì)檳榔芋麥芽糊精DE值影響較大，所以固定水料比為3 mL/g，選取酶添加量、酶解時(shí)間及酶解溫度3個(gè)因素，以麥芽糊精DE值為評(píng)價(jià)指標(biāo)，進(jìn)行3因素3水平正交試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2　正交試驗(yàn)結(jié)果

對(duì)表2結(jié)果進(jìn)行直觀分析，通過(guò)極差R可以判斷各因素對(duì)DE值的影響力由主到次的順序?yàn)椋篈（酶添加量）＞C（酶解溫度）＞B（酶解時(shí)間），最優(yōu)組合為A2B1C2（即酶添加量6.33 U/g，酶解時(shí)間12 min，酶解溫度85℃），為4號(hào)正交試驗(yàn)對(duì)應(yīng)的酶解條件，其試驗(yàn)結(jié)果的DE值在9組試驗(yàn)號(hào)中最大，故根據(jù)正交試驗(yàn)得出的最佳酶解條件是正確的。

對(duì)表2結(jié)果進(jìn)行方差分析，結(jié)果見(jiàn)表3，根據(jù)各因素的F值可知：A（酶添加量）和C（酶解溫度）對(duì)DE值有極顯著的影響，B（酶解時(shí)間）對(duì)DE值有顯著影響，3個(gè)因素的主次關(guān)系為：A＞C＞B，與直觀分析的結(jié)果一致。

表3　方差分析

3　結(jié)論與討論

根據(jù)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)結(jié)果可知，以檳榔芋為原料制備麥芽糊精時(shí)，影響其DE值的主要因素是酶添加量和酶解溫度。正交試驗(yàn)結(jié)果表明，最佳制備工藝條件為：酶添加量6.33 U/g，酶解時(shí)間12 min，酶解溫度85℃，水料比3 mL/g。但由于不同DE值的麥芽糊精具有不同的特性，故這個(gè)結(jié)果并不是確定檳榔芋麥芽糊精酶解條件的唯一依據(jù)，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，因根據(jù)不同產(chǎn)品的特性，確定麥芽糊精最適的DE值和對(duì)應(yīng)的制備條件。

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（責(zé)任編輯：夏亞男）

Preparation?Process?of?Maltodextrins?from?Pinang-Taro

PENG Fang-gang，CHEN Xiao-hua，BIN Dong-mei，CHEN Feng-lai，HE Lin-qian
（College of Life and Environment, Henyang Normol University, Henyang 421008, PRC）

By using Pinang-Taro as raw materials， the preparation process of maltodextrins was investigated in the present work. A series of single-factor experiments were carried out to evaluate the effects of enzyme dosage， hydrolysis time， hydrolysis temperature， ratio of water to material on dextrose equivalent (DE) of maltodextrins， and then the reasonable level for each factor was determined. Further，orthogonal experiments were conducted to optimize the process parameters. The results showed that the optimum preparation process parameters were with enzyme dosage of 6.33 U/g， hydrolysis time of 12 min， hydrolysis temperature of 85 ℃ and ratio of water to material of 3 mL/g， the corresponding DE of maltodextrins was 19.24.

Pinang-Taro; maltodextrins; DE

236.9

A

1006-060X（2016）10-0080-03

2016-08-04

衡陽(yáng)師范學(xué)院科學(xué)基金資助項(xiàng)目（13A24）

彭芳剛（1989-），女，湖南衡陽(yáng)市人，助教，碩士研究生，研究方向?yàn)榧Z油產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)與利用。