玉米淀粉酶法濕磨工藝的研究進(jìn)展

李培瑞

玉米籽粒屬于淀粉的來源主體，在濕磨工藝下便可獲取淀粉。玉米濕磨工藝可分離玉米籽粒結(jié)構(gòu)，提高淀粉的生產(chǎn)純度與質(zhì)量。在濕磨生產(chǎn)過程中，玉米浸泡、胚芽分離、淀粉和蛋白質(zhì)分離等操作屬于核心步驟，各步驟均對淀粉得率有直接影響。

其中，玉米浸泡步驟屬于玉米淀粉生產(chǎn)的首個工序，也是關(guān)鍵工序，若浸泡處理不當(dāng)，除了會增加玉米淀粉的生產(chǎn)成本之外，還會使淀粉的品質(zhì)和產(chǎn)量受到負(fù)面影響。結(jié)合當(dāng)前玉米淀粉的生產(chǎn)工藝可知，常用的傳統(tǒng)式浸泡方法是把玉米籽粒浸泡在亞硫酸溶液中保持48-72h。亞硫酸分解蛋白質(zhì)，使玉米籽粒的表皮變得通透，然后對玉米胚芽進(jìn)行鈍化、防腐處理。但亞硫酸存在腐蝕性，會腐蝕生產(chǎn)設(shè)備，且浸泡后的產(chǎn)物會殘留亞硫酸。

當(dāng)下，國內(nèi)外研究人員都在努力研究既能保證浸泡效果，又能縮短浸泡時間，還能降低亞硫酸濃度的玉米浸泡工藝。本文對此課題進(jìn)行了研究，主要分析研究一種可保證浸泡效果、縮短浸泡時間的玉米淀粉生產(chǎn)工藝，希望能為玉米淀粉的生產(chǎn)提供可用的參考資料。

一、玉米淀粉酶法濕磨工藝

下的淀粉得率優(yōu)化技術(shù)

1.玉米淀粉生產(chǎn)工藝流程。玉米淀粉的生產(chǎn)工藝流程分為以下八個步驟，下面進(jìn)行詳細(xì)介紹。（1）清理。在浸泡之前，需要仔細(xì)清理雜質(zhì)，保證玉米籽粒無損傷、健康，在60℃的溫度條件下進(jìn)行烘干處理。（2）浸泡。傳統(tǒng)式浸泡方法是在50℃左右的條件下，用0.55%乳酸+0.2%亞硫酸制備浸泡液，將玉米籽粒放在浸泡液中浸泡48h。（3）篩選種皮與胚芽。浸泡完畢的玉米籽粒，種皮與胚體、胚乳處于分離狀態(tài)，此時纖維被有效去除。胚中存在大量籽粒脂肪，整塊提取玉米胚，便可去除脂肪。但纖維會聚集在玉米種皮上，把種皮整張分離，便可去除比例較大的纖維結(jié)構(gòu)。（4）粗磨。把經(jīng)過步驟（3）處理后的玉米籽粒放在圖1所示的脫水破碎系統(tǒng)中進(jìn)行粉碎處理，使用210mL的新鮮水清洗浸泡后的浸泡罐。將洗滌水和籽粒放在一起，在4800r/min的條件下攪拌5min，再于5300r/min的條件下攪拌5min。（5）細(xì)磨。細(xì)磨同粗磨條件相同，但攪拌速度需要設(shè)成11000r/min，攪拌時間設(shè)成5min。（6）粗纖維清洗。使用200目篩子，濾除漿液獲取乳狀淀粉，清洗次數(shù)為3次。（7）脫水。將乳狀淀粉再次放入圖1所示的脫水破碎系統(tǒng)，并放入60%的蔗糖溶液，在2900r/min的條件下進(jìn)行脫水處理，處理后乳狀淀粉會變成四層結(jié)構(gòu)，從上至下依次是水、麩質(zhì)、蔗糖溶液、白色淀粉。把前三層物質(zhì)篩除，獲取白色淀粉，再放入蔗糖溶液循環(huán)處理3次，清洗淀粉去除蔗糖，再放入蒸餾水，設(shè)置轉(zhuǎn)速為4500r/min進(jìn)行脫水處理。（8）干燥。將脫水后的物質(zhì)放在電熱干燥箱里，溫度設(shè)置為65℃，啟動恒溫干燥功能，提取淀粉。

2.基于酶法濕磨工藝的淀粉得率優(yōu)化研究。（1）主要材料。玉米：丹玉86，遼寧丹玉種業(yè)科技股份有限公司；浸泡水：亞硫酸，山東茂軍化工科技有限公司；自來水，當(dāng)?shù)兀荒竟系鞍酌?，鄭州駿濤食品添加劑有限責(zé)任公司；堿性蛋白酶，南京松冠生物科技有限公司；中性蛋白酶，河北源創(chuàng)生物科技有限公司；菠蘿蛋白酶，鄭州裕和食品添加劑有限公司。

（2）儀器設(shè)備。電熱干燥箱，河南奧菲達(dá)儀器設(shè)備有限公司；浸泡罐，諸城市安泰機(jī)械有限公司；200目篩，上海傳朗環(huán)?？萍加邢薰尽?/p>

（3）多酶篩選方法。先取木瓜蛋白酶、堿性蛋白酶、中性蛋白酶、菠蘿蛋白酶均0.1g，使用緩沖液溶解，放在玻璃棒中搗研，之后將混合液靜置沉淀，把上液放在容量瓶中，再加入少量緩沖液搗研處理，將全部液體倒進(jìn)容量瓶，使用四層紗布過濾。然后采用酶法濕磨工藝，提取淀粉得率最高、蛋白質(zhì)殘留率最小的酶，并對其工藝條件進(jìn)行分析。

（4）淀粉含量分析檢測方法。用乙醚、乙醇去除玉米淀粉試樣中的脂肪、可溶性糖類，在淀粉酶的影響下，把淀粉水解為麥芽糖與低分子糊精，然后在鹽酸的水解作用下變成葡萄糖，之后使用還原糖檢測法，檢測還原糖占比，將其折算為淀粉得率。

二、玉米淀粉酶法濕磨工藝

下的淀粉得率優(yōu)化結(jié)果分析

1.玉米淀粉浸泡所用酶篩選。表1是木瓜蛋白酶、堿性蛋白酶、中性蛋白酶、菠蘿蛋白酶的淀粉得率、蛋白質(zhì)殘留率對比結(jié)果。

分析表1可知，木瓜蛋白酶、堿性蛋白酶、中性蛋白酶、菠蘿蛋白酶都具備蛋白質(zhì)降解能力，但對比結(jié)果顯示，堿性蛋白酶的降解能力最顯著。將其使用在玉米淀粉的浸泡處理中，所獲取的玉米淀粉的蛋白殘留率低于其他酶，僅有0.88%，玉米淀粉得率大于其他酶，高達(dá)82.80%，為此，本文使用堿性蛋白酶用于玉米淀粉浸泡工序。

2.基于酶法濕磨工藝優(yōu)化的淀粉得率分析。（1）堿性蛋白酶含量分析。設(shè)置105g的玉米和浸泡液的比例為1：2，浸泡液的pH為11.5，溫度為51℃，浸泡12h。在此條件下，分析堿性蛋白酶含量對玉米淀粉得率的影響。分析結(jié)果如表2所示。

分析表2數(shù)據(jù)可知，使用堿性蛋白酶能夠提高玉米淀粉得率。當(dāng)堿性蛋白酶含量為1000U/mL時，玉米淀粉得率是85%，將堿性蛋白酶含量增大為1250U/mL、1500U/mL時，玉米淀粉得率仍是85%，但此時蛋白酶含量增加，會導(dǎo)致玉米淀粉的生產(chǎn)成本增加，所以可將堿性蛋白酶的含量設(shè)為1000U/mL，此時玉米淀粉的生產(chǎn)條件最優(yōu)。分析其原因可知，堿性蛋白酶含量從0U/mL增加至1000U/mL時，浸泡液的酶濃度會變高，玉米結(jié)構(gòu)中的不溶性蛋白質(zhì)被變換為溶解蛋白，此時蛋白分子之間的連接鍵出現(xiàn)變化，蛋白分子解聚，胚乳的蛋白質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)也隨之改變，在吸水的作用下，轉(zhuǎn)換為凝膠結(jié)構(gòu)，此時淀粉顆粒便會在蛋白質(zhì)中分離，從而使淀粉得率增大。若再增加堿性蛋白酶的含量，因浸泡液中的淀粉基本都已被分離，所以淀粉得率不會出現(xiàn)明顯的變化。

（2）酶法浸泡時間分析。設(shè)置105g玉米浸泡液的pH是11.5，溫度是51℃，浸泡時間分別是3h、6h、9h、12h、15h，堿性酶含量是1000U/mL。在此條件下，分析使用堿性蛋白酶后，酶法浸泡時間對玉米淀粉得率的影響。分析結(jié)果如表3所示。

分析表3數(shù)據(jù)可知，當(dāng)酶法浸泡時間從3h提升至12h時，玉米淀粉得率呈增大趨勢，浸泡12h時玉米淀粉得率高達(dá)85%，但當(dāng)浸泡時間延長為15h，玉米淀粉得率未出現(xiàn)變化。為此，使用玉米淀粉酶法濕磨工藝時，酶法浸泡時間可設(shè)為12h，此時浸泡效果最優(yōu)。

三、結(jié)論

本研究主要是為了獲取一種玉米淀粉酶法濕磨的最優(yōu)工藝，以此來優(yōu)化玉米淀粉的生產(chǎn)效果，為玉米淀粉高品質(zhì)、高效率的生產(chǎn)提供理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。從試驗(yàn)結(jié)果可知，本文研究的酶法濕磨工藝可減少玉米淀粉的浸泡時間，在玉米淀粉生產(chǎn)中具備一定的可用價值。