一種超聲波輔助淀粉雙酶水解技術(shù)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明一種超聲波輔助淀粉雙酶水解技術(shù)，屬于淀粉酶解【技術(shù)領(lǐng)域】。尤其是此發(fā)明應(yīng)用了超聲波輔助淀粉雙酶水解。此方法是在淀粉液化和糖化酶解過程中加入超聲波，在超聲功率100W，超聲時(shí)間10min，淀粉乳濃度20%的條件下，淀粉乳的液化值及DE值從未處理的19.89mg/mL、82.06%分別提高到30.67mg/mL、94.30%。本發(fā)明淀粉顆粒經(jīng)超聲波處理使得表面的凹痕和裂痕明顯增多，淀粉結(jié)晶結(jié)構(gòu)遭到破壞，紅外結(jié)晶指數(shù)下降，淀粉支鏈結(jié)構(gòu)破壞，直鏈淀粉含量增加，溶解度提高了246.8%。此外，超聲波處理對酶的激活作用，使得α-淀粉酶活力提高了15.29%。
【專利說明】一種超聲波輔助淀粉雙酶水解技術(shù)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種淀粉酶解【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種超聲波輔助酶解工藝。

【背景技術(shù)】
[0002] 淀粉（starch)是一種天然半結(jié)晶顆粒結(jié)構(gòu)的高聚物，存在結(jié)構(gòu)和性能缺陷，結(jié)晶 區(qū)分子排列緊密，導(dǎo)致水、酶及多數(shù)化學(xué)試劑不易接觸到結(jié)晶區(qū)內(nèi)分子，從而表現(xiàn)出不溶于 冷水、淀粉糊易老化脫水、缺乏乳化力，以及淀粉糊在酸、熱和剪切力作用下不穩(wěn)定，化學(xué)反 應(yīng)效率較低等現(xiàn)象。
[0003] 隨著淀粉工業(yè)的不斷發(fā)展，淀粉糖化工藝在制糖、酒精、有機(jī)酸發(fā)酵等行業(yè)中的地 位日益重要。
[0004] 目前存在的淀粉利用率低下，而且大多是采用單一酶水解等問題。這些問題已經(jīng) 成為淀粉產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸，尋找提高原料淀粉轉(zhuǎn)化率的有效途徑成為研究的熱點(diǎn)之一。
[0005] 超聲波是頻率高于20 KHz的聲波，是一種彈性機(jī)械波，近年來在物理、生物、化學(xué) 等領(lǐng)域中已有廣泛應(yīng)用。超聲波處理能使生物質(zhì)高分子的形態(tài)結(jié)構(gòu)和超微結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變 化，有利于提高酶的可及度和化學(xué)反應(yīng)性能。目前還未見對超聲波輔助液化酶和糖化酶雙 酶法水解淀粉以提高其轉(zhuǎn)化率的研究報(bào)道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提供一種淀粉的酶解方法，即通過加入液化酶(耐高溫α -淀粉酶10 U/g 原料）和糖化酶(糖化酶300 U/g原料）的同時(shí)加以超聲波來對淀粉進(jìn)行水解?？朔说矸?利用率低下的問題。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)驗(yàn)采用了如下技術(shù)方案： (1)淀粉乳預(yù)處理：稱量一定質(zhì)量的淀粉和蒸餾水，調(diào)漿成質(zhì)量濃度20%的淀粉乳。取 200 mL淀粉乳于300 mL燒杯中，燒杯放入20 °C恒溫水浴攪拌器中，將超聲波變幅桿插入 淀粉乳液面以下2 cm，磁力攪拌轉(zhuǎn)速50%，超聲(工作時(shí)間/間歇時(shí)間=2 s/4 s)處理20 min〇
[0008] (2)液化過程超聲處理：稱量一定質(zhì)量的淀粉和蒸餾水，調(diào)漿成質(zhì)量濃度20%的淀 粉乳。取200 mL淀粉乳于300 mL燒杯中，調(diào)pH為2. 2,燒杯放入95 °C恒溫水浴攪拌器中， 將超聲波變幅桿插入淀粉乳液面以下2 cm，磁力攪拌轉(zhuǎn)速50%，超聲(工作時(shí)間/間歇時(shí)間 =2 s/4 s)、超聲時(shí)間10 min、超聲功率100 W，總液化時(shí)間50 min。液化完成后，冷卻，滅酶 30 min〇
[0009] (3)糖化過程超聲處理：稱量一定質(zhì)量的淀粉和蒸餾水，調(diào)漿成質(zhì)量濃度20%的淀 粉乳。取200 mL淀粉乳于300 mL燒杯中，液化完成后，將超聲波變幅桿插入淀粉乳液面以 下2 cm，磁力攪拌轉(zhuǎn)速50%，超聲(工作時(shí)間/間歇時(shí)間=2 s/4 s)，超聲功率100 W，輔助糖 化 18 min。
[0010] 本發(fā)明所述的制備方法有如下特點(diǎn)： (1) 超聲波處理的淀粉乳與未加超聲波處理的淀粉乳相比，其液化值從22. 67 mg/mL 升到38. 86 mg/mL，DE值從82. 70%升到94. 30%。其原因可能是超聲波對淀粉乳的作用 (2) 超聲波作用破壞淀粉顆粒表面的水束層，使水分滲入淀粉顆粒，有利于淀粉酶對淀 粉的水解 (3 )超聲波"空穴效應(yīng)"產(chǎn)生的剪切力切斷淀粉的長鏈，有利于淀粉的酶解 (4) 超聲波產(chǎn)生的自由基能夠攻擊淀粉分子，導(dǎo)致1，4-糖苷鍵的斷裂，淀粉長鏈暴露 出大量非還原性末端，為酶解提供了更多的底物 (5) 超聲波的機(jī)械攪拌作用使整個(gè)反應(yīng)體系更均勻，底物與酶活性部位的接觸頻率增 加 (6) 超聲波空穴作用引起的水和空氣間界面面積增大，擾亂了酶分子周圍環(huán)境，如氫鍵 和疏水作用，導(dǎo)致酶分子構(gòu)象的變化 (7 )超聲波產(chǎn)生剪切力和沖擊波造成酶分子結(jié)構(gòu)的變化，表現(xiàn)出酶活的變化。
[0011] (8)淀粉乳超聲波處理后酶解比單純酶解法具有更高效的優(yōu)點(diǎn)。
[0012] (9)超聲波輔助液化，有利于淀粉大分子的降解，可酶解淀粉的比率提高，為糖化 過程提供了充足的底物。
[0013] (10)隨著超聲功率的增加，表面受侵蝕的淀粉顆粒增多，空洞變大，變深，裂紋增 多，顆粒內(nèi)部受侵蝕出現(xiàn)凹陷甚至缺損。淀粉顆粒外層結(jié)晶區(qū)遭到破壞，化學(xué)試劑能夠快速 的與淀粉顆粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)作用，對促進(jìn)淀粉化學(xué)反應(yīng)活性是有利的。
[0014] (11)淀粉結(jié)晶區(qū)在超聲波處理過程中受到破壞，空化氣泡產(chǎn)生的高壓和局部激流 有足夠的剪切力來打破聚合鏈，導(dǎo)致淀粉結(jié)晶區(qū)甚至整個(gè)淀粉顆粒的斷裂，這也是淀粉活 性增加的主要原因。
[0015] (12)淀粉外層的堅(jiān)固結(jié)晶區(qū)在超聲環(huán)境下收到破壞，水分子與內(nèi)部淀粉分子接觸 更加容易，淀粉與水分子間締合增加，淀粉溶解度增大。
[0016] 實(shí)施例1 (1)稱量一定質(zhì)量的淀粉和蒸餾水，調(diào)漿成質(zhì)量濃度20%的淀粉乳。取200 mL淀粉乳 于300 mL燒杯中，調(diào)pH為5. 6±0. 2,燒杯放入95 °C恒溫水浴攪拌器中。
[0017] (2)將超聲波變幅桿插入淀粉乳液面以下2 cm，磁力攪拌轉(zhuǎn)速50%，超聲(工作時(shí)間 /間歇時(shí)間=2 s/4 s)輔助液化lOmin，超聲功率100 W，總液化時(shí)間50 min。液化完成后， 冷卻，滅酶30min。
[0018] (3)液化值的測定采用DNS法進(jìn)行。并按照式（1)計(jì)算液化值

【權(quán)利要求】
1. 一種超聲波輔助淀粉雙酶水解技術(shù)，其特征在于淀粉乳預(yù)處理、液化過程和糖化過 程中均超聲處理。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述，淀粉乳預(yù)處理其特征在于稱量一定質(zhì)量的淀粉和蒸餾水，調(diào) 漿成質(zhì)量濃度10%?40%的淀粉乳； 取200 mL淀粉乳于300 mL燒杯中，燒杯放入20 °C恒溫水浴攪拌器中，將超聲波變幅 桿插入淀粉乳液面以下2 cm，磁力攪拌轉(zhuǎn)速50%，超聲(工作時(shí)間/間歇時(shí)間=2 s/4 s)處 理一定時(shí)間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述，液化過程超聲處理其特征在于稱量一定質(zhì)量的淀粉和蒸餾 水，調(diào)漿成一定質(zhì)量濃度的淀粉乳； 取200 mL淀粉乳于300 mL燒杯中，調(diào)pH為2. 2,燒杯放入95 °C恒溫水浴攪拌器中， 將超聲波變幅桿插入淀粉乳液面以下2 cm，磁力攪拌轉(zhuǎn)速50%，超聲(工作時(shí)間/間歇時(shí)間 =2 s/4 s)輔助液化一定時(shí)間，液化完成后，冷卻，滅酶30 min。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述，其中，液化條件為超聲時(shí)間10 min、超聲功率100 W、淀粉乳濃 度20%，總液化時(shí)間50 min。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述，糖化過程超聲處理其特征在于稱量一定質(zhì)量的淀粉和蒸餾 水，調(diào)漿成一定質(zhì)量濃度的淀粉乳； 取200 mL淀粉乳于300 mL燒杯中，液化完成后，將超聲波變幅桿插入淀粉乳液面以下 2 cm，磁力攪拌轉(zhuǎn)速50%，超聲(工作時(shí)間/間歇時(shí)間=2 s/4 s)輔助糖化一定時(shí)間。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述，其中，糖化條件為超聲時(shí)間10 min、超聲功率100 W、淀粉乳濃 度 20%。
【文檔編號】C12P19/14GK104263781SQ201410511137
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】王振斌, 陳兵兵, 邵淑萍, 馬海樂, 王林, 張存勝, 趙帥 申請人:江蘇大學(xué)