本發(fā)明涉及一種提高生淀粉酶解效率的預(yù)處理方法，屬于淀粉制糖技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著生活水平的提高，人們對淀粉糖的需求量日益增大。傳統(tǒng)的淀粉酶法制糖工藝分液化、糖化兩步進(jìn)行，淀粉乳初始濃度通?？刂圃?0％左右，導(dǎo)致糖化液濃度較低，必須經(jīng)過蒸發(fā)濃縮處理，造成高水耗、高能耗等問題。因此，提高淀粉乳初始濃度非常必要，但會(huì)導(dǎo)致加熱糊化過程中，反應(yīng)體系黏度的大大增加，難以實(shí)現(xiàn)攪拌和混合均勻。目前，主要的解決措施有復(fù)合酶液化、生淀粉酶作用等，采用中溫α-淀粉酶或生淀粉酶預(yù)先對生淀粉顆粒進(jìn)行水解。

多孔淀粉是一種新型有機(jī)吸附劑和包埋材料，具有高效、無毒、安全、可生物降解等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于食品、醫(yī)藥、日用化工等行業(yè)。而多孔淀粉是具有生淀粉酶活力的酶在低于糊化溫度下直接作用于生淀粉形成的。

然而，淀粉是具有半結(jié)晶性質(zhì)的高聚物，內(nèi)部結(jié)構(gòu)高度有序的排列結(jié)構(gòu)不易與酶及多數(shù)化學(xué)試劑接觸，對酶的作用抵抗力較強(qiáng)。且淀粉顆粒的酶法水解是一個(gè)固液兩相反應(yīng)，酶需要首先擴(kuò)散至底物，結(jié)合到固體淀粉顆粒上，然后再進(jìn)行水解。而淀粉酶的顆粒尺寸較大，因此淀粉酶與淀粉顆粒的結(jié)合會(huì)受到限制，降低了生淀粉的水解效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決該問題，本發(fā)明選擇生淀粉為原料，采用適宜的溫度對淀粉進(jìn)行保溫預(yù)處理，提高淀粉酶水解生淀粉的反應(yīng)效率。

本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種提高生淀粉酶解反應(yīng)效率的預(yù)處理方法，所述方法包括將水與生淀粉混合制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤45％淀粉乳，然后在45-65℃對所述淀粉乳進(jìn)行保溫預(yù)處理，提高淀粉酶水解生淀粉的反應(yīng)效率。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述保溫預(yù)處理，是淀粉乳在低于起始糊化溫度下進(jìn)行的熱處理，同時(shí)不斷攪拌。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述生淀粉為普通玉米淀粉、馬鈴薯淀粉、木薯淀粉等。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述預(yù)處理時(shí)間至少為10min。

本發(fā)明的一種實(shí)施方式，所述方法是以質(zhì)量分?jǐn)?shù)5％-45％的玉米淀粉乳為原料，在50-57.5℃下保溫30-60min，并不斷攪拌。

本發(fā)明的一種實(shí)施方式，所述方法是以質(zhì)量分?jǐn)?shù)30％-45％的玉米淀粉乳為原料，在60-65℃下保溫10-30min，并不斷攪拌。

本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種對生淀粉酶法水解的方法，所述方法是先應(yīng)用所述方法進(jìn)行保溫預(yù)處理得到的生淀粉，再加入酶進(jìn)行酶解反應(yīng)。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述保溫預(yù)處理后、加入淀粉酶前還對保溫預(yù)處理的淀粉進(jìn)行干燥、粉碎。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述酶包括生淀粉酶、中溫α-淀粉酶、耐高溫α-淀粉酶、糖化酶或其一定比例的混合物。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述酶解反應(yīng)在30-60℃、pH3.5-6.5的條件下進(jìn)行。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述酶解反應(yīng)是加入40-100U/g耐高溫α-淀粉酶，于40℃、pH6.0條件下反應(yīng)60min。

本發(fā)明還提供所述方法在食品、化工領(lǐng)域降解淀粉方面的應(yīng)用。

有益效果：1、本發(fā)明在進(jìn)行高濃度淀粉乳酶法液化之前，首先在特定溫度下對生淀粉顆粒進(jìn)行預(yù)處理，將生淀粉的酶解效率提高1-3倍，可以促進(jìn)生淀粉酶或中溫α-淀粉酶對高濃度淀粉乳體系的降黏效果，有利于改善酶法液化高濃度淀粉乳的效果，液化至DE值15所需反應(yīng)時(shí)間縮短30％；2、本發(fā)明明確研究了保溫預(yù)處理對生淀粉酶解性質(zhì)的影響，因此提出了基于保溫預(yù)處理提高生淀粉酶解效率的方法，采用傳統(tǒng)的水-熱處理即可改善生淀粉酶解性質(zhì)，無需使用微波、超聲、輻照等高能耗設(shè)備，成本優(yōu)勢明顯；3、相對于現(xiàn)有的多孔淀粉生產(chǎn)工藝，本發(fā)明可以明顯降低多孔淀粉生產(chǎn)時(shí)酶的使用量或縮短一半的反應(yīng)時(shí)間。雖然玉米淀粉顆粒的保溫預(yù)處理導(dǎo)致少量的能源消耗，但淀粉酶使用量的減少37.5％，能夠顯著降低多孔淀粉的生產(chǎn)成本；4、本發(fā)明所述的淀粉乳濃度，質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以達(dá)到45％，在體系濃度上，不會(huì)限制其應(yīng)用范圍。經(jīng)過保溫預(yù)處理后，淀粉乳可以直接應(yīng)用于高濃度淀粉乳酶法制糖，減少淀粉制糖后期蒸發(fā)能耗；也可進(jìn)行適當(dāng)稀釋，然后用于多孔淀粉的制備，降低酶用量或反應(yīng)時(shí)間。

附圖說明

圖1保溫預(yù)處理淀粉顆粒酶解性質(zhì)的影響；不同小寫字母表示差異顯著性(p＜0.05)；

圖2保溫預(yù)處理對不同濃度淀粉乳的酶解性質(zhì)的影響；不同小寫字母表示差異顯著性(p＜0.05)；

圖3保溫預(yù)處理時(shí)間對45％(w/w質(zhì)量分?jǐn)?shù))淀粉乳的酶解性質(zhì)的影響，每個(gè)值為三次獨(dú)立測量結(jié)果的平均值，每列柱形圖上標(biāo)注的不同小寫字母表示差異顯著性(p＜0.05)；

圖4保溫預(yù)處理溫度對45％(w/w質(zhì)量分?jǐn)?shù))淀粉乳的酶解性質(zhì)的影響；其中C-N：未經(jīng)保溫；C-25：25℃；C-50：50℃；C-60：60℃；C-62.5：62.5℃；C-65：65℃；不同小寫字母表示差異顯著性(p＜0.05)；

圖5保溫預(yù)處理對不同來源淀粉的影響；不同小寫字母表示差異顯著性(p＜0.05)；

圖6保溫預(yù)處理對復(fù)合酶法液化高濃度淀粉乳的影響；

圖7保溫預(yù)處理對制備多孔淀粉的影響。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1 保溫預(yù)處理淀粉顆粒酶解性質(zhì)的影響

取經(jīng)過或未經(jīng)過保溫處理的淀粉，加入生淀粉酶、中溫α-淀粉酶、耐高溫α-淀粉酶、糖化酶和復(fù)合酶(中溫α-淀粉酶+耐高溫α-淀粉酶)分別反應(yīng)30min，然后測定還原糖含量(以葡萄糖計(jì))。測定結(jié)果如圖1所示。

從反應(yīng)結(jié)果顯示，保溫處理可以提升上述四種酶及復(fù)合酶對普通玉米淀粉的酶解效率。未經(jīng)保溫處理的淀粉酶解30min之后，DE值在5左右；而淀粉經(jīng)過50℃保溫處理后，中溫α-淀粉酶、耐高溫α-淀粉酶、糖化酶和復(fù)合酶的酶解效率均提升一倍以上；60℃保溫處理則使酶解效率均提升三倍。相比于其他三種酶，生淀粉酶的酶解效率受保溫預(yù)處理影響較小，可能是由于生淀粉酶本身具有較強(qiáng)的水解生淀粉顆粒的活性。

實(shí)施例2 保溫預(yù)處理對不同濃度淀粉乳的酶解性質(zhì)的影響

分別配制5％、30％、45％和47.5％(w/w質(zhì)量分?jǐn)?shù))的普通玉米淀粉乳加入到四口燒瓶中，調(diào)節(jié)pH至6.0，在60℃下攪拌30min。配制成5％濃度的淀粉乳，加入耐高溫α-淀粉酶于40℃反應(yīng)30min，然后測定還原糖含量(以葡萄糖計(jì))。以未經(jīng)保溫處理的普通玉米淀粉作為對照，測定結(jié)果如圖2所示。

從反應(yīng)結(jié)果顯示，質(zhì)量分?jǐn)?shù)5％、30％和45％的普通玉米淀粉乳經(jīng)過保溫預(yù)處理，酶解效率明顯提高，淀粉乳濃度越低，保溫預(yù)處理的效果越明顯。47.5％濃度的淀粉乳在60℃保溫處理，黏度很大，難以攪拌，效果較差且不穩(wěn)定。所以進(jìn)行保溫預(yù)處理的淀粉乳濃度，質(zhì)量分?jǐn)?shù)不宜超過45％。

實(shí)施例3 保溫預(yù)處理時(shí)間對45％(w/w質(zhì)量分?jǐn)?shù))淀粉乳的酶解性質(zhì)的影響

配制45％的普通玉米淀粉乳加入到四口燒瓶中，調(diào)節(jié)pH至6.0，在60℃下分別攪拌0、1、3、5、7.5、10、15、20、30、60min后，降溫至40℃，加入耐高溫α-淀粉酶反應(yīng)30min，然后測定還原糖含量(以葡萄糖計(jì))。測定結(jié)果如圖3所示。

從反應(yīng)結(jié)果顯示，隨著保溫時(shí)間的延長，普通玉米淀粉顆粒更容易被酶水解。并且在保溫的前15min，酶敏感性快速增強(qiáng)，隨后逐漸減緩并趨于穩(wěn)定。60℃保溫處理60min與30min差別不大，淀粉水解產(chǎn)物DE值達(dá)到15，是未經(jīng)處理淀粉的四倍左右。

實(shí)施例4 保溫預(yù)處理溫度對45％(w/w質(zhì)量分?jǐn)?shù))淀粉乳的酶解性質(zhì)的影響

配制45％的普通玉米淀粉乳加入到四口燒瓶中，調(diào)節(jié)pH至6.0，分別在25、50、60、62.5和65℃下攪拌30min后，降溫至40℃，加入耐高溫α-淀粉酶反應(yīng)30min，然后測定還原糖含量(以葡萄糖計(jì))。以未經(jīng)保溫預(yù)處理的玉米淀粉為對照，測定結(jié)果如圖4所示。

從反應(yīng)結(jié)果顯示，25℃保溫處理幾乎不改變淀粉顆粒的酶解性質(zhì)，說明酶解性質(zhì)的改善主要由適宜的高溫而非攪拌等其他因素導(dǎo)致的。隨著保溫預(yù)處理的溫度增加，普通玉米淀粉顆粒更容易被酶水解。65℃保溫30min，淀粉水解產(chǎn)物DE值達(dá)到27.6，是未經(jīng)處理淀粉的6.9倍。

實(shí)施例5 保溫預(yù)處理對不同來源淀粉的影響

分別配制30％的普通玉米淀粉、馬鈴薯淀粉和木薯淀粉懸浮液加入到四口燒瓶中，調(diào)節(jié)pH至6.0，分別在50、55和60℃下攪拌30min后，降溫至40℃，加入耐高溫α-淀粉酶反應(yīng)30min，然后測定還原糖含量(以葡萄糖計(jì))。以未經(jīng)保溫預(yù)處理的生淀粉為對照，測定結(jié)果如圖5所示。

從反應(yīng)結(jié)果顯示，50、55和60℃保溫可以明顯改善三種生淀粉的酶解性質(zhì)。馬鈴薯淀粉屬于RS₂型抗性淀粉，未經(jīng)預(yù)處理的馬鈴薯淀粉顆粒難以被淀粉酶水解，酶解30min后，DE值不到1。而經(jīng)過保溫預(yù)處理，馬鈴薯淀粉的酶解效率大大提高，酶解產(chǎn)物DE值可以達(dá)到15。

實(shí)施例6 保溫預(yù)處理對復(fù)合酶法液化高濃度淀粉乳的影響

配制45％的淀粉乳加入到四口燒瓶中，調(diào)節(jié)pH至6.0，在60℃下攪拌30min后，加入中溫α-淀粉酶和耐高溫α-淀粉酶，于60℃下繼續(xù)反應(yīng)15min，然后升溫至90℃液化。定時(shí)取樣，測定還原糖含量(以葡萄糖計(jì))，以25℃攪拌30min的45％濃度淀粉乳作為對照，結(jié)果如圖6所示。

從反應(yīng)結(jié)果顯示，高濃度淀粉乳經(jīng)過60℃保溫30min，再進(jìn)行復(fù)合酶法液化，液化速率明顯提高，液化至DE值15所需反應(yīng)時(shí)間縮短了20min。說明保溫預(yù)處理可以促進(jìn)復(fù)合酶法液化高濃度淀粉乳。

實(shí)施例7 保溫預(yù)處理對制備多孔淀粉的影響

取未經(jīng)過保溫處理的淀粉，加入80U/g生淀粉酶反應(yīng)150min，然后測定還原糖含量(以葡萄糖計(jì))。取經(jīng)過60℃保溫30min的淀粉，加入50U/g生淀粉酶反應(yīng)120min或加入80U/g生淀粉酶反應(yīng)60min，然后測定還原糖含量(以葡萄糖計(jì))。測定結(jié)果如圖7所示。

從反應(yīng)結(jié)果顯示，經(jīng)過60℃保溫30min的淀粉，加入50U/g生淀粉酶就可以達(dá)到未保溫淀粉80U/g生淀粉酶的水解程度，加酶量減少37.5％。此外，加酶量相同時(shí)，經(jīng)過保溫淀粉反應(yīng)60min即可達(dá)到未保溫淀粉反應(yīng)150min的效果，反應(yīng)時(shí)間縮短一半以上。因此，本發(fā)明可以用于多孔淀粉制備，能夠降低酶的使用量或縮短的反應(yīng)時(shí)間，顯著降低多孔淀粉的生產(chǎn)成本。

雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例公開如上，但其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技術(shù)的人，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可做各種的改動(dòng)與修飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。