蔡莽勸，黃立新，王立亞

（華南理工大學(xué)輕工與食品學(xué)院，廣東廣州 510640）

酶法玉米淀粉糖糖化液糖糟性質(zhì)的測(cè)定研究

蔡莽勸，黃立新，王立亞

（華南理工大學(xué)輕工與食品學(xué)院，廣東廣州 510640）

研究了酶法玉米淀粉糖生產(chǎn)中糖化液糖糟的基本理化性質(zhì)，包括糖糟的基本組成、糟液混合物的密度、糖化液的錘度、糟液體積比、糟液分層情況、糖糟顆粒的形狀及粒徑，以及其中粗脂肪的組成和相變溫度等特性。結(jié)果表明，糖化液的糟液混合物的密度為111～112g/100mL，糖化液的錘度在31～32°Bx，糟液體積比為11%～16%。濕糖糟水分為51%～54%，粗脂肪、蛋白質(zhì)和灰分的干基含量分別為36%～39%、19%～21%、4%～5%。糖化液糖糟的顆粒呈無規(guī)則、片狀，與液化液糖糟類似，平均體積粒徑74.1μm，多數(shù)在10～200μm。在50～65℃下，隨溫度升高，糖糟的上浮加快，分層達(dá)到平衡的時(shí)間縮短。糖糟中粗脂肪的主要成分為棕櫚酸、亞油酸、硬脂酸、油酸，糖化開始各脂肪酸的含量分別為41.36%、55.29%、2.44%和0.91%，相變吸熱高峰溫度為41.76℃；糖化結(jié)束后分別為40.26%、54.30%、3.90%和1.54%，相變吸熱高峰溫度為42.19℃。

玉米淀粉糖，酶法，糖化液糖糟，理化性質(zhì)

酶法玉米淀粉糖是以玉米淀粉為原料，經(jīng)液化、糖化的作用和精制處理所得的糖漿產(chǎn)品[1]。玉米淀粉經(jīng)過液化后，其中的蛋白質(zhì)、粗脂肪已經(jīng)凝聚形成了液化液的糖糟，在后續(xù)的糖化過程中，這些糖糟由于糖化的進(jìn)行將繼續(xù)發(fā)生變化，但同樣呈現(xiàn)不溶的粘滯的顆粒狀態(tài)，且易堵塞過濾孔道，對(duì)后續(xù)的過濾精制產(chǎn)生許多不利影響。目前對(duì)于淀粉糖糟的研究主要集中在如何進(jìn)行利用，且利用的方向主要為動(dòng)物飼料研究和制取發(fā)酵產(chǎn)品[2-5]，但糖糟中存在較多的粗脂肪，并未引起人們關(guān)注。本文在測(cè)定研究了酶法玉米淀粉糖生產(chǎn)中液化液糖糟理化特性的基礎(chǔ)上，同樣測(cè)定研究糖化液糖糟的理化特性，考察糖糟在糖化過程的變化，如糖糟的基本組成、糟液混合物的密度、糖化液的錘度、糟液體積比、糖糟上浮的分層狀況、顆粒形狀及粒度，以及其粗脂肪的組成和相變溫度。通過在酶法玉米淀粉糖生產(chǎn)過程，對(duì)糖糟副產(chǎn)物進(jìn)行較全面的跟蹤測(cè)定分析，加深了解、認(rèn)識(shí)淀粉原料和物料中蛋白、脂肪等雜質(zhì)的形態(tài)及其變化規(guī)律，對(duì)優(yōu)化生產(chǎn)工藝參數(shù)，改進(jìn)淀粉糖酶法生產(chǎn)技術(shù)，糖糟副產(chǎn)品的回收利用，都將起到積極的指導(dǎo)作用。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

樣品 均取自廣州雙橋股份有限公司的果葡糖液生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，在同一糖化罐在不同的時(shí)間段攪勻后進(jìn)行取樣；其他藥劑 均為分析純。

SZC-D脂肪測(cè)定儀，KDN-2C凱氏定氮儀，DRA1折光儀，LDE4-2A離心機(jī)，VULCAN 3-550馬弗爐，OLYMPUS-BH 2顯微鏡，Mastersize 2000激光粒度儀，NICOLET-6700紅外光譜儀，DSC-100差示掃描量熱儀，Trace-DSQ II氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 含糖糟液化液的密度[6]采用質(zhì)量體積比方法測(cè)得。

1.2.2 糖化液的錘度 糖化液樣品用濾紙濾得清液，用折光儀測(cè)定。

1.2.3 糟液體積比 將樣品攪勻，倒入100m L離心管中，3500r/m in離心10m in，記錄離心管中固液界限的讀數(shù)，得到液化液樣品的糟液體積比。

1.2.4 糖糟基本組成 水分測(cè)定按參考文獻(xiàn)[7]進(jìn)行，粗脂肪、蛋白質(zhì)和灰分測(cè)定分別按GB/T 5009.6-2003、GB 5009.5-2010和GB 5009.4-2010進(jìn)行。

1.2.5 糖糟的形狀、粒徑[8-9]將糖糟分散于糖液中，取適量于載玻片，蓋上蓋玻片，置于顯微鏡樣品臺(tái)，觀察拍攝糖糟的形態(tài)。將糖糟分散于蒸餾水中，使用激光粒度儀測(cè)量，得到糖糟樣品的粒徑分布圖和平均粒徑等數(shù)據(jù)結(jié)果。

1.2.6 糖化液分層狀況的測(cè)定 將保溫好的樣品攪拌均勻，倒入100m L的量筒中，置于50、55、60、65℃的恒溫水浴中，立即計(jì)時(shí)，糖糟上浮，觀測(cè)量筒中下清液體積隨時(shí)間的變化，至下清液、糖糟體積穩(wěn)定時(shí)，計(jì)時(shí)結(jié)束。

1.2.7 紅外光譜分析 固體樣品采用KBr粉末壓片法，液體樣品涂于KBr片上，在400～4000cm－1范圍內(nèi)進(jìn)行掃描。

1.2.8 脂肪類物質(zhì)的氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析[10-11]

脂肪酸乙酯化：取糖化液糖糟的乙醚萃取物3m L于試管中，加入6m L乙醇，再滴加5滴濃硫酸，混勻，蓋上蓋子，置于80℃的烘箱中反應(yīng)2h。取出試管，冷卻至室溫，分別加入3m L的石油醚，振蕩，使分層，取上層清液，待做GC-MS分析。

色譜條件：DB-5彈性石英毛細(xì)管柱（30m× 0.25mm×0.25μm），進(jìn)樣口溫度250℃；柱溫60℃保持3m in，接著以20℃/m in的速率升至270℃保留10m in。載氣為氦氣，氣流為1.5m L/m in。

質(zhì)譜條件：接口溫度280℃，離子源溫度250℃，質(zhì)量范圍35～650amu，檢測(cè)延遲時(shí)間3min。

1.2.9 糖糟乙醚萃取物（粗脂肪）的差示量熱掃描分析[12]將3.0～6.0mg樣品密封于鋁質(zhì)坩堝內(nèi)，進(jìn)行DSC測(cè)定。升溫程序：在0℃保溫2m in后，以3℃/m in升至80℃，氮?dú)饬髁繛?0m L/min。

1.3 采樣及其測(cè)定狀況

快速的糖化過程共歷時(shí)12h，從糖化開始每隔3h取一次樣，至糖化結(jié)束，每個(gè)批次取5個(gè)樣品，取5批，總計(jì)25個(gè)樣品。對(duì)五批樣品分別進(jìn)行上述1.2.1～1.2.3指標(biāo)的測(cè)量，所得結(jié)果取平均值，并計(jì)算其標(biāo)準(zhǔn)偏差。對(duì)糖化開始（0h）的樣品測(cè)量糟液分層與時(shí)間的關(guān)系，選取樣品進(jìn)行1.2.5～1.2.8指標(biāo)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 糖化液及其糖糟的基本性質(zhì)

表1為五批糖化糖糟樣品各指標(biāo)的測(cè)量平均值及其標(biāo)準(zhǔn)偏差的結(jié)果。由表1可知，糟液混合物的密度為111～112g/100m L，糖化液的錘度為31～32°Bx，均較穩(wěn)定。糖化液的糟液體積比為11%～16%，比液化液的糖液體積比（6%～9%）高許多，顯示糖化液中上浮的糖糟的數(shù)量體積明顯增多。

濕糖糟水分含量為51%～54%，其中的粗脂肪、蛋白質(zhì)和灰分的干基含量分別為36%～39%、19%～21%、4%～5%，和液化液糖糟的基本組成（粗脂肪27%～34%，蛋白質(zhì)16%～18%，灰分3%～4%）相比，糖化液糖糟中粗脂肪、蛋白質(zhì)和灰分的含量均有所增加。

糖化液中的糖糟數(shù)量明顯增加，以及其中的粗脂肪、蛋白質(zhì)和灰分的干基含量有所增加，原因可能有如下幾個(gè)方面：a.原有液化液的糖糟吸附的糖類物質(zhì)為淀粉的液化水解物，如糊精和低聚糖，在葡糖糖糖化酶的作用下，被進(jìn)一步被水解成葡萄糖，單糖和糊精、低聚糖相比，與糖糟的粘附吸附性較差、較少，使得糖糟的其他組分的干基含量相對(duì)增高。b.液化液從90～100℃降溫至糖化的溫度約60℃，隨糖化的進(jìn)行，其中的脂肪、變性的蛋白質(zhì)等雜質(zhì)進(jìn)一步和不斷團(tuán)聚絮凝的結(jié)果。c.液化液從pH 5.6～6.0降至糖化作用的pH 4.0～4.4，經(jīng)過了蛋白的等電點(diǎn)，凝聚出來的蛋白再與糖糟吸附結(jié)合。d.糖化調(diào)節(jié)pH的過程加入的酸液或堿液，其中的氯離子或者鈉離子也會(huì)隨糖液被糖糟吸附，使糖糟的灰分有所提高。

表1 糖化液及其糖糟的基本性質(zhì)Table 1 Physicochemical properties of residues from saccharification process

2.2 糖糟的顯微形態(tài)及其粒徑

糖化液糖糟的外觀呈黃色團(tuán)粒，取糖化開始時(shí)（0h）的糖糟進(jìn)行顯微鏡觀察和粒徑測(cè)量，結(jié)果如圖1所示。

圖1 顯微鏡下糖化液糖糟的形貌（a）及其粒徑分布圖（b）Fig.1 Shape（a）and particle size（b）of residues from saccharification process

從圖1（a）可見，糖化液糖糟同樣呈現(xiàn)大小不一、無規(guī)則的片狀形態(tài)，結(jié)構(gòu)緊密。糖糟粒徑的測(cè)定結(jié)果如圖1（b）所示，其體積粒徑基本呈正態(tài)分布，團(tuán)粒粒徑范圍為2～300μm，多數(shù)在10～200μm，平均為74.1μm，比液化液糖糟的平均粒徑69.4μm大。

雖然兩種糖糟的團(tuán)粒尺度多在10～200μm，但是與液化液糖糟的粒徑分布相比，在糖化液糖糟中，粒徑小于2μm的部分幾乎都消失，表明液化液糖糟中粒徑小于2μm的這部分顆粒，應(yīng)該（與其他的糖糟團(tuán)粒）發(fā)生了凝聚吸附；糖化液糖糟的粒徑小于10μm的部分所占的比例也有所減低，在1.0%以下；其頂峰的粒徑值在70μm左右，所占的比例約9.6%，而液化液糖糟的頂峰的粒徑值在60μm左右，所占的比例只有約8.2%，結(jié)果表明，在降溫過程中，液化液的糖糟顆粒繼續(xù)發(fā)生凝聚，使得比糖化液糖的糟粒徑整體變大。

2.3 糟液體積比與時(shí)間、溫度的關(guān)系

糖糟的密度比糖液小，當(dāng)物料靜置時(shí)，將浮于糖液之上?？疾煸阋悍謱忧闆r，取糖化開始（0h）時(shí)的糟液混合物樣品，目測(cè)底部清液體積百分比隨時(shí)間、溫度的變化情況，結(jié)果如圖2所示。由圖2可知，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，清液的體積逐漸增加，在不同溫度下（50、55、60、65℃），糟液分離的趨勢(shì)一致。在0～5m in，糖糟上浮較快，底部清液體積比增加的速率較大，隨后增幅逐漸減小，趨于穩(wěn)定不變，最終全部的糖糟上浮，上浮的糟液所占的體積比都約為15%。

溫度對(duì)糖糟的上升速率和糖糟上浮達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間也有影響。溫度高，糖糟上浮速率快，達(dá)到糟液平衡的時(shí)間短，反之亦然。溫度為65℃，100m L糖液混合物約6m in，糟液可達(dá)到平衡，溫度降為50℃，則平衡時(shí)間延長(zhǎng)至約9m in。故若要將糖糟盡快地絮集、去除，在允許范圍盡可能使物料的溫度升高。

圖2 糟液體積比與時(shí)間、溫度關(guān)系Fig.2 The relations of the ratio of residues and liquid with time and temperature

2.4 紅外光譜分析

取糖化結(jié)束（12h）的糖糟低溫烘干，進(jìn)行乙醚萃取，將糖化糖糟A、乙醚萃取后殘?jiān)麭和乙醚萃取物C（粗脂肪）進(jìn)行紅外光譜分析，結(jié)果如圖3所示。

圖3 糖化液糖糟及其處理的試樣的紅外光譜圖Fig.3 Mid-infrared spectrum of residues from saccharification process

由圖3可知，糖化液糖糟A在1720cm-1和1650cm-1都有明顯的吸收峰，1720cm-1為-C=O的振動(dòng)吸收峰，1650cm-1屬于-OH的彎曲振動(dòng)吸收峰[13]。而在糖化液糖糟乙醚萃取后的殘?jiān)麭和糖化液糖糟乙醚萃取物C中，這兩個(gè)峰未同時(shí)出現(xiàn)。在B中只有1650cm-1處有一個(gè)明顯的吸收峰，而在C中只有1720cm-1出現(xiàn)了窄而尖的吸收峰。此外，C在3010cm-1處明顯多了一個(gè)小峰，按常理，C萃取于A，A圖譜也應(yīng)出現(xiàn)一個(gè)峰，但由于不飽和=C-H的振動(dòng)吸收峰較弱，且在整個(gè)物質(zhì)中的相對(duì)含量較少，故峰不明顯。

糖糟中除了粗脂肪、蛋白質(zhì)等物質(zhì)外，主要還吸附糖化液，當(dāng)用無水乙醚將脂肪萃取后，則萃取后的殘?jiān)饕獮樘呛偷鞍踪|(zhì)。經(jīng)過譜庫(kù)電腦檢索得到，與B匹配度較高的為低聚糖，由于淀粉水解物——低聚糖、麥芽糖和葡萄糖的紅外光譜都很接近，對(duì)于本樣品，糖糟所吸附的糖主要為葡萄糖。C與亞油酸的匹配度為92.5%，糖化液糖糟的乙醚萃取物主要還是由不飽和的脂肪酸組成。

2.5 乙醚萃取物的氣相色譜—質(zhì)譜分析

對(duì)糖化開始（0h）和結(jié)束（12h）的糖糟的乙醚萃取物（粗脂肪）進(jìn)行GC-MS分析，結(jié)果見表2。

表2 糖化液糖糟乙醚萃取物的組成分析結(jié)果（%）Table 2 Fatty acids profiles in residues from saccharification process（%）

由表2可知，在糖化過程中，糖糟粗脂肪中的脂肪酸，與液化液的糖糟一樣主要由棕櫚酸、亞油酸、硬脂酸所組成，但是發(fā)現(xiàn)了微量的油酸，糖化開始（0h）各脂肪酸的含量分別為41.36%、55.29%、2.44%和0.91%，糖化結(jié)束后（12h）各脂肪酸含量略有改變，分別為40.26%、54.30%、3.90%和1.54%。糖化液糖糟中脂肪酸的種類、含量與液化液糖糟中脂肪酸種類和含量均有一定差別。在液化液糖糟中脂肪酸主要包含有棕櫚酸（36%）、亞油酸（62%）和硬脂酸（2%），不包含油酸，而糖化液糖糟中多了油酸，且亞油酸含量明顯減少，棕櫚酸和硬脂酸含量增加。這主要的原因是糖化過程，部分亞油酸氧化分解，當(dāng)亞油酸中的雙鍵未被完全氧化，生成油酸（含有一個(gè)雙鍵），完全被氧化，則生成硬脂酸（不含雙鍵）。

2.6 乙醚萃取物的差示量熱掃描分析

對(duì)糖化開始（0h）和結(jié)束（12h）的糖糟的乙醚萃取物（粗脂肪）進(jìn)行差示量熱掃描（DSC）分析，研究測(cè)定糖化過程糖糟粗脂肪相變溫度的變化，結(jié)果如圖4所示。

圖4 糖化液糖糟乙醚萃取物（粗脂肪）的DSC圖譜Fig.4 DSC heating curves of fat in residues from saccharification process

由圖4可知，糖化開始（0h），糖糟粗脂肪的相變吸熱高峰溫度為41.76℃，糖化結(jié)束（12h）則變?yōu)?2.19℃，略微升高。造成糖糟粗脂肪相變溫度變化的主要原因?yàn)橹镜闹舅峤M成含量發(fā)生了變化，隨著糖化的進(jìn)行，棕櫚酸、硬脂酸和油酸含量均有所增加，亞油酸含量相對(duì)減少。據(jù)文獻(xiàn)[14]棕櫚酸的熔點(diǎn)為63～64℃，亞油酸的熔點(diǎn)為-5℃，硬脂酸的熔點(diǎn)為69～71℃，油酸熔點(diǎn)為16.3℃，因此棕櫚酸、硬脂酸和油酸含量的增加，使得糖化結(jié)束后（12h）糖糟粗脂肪的相變吸熱高峰溫度升高。與液化過程糖糟乙醚萃取物（粗脂肪）的相變溫度（31～37℃）相比，糖化液糖糟中粗脂肪的相變溫度明顯升高，主要的原因是：a.粗脂肪中脂肪酸種類發(fā)生變化，增加了油酸；b.各脂肪酸的含量發(fā)生變化，棕櫚酸、硬脂酸和油酸含量增加，亞油酸含量減少。

3 結(jié)論

3.1 糖化過程，含糖糟糖化液的密度約為111～112g/100m L，錘度為31～32°Bx，糟液體積比為11%～16%。濕糖糟水分為51%～54%，粗脂肪、蛋白質(zhì)和灰分的干基含量分別為36%～39%、19%～21%、4%～5%。糖化液糖糟（0h）顆粒呈無規(guī)則、片狀圖形，與液化液糖糟類似，平均體積粒徑為74.1μm，整體比液化液糖糟粒徑大，表明液化液的降溫過程其糖糟繼續(xù)發(fā)生凝聚。

3.2 糖化液的糖糟在靜置過程中將會(huì)上浮分層，最后達(dá)到穩(wěn)定平衡。溫度為65℃、100m L糖液混合物約6m in，糟液可達(dá)到平衡，溫度降為50℃，則平衡時(shí)間延長(zhǎng)至約9m in，隨溫度的升高，達(dá)到穩(wěn)定平衡的時(shí)間縮短。

3.3 實(shí)驗(yàn)的糖糟吸附有葡萄糖，其粗脂肪中的脂肪酸主要由棕櫚酸、亞油酸、硬脂酸和油酸組成，糖化開始（0h）各脂肪酸的含量分別為41.36%、55.29%、2.44%和0.91%，相變吸熱高峰溫度為41.76℃；糖化結(jié)束后（12h）分別變?yōu)?0.26%、54.30%、3.90%和1.54%，相變吸熱高峰溫度為42.19℃。

3.4 淀粉糖生產(chǎn)中，液化、糖化階段的糖糟組成一樣，組分含量有所差別。糖化液糖糟粗脂肪、蛋白、灰分等組分相對(duì)含量總體均比液化糖糟高，且相對(duì)穩(wěn)定。

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Study on the properties detection of residues from saccharification in corn starch syrup by enzymatic process

CAIM ang-quan，HUANG Li-xin，WANG Li-ya
（College of Light Industry and Food，South China University of Technology，Guangzhou 510640，China）

The physicochem ical p roperties of corn starch syrup residues from saccharification which was p roduced by enzymatic p rocess was stud ied，inc luding the basic com ponent of residues from saccharification，density of the m ixture of residues and liquid，deg ree b rix of sugar liquid，the ratio of residues and liquid，the relationship between the temperature and residues’rising speed，shape and size of residues，and the characteristics of fat in residues.The result indicated that，the density of the m ixture of residues and liquid was about 111～112g/100m L，the degree b rix of liquid was about 31～32°Bx，the ratio of residues and liquid was 11%～16%.The content of water in residues was about 51%～54%.The content of fat，p rotein and ash in d ry basis residues from saccharification p rocess were respectively 36%～39%，19%～21%and 4%～5%.Shape of residues from saccharification p rocess was flake and irregularity，the same as residues from liquefaction，the average partic le size was 74.1μm，the partic le size was mostly in the range of 10～200μm.In the range of 50～65℃，w ith the tem perature rising，the residues’rising speed became more quick，the time to reach the balance of the ratio of residues and liquid became shorter.The componentof fat from residues weremainly hexadecanoic acid，9，12-octadecadienoic acid，oc tadecanoic acid and 9-oc tadecenoic acid.At the beginning of saccharification，the contents of each fat acid were respectively 41.36%，55.29%，2.44%and 0.91%，finally they became 40.26%，54.30%，3.90%and 1.54%.The phase-transition tem perature of fat acid in corn starch residues during saccharification p rocess was up slow ly，from 41.76℃to 42.19℃.

corn starch syrup；enzymatic；residues from saccharification；physicochem icalp roperties

TS236.3

B

1002-0306（2012）22-0218-05

2012－06－12

蔡莽勸（1987-），女，碩士研究生，主要從事碳水化合物功能化方面的研究。

廣東省教育部產(chǎn)學(xué)研結(jié)合項(xiàng)目（2011A090200062）；2011年華南理工大學(xué)校級(jí)教學(xué)研究項(xiàng)目；2012年華南理工大學(xué)“百步梯攀登計(jì)劃”項(xiàng)目。