梁新紅，孫俊良，唐 玉，李元召

（河南科技學(xué)院食品學(xué)院，河南新鄉(xiāng) 453003）

研究分析表明[1－2]，甘薯渣中含10%～30%的果膠物質(zhì)，甘薯是提取果膠的良好材料。分離淀粉后的甘薯渣中仍含有20%～40%淀粉，這些淀粉的存在嚴(yán)重影響了提取果膠的純度及其在食品中的應(yīng)用，因此，開發(fā)和利用薯渣中的果膠資源，首先要除去甘薯渣中的淀粉。甘薯渣中淀粉去除方法一般有過篩法[3]和酶解法，過篩法所需設(shè)備及材料價格昂貴，操作繁瑣，所用大量的水易造成環(huán)境污染。劉樹棟等[4]加入石灰水可提高篩分效果，但加入石灰水也加大了水用量，造成資源浪費和水污染。酶解法主要采用淀粉酶系酶類，酶解條件溫和，無需高溫、高壓設(shè)備，操作簡便且不易造成污染。本實驗采用高溫α－淀粉酶、糖化酶、普魯蘭酶對甘薯渣中淀粉進行酶解，并對其工藝參數(shù)進行優(yōu)化。研究對甘薯果膠的生產(chǎn)具有理論及實踐意義。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

甘薯 徐薯18號，由鄭州福源生物科技有限公司提供；酶制劑 高溫α－淀粉酶（20000U/mL），糖化酶（10萬U/mL），普魯蘭酶（2000U/mL），鄭州市福源生物科技有限公司。

RC5C型冷凍離心機 美國Sorvall Znstruments（Du Pont）公司；WFJ 7200型分光光度計 上海尤龍尼柯儀器有限公司；QUANTA 200型環(huán)境掃描電鏡 美國FEI公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 甘薯渣制備 取新鮮甘薯500g，洗凈，用粉碎機打碎，40目篩過濾，濾液進行淀粉分離，濾渣經(jīng)清水清洗4次，清洗后的薯渣40℃烘干，備用。甘薯渣用前測定水分，文中甘薯渣以干渣計。

1.2.2 甘薯渣中淀粉去除方法 將甘薯渣稱重，按照比例加一定量的水，調(diào)整pH為6.0，加入高溫α－淀粉酶在90℃酶解；酶解結(jié)束后降溫至60℃，調(diào)整pH至4.5，加入糖化酶、普魯蘭酶進行酶解。研究3種酶的酶解時間對淀粉處理效果的影響。

1.3 分析方法

1.3.1 甘薯渣中淀粉含量測定 食品中淀粉的測定參考GB/T 5009.9－2008[5]。

1.3.2 還原糖含量的測定 采用DNS法（3，5－二硝基水楊酸法）[6]。

1.3.2.1 DNS試劑的配制 3.15g 3，5－二硝基水楊酸

131mL 2mol/L NaOH溶液，加到250mL含有92.5g酒石酸鉀鈉的熱水溶液中，再加2.5g結(jié)晶酚和2.5g亞硫酸鈉，攪拌溶解。冷卻后加蒸餾水定容至500mL，貯于棕色瓶中放置7d后備用。

1.3.2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制 準(zhǔn)確取0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8mL的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)液加入到25mL刻度試管中，各加蒸餾水補充到1mL，再分別加入1.5mL DNS試劑，充分混合，在沸水浴中加熱5min，取出后立即用流水冷卻至室溫，再以蒸餾水定容至25mL刻度處，用橡皮塞塞住管口，混勻。在540nm波長下測定其吸光度值，繪制葡萄糖含量x與吸光度y的標(biāo)準(zhǔn)曲線（見圖1）。

1.3.2.3 還原糖含量測定 向具塞試管中分別加入1.5mL DNS試劑，1.0mL蒸餾水，再加入0.5mL經(jīng)過適當(dāng)倍數(shù)稀釋的加酶甘薯渣料液，于沸水浴中加熱5min，取出后立即用冷水冷卻至室溫，定容至25mL（采用25mL具塞比色管），于可見分光光度計540nm比色?？瞻讓嶒炗烧麴s水代替酶液。

式中：c：標(biāo)準(zhǔn)曲線方程求得的還原糖毫克數(shù)；V：提取液體積（mL）；a：顯色時吸取樣品液體積（mL）；w：樣品重（g）。

1.3.3 電鏡觀察 采用QUANTA 200環(huán)境掃描電鏡進行觀察。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

采用DPSv 7.55數(shù)據(jù)處理軟件對實驗數(shù)據(jù)的方差顯著性進行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 固液比及高溫α-淀粉酶酶解時間對甘薯渣中淀粉酶解的影響

在溫度90℃，pH6.0條件下，分別向固液比為1∶10、1∶15、1∶20的甘薯渣料液中加入高溫α－淀粉酶15U/g甘薯渣，考察固液比為1∶10、1∶15、1∶20時，酶解時間對酶解效果的影響，結(jié)果見圖2。

由圖2可知，固液比對淀粉酶解反應(yīng)影響較大。當(dāng)固液比為1∶15時，酶解時間為30min時，淀粉轉(zhuǎn)化率最高，達52.22%±0.89%；其次固液比為1∶10，酶解時間為30min時，淀粉轉(zhuǎn)化率為49.25%±0.57%；固液比為1∶20時，淀粉轉(zhuǎn)化率只能達到36%±0.410%。這可能是因為當(dāng)固液比為1∶10時，酶的作用不能充分發(fā)揮，而當(dāng)固液比1∶20時，酶卻被稀釋的緣故。另外，在酶解反應(yīng)0～30min，三種固液比條件下，隨著酶解反應(yīng)時間的延長，還原糖轉(zhuǎn)化率逐漸升高，在酶解作用30min時均達到最高值，繼續(xù)延長反應(yīng)時間，淀粉轉(zhuǎn)化率不再升高。故當(dāng)甘薯渣與水固液比為1∶15時，酶解時間30min時，淀粉轉(zhuǎn)化率相對最高，酶解效果最佳。

2.2 糖化酶酶解時間對甘薯渣中淀粉酶解效果的影響

經(jīng)高溫α－淀粉酶作用過的甘薯渣醪液，降溫至60℃，調(diào)節(jié)pH4.5后，加入糖化酶15U/g甘薯渣，考察作用時間對淀粉轉(zhuǎn)化率的影響，結(jié)果如圖3所示。

由圖3可知，甘薯渣料液中淀粉轉(zhuǎn)化率隨著糖化酶酶解時間的延長而不斷增加。在酶解時間達120min時，淀粉轉(zhuǎn)化率最高達到83.86%±0.41%，在90min時淀粉轉(zhuǎn)化率為83.28%±0.90%，經(jīng)方差顯著性分析，酶解時間為120min與90min時，淀粉轉(zhuǎn)化率在p＞0.05水平?jīng)]有顯著性差異。糖化酶的繼續(xù)作用比單一使用高溫α－淀粉酶時淀粉轉(zhuǎn)化率提高了約31.63%，因此糖化酶繼續(xù)酶解時間為90min。

2.3 普魯蘭酶酶解時間對酶解效果的影響研究

溫度保持60℃，調(diào)節(jié)pH至4.5，繼續(xù)向甘薯渣醪液中加入普魯蘭酶20U/g甘薯渣，隨著反應(yīng)時間的延長，考察普魯蘭酶酶解效果，結(jié)果如圖4所示。

由圖4可知，在普魯蘭酶作用60min，淀粉轉(zhuǎn)化率為91.31%±0.4563%，加入普魯蘭酶繼續(xù)酶解90min時測得淀粉轉(zhuǎn)化率達到最高值93.32%±0.30%，隨著酶解時間繼續(xù)增加，淀粉轉(zhuǎn)化率變化不明顯。經(jīng)顯著性方差分析，普魯蘭酶酶解時間在90min和120min時，淀粉轉(zhuǎn)化率在p＜0.05水平上沒有顯著性差異。故選擇普魯蘭酶酶解作用90min。結(jié)合2.2和2.3可知，使用普魯蘭酶比糖化酶酶解率提高了約9.46%。

2.4 復(fù)合酶制劑共同作用對甘薯渣淀粉酶解作用的影響

向甘薯渣固液比為1∶15的料液中加入高溫α－淀粉酶，在90℃酶解30min，然后醪液冷卻至60℃，依次加入糖化酶、普魯蘭酶，在60℃保溫酶解，隨著酶解反應(yīng)時間的延長，淀粉轉(zhuǎn)化率如圖5所示。

由圖5可知，隨著酶解時間的增加，淀粉轉(zhuǎn)化率逐漸增加。當(dāng)酶解時間增至180min時，淀粉轉(zhuǎn)化率為94.22%±3.43%。酶作用時間增至270min時，淀粉轉(zhuǎn)化率為94.35%±1.75%。經(jīng)方差顯著性分析，復(fù)合酶制劑酶解時間在180～270min時，淀粉轉(zhuǎn)化率在p＜0.05水平上沒有顯著性差異。因此，復(fù)合酶制劑共同作用提高了淀粉轉(zhuǎn)化率，酶解時間最佳為180min。

由以上分析可知，三種酶單獨依次作用于甘薯渣時，淀粉轉(zhuǎn)化率為93.32%±0.3%，酶解總時間為210min；而采用三種酶的復(fù)合酶制劑共同作用時，淀粉轉(zhuǎn)化率為94.22%±3.43%，酶解時間為180min。因此酶解最佳條件選擇復(fù)合酶制劑共同作用。

2.5 酶解效果顯微結(jié)構(gòu)比較分析

未加任何酶制劑的甘薯渣和經(jīng)過復(fù)合酶制劑酶解之后的甘薯渣，分別在電鏡下觀察其顯微結(jié)構(gòu)，結(jié)果如圖6和圖7所示。

由圖6和圖7可知，在未加入任何酶制劑的甘薯渣顯微結(jié)構(gòu)圖片視野中布滿了圓形淀粉小顆粒，殘留淀粉含量較高，在相同倍數(shù)電鏡下觀察經(jīng)過復(fù)合酶制劑酶解作用后，觀察到視野中殘留淀粉顆粒極少，視野中可觀察到殘留的纖維素較多，纖維結(jié)構(gòu)較為明顯。較為直觀的表明復(fù)合酶制劑的使用極大地促進了淀粉的分解。

3 結(jié)論

甘薯渣中淀粉去除的最佳工藝為固液比為1∶15，甘薯渣醪液pH6.0，經(jīng)高溫α－淀粉酶在90℃酶解30min；調(diào)整pH4.5，然后依次加入糖化酶、普魯蘭酶，在60℃保溫酶解180min，淀粉轉(zhuǎn)化率較高，速度較快，根據(jù)電鏡圖片可知，去除淀粉效果較好。因此，甘薯渣去淀粉可以采用高溫α－淀粉酶、糖化酶和普魯蘭酶復(fù)合酶制劑去除淀粉。

[1]杜連起.甘薯渣綜合利用的研究[J].西部糧油科技，1999，24（6）：53－57.

[2]Takamine K，Abe J，Shimono K.Physicochemical and gelling characterization of pectin extracted from sweet potato pulp[J].Journal of Applied Glycoscience，2007，54：211－216.

[3]沈群.薯類加工技術(shù)[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2008.

[4]劉樹棟.薯芋類制品768例[M].北京：科學(xué)技術(shù)文獻出版社，2006.

[5]中華人民共和國衛(wèi)生部中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.GB/T 5009.9－2008食品中淀粉的測定[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

[6]張永勤，王哲平，宋雨梅，等.還原糖測定方法的比較研究[J].食品工業(yè)科技，2010，31（6）：321－324.