机械活化对木薯淀粉与真菌α-淀粉酶糖化效果的影响

<<<粮食工程·技术机械活化对木薯淀粉与真菌0(一淀粉酶糖化效果的影响袁建微黄祖强胡华宇童张法周龙昌(广西大学化学化工学院)【摘要】采用搅拌球磨机对木薯淀粉进行机械活化，将不同活化时间的木薯淀粉在相同条件下与真菌0I一淀粉酶进行酶解反应．以葡萄糖值为评价指标，分别考察了机械活化时间、糊化温度、糖化时间、底物(淀粉)浓度、酶用量、糖化温度、以及反应体系pH值等因素对糖化液中还原糖含量的影响。结果表明，机械活化预处理能提高木薯淀粉酶解反应液中的还原糖的含量，说明机械活化能有效地提高木薯淀粉的酶解反应活性，酶解速度加快。【关键词】木薯淀粉；真菌0I一淀粉酶；机械活化；糖化中图分类号：TS231文献标识码：A文章编号：1673—7199(2008)02—0105—05淀粉是一种多晶高聚物，其颗粒中一部分分子排列成疏松的非晶区(无定形区)；另一部分分子则排列成高度有序的结晶区，对水、酶及化学试剂有较强的抵抗能力。因此以淀粉为原料。无论是淀粉糖系列产品还是酒精、乳酸等的生产，其传统方法都必须先加热淀粉乳使淀粉颗粒吸水膨胀、糊化，破坏其结晶结构．然后用酸或液化酶对糊化淀粉进行催化水解到一定的糊精和低聚糖程度，使糊粘度降低，流动性增强，最后再糖化及生产其他产品。真菌OL一淀粉酶是内切酶．能水解OL一1。4葡萄糖苷键，绕过但不能水解OL一1．6葡萄糖苷键继续作用，把淀粉迅速水解成利于过滤的非极限糊精。木薯淀粉中支淀粉的含量高达83％，支淀粉是由许多支链通过0／．一1，6糖苷键结成的树枝状大分子。支链中只含0／．一1，4糖苷键，平均长度为20—25个葡萄糖单位，即木薯淀粉中含有4％一5％的0／．一1。6糖苷键。因此，木薯淀粉中的0／．一1，6葡萄糖苷键便成了糖化过程中的主要障碍。不仅会降低糖化速度，还会影响糖化程度和产率。目前对淀粉进行预处理研究方法主要集中在热降解、生物降解、化学降解、微波降解等方面。机械活化(Mechanicalactivation)是指固体颗粒物质在摩擦、碰撞、冲击、剪切等机械力作用下，使晶体结构及物化性能发生改变，使部分机械能转变成物质的内能。从而引起固体的化学活性增加。对木薯淀粉的机械活化效果研究发现：木薯淀粉在机械活化过程中。由于摩擦、碰撞、冲击、剪切等机械力的作用，其紧密的颗粒表面及晶体结构受到了破坏，结晶度下降，冷水溶解度和透明度大幅提高、糊粘度下降，并能有效地提高其化学反应活性。本工作试图将机械活化这门新兴的交叉技术引入淀粉的糖化过程中。对木薯淀粉进行预处理以提高其酶解活性。以真菌一淀粉酶为糖化酶．通过研究机械活化时间、糊化温度、糖化时间、底物浓度、酶用量、糖化温度、反应体系pH值等不同反应条件对淀粉糖化液葡萄糖值的影响来考察机械活化预处理对木薯淀粉免糊化、液化直接糖化的效果。1试验与方法1．1材料与设备原料与试剂：木薯淀粉(工业级，广西明阳生化科技股份有限公司)；真菌0【一淀粉酶(BR，深圳绿微康生物有限公司)；柠檬酸(AR，广东汕头市西陇化工厂)；磷酸氢二钠(AR，广东汕头市光华化学厂)，葡萄糖(AR，广东汕头市光华化学厂)；3，5一二硝基水杨酸(CP，国药集团化学试剂有限公司)；丙三醇(AR，广东汕头市西陇化工厂)；氢氧化钠(AR，广东汕头市维普资讯http://www.cqvip.com技术·粮食工程>>>西陇化工厂)；可溶性淀粉(AR，国药集团化学试剂有限公司)等。仪器：DF2101B集热式恒温磁力搅拌器(巩义市英峪予华仪器厂)；HZ010t恒温振荡水槽(上海市试验仪器总厂)；802B离心机(上海安亭科学仪器厂)；BCD-210W电冰箱(万宝电器集团公司)；721分光光度计(上海分析仪器厂)；PHS一25型pH计(上海精科雷磁)等。活化装置：机械活化设备为自制高能效搅拌磨，由普通4,16mm钻床改装而成，配置调速电机，可根据试验需要调节搅拌轴的转速；研磨筒为内径115mm、高170mm、有效容积1200mL、带冷却套的不锈钢罐；磨介质为西6mm的不锈钢磨球。1．2试验方法1_2_1机械活化木薯淀粉的制备试验时在研磨筒中加入磨介质300mL(堆体积)，按试验设计要求．调好转速和恒温水浴温度后，放入木薯原淀粉50g，达到规定活化时间后取出过筛分球，样品密封保存．并及时分析。1．2．2淀粉糖化试验方案称取不同活化时间淀粉7．5000g(干基)，加蒸馏水溶解并配置成一定浓度的淀粉溶液：称取相同量的木薯原淀粉样品，加入适量蒸馏水，搅拌均匀，于设定糊化温度水浴中糊化15min，冷却后再配制成一定浓度的淀粉溶液。取所需量的上述淀粉溶液放入20mmx200mm带刻度的试管中．加入5mL一定pH值的磷酸氢二钠一柠檬酸缓冲溶液，将试管放入已恒温(反应温度)的水浴振荡器中振荡预热10min．然后加入已配好的具有一定活力的真菌