2021Vol.40No.3
•186*Serial No.349China Brewing Experience Exchanges
玉米粉液化及糖化工艺条件优化
孙铭泽。宋遥遥，卢晓霆*
（长春工业大学化学与生命科学学院.吉林长春130012）
摘要：以玉米粉为原料，葡萄糖当量（DE）值作为评价指标，研究料液比、时间、酶添加量、温度、pH值对玉米粉液化及糖化效果的影响，采用单因素及正交试验对液化、糖化工艺参数进行优化。结果表明，将玉米粉加水配制成料液比l：4（g：mL）的浆料，调pH6.2，最佳液化工艺条件为淀粉酶添加量'U/g、液化温度80"、液化时间60min、液化液调pH4.3；最佳糖化条件为糖化酶添加量250U/g、糖化温度60"、糖化12h o在此最佳下，糖值达到93.1%。
关键词：玉米粉化；糖化化糖值
中图分类号:TS225.6文章编号*0254-5071（2021）03-0186-05doi:10.11882/j.issn.0254-5071.2021.03.035引文格式：孙铭泽，宋遥遥，卢晓霆•玉米粉液化及糖化工艺条件优化[J].中国酿造,2021,40（3）：186-190.
Optimization of liquefection and saccharification process of com flour
SUN Mingze,SONG Yaoyao,LU Xiaoting*
(College of C hemistry an/Li_0Sciences,Changchun University of Technology,Changchun130012,China)
Abstract：Using corn flour as raw material and dextro equivalent(DE)value as evaluation index,the effects of dififerent solid-liquid ratio,time,enzyme addition,temperature and pH on the liquefaction and saccharification process of corn flour were optimized.The processing parameters of liquefaction and saccharification were optimized through single factor and orthogonal experiments.Results showed that using corn flour,adding water to prepare slurry with solid-liquid ratio of1：4(g：ml),adjusting pH to6.2,the optimal liquefaction conditions were a-amyla addition8U/g,liquefaction temperature80"and liquefaction time60min,and adjusting pH of the liquefied mash to4.3.The optimal saccharification conditions were glucoamyla addition250U/g,saccharification temperature60"and time12h.Under the conditions,the DE value was93.1%.
Key words：corn flour;liquefaction;saccharification;process optimization;dextro equivalent value
玉米作为主要的粮食作物，一直以来是商品市场上的大品种，玉米深加工产品主要有玉米淀粉、玉米蛋白粉、变性淀粉、玉米淀粉糖、玉米油、食用酒精、谷氨酸、赖氨酸、木糖醇等数百个品种叫微生物油脂也可采用玉米淀粉糖发酵生产倒，具有潜在商业化价值，可应用于营养保健品、药物、水产养殖饲料和生物柴油原料等方面冋。但目前国内生产淀粉糖的原料大都采用玉米淀粉，生产，作发酵用糖肌的玉米淀粉生产术相比，玉米粉是将玉米籽粒通过、、
等方，，脂的玉米粉。玉米粉水糖有糖、蛋白、脂种生、矿物和微等，是发酵工业物价的重要原料"叫玉米粉化、糖化工化的方有、糖化法、化、等卩15#，目的是化，糖化有，糖化，糖，，生产V
本研究以玉米粉为原料，以葡萄糖当量（dextro equivalent，DE值作价，过
收稿日期:2020-09-02修回日期:2020-11-01
基金项目：吉林省科技厅重点科技研发项目（2018021047NY）
玉米粉水糖化、糖化工化，在
微生物油脂的工业化生产。
材料与方法
1.1材料与试剂
玉米粉（水13.85%，粗淀粉71.10%）：市售；！-淀粉酶（酶活4000U/g）：天津市光复精细化工研究所；糖化酶（酶活100000U/g）：上海源叶生物科技有限水化陇化工股份有3,5-$硝基水杨酸（3,5-dinitrosalicylic acid,DNS）（分析纯）：阿拉丁剂（上有丙三醇、糖（均北京化工厂；氢氧化钠市发展有限公司。
1.2仪器与设备
BGT-8A糖化仪：杭州博日有GT10-1型高速台式离心机：北京代北利离心机有UV5100B 紫外可见度计：上仪器有LH-T55数显折仪：杭州陆恒生物有。
1.3试验方法
作者简介：孙铭泽（1994-），男，硕士研究生，研究方向为功能食品与发酵技术。*通讯作者：卢晓霆（1963-），男，教授，本科，研究方向为功能食品与发酵技术。
2021年第40卷第3期
总第349期
・1 87・
中国酿造
经验交流
1.3.1玉米糖液制备工艺流程
水
理淀粉酶、CaCl ) 糖化酶
玉米粉"调浆"调pH "液化"调pH "糖化"升温灭酶、过
滤"玉米粉糖液
1.3.2分析方法
(1) 还原糖的测定
采用DNS 法［⑹，待测液5 000 4/min 离心10 min ，取上清
液稀释至适宜倍数待测；葡萄糖标准曲线的制备，取配制 好的不同含量得标准葡萄糖溶液0.5 mL ，再加入3,5-二硝基
水杨酸(DNS )试剂1.5 mL ，轻摇混匀，沸水浴5 min 显色，冷
却后加4 mL 去离子水，振荡均匀。在
540 nm 处比色，
去离子水
，测 的
。
(y )
标，葡萄糖含量(x )横坐标，绘制葡萄糖标准曲线，
得到回归方程为y >0.000 7x +0.021 9，相关系数0.992 1~
取适 稀释 的 0.5 mL ，按上述方法测 ，按照
标准曲线回归方程 待测液还原糖含量。
(2)
含量的测定
采用折光法问测定料液的干物质含量(o Bx )。
(3) 葡萄糖量
DE
叫
DE = 原糖含' (/100 mL)x 100%
含' (g/100 mL )
1.3.3玉米粉糖液液化工艺优化
液化液的DE
制
在15%〜20%［19-20】。液化DE 值
过低，液 化、 、不宜操作，
液化
不 的 子 入糖化过程， 糖化 量；
液化程 过 不 糖化过程酶
，
化
试验：以玉米粉为原料， 液
1 ：8、
1 ：5、l ：4、l ：3、l ：2(g ：mL )配制不同浓度的粉,pH 值为6.2,
无水氯化钙含量0.2%, a -淀粉酶 加量
2 U/g 、4 U/g 、6 U/g 、8 U/g +10 U/g 玉米粉，液化温
70 %、75 %、
80 %、85 %、90 %，液化时间分别为 20 min +40 min 、60 min 、 80 min 、100 min ，酶解结束沸水浴 10 min 灭酶,5 000 r/min
离心取上清液，测定原糖含量
含量，DE ,
液比、a -淀粉酶 加量、液化温度及液化
玉米粉糖液液化的
试
试 得，用L9(34)
E 设计，以DE
标，进行3 3水
米勒斯
what about now试验确定
液化
1.3.4 玉米粉糖液糖化工艺优化
试
液化液调pH 值为4.3，糖化温度分别为
50 %、55 %、60 %、65 %、70 %，糖化酶添加量分别为50 U/g 、 100 U/g 、150 U/g +200 U/g +250 U/g +300 U/g ，糖化时间
为 2 h 、4 h 、6 h 、8 h 、10 h 、12 h 、14 h ，糖化液沸水浴 10 min 灭酶，
5 000 r/min 离心取上清液，测定还原糖含量与干物质含量,
计DE 糖化酶加量、糖化温及糖化
玉米粉
糖液糖化的
试
试 得，用L 9(34)疋
计，DE 价标， 3 3水
试验确定
糖化
1.3.5数据处理方法
本研究测定试均重复3次，
均值的方表
示 用O E A3.1软
试 计,SAS 9.1 数据
处理。
2结果与分析
2.1玉米粉糖液最佳液化工艺条件的确定
2.1.1料液比对液化效果的影响
由图1可知，随着玉米粉浆中含水量的降，DE 值先逐 渐增加又降，液
1 ：4(g :mL ) DE ；液
过小即液 过，淀粉水产
酶活
力稳定性降M，液中原糖产生的少,DE
；
液过即液 过，理论上可产生多的 增
加酶活力稳定性有提 用，但 液含水量过，原 玉
米粉 水不充，流动性 差，
，不 酶与底，故产生的还原糖 少，造
液DE 值较低［21-2210此，最适 液
1：4(g ：mL )，此
液淀粉水 产物糊
可 酶活力稳定性增加，同 有 酶
，
产生短链 和少量低分子糖类，从而还原糖增加、DE 值 最大。
图1料液比对葡萄糖当量值的影响
Fig. 1 Effect of solid-liquid ratio on dextro equivale n t value
2.1.2液化时间对液化效果的影响
液化开始 首先是a -淀粉酶
淀粉 子中的a -1,4糖
［键产生 和 聚糖，此酶促反应速
快。但a -淀粉酶
不能水a -1,6糖［键，也不能水紧靠支点的a -1,4糖［
键， 水 支链淀粉的速
链淀粉慢。此 酶 产的积累a -1,6糖［键
例的增
得酶促反应
速
降㈤。由图2可知，液化 40 min ,DE 达到
一个 点，其原 是 初 原糖含量的增加速
度比
2021Vol.40No.3
•188・Serial No.349China Brewing Experience Exchanges 含量增加的速度要快，但是此时的还原糖含量却没有达到
最大值。而当液化时间为60*in时,DE值稍有降低，是因为
还原糖的含量平稳，干物质量略有升高[182o之后随着时间
增加DE值逐渐升高。考虑液化醪DE值在15%〜20%对后
序糖化有利，因此，选择最适液化时间为60min。
图2液化时间对葡萄糖当量值的影响
Fig.2Effect of liquefactio n time on dextro equivale n t value
2.1.3a-淀粉酶添加量对液化效果的影响
在酶促反应中，底物浓度足够高时，酶促反应速度随着酶添加量的增加而提高。由图3可知，随着a-淀粉酶添加量的增大，液化醪DE值逐渐提高。当液化醪液化程度(DE 值)控制在15%〜20%时，利于后糖化。a-淀粉酶添加量>8U/g时,DE值高，的，利于后续糖化酶结，影响糖化酶的催化效率/24]o 因此，最适a-淀粉酶添加量为6U/g o
图3a-淀粉酶添加量对葡萄糖当量值的影响Fig.3Effect of a-amyla additi o n on dextro equivale n t value
2.1.4液化温度对液化效果的影响
玉米淀粉的糊化温度是65〜75!，糊化过程淀粉颗粒吸，结，有利于液化程酶底物，
淀粉低液。由图4可知，在液化温度为80!时DE值最高，在温度高于80!后DE值有所降低。这是因为在温度，酶促反应速度随温度的升高而增快，最适反应温度后，升高温度酶的失，使反应速度下降[25]0因此，最适液化温度为80!o
图4液化温度对葡萄糖当量值的影响
Fig.4Effect of liquefacti o n temperature on dextro equivale n t value
2.1.5液化条件优化正交试验
因结果，考液化时间、a-淀粉酶量、液化温度3个因对玉米粉液化程度的影响，选择适的水平，以DE值为考，最优液化。结果表1，表2。
表1玉米粉液化条件优化正交试验结果与分析
Table1Results and analysis of orthogonal experiments for
liquefaction conditions optimization of corn flour
试验号
A液化温度/B a-淀粉酶量/
(U・g E1)
C液化时间/
min
DE值/
% 11(75)1(4)1(50)14.2
21(75)2(6)2(60)17.7
31(75)3(8)3(70)18.2
42(80)1(4)2(60)19.1
52(80)2(6)3(70)20.5
62(80)3(8)1(50)19.8
73(85)1(4)3(70)17.1
83(85)2(6)1(50)15.9
93(85)3(8)2(60)19.2
2011年安徽高考分数线16.70016.80016.633
k219.80018.03318.667
17.40019.06718.600
R 3.100 2.267 2.034
表2玉米粉液化条件优化正交试验结果方差分析Table2Variance analysis of orthogonal experiments results for liquefaction conditions optimization of corn flour
方差来源平由度均方F值"值
模型34.5946 5.76634.9450.029*
A15.86027.93048.0610.021*
B7.7272 3.86423.4180.043*
C8.0072 4.00424.2670.041*误差0.33020.165
总计34.9248
注：#”表示对结果影响显著(P<0.05)
o
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中国酿造
经验交流
bahrain由表1可知，液化工艺条件对于液化程度的影响主次
顺序为A >B > C ，即液化温度'*淀粉酶量>液化时间+最
优液化工艺条件组合为A 2B 3G ，即液化温度80 !、！(淀粉酶
量8 U/g 、液化时间60 min 0在此最佳液化条件下进行3次平 行验证试验，液化液DE 值为20.6%。
从表2可以看出，液化条件对液化程度的影响均达到
了显著水平(P V0.05)。因此在玉米粉糖液液化时，液化温 度、！-淀粉酶量和液化时间这3个因素都要考虑。
2.2玉米粉糖液最佳糖化工艺条件的确定2.2.1糖化时间对糖化效果的影响
图5糖化时间对葡萄糖当量值的影响
Fig. 5 Effect of saccharificati o n time on dextro equivale n t value
由图5可知，糖化时间8h 之前，随着时间的推移糖化醪 的DE 值大幅度提高；在糖化时间8〜14 h 时DE 值提高 大,
于平；糖化时间〉14h 之,DE 值
显，
大学英语三级作文
因糖化酶
很低，除能从淀粉分子非
末
Q -1,4糖
之，能
a -1,6糖
和
！-1,3
糖，前的度要于 糖；糖化酶作
于 淀粉时，从非 末端顺次下葡萄糖
，
到 a -1,6糖
分 ，
a -1,6糖
，
a -1,4糖
水，故水
淀粉的 度 水a -1,6糖
度
的
国。因此，考虑提高 和 时间， 最
优糖化时间为10 h 。
2.2.2糖化酶添加量对糖化效果的影响
95 90
85
80 75
70
65
60 -------------------------------------------------0 50 100 150 200 250 300 350
糖化酶添加屋/ (U •呼)
图6糖化酶添加量对葡萄糖当量值的影响
Fig. 6 Effect of glucoamyla additi o n on dextro equivale n t value
糖化醪 度
高时，随着 酶量的 糖化程
度 随之 [27]0由图6可知，随着糖化酶 量的 ，
糖化醪DE 值
，糖化酶 量为200 U/g 原料,DE 值
达到高，之随着酶量
，DE 值
量于平，这
因为糖化酶 量低时，液酶达到和，酶
分， 糖产量 低，酶量达到 和，酶量的
对 影响大， 糖的 量化 显，因此,
合考虑 和糖化酶 ， 最
酶量为200 U/g o
2.2.3糖化温度对糖化效果的影响
糖化温度能显著影响酶 ，在 的温度 ，
酶
随着温度的 高 ，最 温度时到达最
。温度 高， 酶，酶 度降
低[28]。由图7可知,DE 值在糖化温度低于60 !
高，糖化温度高于65 ! 糖化酶 ，DE 值 低。
因此，
最适糖化温度为60 !o
图7糖化温度对葡萄糖当量值的影响
Fig. 7 Effect of saccharificati o n temperature on dextro equivale n t
value
2.2.4糖化条件优化正交试验
因素试验
，以DE 值为考
，进行
试验
最优糖化工艺条件。
试验典雅意思
分析见
表3，方差分见表4。
表3玉米粉糖化条件优化正交试验结果与分析
poorguy
Table 3 Results and analysis of orthogonal experiments for
saccharification conditions optimization of corn flour
试验号英文翻译工具
A 糖化温度/
B 糖化酶
量/
(U ・g -)c 糖化时间/
h de X/%
11(55)1(150)1(8)75.32
1(55)
2(200)2(10)84.43(55)3(250)
3(12)
85.2
42(60)1(150)2(10)88.65
2(60)2(200)3(12)
93.7
62(60)
3(250)
1(8)90.873(65)1(150)3(12)
85.6
83(65)2(200)1(8)86.3
9
3(65)
3(250)
2(10)
89.5
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续表
试验号A糖化温度/
!
B糖化酶添加量/
(U・g-1)
C糖化时间/
min
DE值/
% 81.63383.16784.133
91.03388.13387.500
87.13388.50088.167
R9.400 5.333 4.034
表4玉米粉糖化条件优化正交试验结果方差分析Table4Variance analysis of orthogonal experiments results for saccharification conditions optimization of corn flour
方差来源平方和自由度均方F值"值
模型215.114635.85777.1120.013*
A133.820266.910143.8920.0007** B53.247226.62457.2550.017*
C28.047214.02430.1590.033*误差0.93020.465
总计216.0448
注表示对结果影响显著(P<0.05),#(”表示对结果影响极显著("<0.01)。
由表3可知，糖化工艺条件的主次顺序为糖化温度〉糖化酶添加量〉糖化时间；得到最佳糖化工艺条件组合为-2B3C3，即糖化温度60!，糖化酶添加量250U/g，糖化时间12h。在此优化工艺条件下进行3
次平行验证试验，糖化液DE值为93.1%。由表4可知，糖化酶添加量和糖化时间对结果均有显著的影响("<0.05)，糖化温度对结果有极显著的影响("<0.01)。因此，在玉米粉糖液糖化时，温度、糖化酶添加量和时间这三个因素都要考虑。
3结论
通过单因素与正交试验玉米粉糖液的最佳液化和糖化工艺条件，即最佳液化工艺条件为液化温度80!、«-粉酶添加量为8U/g、液化时间60min；最佳糖化条件为糖化温度60!、糖化酶添加量250U/g、糖化时间12h。在此最佳工艺条件下，的玉米粉糖液DE值93.1%，糖液度高，玉米粉糖液的量和得率。本研究及结果可为玉米粉糖液双酶法的工业化提供依据。
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