【摘要】： 目前國內(nèi)外傳統(tǒng)的雙酶法制取淀粉糖漿的工藝為:玉米→浸泡→分離胚芽→分離蛋白質(zhì)→淀粉洗滌→淀粉漿調(diào)制→噴射液化→糖化→滅酶→過濾→脫色→離子交換→糖漿。此工藝中使用的淀粉是采用濕法生產(chǎn)的。濕法生產(chǎn)淀粉有其優(yōu)點:全部工序是物理加工過程,能獲得純度較高的淀粉。但濕法加工淀粉的缺點是:(1)流程長、投入大;(2)用水多,廢水處理負(fù)荷大;(3)噴射液化工序耗能高。針對以上情況,Linko等提出了高溫擠壓淀粉制取糖漿的研究,但是糖化時間長,糖化液過濾速度非常慢。本文進行了低溫擠壓添加淀粉酶脫胚玉米制取葡萄糖漿的試驗研究,以干法生產(chǎn)的脫胚玉米為原料,并省去傳統(tǒng)雙酶法淀粉糖漿工藝中的噴射液化工序,提高糖化液過濾速度,縮短糖化時間,提高糖漿收率,并能大幅度降低生產(chǎn)投資、減少環(huán)境污染、節(jié)約能耗。在發(fā)明專利《擠壓蒸煮淀粉糖漿原料的加工方法、加工裝置和糖化方法,專利號:ZL200510045327.1》和《擠壓加酶淀粉糖漿原料的加工方法、裝置和糖化方法,申請?zhí)?200710015601.X》及其科研成果的基礎(chǔ)上,開展了本文研究添加酶制劑脫胚玉米擠出物的液化、糖化方法,以獲得脫胚玉米制取葡萄糖漿的新工藝,為葡萄糖漿及其深加工制品生產(chǎn)提供綜合經(jīng)濟效益較好的技術(shù)支持。 (1)探討了擠壓-糖化系統(tǒng)參數(shù)(擠壓時耐高溫α-淀粉酶添加酶量、擠壓機螺桿轉(zhuǎn)速、液化時耐高溫α-淀粉酶添加酶量、液化時間和糖化時葡萄糖淀粉酶添加量)對添加耐高溫α-淀粉酶脫胚玉米擠出物制取葡萄糖漿各項考察指標(biāo)的影響。對各考察指標(biāo)的分析與優(yōu)化處理,得到較優(yōu)擠壓-糖化系統(tǒng)參數(shù)組合,經(jīng)過驗證試驗表明,擠壓添加耐高溫α-淀粉酶脫胚玉米制取葡糖糖漿在技術(shù)上是可行的,而且各項指標(biāo)均優(yōu)于對照試驗。通過正交試驗和驗證實驗結(jié)果,得到了較優(yōu)擠壓-糖化系統(tǒng)參數(shù):擠壓時耐高溫α-淀粉酶添加酶量為0.80L/t、擠壓機螺桿轉(zhuǎn)速140r/min、液化時高溫α-淀粉酶添加酶量0.60L/t、液化時間20.0min、糖化時葡萄糖淀粉酶添加量1.50L/t。 (2)探討了擠壓-糖化系統(tǒng)參數(shù)對添加中溫α-淀粉酶脫胚玉米擠出物制取葡萄糖漿各項考察指標(biāo)的影響。對各考察指標(biāo)的分析與優(yōu)化處理,得到較優(yōu)擠壓-糖化系統(tǒng)參數(shù)組合,經(jīng)過驗證試驗表明,擠壓添加中溫α-淀粉酶脫胚玉米制取葡糖糖漿在技術(shù)上是可行的,而且各項指標(biāo)均優(yōu)于對照試驗。 通過正交試驗和驗證實驗結(jié)果,得到了較優(yōu)擠壓-糖化系統(tǒng)參數(shù):套筒溫度75℃、擠壓時中溫α-淀粉酶添加酶量為10.0L/t、液化時中溫α-淀粉酶添加酶量4.6L/t、液化時間28.0min、糖化時葡萄糖淀粉酶添加量0.9L/t。采用上述較優(yōu)參數(shù),得到糖漿的考察指標(biāo)與擠壓添加耐高溫α-淀粉酶對比,可以看出,糖化液過濾速度、糖漿DE值、比重、出品率、淀粉轉(zhuǎn)化率等指標(biāo)相當(dāng)。 (3)傳統(tǒng)雙酶法制取葡萄糖漿生產(chǎn)工藝中,淀粉原料經(jīng)過調(diào)漿后經(jīng)過糊化、噴射液化、糖化、精制等工序,得到葡萄糖漿。采用擠壓加酶脫胚玉米制取糖漿時,省去了噴射液化,而且糖化時間有傳統(tǒng)的36~40h縮短至12h。同時使用的原料為脫胚玉米,不是商品淀粉,省去了淀粉濕法生產(chǎn)工藝,節(jié)約用水,而且環(huán)保。 (4)脫胚玉米主要的化學(xué)成分為淀粉、脂類、蛋白質(zhì)等。在擠壓過程中這些物質(zhì)發(fā)生了復(fù)雜物理、化學(xué)變化。 采用“急停法”—將擠壓機在正常工作條件下即刻停止螺桿的轉(zhuǎn)動,迅速打開套筒,在5min內(nèi)將擠壓機沿螺桿中軸線左右打開,沿螺桿分段采集樣品。測試每段物料的相應(yīng)指標(biāo),結(jié)果表明,隨著取料部位向擠壓模孔方向推進,淀粉含量降低,淀粉的糊化度和降解程度增大,尤其在添加酶制劑后降解程度更大,還原糖含量增加,添加的酶制劑活性降低,直鏈淀粉含量和脂類含量降低,抗性淀粉含量增加。 (5)研究擠壓過程中淀粉-脂類、淀粉-蛋白質(zhì)復(fù)合物產(chǎn)生規(guī)律。通過CI、DSC、紅外光譜和X-射線分析淀粉與脂類和蛋白質(zhì)發(fā)生復(fù)合的情況。 CI分析結(jié)果表明,淀粉/胚芽混合擠出物、淀粉/蛋白粉混合擠出物的CI表明,淀粉與脂類、蛋白均發(fā)生復(fù)合反應(yīng),產(chǎn)生新的物質(zhì),使直鏈淀粉結(jié)合碘的能力降低。隨著胚芽或蛋白粉添加比例的增加,CI增大。添加中溫α-淀粉酶和高溫α-淀粉酶脫胚玉米擠出物CI值較高,均大于55。但是淀粉-脂類復(fù)合物結(jié)夠不穩(wěn)定,可以分離。 DSC分析結(jié)果表明,淀粉與十六酸混合擠出物的熔融焓變也隨著十六酸添加比例的增加而升高。表明在擠壓過程中淀粉與十六酸發(fā)生復(fù)合,產(chǎn)生復(fù)合物的數(shù)量多,在升溫過程中就需要吸收更多的熱量,因而導(dǎo)致吸熱峰焓變升高。而且復(fù)合物的熔融吸熱峰尖峰溫度均100℃。 FT-IR分析結(jié)果表明,淀粉-脂類復(fù)合物的紅外圖譜表明沒有新官能團特征吸收峰出現(xiàn),說明擠壓淀粉/胚芽沒有基團產(chǎn)生。原淀粉與擠壓淀粉的紅外譜圖可以看出沒有官能團特征吸收峰出現(xiàn)和消失,說明擠壓淀粉沒有新物質(zhì)生成,僅可能發(fā)生晶型的改變,而非化學(xué)結(jié)構(gòu)改變。原淀粉與蛋白粉擠出物紅外圖譜可以表明擠壓純蛋白可能發(fā)生降解,進而催生較多酯基。 X-射線分析結(jié)果表明,原淀粉經(jīng)過擠壓處理以后,大部分的微晶消失,只有少量的微晶存在,亞微晶數(shù)量增多,同時相對應(yīng)的衍射峰強度降低,并產(chǎn)生了一個具有高強度的特征衍射峰,這表明在擠壓過程中產(chǎn)生了具有較強衍射特征峰的新物質(zhì)。在擠壓過程中,添加中溫酶的脫胚玉米結(jié)晶結(jié)構(gòu)破壞程度比添加高溫酶的脫胚玉米的稍大。添加酶制劑脫胚玉米擠出物的X-射線圖譜與原脫胚玉米的X-射線圖片相比較,可以看出,擠出物的衍生峰強度低,在擠壓過程中淀粉的結(jié)晶結(jié)構(gòu)破壞,有淀粉-脂復(fù)合物的衍射峰出現(xiàn)。
【學(xué)位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：F426.82;F224
【圖文】：

圖 1-1 a 直鏈淀粉的分子結(jié)構(gòu)；b 直鏈淀粉的螺旋結(jié)構(gòu)Fig.1-1 a Molecule structure of amylose; b Double helix of amylose in starch

圖 1-2 a 支鏈淀粉的分子結(jié)構(gòu)；b 支鏈淀粉結(jié)構(gòu)模型Fig.1-2 a Molecule structure of amylopectin; b Model of amylopectin struc直鏈淀粉是一種線性多聚物，由α-D-葡萄糖通過α-1,4糖苷鍵鏈接而成的鏈狀螺旋，每六個葡萄糖殘基組成螺旋的一個節(jié)距，節(jié)距內(nèi)部只含有氫原子，呈疏于螺旋外側(cè)（見圖1-1b）。直鏈淀粉除了除了直鏈分子外，還有一種在長直鏈上的分枝的分子，分枝點是α-1,6糖苷鍵連接，平均每180~320葡萄糖殘基有一個

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本文編號：2714123