合水粉葛液化糖化工艺研究

刘健南　郑琳　张华建等

摘要： 通过单因素和正交试验，探讨不同因素对合水粉葛液化糖化过程中DE值的影响。试验得出最佳液化工艺条件为：α-淀粉酶添加量为12 U/g，pH值为6 0，液化温度为60 ℃，液化时间为180 min；最佳糖化工艺条件为：糖化酶添加量为200 U/g，pH值为4 0，糖化温度为50 ℃，糖化时间为90 min。结果表明，该工艺的还原糖产量较高，为合水粉葛果酒酿造打好基础。

关键词： 合水粉葛；液化；糖化

中图分类号： TS262 7 文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2015）08-0284-03

粉葛（Pueraria thomsonii Benth）别称干葛藤，与野葛[Pueraia lobata（Willd） Ohwi]一起构成我国分布最广的2种豆科葛属植物。葛根是葛的地下块根，富含葛根素、黄酮类物质、花生酸、维生素以及钙、铁、锌、硒等多种微量元素，具有降低心肌耗氧量、增加冠脉脑血管血流量、缓解心绞痛、抗心律失常、增强机体免疫力等作用 [1-2]，属于国家卫生部公布的药食同源植物 [3]。合水粉葛是广东省佛山市高明区出产的具有独特优良品质的粉葛，是国家地理标志保护产品 [4]。

淀粉的液化糖化是合水粉葛果酒生产过程的关键环节，是利用α-淀粉酶的液化作用和糖化酶的糖化作用，将粉葛中的淀粉分解为麦芽糖、葡萄糖等可发酵性糖的加工工序。本研究对粉葛液化糖化工艺进行了探讨，并确定了基本工艺参数，以期为粉葛果酒的生产提供参考。

1 材料与方法

1 1 材料

合水粉葛，购自广东省佛山市高明区合水粉葛产区；α-淀粉酶（5 000 U/g）、糖化酶（50 000 U/g），由河南豫中生物科技有限公司生产；其他化学试剂均为市售分析纯。

1 2 测定方法 [5]

还原糖的测定：菲林试剂法；淀粉：酶水解法；DE值：指糖化液中的还原糖含量（以葡萄糖计）占淀粉含量的百分率。

DE=酶解液中的还原糖-浆液中的还原糖[]淀粉含量×100%。

1 3 工艺流程

原料清洗→去皮→切块→打浆→预煮→液化→灭酶→糖化→灭酶→冷却→糖化液。

1 4 试验方法

1 4 1 液化单因素试验和正交试验 以料水比1 g ∶ 1 mL、液化时间180 min、α-淀粉酶添加量12 U/g、pH值6 0、液化温度55 ℃作为初始液化条件，分别考察α-淀粉酶添加量（8、10、12、14、16 U/g、）、pH值（5 0、5 5、6 0、6 5、7 0）、液化温度（45、50、55、60、65 ℃）对粉葛液化的影响。根据单因素试验确定各主要因素和水平，以DE值为考察指标进行正交试验设计。其因素及水平见表1。

1 4 2 糖化单因素试验和正交试验 在最佳液化工艺条件基础上，以糖化酶添加160 U/g、pH值4 0、糖化温度55 ℃、糖化时间90 min作为初始糖化条件的基础上，分别考察糖化酶添加量（80、120、160、200、240 U/g、）、pH值（3 0、3 5、4 0、4 5、5 0）、糖化温度（45、50、55、60、65 ℃）对粉葛糖化的影响。根据单因素试验确定各主要因素和水平，以DE值为考察指标进行正交试验设计。其因素及水平见表2。

2 结果与分析

2 1 液化单因素试验

2 1 1 α-淀粉酶添加量对液化的影响 取粉葛浆液5份于烧杯中，用柠檬酸溶液调至pH值为6 0，分别按8、10、12、14、16 U/g的比例添加α-淀粉酶，充分搅拌后，加盖置于 55 ℃ 的水浴锅中恒温180 min，恒温过程间隔一定时间对浆液进行搅拌（下同）。试验结果如图1所示。由图1可知，随着酶添加量的增加，DE值逐渐提高，达到14 U/g添加量时增加率逐渐减慢。从节约成本的角度考虑，α-淀粉酶的添加量选择范围为10～14 U/g时有较好的液化效果。

2 1 2 pH值对液化的影响 取粉葛浆液5份于烧杯中，用柠檬酸溶液调至pH值为5 0、5 5、6 0、6 5、7 0，按12 U/g的比例添加α-淀粉酶，充分搅拌后，加盖置于55 ℃的水浴锅中恒温180 min。试验结果如图2所示。由图2可知，当pH值在5 0～6 5之间时，DE值随着pH值的增大而呈上升趋势，随之出现了下降。因此认为在pH值5 5～6 5范围时液化效果较好。

2 1 3 温度对液化的影响 取粉葛浆液5份于烧杯中，用柠檬酸溶液调至pH值为6 0，按12 U/g的比例添加α-淀粉酶，充分搅拌后，加盖置于45、50、55、60、65 ℃的水浴锅中恒温180 min。试验结果如图3所示。由图3可知，当温度低于60 ℃时，DE值随着温度的升高而迅速增大，当温度高于 60 ℃ 后，DE值的增长变化不大，因此，液化温度范围以50～60 ℃为佳。

2 1 4 时间对液化的影响 取粉葛浆液5份于烧杯中，用柠檬酸溶液调至pH值为6 0，按12 U/g的比例添加α-淀粉酶，充分搅拌后，加盖置于55 ℃的水浴锅中恒温60、120、180、240、300 min。试验结果如图4所示。

由图4可知，随着恒温时间的延长DE值呈增加趋势，但当恒温时间超过180 min后其DE值增长幅度出现减缓，且酶的活力会随着时间增加而出现钝化现象，故液化恒温时间可确定180 min为宜。

2 2 液化正交试验

按“1 4 1”节进行试验，用单因素试验中最佳的试验结果设计正交试验，其结果及直观分析见表3，方差分析见表4。

由表3可知，影响合水粉葛液化DE值主次因素顺序依次是：酶添加量>pH值>温度，最佳组合为A2B2C3，即最佳工艺为酶添加量12 U/g、pH值6 0、温度60 ℃。

由表4可知，酶添加量为最显著因素，影响液化试验结果的因素顺序依次是：酶添加量>pH值>温度，与表3正交试验的极差分析结果相吻合。

2 3 糖化单因素试验

2 3 1 糖化酶添加量对糖化效果的影响 取最佳条件液化后粉葛浆液进行灭酶处理，冷却至常温后平分成5份置于烧杯中，用柠檬酸溶液调pH值为4 0，分别按80、120、160、200、240 U/g的比例添加糖化酶，充分搅拌后，加盖置于 55 ℃ 的水浴锅中恒温90 min，恒温过程间隔一定时间对浆液进行搅拌（下同）。试验结果如图5所示。

由图5可知，随着酶添加量的增加，达到200 U/g添加量时增加率逐渐减慢。从节约成本的角度考虑，糖化酶的添加量选择范围为120～200 U/g时有较好的糖化效果。

2 3 2 pH值对糖化效果的影响 取最佳条件液化后粉葛浆液进行灭酶处理，冷却至常温后平分成5份置于烧杯中，用柠檬酸溶液调至pH值为3 0、3 5、4 0、4 5、5 0，按160 U/g的比例添加糖化酶，充分搅拌后，加盖置于55 ℃的水浴锅中恒温90 min。试验结果如图6所示。

由图6可知，当pH值在3 0～4 5之间时，DE值随着pH值的增大而增大，随后出现了下降趋势。因此认为在pH值范围为3 5～4 5时，糖化效果较好。

2 3 3 温度对糖化的影响

取最佳条件液化后粉葛浆液进行灭酶处理，冷却至常温后平分成5份置于烧杯中，用柠檬酸溶液调至pH值为4 0，按160 U/g的比例添加糖化酶，充分搅拌后，加盖置于45、50、55、60、65 ℃的水浴锅中恒温 90 min。试验结果如图7所示。

由图7可知，当温度低于60 ℃时，DE值随着温度的升高而呈明显上升趋势，当温度高于60 ℃后，DE值的增长变化不大，因此，糖化温度范围以50～60 ℃为佳。

2 3 4 时间对糖化的影响

取最佳条件液化后粉葛浆液进行灭酶处理，冷却至常温后平分成5份置于烧杯中，用柠檬酸溶液调至pH值为4 0，按160 U/g的比例添加糖化酶，充分搅拌后，加盖置于55 ℃的水浴锅中恒温30、60、90、120、150 min。试验结果如图8所示。

由图8可知，随着恒温时间的延长DE值呈增加趋势，但当恒温时间超过90 min后其DE值增长幅度出现减缓，且会出现酶钝化现象，故恒温时间以90 min为宜。

2 4 糖化正交试验

按“1 4 2”节进行试验，用单因素试验中最佳的试验结

果设计正交试验，其结果及直观分析见表5，方差分析见表6。

由表5可知，影响合水粉葛糖化DE值主次因素顺序依次是：酶添加量>pH值>温度，最佳组合为A3B2C1，即最佳工艺为酶添加量200 U/g、pH值4 0、温度50 ℃。

由表6可知，酶添加量为最显著因素，影响液化试验结果的因素顺序依次是：酶添加量>pH值>温度，与表3正交试验的极差分析结果相吻合。

3 结论

经试验获得合水粉葛的最佳液化工艺为α-淀粉酶添加量为12 U/g、pH值为6 0、液化温度60 ℃、液化时间180 min；最佳糖化工艺为：糖化酶添加量为200 U/g、pH值为4 0、糖化温度50 ℃、糖化时间90 min。试验结果表明，该工艺得到的还原糖含量较高，根据果酒生产过程乙醇含量需求及“含糖量-潜在乙醇浓度换算表”得出该品种的液化糖化符合工艺要求 [6]，为合水粉葛保健果酒的酿造奠定了良好基础。

参考文献：

[1] 曹钟灵，李建北，张东明 葛属植物中异黄酮类化合物的研究进展[J] 中药材，2005，28（1）：67-71

[2]胡晓云，赖 艳 葛根药食两用的开发研究[J] 江西农业学报，2007，19（7）：65-67

[3]中国药典委员会 中国药典：一部[M] 北京：化学工业出版社，2000：273-274

[4]国家质量监督检验检疫总局 56号[EB/OL] （2006-04-16）[2015-05-20] http：//www lawyee net/act/act_display asp？rid=355147

[5]张水华 食品分析[M] 北京：中国轻工业出版社，2007：138

[6] 徐 凌 食品发酵酿造[M] 北京：化学工业出版社，2011：62-63