酶法制取龙口粉丝专用淀粉工艺优化及性质

熊 柳 初丽君 孙庆杰 范浩然

(青岛农业大学食品科学与工程学院，青岛 266109)

龙口粉丝是以绿豆或豌豆为原料加工而成的，因丝条均匀、色泽洁白、光亮透明、煮沸和韧性好而名扬中外［1］。目前，龙口粉丝加工技术一般采用酸浆法，但是酸浆法生产周期长，耗水量大，发酵产生的酸浆污染环境［2－4］。此外，由于绿豆价格较高，目前多采用豌豆和马铃薯淀粉替代绿豆淀粉生产龙口粉丝［5］。

前人对酶法提取大米、玉米淀粉作了相关的探讨，发现酶法提取淀粉对降低生产成本，提高得率，提高淀粉纯度具有重要意义［6－7］。目前国内外研究中，酶法提取豌豆淀粉的研究鲜见报道。因此本试验以豌豆为原料，使用中性蛋白酶提取豌豆淀粉，并将之与酸浆法制取的豌豆淀粉的理化性质进行比较。优化酶法制取豌豆淀粉新工艺的最佳参数，为龙口粉丝加工提供新的工艺技术。

1 材料与方法

1.1 材料

豌豆:山东省青岛市城阳区批发市场。

1.2 试剂与仪器

Protamex中性蛋白酶(酶活200 000 U/g):Novozyme公司;其他试剂均为分析纯。

Newport－4D快速黏度分析仪(RVA):澳大利亚新港公司;TA.XT plus物性分析仪:英国Stable Micro Systems公司;高速万能粉碎机:天津市泰斯特仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 制备淀粉

取200 g豌豆，豌豆量∶清水量 =1∶3，25℃左右浸泡10 h左右。将浸泡好的豌豆进行磨浆。过筛，加入蛋白酶，在50℃下保温2～6 h。将淀粉3 000 r/min离心15 min，水洗3次，将沉淀物放入45℃烘箱中干燥，粉碎，过100目得到淀粉。

1.3.2 酶法提取豌豆淀粉的单因素试验

酶添加量对淀粉得率的影响:固定酶处理时间4 h、酶处理温度50℃，比较不同酶添加量浓度(0～400 mg/kg)对淀粉得率的影响。

酶处理时间对得率的影响:固定酶添加量200 mg/kg、酶处理温度50℃;比较不同酶处理时间(1～8 h)对淀粉得率的影响。

酶处理温度对淀粉得率的影响:固定酶添加量200 mg/kg、固定酶处理时间4 h;比较不同酶处理温度(25～60℃)对淀粉得率的影响。

1.3.3 酶法提取豌豆淀粉响应面法试验设计

通过单因素试验初步确定选择酶解温度、酶添加量及酶解时间为自变量，以豌豆淀粉的得率为响应值，进行三个因素的三个水平的响应面试验设计以优化提取工艺。因素与水平选取如表1。

表1 响应面设计因素与水平

运用Design－Expert 7.0软件(Static Made Easy，Minneapolis，MN，USA)进行数据分析。

1.3.4 酶法豌豆淀粉化学成分的测定

1.3.4.1 总直链淀粉的含量测定［8］

采用碘显色比色法测定。

1.3.4.2 可溶性直链淀粉的测定［9］

准确称取100 mg样品(以干基计)，吸取1 mL无水乙醇润湿，然后加入50 mL蒸馏水，沸水浴20 min，冷却至室温，定容至100 mL，吸取20 mL上清液加入7 mL石油醚摇动10 min，并静置10～15 min。吸取5 mL抽取液加入100 mL容量瓶中，加入50 mL蒸馏水和2 mL碘液，并用煮沸过的蒸馏水定容至刻度，20 min后，630 nm下测定。

可溶性直链淀粉含量=(R/A)×(a/r)×(1/5)×100%

式中:A为基准直链淀粉吸光度;R为可溶性淀粉吸光度;a为标准直链淀粉质量/mg;r为样品标准质量/mg。

1.3.4.3 测定豌豆淀粉的蛋白质含量

凯氏定氮法，蛋白质换算系数5.83，参照GB/T 5009.5—2010 测定。

1.3.4.4 测定豌豆淀粉的脂类含量

索式抽提法，参照GB/T 5512—2008测定。

1.3.5 测定豌豆淀粉的膨润力、溶解度［10］

称取0.400 0 g淀粉样品(干基)，加入40 mL蒸馏水，分别在55、65、75、85、95 ℃的水浴中30 min，每隔2～5 min取出振荡，在3 000 r/min离心20 min，取上清液，在105℃下干燥。

溶解度=(干燥物重/样品干重)×100%

膨润力=沉淀物重/［样品重×(1－溶解度)］

1.3.6 快速黏度分析仪(RVA)测定豌豆淀粉糊化性质［11］

温度程序如下:米粉浆先在50℃下平衡1 min，然后以12℃/min的速率加热到95℃，在95℃保持2.5 min，再以相同的速率冷却到50℃，最后在50℃保持2 min。搅拌叶片的转速在前10 s为960 r/min，其他时间均为160 r/min。

1.3.7 物性测定仪测定豌豆淀粉质构特性［12］

采用TA.XT plus物性仪对豌豆淀粉的凝胶质构特性进行测定，主要参数为:运行模式:Texture Profile Analysis(TPA);测前速度:3.00 mm/s;测试速度:1.00 mm/s;测 后 速 度:3.00 mm/s;形 变 量 为:30.00%;探头:10 mm 圆柱型(P/0.5R)。

1.3.8 粉丝的制取方法［13］

将少量豌豆淀粉加水，倒入盛有沸水的铜勺内，于沸水中，搅拌成薄糊状，然后倒入豌豆淀粉内，充分拌和，使其成半流动状态，随即置于漏粉斗勺内。使流态淀粉成线状漏下落入沸水锅中，挑出粉丝放在冷水中浸片刻后将其干燥。

1.3.9 物性测定仪测定粉丝拉伸性［14］

探头:A/SPR(夹具);感应力:5 g;拉伸距离:50.0 mm;测试前速度:2.0 mm/s;测试速度:1.0 mm/s;测试后速度:2.0 mm/s。

1.3.10 粉丝蒸煮性测定［14］

将长3 cm左右的样品3.000 0 g(计m0)于常压下以105℃烘4 h，测定干物质质量m1，然后在沸腾的蒸馏水中加热15 min，并轻轻搅拌。煮好后迅速冷却，用吸水纸吸去粉丝表面附着水，测定含水物质量m2，再以105℃烘4 h，测定干物质量m3。以上操作重复3次，取平均值。膨润度、煮沸损失、干物质含量分别用下面公式进行计算。

膨润度=m2/m3×100%

煮沸损失=(m1－m3)/m1×100%干物质质量=m1/m0×100%

1.4 数据分析

数据统计与处理采用Excel软件，差异显著性相关分析采用SPSS软件。

2 结果与讨论

2.1 酶法提取豌豆淀粉单因素试验结果

不同酶添加量、时间、温度对淀粉得率的影响如图1至图3所示。

由图1可知，随酶添加量不断增加，淀粉的得率也随之增加。说明酶解有利于淀粉溶出，这是由于酶作用使原料中蛋白质等大分子复合物降解，使淀粉从原料中释放出来，从而提高了淀粉得率。

图1 不同酶添加量对淀粉得率的影响

由图2可知，随酶解温度不断升高，酶解豌豆淀粉得率不断增大，说明温度升高能加快酶的作用速率，使原料中的淀粉更多的释放出来，从而提高淀粉得率。当温度达到50℃时，温度若继续升高，淀粉得率反而下降。中性蛋白酶的最适温度在50℃左右，温度升高会使酶部分失活，影响酶解反应速率。

图2 不同温度对淀粉得率的影响

由图3可知，随酶解时间不断增加，淀粉的得率也随之增加，酶解4 h后，淀粉得率基本趋于稳定。说明增加酶解时间有利于淀粉溶出，考虑到时间效率，酶解时间以4 h为宜。

图3 不同时间对淀粉得率的影响

2.2 酶法提取淀粉响应面试验结果分析

2.2.1 淀粉得率回归模型的建立及显著性检验

利用Design－Expert软件对表2试验数据进行多元回归拟合，得到淀粉得率Y与酶添加量(A)、反应温度(B)和反应时间(C)的二次多项回归模型为:

Y=40.78+3.44A －5.30B+0.32C －2.66AB －1.13AC －0.15BC －4.04A2－9.96B2－3.94C2

通过Design－Expert软件进行方差分析来验证回归模型及各参数的显著度，结果如表3。从表3看此模型的P＜0.5，响应面回归模型达到显著水平。相关系数R2=0.991 4，表明99%的数据可以用这个方程解释。本试验建立的模型中A2、B2以及C2对淀粉得率的影响极为显著(P＜0.01)，AB对淀粉得率的影响为显著(P＜0.05)，失拟项各项数据分析表明该模型失拟不显著，因此该二次方程能够较好地拟合真实的响应面。

表2 响应面分析试验设计及结果

表3 淀粉得率回归模型方差分析

2.2.2 酶法提取淀粉得率的响应面分析与优化

图4至图6直观地反映了各因素交互作用对响应值的影响。从响应面的最高点可以看出，在所选的范围内存在极大值，即是响应面的最高点。由此可以得出酶法提取淀粉的最优条件是:酶处理温度为48.67℃，酶处理时间为 4.44 h，酶添加量为222.22 mg/kg，淀粉的得率为 41.976%。

为验证响应面分析法所得结果的可靠性，采用上述最佳条件进行酶法制取，考虑到实际操作的条件，酶处理温度、处理时间和添加量分别设定为49.0℃、266 min和222 mg/kg，结果表明:以最佳工艺条件制得淀粉得率为41.0%，与模拟计算机值基本接近，表明预测值与真实值之间有很好的拟合性，进一步验证了模型的可靠性。目前酸浆法提取绿豆及豌豆淀粉得率在36%～39%［15］，因而与酸浆法相比，酶法提取的豌豆淀粉的得率较高。

2.3 酶法提取的豌豆淀粉成分分析

从表4可以看出，酶法制取的豌豆淀粉总直链淀粉含量与酸浆法相近，可溶性直链淀粉含量稍低。

表4 不同提取方法的豌豆淀粉的成分分析/%

2.4 酶法豌豆淀粉的理化性质

2.4.1 酶法豌豆淀粉溶解度、膨润力

从图7可以看出:随温度的增加，酸浆法淀粉和酶法淀粉的膨润力和溶解度都随之上升，但是酶法淀粉的溶解度显著低于酸浆法淀粉。酶法豌豆淀粉结构紧密，溶胀过程中可溶性淀粉溶出少。酸浆法提取的淀粉中可溶性淀粉含量较高，颗粒中化学键结合的强度高，增加了淀粉的溶解度。

图7 不同提取方法的豌豆淀粉的溶解度、膨润力

2.4.2 酶法豌豆淀粉的糊化性质

如表5所示，与酸浆法豌豆淀粉相比，酶法豌豆淀粉的糊化温度显著增加，这一结果与Gunaratne等［16］的研究一致。酶法提取的豌豆淀粉颗粒结构比较紧密，膨润力和溶解度较低［17］，颗粒不易吸水溶胀，因而淀粉糊化温度高［18］。酶法淀粉的衰减值显著降低，说明酶法淀粉颗粒不易破裂，淀粉糊更耐剪切，热糊稳定性好，因而更适合加工。由于酸浆法淀粉的可溶性淀粉含量较高，因而酸浆法豌豆淀粉回生值较高，淀粉更易回生。

表5 不同提取方法豌豆淀粉的黏度

2.4.3 酶法豌豆淀粉胶的质构特性

由表6可以看出，酶法豌豆淀粉胶硬度较酸浆法淀粉胶硬度低，这一结果与Sandhu等［19］的研究基本一致。影响凝胶硬度主要的因素是直链淀粉凝胶网络的含量与溶胀颗粒的形变能力，说明酸浆法对淀粉颗粒结构的影响较大，使得淀粉的回生程度增大。

表6 不同提取方法豌豆淀粉的TPA

2.5 粉丝性质测定

2.5.1 粉丝拉伸性测定

由表7得出，酶法豌豆淀粉与酸浆法淀粉相比，拉断相同距离所需的力小;在相同拉伸应力条件下，拉伸长度小，受外力拉伸至最大负荷断裂时需要的能量低。在粉丝回生的初期，可溶性直链淀粉在氢键的作用下，可形成具有一定韧性的淀粉凝胶网络结构，此网络结构提供了粉丝的强度。由于酶法淀粉较酸浆法淀粉可溶性直连淀粉含量较低，因此淀粉胶网络结构的强度较低，则导致了酶法粉丝柔韧性较酸浆法较差。

表7 粉丝的拉伸性测定结果

2.5.2 粉丝蒸煮性测定

由表8看出，酸浆法淀粉的粉丝膨润度和煮沸损失较酶法淀粉粉丝的高。煮沸损失、干物质含量与可溶性淀粉等因素有关，酸浆法淀粉所含可溶性淀粉多，因此酸浆法淀粉的煮沸损失比酶法淀粉大，干物质含量低。由于煮沸损失可以在很大程度上表现出粉丝的质量，因此酶法淀粉制取的粉丝品质优于酸浆法制取的粉丝品质。

表8 粉丝的蒸煮性测定结果

3 结论

采用酶法制取豌豆淀粉的最佳条件为:酶处理温度49.0℃、酶处理时间266 min、酶添加量222 mg/kg，淀粉的得率达41.0%。目前，由于酸浆法提取绿豆及豌豆淀粉得率在36%～39%，因而而酶法提取的豌豆淀粉的得率较酸浆法淀粉的提高了5%。酶法提取豌豆淀粉的糊化温度较酸浆法的高，但是回生值和衰减值皆低于酸浆法淀粉，淀粉颗粒更耐剪切，淀粉糊更稳定。与酸浆法淀粉胶硬度相比，酶法淀粉胶硬度下降。酶法豌豆淀粉的煮沸损失显著低于酸浆法淀粉，粉丝不易糊汤，品质优于酸浆法淀粉的粉丝。

志谢:青岛农业大学第四届大学生创新教育立项项目。

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