甘薯渣去除淀粉工艺研究

梁新红，孙俊良，唐 玉，李元召

（河南科技学院食品学院，河南新乡 453003）

研究分析表明[1－2]，甘薯渣中含10%～30%的果胶物质，甘薯是提取果胶的良好材料。分离淀粉后的甘薯渣中仍含有20%～40%淀粉，这些淀粉的存在严重影响了提取果胶的纯度及其在食品中的应用，因此，开发和利用薯渣中的果胶资源，首先要除去甘薯渣中的淀粉。甘薯渣中淀粉去除方法一般有过筛法[3]和酶解法，过筛法所需设备及材料价格昂贵，操作繁琐，所用大量的水易造成环境污染。刘树栋等[4]加入石灰水可提高筛分效果，但加入石灰水也加大了水用量，造成资源浪费和水污染。酶解法主要采用淀粉酶系酶类，酶解条件温和，无需高温、高压设备，操作简便且不易造成污染。本实验采用高温α－淀粉酶、糖化酶、普鲁兰酶对甘薯渣中淀粉进行酶解，并对其工艺参数进行优化。研究对甘薯果胶的生产具有理论及实践意义。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

甘薯 徐薯18号，由郑州福源生物科技有限公司提供；酶制剂 高温α－淀粉酶（20000U/mL），糖化酶（10万U/mL），普鲁兰酶（2000U/mL），郑州市福源生物科技有限公司。

RC5C型冷冻离心机 美国Sorvall Znstruments（Du Pont）公司；WFJ 7200型分光光度计 上海尤龙尼柯仪器有限公司；QUANTA 200型环境扫描电镜 美国FEI公司。

1.2 实验方法

1.2.1 甘薯渣制备 取新鲜甘薯500g，洗净，用粉碎机打碎，40目筛过滤，滤液进行淀粉分离，滤渣经清水清洗4次，清洗后的薯渣40℃烘干，备用。甘薯渣用前测定水分，文中甘薯渣以干渣计。

1.2.2 甘薯渣中淀粉去除方法 将甘薯渣称重，按照比例加一定量的水，调整pH为6.0，加入高温α－淀粉酶在90℃酶解；酶解结束后降温至60℃，调整pH至4.5，加入糖化酶、普鲁兰酶进行酶解。研究3种酶的酶解时间对淀粉处理效果的影响。

1.3 分析方法

1.3.1 甘薯渣中淀粉含量测定 食品中淀粉的测定参考GB/T 5009.9－2008[5]。

1.3.2 还原糖含量的测定 采用DNS法（3，5－二硝基水杨酸法）[6]。

1.3.2.1 DNS试剂的配制 3.15g 3，5－二硝基水杨酸

131mL 2mol/L NaOH溶液，加到250mL含有92.5g酒石酸钾钠的热水溶液中，再加2.5g结晶酚和2.5g亚硫酸钠，搅拌溶解。冷却后加蒸馏水定容至500mL，贮于棕色瓶中放置7d后备用。

1.3.2.2 标准曲线绘制 准确取0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8mL的葡萄糖标准液加入到25mL刻度试管中，各加蒸馏水补充到1mL，再分别加入1.5mL DNS试剂，充分混合，在沸水浴中加热5min，取出后立即用流水冷却至室温，再以蒸馏水定容至25mL刻度处，用橡皮塞塞住管口，混匀。在540nm波长下测定其吸光度值，绘制葡萄糖含量x与吸光度y的标准曲线（见图1）。

1.3.2.3 还原糖含量测定 向具塞试管中分别加入1.5mL DNS试剂，1.0mL蒸馏水，再加入0.5mL经过适当倍数稀释的加酶甘薯渣料液，于沸水浴中加热5min，取出后立即用冷水冷却至室温，定容至25mL（采用25mL具塞比色管），于可见分光光度计540nm比色。空白实验由蒸馏水代替酶液。

式中：c：标准曲线方程求得的还原糖毫克数；V：提取液体积（mL）；a：显色时吸取样品液体积（mL）；w：样品重（g）。

1.3.3 电镜观察 采用QUANTA 200环境扫描电镜进行观察。

1.4 数据统计分析

采用DPSv 7.55数据处理软件对实验数据的方差显著性进行分析。

2 结果与分析

2.1 固液比及高温α-淀粉酶酶解时间对甘薯渣中淀粉酶解的影响

在温度90℃，pH6.0条件下，分别向固液比为1∶10、1∶15、1∶20的甘薯渣料液中加入高温α－淀粉酶15U/g甘薯渣，考察固液比为1∶10、1∶15、1∶20时，酶解时间对酶解效果的影响，结果见图2。

由图2可知，固液比对淀粉酶解反应影响较大。当固液比为1∶15时，酶解时间为30min时，淀粉转化率最高，达52.22%±0.89%；其次固液比为1∶10，酶解时间为30min时，淀粉转化率为49.25%±0.57%；固液比为1∶20时，淀粉转化率只能达到36%±0.410%。这可能是因为当固液比为1∶10时，酶的作用不能充分发挥，而当固液比1∶20时，酶却被稀释的缘故。另外，在酶解反应0～30min，三种固液比条件下，随着酶解反应时间的延长，还原糖转化率逐渐升高，在酶解作用30min时均达到最高值，继续延长反应时间，淀粉转化率不再升高。故当甘薯渣与水固液比为1∶15时，酶解时间30min时，淀粉转化率相对最高，酶解效果最佳。

2.2 糖化酶酶解时间对甘薯渣中淀粉酶解效果的影响

经高温α－淀粉酶作用过的甘薯渣醪液，降温至60℃，调节pH4.5后，加入糖化酶15U/g甘薯渣，考察作用时间对淀粉转化率的影响，结果如图3所示。

由图3可知，甘薯渣料液中淀粉转化率随着糖化酶酶解时间的延长而不断增加。在酶解时间达120min时，淀粉转化率最高达到83.86%±0.41%，在90min时淀粉转化率为83.28%±0.90%，经方差显著性分析，酶解时间为120min与90min时，淀粉转化率在p＞0.05水平没有显著性差异。糖化酶的继续作用比单一使用高温α－淀粉酶时淀粉转化率提高了约31.63%，因此糖化酶继续酶解时间为90min。

2.3 普鲁兰酶酶解时间对酶解效果的影响研究

温度保持60℃，调节pH至4.5，继续向甘薯渣醪液中加入普鲁兰酶20U/g甘薯渣，随着反应时间的延长，考察普鲁兰酶酶解效果，结果如图4所示。

由图4可知，在普鲁兰酶作用60min，淀粉转化率为91.31%±0.4563%，加入普鲁兰酶继续酶解90min时测得淀粉转化率达到最高值93.32%±0.30%，随着酶解时间继续增加，淀粉转化率变化不明显。经显著性方差分析，普鲁兰酶酶解时间在90min和120min时，淀粉转化率在p＜0.05水平上没有显著性差异。故选择普鲁兰酶酶解作用90min。结合2.2和2.3可知，使用普鲁兰酶比糖化酶酶解率提高了约9.46%。

2.4 复合酶制剂共同作用对甘薯渣淀粉酶解作用的影响

向甘薯渣固液比为1∶15的料液中加入高温α－淀粉酶，在90℃酶解30min，然后醪液冷却至60℃，依次加入糖化酶、普鲁兰酶，在60℃保温酶解，随着酶解反应时间的延长，淀粉转化率如图5所示。

由图5可知，随着酶解时间的增加，淀粉转化率逐渐增加。当酶解时间增至180min时，淀粉转化率为94.22%±3.43%。酶作用时间增至270min时，淀粉转化率为94.35%±1.75%。经方差显著性分析，复合酶制剂酶解时间在180～270min时，淀粉转化率在p＜0.05水平上没有显著性差异。因此，复合酶制剂共同作用提高了淀粉转化率，酶解时间最佳为180min。

由以上分析可知，三种酶单独依次作用于甘薯渣时，淀粉转化率为93.32%±0.3%，酶解总时间为210min；而采用三种酶的复合酶制剂共同作用时，淀粉转化率为94.22%±3.43%，酶解时间为180min。因此酶解最佳条件选择复合酶制剂共同作用。

2.5 酶解效果显微结构比较分析

未加任何酶制剂的甘薯渣和经过复合酶制剂酶解之后的甘薯渣，分别在电镜下观察其显微结构，结果如图6和图7所示。

由图6和图7可知，在未加入任何酶制剂的甘薯渣显微结构图片视野中布满了圆形淀粉小颗粒，残留淀粉含量较高，在相同倍数电镜下观察经过复合酶制剂酶解作用后，观察到视野中残留淀粉颗粒极少，视野中可观察到残留的纤维素较多，纤维结构较为明显。较为直观的表明复合酶制剂的使用极大地促进了淀粉的分解。

3 结论

甘薯渣中淀粉去除的最佳工艺为固液比为1∶15，甘薯渣醪液pH6.0，经高温α－淀粉酶在90℃酶解30min；调整pH4.5，然后依次加入糖化酶、普鲁兰酶，在60℃保温酶解180min，淀粉转化率较高，速度较快，根据电镜图片可知，去除淀粉效果较好。因此，甘薯渣去淀粉可以采用高温α－淀粉酶、糖化酶和普鲁兰酶复合酶制剂去除淀粉。

[1]杜连起.甘薯渣综合利用的研究[J].西部粮油科技，1999，24（6）：53－57.

[2]Takamine K，Abe J，Shimono K.Physicochemical and gelling characterization of pectin extracted from sweet potato pulp[J].Journal of Applied Glycoscience，2007，54：211－216.

[3]沈群.薯类加工技术[M].北京：中国轻工业出版社，2008.

[4]刘树栋.薯芋类制品768例[M].北京：科学技术文献出版社，2006.

[5]中华人民共和国卫生部中国国家标准化管理委员会.GB/T 5009.9－2008食品中淀粉的测定[S].北京：中国标准出版社，2008.

[6]张永勤，王哲平，宋雨梅，等.还原糖测定方法的比较研究[J].食品工业科技，2010，31（6）：321－324.