以槟榔芋为原料的麦芽糊精制备工艺研究

 彭芳刚，陈晓华，宾冬梅，陈凤来，何林倩 

（衡阳师范学院生命科学与环境学院，湖南　衡阳　421008）

以槟榔芋为原料的麦芽糊精制备工艺研究

彭芳刚，陈晓华，宾冬梅，陈凤来，何林倩

（衡阳师范学院生命科学与环境学院，湖南衡阳421008）

以槟榔芋为原料，通过单因素试验分别探讨酶添加量、酶解时间、酶解温度和水料比对麦芽糊精葡萄糖值（DE值）的影响，从而确定各因素的适宜水平，进一步利用正交试验优化制备工艺参数。结果表明：槟榔芋麦芽糊精的最佳制备条件为：酶添加量6.33 U/g，酶解时间12 min，酶解温度85℃，水料比3 mL/g，在此条件下，制备的麦芽糊精DE值为19.24。

槟榔芋；麦芽糊精；DE值

槟榔芋又称香芋，为天南星科魁芋属，是芋头的一种，因其地下球茎圆正，形式椭圆，外皮粗糙，内呈槟榔纹，故称“槟榔芋”。槟榔芋是一种淀粉质块茎，其湿基中淀粉含量高达38.2%，此外还富含粗蛋白、维生素C、维生素B1、维生素B2等多种营养成分[1]。

麦芽糊精是指以淀粉为原料，经酸法或酶法低程度水解，得到的葡萄糖值（简称DE值）在20%以下的产品，其主要组成是聚合度在10以上的糊精和聚合度在10以下的低聚糖[2]。麦芽糊精理化性质独特、成本低、来源广泛，是高附加值的淀粉深加工产品，具有广阔的应用前景，例如麦芽糊精可作为脂肪替代物[3]，麦芽糊精能在冰淇淋中起增稠稳定的作用[4]，麦芽糊精可以作为喷雾干燥的助干剂[5]等。

在制备麦芽糊精时，一般需从各类粮油原料中提取淀粉后再加工生产，使得工艺过程变得复杂，生产成本也较高。利用富含淀粉的粮油原料直接制备麦芽糊精，能简化生产过程，降低生产成本。研究直接以槟榔芋为原料，通过耐高温α-淀粉酶酶解槟榔芋中的淀粉制备麦芽糊精，期望能开发制备麦芽糊精的简化方法，为槟榔芋的深加工利用提供理论指导。

1　材料与方法

1.1试验材料

1.1.1材料与试剂槟榔芋；耐高温α-淀粉酶（食品级）；3，5-二硝基水杨酸、葡萄糖、苯酚、酒石酸钾钠、无水亚硫酸钠、磷酸氢二钠、盐酸、氢氧化钠和无水氯化钙均为分析纯。

1.1.2主要仪器与设备722SP可见分光光度计（上海棱光技术有限公司）；HH-（S）6数显恒温水浴锅（金坛市安普实验仪器厂）；FA2204B电子分析天平（上海精科天美科学仪器有限公司）；JJ-2B组织捣碎机（金坛市安普实验仪器厂）；BM-2WAJ阿贝折射仪（上海彼爱姆光学仪器制造有限公司）。

1.2试验方法

1.2.1工艺流程槟榔芋→洗涤、去皮、切片→烫漂→磨浆→加入适量氯化钙（原料质量的0.5%）→调节pH值为6.0→预热糊化→添加耐高温α-淀粉酶→酶解→加酸灭酶（加入6 mol/L HCL调节pH值<2）→平衡2 min→调pH值（加入10 mol/L NaOH调节pH值至中性→离心分离（4 000 r/min，20 min）→取上清液测DE值。

1.2.2单因素试验槟榔芋麦芽糊精制备的基本酶解条件为：酶添加量4.92 U/g，酶解时间10 min，酶解温度85℃，水料比3 mL/g。

（1）酶添加量对槟榔芋麦芽糊精DE值的影响：固定酶解条件（酶解温度85℃，酶解时间10 min，水料比3 mL/g），考察不同酶添加量（3.52、4.22、4.92、5.63、6.33和7.03 U/g）对麦芽糊精DE值的影响。

（2）酶解时间对槟榔芋麦芽糊精DE值的影响：固定酶解条件（酶添加量4.92 U/g，酶解温度85℃，水料比3 mL/g），考察不同酶解时间（6、8、10、12、14 和16 min）对麦芽糊精DE值的影响。

（3）酶解温度对槟榔芋麦芽糊精DE值的影响：固定酶解条件（酶添加量4.92 U/g，酶解时间10 min，水料比3 mL/g），考察不同酶解温度（70、75、80、85、90和95℃）对麦芽糊精DE值的影响。

（4）水料比对槟榔芋麦芽糊精DE值的影响：固定酶解条件（酶添加量4.92 U/g，酶解温度85℃，酶解时间10 min），考察不同水料比（1、2、3、4和5 mL/g）对麦芽糊精DE值的影响。

1.2.3正交试验 根据单因素试验的结果分析，选择对槟榔芋麦芽糊精DE值影响较大的3个因素，采用L9（33）正交表进行3因素3水平正交试验，优化制备工艺条件，因素水平表见表1。

表1　正交试验因素水平设计

1.2.4测定项目与方法（1）还原糖含量测定：3， 5-二硝基水杨酸法，参照《生物化学实验技术教程》[6]。（2）可溶性固形物含量的测定：阿贝折光法[7]。（3）DE值按公式（1）计算。

2　结果与分析

2.1单因素试验结果与分析

2.1.1酶添加量对DE值的影响由图1可知，随着酶添加量的增大，槟榔芋麦芽糊精的DE值开始增加较快，但当酶添加量超过6.33 U/g后，增加速率变慢。这是因为当酶添加量较少时，反应底物相对酶是足够多的，有更多的淀粉能与酶结合形成酶-底物反应复合物。根据米氏方程，反应速率正比于酶浓度，但当酶浓度继续增大超过一定限度后，反应底物相对不足[8]。另外，考虑到增大酶的添加量会增加生产成本，故添加6.33 U/g的耐高温α-淀粉酶较为合适。

图1　酶添加量对DE值的影响

2.1.2酶解时间对DE值的影响由图2可知，随着酶解时间的延长，槟榔芋麦芽糊精的DE值增加至一定程度后略微下降。可能是因为随着时间的延长，淀粉的酶解程度增大，DE值随之增大[9]；此外，溶液的黏稠程度也增大，但当溶液黏稠至一定程度后，将影响酶与底物的结合，故DE值略有下降。因此，选择酶解时间为14 min较为合适。

图2　酶解时间对DE值的影响

2.1.3酶解温度对DE值的影响由图3可知，随着酶解温度的增加，槟榔芋麦芽糊精的DE值先增加后降低，酶解温度为85℃时，耐高温α-淀粉酶的活力较好，产品DE值最大。故选择85℃作为酶解温度较为合适。

图3　酶解温度对DE值的影响

2.1.4水料比对DE值的影响由图4可知，随着水料比的增大，槟榔芋麦芽糊精的DE值先增大后略有减少。这是因为水料比较小时，底物浓度较大，溶液过于黏稠，酶与底物不容易结合，水解不完全，DE值较小，随水料比的增大，底物浓度降低，酶与底物充分混合，DE值也增加[10]，但水料比增大至一定程度后，其他物质的溶出可能影响酶与底物的结合。因此，选择水料比为3 mL/g较为合适。

图4　水料比对DE值的影响

2.2正交试验结果与分析

单因素试验结果显示，酶添加量、酶解时间及酶解温度对槟榔芋麦芽糊精DE值影响较大，所以固定水料比为3 mL/g，选取酶添加量、酶解时间及酶解温度3个因素，以麦芽糊精DE值为评价指标，进行3因素3水平正交试验，结果见表2。

表2　正交试验结果

对表2结果进行直观分析，通过极差R可以判断各因素对DE值的影响力由主到次的顺序为：A（酶添加量）＞C（酶解温度）＞B（酶解时间），最优组合为A2B1C2（即酶添加量6.33 U/g，酶解时间12 min，酶解温度85℃），为4号正交试验对应的酶解条件，其试验结果的DE值在9组试验号中最大，故根据正交试验得出的最佳酶解条件是正确的。

对表2结果进行方差分析，结果见表3，根据各因素的F值可知：A（酶添加量）和C（酶解温度）对DE值有极显著的影响，B（酶解时间）对DE值有显著影响，3个因素的主次关系为：A＞C＞B，与直观分析的结果一致。

表3　方差分析

3　结论与讨论

根据单因素试验和正交试验结果可知，以槟榔芋为原料制备麦芽糊精时，影响其DE值的主要因素是酶添加量和酶解温度。正交试验结果表明，最佳制备工艺条件为：酶添加量6.33 U/g，酶解时间12 min，酶解温度85℃，水料比3 mL/g。但由于不同DE值的麦芽糊精具有不同的特性，故这个结果并不是确定槟榔芋麦芽糊精酶解条件的唯一依据，在实际应用过程中，因根据不同产品的特性，确定麦芽糊精最适的DE值和对应的制备条件。

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[3] 李冬霞，许建生，力 扬，等. 麦芽糊精替代苏氏月饼皮中的猪肉[J].食品科技，2015，40（1）：301-304.

[4] 刘婷婷，王大为. 麦芽糊精在冰淇淋中增稠稳定作用的研究[J]. 食品科学，2006，27（11）：233-236.

[5] 陈 芳，彭 珍，刘 嘉，等. 麦芽糊精对喷雾干燥紫薯全粉理化性质的影响[J]. 食品工业科技，2014，35（11）：134-137，277.

[6] 曾富华. 生物化学实验技术教程[M]. 北京：高等教育出版社，2011. 55-57.

[7] NT/T 2637-2014，水果和可溶性固形物含量的测定折射仪法[S].

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[9] 钟昔阳，徐玉红，张淑芬，等. 响应面优化小麦粉制备脂肪替代物的酶解工艺[J]. 中国粮油学报，2013，28（7）：12-18.

[10] 程小续. 以大米淀粉为基质的低DE值麦芽糊精的研究[D]. 长沙：中南林业科技大学，2010.

（责任编辑：夏亚男）

Preparation Process of Maltodextrins from Pinang-Taro

PENG Fang-gang，CHEN Xiao-hua，BIN Dong-mei，CHEN Feng-lai，HE Lin-qian
（College of Life and Environment, Henyang Normol University, Henyang 421008, PRC）

By using Pinang-Taro as raw materials， the preparation process of maltodextrins was investigated in the present work. A series of single-factor experiments were carried out to evaluate the effects of enzyme dosage， hydrolysis time， hydrolysis temperature， ratio of water to material on dextrose equivalent (DE) of maltodextrins， and then the reasonable level for each factor was determined. Further，orthogonal experiments were conducted to optimize the process parameters. The results showed that the optimum preparation process parameters were with enzyme dosage of 6.33 U/g， hydrolysis time of 12 min， hydrolysis temperature of 85 ℃ and ratio of water to material of 3 mL/g， the corresponding DE of maltodextrins was 19.24.

Pinang-Taro; maltodextrins; DE

236.9

A

1006-060X（2016）10-0080-03

2016-08-04

衡阳师范学院科学基金资助项目（13A24）

彭芳刚（1989-），女，湖南衡阳市人，助教，硕士研究生，研究方向为粮油产品的开发与利用。