机械活化淀粉糖化制备麦芽糖浆的研究

论文摘要

麦芽糖浆甜度低、抗结晶性好、稳定性高,广泛应用于食品工业、化学工业、保健产品及医药行业中,是淀粉糖工业的重要产品之一。然而淀粉具有半结晶的颗粒结构,内部主要是非晶区域,外层主要为结晶区域且非常牢固,淀粉颗粒的结晶性结构对酶作用的抵抗力强,从而导致其反应效率低。因此,以淀粉为原料,生产麦芽糖浆时必须进行加热淀粉乳使淀粉颗粒吸水膨胀、糊化,以破坏其结晶结构,再进行水解糖化。本文采用自制搅拌球磨机对木薯、玉米淀粉进行机械活化,以不同活化时间的淀粉为原料,以真菌α-淀粉酶为糖化试剂,分别研究了机械活化淀粉直接糖化效果、糖化动力学及直接糖化生产麦芽糖浆工艺,实验结果表明:（1）在同样反应条件下,木薯原淀粉及其活化60 min淀粉糖化DE值分别是46.64%、64.41%;玉米原淀粉及其活化60 min淀粉糖化DE值分别是43.81%、61.33%。由此可见,淀粉经机械活化后由于其紧密的颗粒表面受到破坏,分子链发生断裂,粘度下降,流动性增强,淀粉酶的扩散阻力下降,淀粉的酶解反应活性明显提高。其它的反应条件如糊化温度、反应时间、底物浓度、淀粉酶用量等对淀粉的酶解反应也有较大的影响,但它们的影响规律受到活化时间的制约,活化时间越长,酶解反应对它们的依赖性越低。（2）动力学研究表明,真菌α-淀粉酶对活化木薯、玉米淀粉的作用与原淀粉同样遵循Michaelis-Menten方程,其中活化60 min木薯及玉米淀粉Km分别为9.086 mg·mL-1,1.335 mg·mL-1,Vmax分别为0.761 mg·mL-1·min-1,0.171 mg·mL-1·min-1;木薯及玉米原淀粉Km分别为1.651 mg·mL-1,0.639mg·mL-1,Vmax分别为0.145 mg·mL-1·min-1,0.086 mg·mL-1·min-1,可见活化淀粉的反应速率明显比原淀粉大。证明了机械活化预处理对淀粉结晶结构具有破坏作用,提高了淀粉的酶解能力,从而起到强化淀粉酶解的作用。（3）麦芽糖浆工艺研究表明,活化30 min的木薯淀粉和活化60 min玉米淀粉均不糊化,在制备条件为反应温度50℃,底物浓度30 mg·mL-1,酶用量4 U,pH值为5.5,反应15 h时,糖化产物中麦芽糖的含量分别为49.55%,47.77%;而在相同条件下,80℃糊化15min的木薯及玉米原淀粉糖化产物中麦芽糖的含量分别仅为37.34%,41.59%。由此可见,机械活化淀粉不经糊化直接糖化制备麦芽糖浆即可达到较好效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章 文献综述与立题背景
• 1.1 淀粉基础知识
• 1.1.1 淀粉的分子结构
• 1.1.2 淀粉的理化性质
• 1.1.3 淀粉的变性
• 1.2 淀粉的机械活化
• 1.2.1 机械活化原理
• 1.2.2 机械活化淀粉的结晶结构与理化性质
• 1.3 麦芽糖浆概述
• 1.3.1 麦芽糖浆的特点及用途
• 1.3.2 麦芽糖浆的生产工艺及发展概况
• 1.3.3 立题背景和主要研究内容
• 第二章 机械活化淀粉与真菌α-淀粉酶糖化效果研究
• 2.1 实验材料、仪器及方法
• 2.1.1 实验材料与仪器
• 2.1.2 机械活化淀粉的制备方法
• 2.1.3 淀粉的糖化方法
• 2.1.4 分析检测方法
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 机械活化时间对糖化DE值的影响
• 2.2.2 糊化温度对糖化DE值的影响
• 2.2.3 糖化时间对糖化DE值的影响
• 2.2.4 底物浓度对糖化DE值的影响
• 2.2.5 酶用量对糖化DE值的影响
• 2.2.6 糖化温度对糖化DE值的影响
• 2.2.7 反应体系pH值对糖化DE值的影响
• 2.3 本章小结
• 第三章 机械活化淀粉酶解动力学研究
• 3.1 实验药品、仪器与方法
• 3.1.1 实验原料、药品与仪器
• 3.1.2 淀粉的机械活化方法
• 3.1.3 淀粉的糖化过程及分析检测方法
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 pH值对酶解反应速率的影响
• 3.2.2 反应温度对酶解反应速率的影响
• 3.2.3 真菌α-淀粉酶用量对酶解反应速率的影响
• 3.2.4 底物浓度对糖化速率的影响
• 3.3 本章小结
• 第四章 机械活化淀粉制备麦芽糖浆的工艺条件探讨
• 4.1 实验仪器、材料与方法
• 4.1.1 主要实验原料与药品
• 4.1.2 主要实验仪器与设备
• 4.1.3 色谱条件
• 4.1.4 标准曲线的绘制
• 4.1.5 样品处理方法
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 底物浓度对糖浆成分的影响
• 4.2.2 活化时间对糖浆成分的影响
• 4.2.3 酶浓度对糖浆成分的影响
• 4.2.4 反应时间对糖浆成分的影响
• 4.3 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的学术论文