大米淀粉转化生产葡萄糖的研究

【摘要】：稻米是我国第一大农产品和粮食品种。但长期以来,我国稻米加工仅处于一种满足口粮需求的初级加工阶段,其有效利用率和资源综合利用水平低。此外,我国稻米加工过程中会产生10-15%的碎米,其价格仅为整米的1/3-1/2,有效利用严重不足。因此,研究大米的深加工技术显得尤为重要,可充分利用这部分资源。葡萄糖作为最重要的单糖之一,广泛应用在食品、医药、化学等领域。本论文以我国广泛存在的三种不同类型的大米淀粉为原料,转化生产了葡萄糖,对籼米和粳米制备葡萄糖的工艺进行了优化,为碎米、陈米的综合开发利用提供了方向和理论指导；研究了直链淀粉含量、糊化特性及双酶法制糖得率之间的相关性,为制糖大米原料的选择提供了一定的理论依据。 本文首先采用碱法提取了三种不同类型的大米淀粉,即籼米淀粉、粳米淀粉和糯米淀粉,优化了籼米淀粉和粳米淀粉的制备葡萄糖工艺,随后测定了各种淀粉的化学组分以及糊化特性,研究了直链淀粉含量、糊化性质以及制糖得率之间的相互联系,主要研究结果如下： (1)通过单因素和正交试验,确定了籼米淀粉的最佳制糖工艺：液化时间70min、液化温度95℃、淀粉乳浓度25%、耐高温α-淀粉酶的添加量为25u/g淀粉、pH值自然,在此条件下所得液化浆DE值为19.01±0.16%；糖化温度60℃、pH值4.0、糖化时间48h、葡萄糖淀粉酶用量300u/g淀粉、普鲁兰酶用量0.10ASPU/g淀粉,在此条件下所得糖化液DE值为99.00±0.83%,高效液相色谱测得的葡萄糖含量为85.3%,获得了较高的转化率。 (2)通过单因素和正交试验,确定了粳米淀粉的最佳制糖工艺参数：液化时间70min、液化温度95℃、淀粉乳浓度25%、耐高温α-淀粉酶的添加量为25u/g淀粉、pH值自然,在此条件下所得液化浆DE值为18.11±0.14%。糖化温度60℃、pH值4.0、糖化时间48h、葡萄糖淀粉酶用量300u/g淀粉、普鲁兰酶用量0.15ASPU/g淀粉,在此条件下所得糖化液DE值为99.28±0.50%,高效液相色谱测得的葡萄糖含量为88.59%,提高了葡萄糖的转化率。 (3)碱法制备的三种不同类型的大米淀粉中直链淀粉含量有明显差异,籼米淀粉的直链淀粉含量最高(20.28±0.44%),糯米几乎均为支链淀粉(直链淀粉1.244±0.30%)粳米淀粉中直链淀粉含量为14.744±0.82%。直链淀粉含量的高低造成了去除蛋白质的难易,糯米淀粉颗粒因为支链淀粉含量高,分支结构多而使得结构较为疏松,去除蛋白质相对容易,所以糯米淀粉中最终蛋白质的含量最低(0.45±0.03%)。 (4)采用快速粘度分析仪进行RVA谱测定,获得了三种不同大米淀粉的糊化特性参数。其中,糯米淀粉的峰值粘度最大(3098cP),其次是粳米(2813cP),籼米最小(2356cP)；而糯米淀粉的最高粘度时间最小(3.6min),粳米(5.27min),籼米最大(5.53min)。同时,分析发现崩解值与消减值之间呈极显著负相关(γ=-0.933；P0.01),直链淀粉含量与消减值和最高粘度时间呈极显著正相关性(P0.01),相关系数γ分别为0.996和0.985；直链淀粉含量与峰值粘度和崩解值呈极显著(P0.01)负相关性,相关系数Y分别为-0.931和-0.906； (5)通过对大米淀粉直链淀粉含量、糊化特性与淀粉制糖得率之间进行相关性分析,发现直链淀粉含量与大米淀粉液化程度和糖化程度均呈极显著正相关(P0.01),相关系数Y分别为0.971和0.951,说明直链淀粉含量越高的淀粉越适宜于作为制糖的原料；峰值粘度与液化程度、糖化程度值均呈显著负相关(P0.01),相关系数γ分别为-0.823和-0.777,表明峰值粘度越高的淀粉,越不适合作为制备葡萄糖的原料。