一种超声波辅助淀粉双酶水解技术的制作方法
【专利摘要】本发明一种超声波辅助淀粉双酶水解技术，属于淀粉酶解【技术领域】。尤其是此发明应用了超声波辅助淀粉双酶水解。此方法是在淀粉液化和糖化酶解过程中加入超声波，在超声功率100W，超声时间10min，淀粉乳浓度20%的条件下，淀粉乳的液化值及DE值从未处理的19.89mg/mL、82.06%分别提高到30.67mg/mL、94.30%。本发明淀粉颗粒经超声波处理使得表面的凹痕和裂痕明显增多，淀粉结晶结构遭到破坏，红外结晶指数下降，淀粉支链结构破坏，直链淀粉含量增加，溶解度提高了246.8%。此外，超声波处理对酶的激活作用，使得α-淀粉酶活力提高了15.29%。
【专利说明】一种超声波辅助淀粉双酶水解技术
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种淀粉酶解【技术领域】，特别是涉及一种超声波辅助酶解工艺。
【背景技术】
[0002] 淀粉（starch)是一种天然半结晶颗粒结构的高聚物，存在结构和性能缺陷，结晶 区分子排列紧密，导致水、酶及多数化学试剂不易接触到结晶区内分子，从而表现出不溶于 冷水、淀粉糊易老化脱水、缺乏乳化力，以及淀粉糊在酸、热和剪切力作用下不稳定，化学反 应效率较低等现象。
[0003] 随着淀粉工业的不断发展，淀粉糖化工艺在制糖、酒精、有机酸发酵等行业中的地 位日益重要。
[0004] 目前存在的淀粉利用率低下，而且大多是采用单一酶水解等问题。这些问题已经 成为淀粉产业发展的瓶颈，寻找提高原料淀粉转化率的有效途径成为研究的热点之一。
[0005] 超声波是频率高于20 KHz的声波，是一种弹性机械波，近年来在物理、生物、化学 等领域中已有广泛应用。超声波处理能使生物质高分子的形态结构和超微结构发生明显变 化，有利于提高酶的可及度和化学反应性能。目前还未见对超声波辅助液化酶和糖化酶双 酶法水解淀粉以提高其转化率的研究报道。
【发明内容】
[0006] 本发明提供一种淀粉的酶解方法，即通过加入液化酶(耐高温α -淀粉酶10 U/g 原料）和糖化酶(糖化酶300 U/g原料）的同时加以超声波来对淀粉进行水解。克服了淀粉 利用率低下的问题。
[0007] 为实现上述目的，本实验采用了如下技术方案： (1)淀粉乳预处理：称量一定质量的淀粉和蒸馏水，调浆成质量浓度20%的淀粉乳。取 200 mL淀粉乳于300 mL烧杯中，烧杯放入20 °C恒温水浴搅拌器中，将超声波变幅杆插入 淀粉乳液面以下2 cm，磁力搅拌转速50%，超声(工作时间/间歇时间=2 s/4 s)处理20 min〇
[0008] (2)液化过程超声处理：称量一定质量的淀粉和蒸馏水，调浆成质量浓度20%的淀 粉乳。取200 mL淀粉乳于300 mL烧杯中，调pH为2. 2,烧杯放入95 °C恒温水浴搅拌器中， 将超声波变幅杆插入淀粉乳液面以下2 cm，磁力搅拌转速50%，超声(工作时间/间歇时间 =2 s/4 s)、超声时间10 min、超声功率100 W，总液化时间50 min。液化完成后，冷却，灭酶 30 min〇
[0009] (3)糖化过程超声处理：称量一定质量的淀粉和蒸馏水，调浆成质量浓度20%的淀 粉乳。取200 mL淀粉乳于300 mL烧杯中，液化完成后，将超声波变幅杆插入淀粉乳液面以 下2 cm，磁力搅拌转速50%，超声(工作时间/间歇时间=2 s/4 s)，超声功率100 W，辅助糖 化 18 min。
[0010] 本发明所述的制备方法有如下特点： (1) 超声波处理的淀粉乳与未加超声波处理的淀粉乳相比，其液化值从22. 67 mg/mL 升到38. 86 mg/mL，DE值从82. 70%升到94. 30%。其原因可能是超声波对淀粉乳的作用 (2) 超声波作用破坏淀粉颗粒表面的水束层，使水分渗入淀粉颗粒，有利于淀粉酶对淀 粉的水解 (3 )超声波"空穴效应"产生的剪切力切断淀粉的长链，有利于淀粉的酶解 (4) 超声波产生的自由基能够攻击淀粉分子，导致1，4-糖苷键的断裂，淀粉长链暴露 出大量非还原性末端，为酶解提供了更多的底物 (5) 超声波的机械搅拌作用使整个反应体系更均匀，底物与酶活性部位的接触频率增 加 (6) 超声波空穴作用引起的水和空气间界面面积增大，扰乱了酶分子周围环境，如氢键 和疏水作用，导致酶分子构象的变化 (7 )超声波产生剪切力和冲击波造成酶分子结构的变化，表现出酶活的变化。
[0011] (8)淀粉乳超声波处理后酶解比单纯酶解法具有更高效的优点。
[0012] (9)超声波辅助液化，有利于淀粉大分子的降解，可酶解淀粉的比率提高，为糖化 过程提供了充足的底物。
[0013] (10)随着超声功率的增加，表面受侵蚀的淀粉颗粒增多，空洞变大，变深，裂纹增 多，颗粒内部受侵蚀出现凹陷甚至缺损。淀粉颗粒外层结晶区遭到破坏，化学试剂能够快速 的与淀粉颗粒内部结构作用，对促进淀粉化学反应活性是有利的。
[0014] (11)淀粉结晶区在超声波处理过程中受到破坏，空化气泡产生的高压和局部激流 有足够的剪切力来打破聚合链，导致淀粉结晶区甚至整个淀粉颗粒的断裂，这也是淀粉活 性增加的主要原因。
[0015] (12)淀粉外层的坚固结晶区在超声环境下收到破坏，水分子与内部淀粉分子接触 更加容易，淀粉与水分子间缔合增加，淀粉溶解度增大。
[0016] 实施例1 (1)称量一定质量的淀粉和蒸馏水，调浆成质量浓度20%的淀粉乳。取200 mL淀粉乳 于300 mL烧杯中，调pH为5. 6±0. 2,烧杯放入95 °C恒温水浴搅拌器中。
[0017] (2)将超声波变幅杆插入淀粉乳液面以下2 cm，磁力搅拌转速50%，超声(工作时间 /间歇时间=2 s/4 s)辅助液化lOmin，超声功率100 W，总液化时间50 min。液化完成后， 冷却，灭酶30min。
[0018] (3)液化值的测定采用DNS法进行。并按照式（1)计算液化值
【权利要求】
1. 一种超声波辅助淀粉双酶水解技术，其特征在于淀粉乳预处理、液化过程和糖化过 程中均超声处理。
2. 根据权利要求1所述，淀粉乳预处理其特征在于称量一定质量的淀粉和蒸馏水，调 浆成质量浓度10%?40%的淀粉乳； 取200 mL淀粉乳于300 mL烧杯中，烧杯放入20 °C恒温水浴搅拌器中，将超声波变幅 杆插入淀粉乳液面以下2 cm，磁力搅拌转速50%，超声(工作时间/间歇时间=2 s/4 s)处 理一定时间。
3. 根据权利要求1所述，液化过程超声处理其特征在于称量一定质量的淀粉和蒸馏 水，调浆成一定质量浓度的淀粉乳； 取200 mL淀粉乳于300 mL烧杯中，调pH为2. 2,烧杯放入95 °C恒温水浴搅拌器中， 将超声波变幅杆插入淀粉乳液面以下2 cm，磁力搅拌转速50%，超声(工作时间/间歇时间 =2 s/4 s)辅助液化一定时间，液化完成后，冷却，灭酶30 min。
4. 根据权利要求3所述，其中，液化条件为超声时间10 min、超声功率100 W、淀粉乳浓 度20%，总液化时间50 min。
5. 根据权利要求1所述，糖化过程超声处理其特征在于称量一定质量的淀粉和蒸馏 水，调浆成一定质量浓度的淀粉乳； 取200 mL淀粉乳于300 mL烧杯中，液化完成后，将超声波变幅杆插入淀粉乳液面以下 2 cm，磁力搅拌转速50%，超声(工作时间/间歇时间=2 s/4 s)辅助糖化一定时间。
6. 根据权利要求5所述，其中，糖化条件为超声时间10 min、超声功率100 W、淀粉乳浓 度 20%。
【文档编号】C12P19/14GK104263781SQ201410511137
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月29日 优先权日:2014年9月29日
【发明者】王振斌, 陈兵兵, 邵淑萍, 马海乐, 王林, 张存胜, 赵帅 申请人:江苏大学