第６期（总第２８３期） ２０１２年６月 农产品加工・学刊 Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌ ｏｆ Ｆａｒｍ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｎｏ．６ Ｊｕｎ． 文章编号：１６７１—９６４６（２０１２）０６—００１９－０４ 酶量和酶解时间对玉米多孑Ｌ淀粉制备效果的影响 阮杨峰 ， 周裔彬 ，宋岑 ，张健 ，程玮嘉 ． （１．安徽农业大学食品系，安徽合肥２３００３６；２．安徽农业大学食品安全分析与检测省级实验室，安徽合肥２３００３６） 摘要：选择玉米淀粉为材料，探讨糖化酶酶量和时间对多孔淀粉效果的影响。酶解时间为１８，２４，３０ ｈ，酶量分别 为３０６．６７，３７７．００，４９５．３９，７５４．８８，１ ４８６．１７，２ ９４８．７５ Ｕ／ｇ；以吸水、吸油率为判定标准，结合电镜扫描和显微测 量淀粉表面的孔数和孔径，得到最佳酶量和酶解时间分别为７５４．８８ Ｕ／ｇ和２４ ｈ，且单位多孔淀粉颗粒表面的平均孔 数为４４，孔径为１．６４ １．７６ Ｉｘｍ。其他条件相同，在最佳酶量下，吸水率和吸油率达到１１８．８３％，９８．４７％；在最佳时 间下，吸水率和吸油率达到１ １９．４５％，９８．３４％；吸水和吸油率均最高。 关键词：糖化酶；酶量；酶解时间；孔数；孔径 中图分类号：ＴＳ２３５ 文献标志码：Ａ ｃｌｏｉ：１０．３９６９／ｊｉｓｓｎ．１６７１－９６４６（Ｘ）．２０１２．０６．００５ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ Ｅｎｚｙｍｅ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｅｎｚｙｍｏｌｙｓｉｓ Ｔｉｍｅ ｏｎ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｐｏｒｏｕｓ Ｃｏｒｎ Ｓｔｒｃｈ ａＲＵＡＮ Ｙａｎｇ－ｆｅｎｇ ， ＺＨＯＵ Ｙｉ－ｂｉｎ ，ＳＯＮＧ Ｃｅｎ２，ＺＨＡＮＧ Ｊｉａｎ２，ＣＨＥＮＧ Ｗｅｉ－ｊｉａ２ （１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｆｏｏｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ａｎｈｕｉ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈｅｆｅｉ，Ａｎｈｕｉ ２３００３６，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｔｈｅ Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ Ｆｏｏｄ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ａｎｈｕｉ Ａ ｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｈｅｆｅｉ，Ａｎｈｕｉ ２３００３６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔａｋｉｎｇ ｅｏｍ ｓｔａｒｃｈ ａｓ ｔｈｅ ｓｕｂｊｅｃｔ，ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｅｎｚｙｍｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｎｚｙｍｏｌｙｓｉｓ ｔｉｍｅ ｏｎ ｔｈｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｏｒｏｕｓ ｓｔａｒｃｈ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｇｌｕｅｏａｍｙｌａｓｅ．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｉｓ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｗｈｅｒｅ ｔｈｅ ｅｎｚｙｍｏｌｙｓｉｓ ｔｉｍｅ ａｒｅ １ ８，２４，３０ ｈ ａｎｄ ｔｈｅ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｅｎｚｙｍｅ ａｎｄ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ａｒｅ ａｔ ３０６．６７，３７７．Ｏ０，４９５．３９，７５４．８８， ｌ ４８６．１７，２ ９４８．７５ Ｕ／ｇ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ａｂｓｏｒｂｉｎｇ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｗａｔｅｒ ａｎｄ ｏｉｌ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ山ｅ ｈｏｌｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ａｐｅｒｔｕｒｅ ｄｒａｗｎ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ＳＥＭ（ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）ａｎｄ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｉｍｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｅｎｚｙｍｏｌｙｓｉｓ ａｒｅ ７５４．８８ ｕ儋ａｎｄ ２４ ｈ ａｎｄ ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｈｏｌｅｓ ｉｓ ４４ ｏｎ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ｅｖｅｒｙ ｓｔａｒｃｈ ｇｒａｎｕｌａｒ ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ａｐｅｒｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｈｏｌｅ ｉｓ １．６４—１．７６ ｍ．Ｗｉｔｈ ｏｔｈｅｒ ｆａｃｔｏｒｓ ｋｅｅｐ ｔｈｅ ｓａｍｅ，ｔｈｅ ａｔ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｅｎｚｙｍｅ ａｂｓｏｒｂｉｎｇ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｗａｔｅｒ ａｎｄ ｏｉｌ ｗｉｌｌ ｂｏｔｈ ａｃｃｏｕｎｔ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ｒａｔｉｏｎ：１ １ ８．８３％，９８．４７％ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ １ １９．４５％，９８．３４％ａｔ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｅｎｚｙｍｏｌｙｓｉｓ ｔｉｍｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｇｌｕｃｏａｍｙｌａｓｅ；ｅｎｚｙｍｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ；ｅｎｚｙｍｏｌｙｓｉｓ ｔｉｍｅ；ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｈｏｌｅｓ；ａｐｅｒｔｕｒｅ 近年来，多孑Ｌ淀粉作为一种新型酶变性淀粉， 因具有一些原淀粉所不具有的特性而受到青睐。多 孔淀粉在一定条件下分散在水及其他溶剂中能保持 其结构的完整性，且具有较大的比表面积，在食品、 医药、化工、农业等方面广泛应用【ｌ＿３１。国内外多孔 淀粉制备方法主要为酶水解法，通常选用糖化酶、 淀粉酶或复合酶圆。 糖化酶制备多孑Ｌ淀粉时，其效果取决于酶的浓 度、水解时间、作用温度、ｐＨ值等。控制淀粉水解 条件可调节孔的数目、大小、深度、颗粒坚固性及 一结构稳定性，从而影响淀粉颗粒表面多孔的吸附效 果，进而影响多孔淀粉的实际应用［４１。国内外对糖化 酶制备多孑Ｌ淀粉的研究较多，多孔淀粉制备的效果 均采用吸油和吸水率作为判定标准。在前人研究的 基础上，本研究选用国产糖化酶探索制备玉米多孔 淀粉的最佳酶量和水解时间，利用扫描电镜和显微 测定淀粉颗粒表面的孔数和孔径，结合吸水和吸油 率的指标，得出最佳制备工艺，为多孔淀粉的制备 和研究提供参考。 收稿日期：２０１２—０１—１７ 基金项目：教育部留学回国人员基金（２０１１－５０８）；安徽省高校自然基金（ＫＪ２００８１３１７ＺＣ）。 作者简介：阮杨峰（１９８７一），男，安徽人，在读硕士，研究方向：食品科学。Ｅ－ｍａｉｌ：ｊｈｄｅｐｐ＠１２６．ｃｏｍ。 ），男，教授，研究方向：食品科学。Ｅ—ｍａｉｌ：ｈｆｚｙｂ＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｎｒ．ｃｎ。 ’为通讯作者：周裔彬（１９６７一农产品加工・学刊 ２０１２年第６期 １材料与方法 前后样品质量差计算吸水、吸油率。重复３次取平 均值。 １．３．５ 多孔淀粉孔径的电子显微镜扫描及孔径的测量 场发射扫描电子显微镜对多孔淀粉放大１Ｏ ０００倍， １００ ０００ Ｕ／ｇ），湖南津市万力生物化工有限公司提 对放大１０ ０００倍的每组玉米多孔淀粉样品随机拍摄 供；色拉油，四川嘉里粮油工业有限公司提供；柠 ５张图，并对完整的孔洞测量孔径。多个小孔洞融为 檬酸、磷酸氢二钠、氢氧化钠等化学试剂，均为分 大孔的、结构崩塌的颗粒不测量。 析纯，国药化学集团提供。 １．３．６多孔淀粉孔数的统计 １．２试验仪器与设备 在场发射扫描电子显微镜下，对放大１０ ０００倍 ｓＨＡ—Ｂ型恒温振荡器，上海康华生化仪器制造 的不同组多孔淀粉各随机拍摄５张图，对所有完整 一１．１主要材料与试剂 玉米淀粉，成都淀粉厂产品；糖化酶（规格： 厂产品；ＤＨＧ－－９２４６Ａ型电热恒温鼓风干燥箱，上 的多孔淀粉颗的总孔数、总淀粉颗粒数进行数理统 海精密实验设备有限公司提供；Ｓｉｒｉｏｎ２００型场发射 扫描电子显微镜，美国ＦＥＩ公司提供；ＫＸＳ型恒温 水浴锅，成都科学仪器成套公司提供；Ｔ６紫外可见 分光光度计，北京普析通用仪器有限公司提供。 １－３测定方法 １．３．１糖化酶活力测定【 】 ２．５％的生玉米淀粉悬液２．０ ｍＬ加入到５０ ｍＬ的 锥形瓶中，加ｐＨ值为５．６，浓度０．２ ｍｏｌ／Ｌ Ｎａ２ＨＰＯ 一０．１ ｍｏｌ／Ｌ柠檬酸缓冲液２．０ ｍＬ，６０℃预 热１０ ｍｉｎ，加入１．０ ｍＬ适当稀释的酶液，６０℃下振 荡反应３０ ｍｉｎ后，加质量分数４％的ＮａＯＨ溶液 Ｏ．５ ｍＬ终止反应。反应液于转速４ ８００ ｒ／ｍｉｎ下离心 ５ ｍｉｎ，用ＤＮＳ法测上层清液的还原糖量。 酶活定义：在以上分析条件下，１ ｍｉｎ释放 １ ｍｍｏｌ葡萄糖的酶量定义为一个酶活单位（ｕ）。 １．３．２多孔淀粉的制备［６１ 反应温度和ｐＨ值参考文献［７—８］，分别取５０℃ 和ｐＨ值４．０。 称取２５ ｇ淀粉，置于５００ ｍＬ反应瓶中，加入 ｐＨ值４．０的Ｎａ２ＨＰＯ厂柠檬酸缓冲液４０ ｍＬ调浆， 放人恒温振荡器里，５０℃下预热１０ ｍｉｎ。准确称取 一定量的糖化酶，在转移到淀粉悬浊液中，５０℃下 搅拌反应一定时间后，加入质量分数４％的ＮａＯＨ溶 液５ ｍＬ中止反应，转速３ ０００ ｒ／ｍｉｎ下离心１５ ｍｉｎ， 去除上清液，纯水反复洗涤３次。将沉淀置于５０℃ 真空干燥箱中干燥至恒质量，粉碎，过１００目筛得 到多孔淀粉制品。 １．３．３ 多孔淀粉得率测定 称取表面皿质量（精确至０．００１ ｇ），加入水解得 到的湿多孔淀粉，在５０℃烘箱内烘干至恒质量，称 取总质量，减去表面皿质量即为反应后多孔淀粉的 质量，除以反应前淀粉质量，即可得到多孔淀粉产 物得率。 １．３．４吸油吸水率测定㈣ 精确称取过１００目筛的样品４ ｇ，恒温下分别与 ２０ ｍＬ水或２０ ｍＬ色拉油混合搅拌３０ ｒａｉｎ，置于已 知质量的砂芯漏斗抽滤，直至没有液滴滴下，根据 计，求出单位颗粒平均孔数。多个小孔洞融为一大 孔的，孔数算一个；结构崩塌的颗粒不计。 １．４试验设计 试验以多孔淀粉颗粒的孔洞数和孔径为研究对 象，结合吸油率和吸水率，主要考察了酶量、反应 时间对玉米多孔淀粉制备的影响。以吸油率和吸水 率的高低作为多孔淀粉优劣的判定标准。 在其他条件一定的前提下（时间采用２４ ｈ ）， 考察加酶量对产物多孑Ｌ淀粉的影响。玉米淀粉中依 次加入糖化酶，酶量与底物比分别为３０６．６７， ３７７．００，４９５．３９，７５４．８８，１ ４８６．１７，２ ９４８．７５ Ｕ／ｇ， 制得多孔淀粉在电子显微镜下放大１０ ０００倍。 另外，在其他条件一定的前提下（根据上一步 得出的最佳酶量条件下）考察反应时间对产物多孔 淀粉的影响。反应时间分别为ｌ８，２４，３０ ｈ，产物 多孔淀粉在电子显微镜下放大１０ ０００倍。 ２结果与分析 ２．１糖化酶活力 本试验所用糖化酶进行酶活的测定，得到固体 糖化酶酶活为５８ ９７５ Ｕ／ｇ。 ２．２酶量对多孔淀粉的影响 ２．２．１ 不同酶量的多孔淀粉的吸水率、吸油率 酶量为３０６．６７， ３７７．００，４９５．３９，７５４．８８， １ ４８６．１７，２ ９４８．７５ Ｕ／ｇ的６组分别编号为１，２，３， ４，５，６。经测定，原淀粉吸水率为７５．５９％，吸油率 为５６．２５％。 不同酶量组多孔淀粉的吸水率和吸油率见表１。 表１ 不同酶量组多孔淀粉的吸水率和吸油率