復(fù)合酶制備葛根粉的工藝研究

涂招秀 羅斌 李雄輝 胡居吾

(1.江西省科學(xué)院，江西 南昌 3300962.江西省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測院，江西 南昌 330006)

葛是一種名貴的天然野生植物，廣布山區(qū)。葛根的淀粉含量高達(dá)20%，是一種營養(yǎng)獨(dú)特、藥食兼優(yōu)的綠色保健食品，富含人體必需的13種氨基酸和鐵、鈣、硒、鋅、鍺等微量元素，還含有黃豆甙、葛根素等黃酮類物質(zhì)，具有清心明目、擴(kuò)張血管、降血壓、抗癌等作用。經(jīng)常食用葛粉，能強(qiáng)筋壯骨、美容健身、延年益壽。因此葛粉被譽(yù)為“長壽粉”，國內(nèi)外市場需求旺、容量大、價(jià)值高。我國葛根資源豐富，開發(fā)葛粉系列保健食品潛力大，市場廣闊。

本文探索復(fù)合酶水解工藝中酶制劑的選擇、酶解時(shí)間的確定、反應(yīng)溫度和pH值等條件對葛根中葛淀粉產(chǎn)率及產(chǎn)品質(zhì)量的影響;與傳統(tǒng)的沉淀提取葛根中淀粉的方法相比，酶法提取葛根淀粉具有過濾壓力小、節(jié)水、節(jié)能和效率高的特點(diǎn)。

1 材料與方法

1.1 原材料

葛根由江西大忙人實(shí)業(yè)公司提供;纖維素酶果和膠酶從鄭州三榮化工產(chǎn)品有限公司購買。

1.2 主要儀器與設(shè)備

雙層玻璃反應(yīng)器，河南斯泰雙層玻璃反應(yīng)器廠;旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器(RE－52AA)，北京醫(yī)用離心廠;真空干燥箱(YZG－600)，瑞安金安制藥機(jī)械有限公司;電子天平(JA3003)，上海平軒科學(xué)儀器有限公司;PHS－SC型精密pH計(jì)，上海精密科學(xué)儀器有限公司;高壓均質(zhì)機(jī)(GJJ－0.1/100)，上海諾尼輕工機(jī)械有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

鮮葛→初洗→二次清洗→粉碎→復(fù)合酶解→脫汁→曲篩分離→高壓均質(zhì)→脫水→干燥→篩分→葛粉

1.3.2 實(shí)驗(yàn)方法

①預(yù)處理:將清洗干凈葛根粉碎成50－60目。

②復(fù)合酶水解提取:以葛根漿(10%葛粉)為酶促反應(yīng)底物，首先考察纖維素酶的用量、酶解時(shí)間、反應(yīng)溫度和最適pH值范圍。其次是考察果膠酶和雙酶聯(lián)合使用對葛粉得率的影響。

③高壓超剪切均質(zhì)超細(xì)化粉碎:對葛根淀粉進(jìn)行超細(xì)化粉碎，再用200目過濾布進(jìn)行精濾。

④脈沖氣流干燥:采用程序升溫，干燥溫度65—105℃，干燥時(shí)間 1.5h，物料厚度 2.5—3cm 。

2 結(jié)果與分析

2.1 纖維素酶的用量選擇

將纖維素酶配成含量為2000U/ml的酶液，在100g葛根漿樣品中分別加入 1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 ml，以不加酶液為對照，酶促反應(yīng)溫度為35℃、時(shí)間1.5h。葛粉的平均得率見表1。

表1 纖維素酶用量對葛粉得率的影響

3.0 18.66 37.614.0 18.96 39.825.0 19.12 41.00

從表1看出，隨著酶用量的增加，葛粉提取物的得率比較明顯增加，這是因?yàn)槔w維素酶是一類將纖維素水解成水溶性糖的復(fù)合酶類，植物的細(xì)胞壁主要是由纖維素組成，葛根漿用纖維素酶處理后，結(jié)構(gòu)致密的細(xì)胞壁中的纖維素被水解成水溶性的糖類物質(zhì)，而細(xì)胞壁的水解有利于胞內(nèi)物質(zhì)的溶出。酶用量的增加到一定時(shí)，葛粉得率增加速度變慢。因此，纖維素酶用量每克葛根漿(10%葛粉)中，纖維素酶60－80U(等同每100克葛根漿加入3.0ml纖維素酶纖)為宜。

2.2 纖維素酶解時(shí)間的確定

在100g葛根漿樣品中加 3.0ml酶液，溫度為50℃，酶解時(shí)間分別 1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 h，測定葛粉含量如圖1。從圖1中可以看出，水解時(shí)間控制在1.5h為好。

圖1 酶解時(shí)間對葛粉的量的影響

2.3 纖維素酶反應(yīng)溫度條件選擇

在100g葛根漿樣品中加3.0ml酶液，酶解時(shí)間1.5h，酶解溫度分別為 30、35、40、45、50℃下，研究酶解溫度對葛粉提取率的影響，結(jié)果見圖2。結(jié)果表明，酶解溫度在45℃時(shí)，葛粉提取率最大，達(dá)到95.3%左右。

圖2 酶解溫度對對葛粉提取率的影響

2.4 果膠酶對葛粉得率的影響

將果膠酶配成含量為1000U/ml的酶液，果膠酶液的用量分別為 0.5、1.O、1.5、2.0，以不加果膠酶為對照，酶處理時(shí)間為1.5 h，溫度為45℃ 。結(jié)果見表2。

表2 果膠酶用量對葛粉得率的影響

表2結(jié)果表明，每克葛根漿(10%葛粉)中，加入果膠酶20－30U時(shí)(等同每100克葛根漿加入1.5ml果膠酶)葛粉量的增加率提高了5.75% 。在處理過程中加入果膠酶能提高葛粉得率，果膠酶是一種能水解果膠的酶。加入果膠酶后將葛根漿中不溶性的果膠降解成可溶性的半乳糖醛酸和其它物質(zhì)，有利于后序工藝的進(jìn)行。

2.5 混合酶制劑使用對葛粉得率的影響

在100g葛根漿樣品中，混合酶的用量分別為0.5、1.O、1.5、2.Oml(1000U/ml)，以不加果膠酶為對照，酶處理時(shí)間為1.5h，溫度為45℃ 。結(jié)果見表3。

表3 混合酶用量對葛粉得率的影響

表3結(jié)果表明，在混合酶用量為1.5 ml時(shí)，葛粉量為19.12g，增加率達(dá)到48.65%，效果遠(yuǎn)優(yōu)于分別單獨(dú)使用各酶的情況，同時(shí)又節(jié)省了各酶的用量。隨著酶用量的增加，葛粉提取物的得率比較明顯增加，這是因?yàn)槔w維素酶和果膠酶能夠更好地將結(jié)構(gòu)致密的細(xì)胞壁中的纖維素被水解成水溶性的糖類物質(zhì)，而細(xì)胞壁的水解更有利于胞內(nèi)物質(zhì)的溶出，從而生產(chǎn)更多的葛粉，實(shí)現(xiàn)節(jié)能節(jié)水。

2.6 葛粉顆粒外表面形狀

圖3 傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的葛粉顆粒外表面形狀

圖4 本工藝生產(chǎn)的葛粉顆粒外表面形狀

由圖3，4可見，通過SEM觀察葛粉顆粒表面結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的原葛粉顆粒外表面光滑，致密，多呈球形或多角形;酶解葛粉顆粒外表面疏松，不光滑，多呈片狀或球形。說明復(fù)合酶分解提取的葛粉表面積變大顆粒間疏松，溶解性能好。

3 結(jié)論

復(fù)合酶酶解工的最佳工藝參數(shù)為每克葛根漿(10%葛粉)中，纖維素酶60－80U，果膠酶20－30U，酶解時(shí)間1.5h，反應(yīng)溫度45℃，在此條件下，葛粉量達(dá)到19.12%，增加率提高了48.65%，效果遠(yuǎn)優(yōu)于分別單獨(dú)使用各酶，同時(shí)又節(jié)省了各酶的用量。

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