超聲輔助雙酶法制備RS3型秈米抗性淀粉工藝參數(shù)優(yōu)化

歐陽(yáng)夢(mèng)云,王 燕,林親錄

(1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院,湖南長(zhǎng)沙 410128; 2.長(zhǎng)沙凱雪糧油食品有限公司,湖南長(zhǎng)沙 410008)

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超聲輔助雙酶法制備RS3型秈米抗性淀粉工藝參數(shù)優(yōu)化

歐陽(yáng)夢(mèng)云1,王 燕1,林親錄2

(1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院,湖南長(zhǎng)沙 410128; 2.長(zhǎng)沙凱雪糧油食品有限公司,湖南長(zhǎng)沙 410008)

以微波預(yù)糊化秈米淀粉為原料,采用超聲波間歇式輔助,異淀粉酶和普魯蘭酶分步脫支酶解制備了RS3型秈米抗性淀粉。以RS3產(chǎn)率為考察指標(biāo),在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,利用響應(yīng)面法對(duì)制備RS3型秈米抗性淀粉的工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。結(jié)果表明,在淀粉乳質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%、異淀粉酶酶解溫度50 ℃、異淀粉酶酶解pH5.0、普魯蘭酶酶解溫度60 ℃、普魯蘭酶酶解pH4.5、超聲功率70 W條件下,最佳工藝條件為:異淀粉酶添加量16 U/g,異淀粉酶酶解時(shí)間3 h,普魯蘭酶添加量8 U/g,普魯蘭酶酶解時(shí)間2.2 h,超聲時(shí)間7 min,超聲間歇時(shí)間2.3 h。在最佳條件下,RS3型秈米抗性淀粉產(chǎn)率可達(dá)18.19%。

超聲輔助,異淀粉酶,普魯蘭酶,RS3

抗性淀粉(RS)在健康人體小腸中不被消化,以其類(lèi)似膳食纖維的生理功能可改善腸道代謝,降低大腸癌、肥胖的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn),又以其具有類(lèi)似胰島素的生理功能可一定程度地調(diào)節(jié)血糖,制成功能性食品可供糖尿病病人食用[1-2]。最受食品科學(xué)家及營(yíng)養(yǎng)學(xué)家關(guān)注的是RS3(回生或重結(jié)晶淀粉),這類(lèi)淀粉即使經(jīng)加熱處理,也難以被淀粉酶類(lèi)消化。秈米因其粗糙的口感、易碎、較差的加工品質(zhì)和易陳化等劣勢(shì),商品價(jià)值極低。大量研究表明,秈米淀粉組分中的直鏈淀粉含量遠(yuǎn)高于粳米和糯米,是極好的生產(chǎn)抗性淀粉的原料,而自然條件下秈米淀粉中僅含抗性淀粉1.0%～2.1%[3]。目前制備RS3型抗性淀粉的原料以馬鈴薯和玉米為主[4-5],近幾年創(chuàng)新的制備方法有超聲法、酸解-微波法、壓熱-酶法、擠壓法等[6-10]。本文以微波預(yù)糊化秈米淀粉為原料,超聲間歇輔助異淀粉酶和普魯蘭酶分步脫支制備RS3型秈米抗性淀粉的研究還未見(jiàn)報(bào)道。微波處理使淀粉顆粒膨化,以異淀粉酶和普魯蘭酶專(zhuān)一性切割支鏈淀粉的α-1,6糖苷鍵,使易于聚集重結(jié)晶的直鏈淀粉增多,從而提高RS3產(chǎn)率。此方法避免了目前研究中使用液化酶導(dǎo)致直鏈淀粉損失且產(chǎn)生大量糊精影響RS3生成等負(fù)面影響,可為RS3型秈米抗性淀粉的制備新工藝提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

秈米碎米 湖南邵陽(yáng),將秈米粉碎過(guò)40目篩,參考文獻(xiàn)[12]制備秈米淀粉;異淀粉酶(50000 U/g) 天津拓程生物科技有限公司;普魯蘭酶(1000ASPU/mL) 江蘇銳陽(yáng)生物科技有限公司;葡萄糖淀粉酶(≥100 Units/mg) 上海瑞永生物科技有限公司;耐高溫a-淀粉酶(≥4000 U/g) 上海瑞永生物科技有限公司;胃蛋白酶(≥1200 U/g)，其他試劑(化學(xué)純) 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

B-260恒溫水浴鍋 上海亞榮生化儀器廠(chǎng);EG23B-DC(F)美的微波爐 廣東美的微波爐制造有限公司;KQ-100DE型數(shù)控超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司;DHG-9240A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海飛越實(shí)驗(yàn)儀器有限公司;UV-2450紫外分光光度計(jì) 日本島津公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 秈米淀粉微波預(yù)糊化 根據(jù)前期實(shí)驗(yàn),結(jié)合文獻(xiàn)[12],微波預(yù)糊化實(shí)驗(yàn)方案為:40目的秈米淀粉調(diào)節(jié)水分含量至30%后,經(jīng)微波爐50%火力微波處理2 min。

1.2.2 RS3型秈米抗性淀粉的制備 稱(chēng)取適量微波預(yù)糊化后的秈米淀粉,用pH為5.0的磷酸鹽緩沖溶液配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的淀粉乳,水浴加熱至50 ℃,加入異淀粉酶20 U/g,在70 W超聲功率下,每間隔0.5 h超聲8 min,異淀粉酶酶解2 h后,85 ℃恒溫水浴條件下滅酶10 min,冷卻至室溫,用0.1 mol/L HCl調(diào)pH至4.5,水浴加熱至60 ℃,恒溫,加入普魯蘭酶20 U/g,在70 W超聲功率下,每間隔0.5 h超聲8 min,普魯蘭酶酶解2 h后,85 ℃恒溫水浴條件下滅酶10 min,冷卻至室溫,將酶解后淀粉乳迅速置于4 ℃冰箱回生24 h。

1.2.3 RS3型抗性淀粉含量的測(cè)定 RS3型抗性淀粉的測(cè)定參考Goni法[11]。葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的繪制參考3,5-二硝基水楊酸比色法[12]。葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)為:

y=1.0104x+0.00861,R2=0.99702

1.2.4 超聲輔助雙酶法制備RS3型秈米抗性淀粉的工藝參數(shù)優(yōu)化

1.2.4.1 單因素實(shí)驗(yàn) 分別考察各單因素淀粉乳質(zhì)量分?jǐn)?shù)(10%、20%、30%、40%、50%)、超聲時(shí)間(2、5、8、10、12 min)、超聲功率(50、60、70、80、90 W)、超聲間歇時(shí)間(0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 h)、異淀粉酶添加量(0、10、20、30、40 U/g)、異淀粉酶酶解時(shí)間(1、2、3、4、5 h)、普魯蘭酶添加量(0、10、20、30、40 U/g)、普魯蘭酶酶解時(shí)間(1、2、3、4、5 h)對(duì)RS3型秈米抗性淀粉產(chǎn)率的影響。單因素實(shí)驗(yàn)時(shí),其余條件固定為:淀粉乳質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%,超聲時(shí)間8 min,超聲間歇時(shí)間0.5 h,異淀粉酶添加量20 U/g,異淀粉酶酶解時(shí)間2 h,普魯蘭酶添加量20 U/g,普魯蘭酶酶解時(shí)間2 h。

1.2.4.2 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果,結(jié)合響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理,選擇異淀粉酶添加量、異淀粉酶酶解時(shí)間、超聲時(shí)間、普魯蘭酶添加量、普魯蘭酶酶解時(shí)間、超聲間歇時(shí)間6個(gè)因素為關(guān)鍵工藝參數(shù)對(duì)制備工藝進(jìn)行優(yōu)化,為減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)而不影響分析精度,以RS3產(chǎn)率為響應(yīng)值,建立二次響應(yīng)面回歸模型,固定普魯蘭酶添加量為6 U/g,普魯蘭酶酶解時(shí)間為2.0 h,超聲間歇時(shí)間為2.0 h,進(jìn)行第一次響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)優(yōu)化RS3型秈米抗性淀粉制備工藝,因素水平表如表1。固定異淀粉酶添加量為16 U/g,異淀粉酶酶解時(shí)間為3.0 h,超聲時(shí)間為5 min,進(jìn)行第二次響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)優(yōu)化RS3型秈米抗性淀粉制備工藝,因素水平表如表2。

表1 第一次響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)因素與水平
Table 1 Factors and levels of first response surface test

水平因素A異淀粉酶添加量(U·g-1)B異淀粉酶酶解時(shí)間(h)C超聲時(shí)間(min)-112252001630501203580

表2 第二次響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)因素與水平
Table 2 Factors and levels ofsecond response surface test

水平因素D普魯蘭酶添加量(U·g-1)E普魯蘭酶酶解時(shí)間(h)F超聲間歇時(shí)間(h)-1215170620201102523

1.2.5 數(shù)據(jù)處理 所有實(shí)驗(yàn)均重復(fù)3次,各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)均采用Origin7.5軟件處理作圖,Design-Expert8.0.6軟件進(jìn)行方差分析和響應(yīng)面分析。p<0.01表示具有極顯著差異,p<0.05表示有顯著差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)

2.1.1 不同超聲功率對(duì)秈米R(shí)S3產(chǎn)率的影響 由圖1可知,當(dāng)超聲功率低于70 W時(shí),RS3產(chǎn)率隨著功率的增大而顯著增加。這是因?yàn)樵诔曋鲃?dòng)力空化機(jī)制的作用下,異淀粉酶和普魯蘭酶的酶分子構(gòu)象改變,酶活性提高,振蕩過(guò)程中酶與支鏈淀粉充分接觸,脫支效果顯著。經(jīng)糊化后的淀粉乳冷藏老化過(guò)程中直鏈淀粉大量聚集形成重結(jié)晶,形成抗性淀粉。當(dāng)超聲功率高于70 W時(shí),RS3產(chǎn)率隨著功率的增大而大幅度降低。其原因可能是超聲引起的高強(qiáng)度機(jī)械振蕩作用使部分淀粉顆粒破裂,直、支鏈淀粉都發(fā)生了一定程度地降解,大強(qiáng)度的空化效應(yīng)作用于直鏈淀粉分子內(nèi)C-C鍵,導(dǎo)致直鏈淀粉鏈長(zhǎng)過(guò)短,不利于RS3的形成。因此,適宜的超聲功率為70 W。

圖1 超聲功率對(duì)RS3型秈米抗性淀粉產(chǎn)率的影響Fig.1 Effect of ultrasonic power on yield of indica rice resistant starch of type RS3

2.1.2 不同超聲時(shí)間對(duì)RS3型秈米抗性淀粉產(chǎn)率的影響 由圖2可知,當(dāng)超聲時(shí)間短于5.0 min時(shí),RS3產(chǎn)率隨著超聲時(shí)間的增長(zhǎng)而增加,在5.0 min時(shí)出現(xiàn)峰值,維持更長(zhǎng)時(shí)間的超聲作用后,RS3產(chǎn)率略有降低隨后迅速下降,分析原因,可能是超聲波在淀粉乳體系中傳播時(shí),空化效應(yīng)和機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生的能量不斷被淀粉分子吸收而使體系溫度升高,高溫下,酶活性受影響,部分酶失活。淀粉分子于高溫下也會(huì)發(fā)生降解,生成的小分子糊精和糖類(lèi)也阻礙了RS3形成。因此,適宜的超聲時(shí)間為5.0 min。

圖2 超聲時(shí)間對(duì)RS3型秈米抗性淀粉產(chǎn)率的影響Fig.2 Effect of ultrasonic treatment time on yield of indica rice resistant starch of type RS3

2.1.3 不同超聲間歇時(shí)間對(duì)RS3型秈米抗性淀粉產(chǎn)率的影響 由圖3可知,當(dāng)超聲間歇時(shí)間為2.0 h時(shí),RS3產(chǎn)率達(dá)最大值12.98%;當(dāng)超聲間歇時(shí)間小于2.0 h時(shí),RS3產(chǎn)率隨超聲間歇時(shí)間的延長(zhǎng)而增加。酶作為催化劑在與底物專(zhuān)一性結(jié)合后發(fā)揮酶解作用生成產(chǎn)物需要一定的時(shí)間,超聲間歇時(shí)間長(zhǎng),酶解體系有了充足的反應(yīng)時(shí)間,所以RS3產(chǎn)率提高。因此,適宜的超聲間歇時(shí)間為2.0 h。

圖3 超聲間歇時(shí)間對(duì)RS3型秈米抗性淀粉產(chǎn)率的影響Fig.3 Effect of ultrasonic intermittent time onyield of indica rice resistant starch of type RS3

2.1.4 不同淀粉乳質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)RS3型秈米抗性淀粉產(chǎn)率的影響 由圖4可知,RS3產(chǎn)率隨著淀粉乳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大而降低?？赡苁且?yàn)榈矸廴橘|(zhì)量分?jǐn)?shù)過(guò)高而使體系黏度增大,即使超聲波的作用會(huì)使體系發(fā)生高頻振蕩,但超聲結(jié)束后,體系黏度仍然大,淀粉分子間結(jié)合緊密,游離在淀粉分子附近的水分子難以進(jìn)駐淀粉分子的結(jié)晶區(qū),導(dǎo)致淀粉糊化不完全。體系黏度大也阻礙了直鏈淀粉分子間運(yùn)動(dòng),降低了分子間碰撞幾率,導(dǎo)致生成的抗性淀粉結(jié)構(gòu)疏松,淀粉酶仍能通過(guò)分子間間隙作用于淀粉分子進(jìn)行酶解,致使RS3產(chǎn)率呈下降趨勢(shì)[15]。因此,適宜的淀粉乳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%。

圖4 淀粉乳質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)RS3型秈米抗性淀粉產(chǎn)率的影響Fig.4 Effect of starch mass fraction on yield of indica rice resistant starch of type RS3

2.1.5 不同異淀粉酶添加量對(duì)RS3型秈米抗性淀粉產(chǎn)率的影響 由圖5可知,當(dāng)異淀粉酶添加量小于20 U/g時(shí),RS3產(chǎn)率增加迅速;當(dāng)異淀粉酶添加量為20 U/g時(shí),RS3產(chǎn)率達(dá)最大值11.54%;當(dāng)異淀粉酶添加量大于20 U/g時(shí),隨著酶添加量的繼續(xù)增大,RS3產(chǎn)率反而降低?？赡苁且?yàn)槔^續(xù)添加異淀粉酶導(dǎo)致支鏈淀粉過(guò)度脫支,老化回生時(shí)直鏈淀粉聚集結(jié)構(gòu)不緊密,得到的部分抗性淀粉仍能被糖化酶酶解,從而導(dǎo)致RS3產(chǎn)率下降。因此,適宜的異淀粉酶添加量為20 U/g。

圖5 異淀粉酶添加量對(duì)RS3型秈米抗性淀粉產(chǎn)率的影響Fig.5 Effect of isoamylase amount onyield of indica rice resistant starch of type RS3

2.1.6 不同異淀粉酶酶解時(shí)間對(duì)RS3型秈米抗性淀粉產(chǎn)率的影響 由圖6可知,當(dāng)酶解時(shí)間小于3.0 h時(shí),體系中的RS3增加幅度大,在3.0 h時(shí)達(dá)到最大值11.43%;當(dāng)酶解時(shí)間超過(guò)3.0 h后,RS3產(chǎn)率隨酶解時(shí)間的增加而降低。分析原因可能是支鏈淀粉被過(guò)度脫支,生成的直鏈淀粉鏈長(zhǎng)過(guò)短,老化回生時(shí)直鏈淀粉分子間運(yùn)動(dòng)過(guò)快,沒(méi)有充足的接觸時(shí)間發(fā)生聚集[16],所以RS3產(chǎn)率降低。因此,適宜的異淀粉酶酶解時(shí)間為3.0 h。

圖6 異淀粉酶酶解時(shí)間對(duì)RS3型秈米抗性淀粉產(chǎn)率的影響Fig.6 Effect of isoamylase hydrolysis time onyield of indica rice resistant starch of type RS3

2.1.7 不同普魯蘭酶添加量對(duì)RS3型秈米抗性淀粉產(chǎn)率的影響 淀粉乳經(jīng)異淀粉酶酶解后繼續(xù)使用普魯蘭酶進(jìn)行脫支處理。由圖7可知,當(dāng)普魯蘭酶添加量為10 U/g時(shí),RS3產(chǎn)率達(dá)最大值13.79%,隨后下降迅速。分析原因可能是此時(shí)生成的直鏈淀粉聚合度(DP)太小或直鏈淀粉分子鏈長(zhǎng)不合要求,分子鏈過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致分子間產(chǎn)生較大的斥力,直鏈淀粉發(fā)生重結(jié)晶困難,分子鏈過(guò)短導(dǎo)致分子間運(yùn)動(dòng)頻率加快,但碰撞聚集在一起達(dá)到穩(wěn)定的概率很小,所以RS3產(chǎn)率降低。因此,適宜的普魯蘭酶添加量為10 U/g。

圖7 普魯蘭酶添加量對(duì)RS3型秈米抗性淀粉產(chǎn)率的影響Fig.7 Effect of pullulanase amount on yield of indica rice resistant starch of type RS3

2.1.8 不同普魯蘭酶酶解時(shí)間對(duì)RS3型秈米抗性淀粉產(chǎn)率的影響 由圖8可知,當(dāng)普魯蘭酶酶解時(shí)間為2.0 h時(shí),RS3產(chǎn)率達(dá)最大值12.41%,隨著酶解時(shí)間繼續(xù)延長(zhǎng),RS3產(chǎn)率卻降低。普魯蘭酶的脫支作用在一定時(shí)間內(nèi)可以迅速增加體系中直鏈淀粉含量,從而提高RS3產(chǎn)率,繼續(xù)延長(zhǎng)脫支反應(yīng)時(shí)間,支鏈淀粉被過(guò)度降解,形成的直鏈淀粉鏈長(zhǎng)過(guò)短,導(dǎo)致RS3產(chǎn)率降低。因此,適宜的普魯蘭酶酶解時(shí)間為2.0 h。

圖8 普魯蘭酶酶解時(shí)間對(duì)RS3型秈米抗性淀粉產(chǎn)率的影響Fig.8 Effect of pullulanase hydrolysis timeon yield of indica rice resistant starch of type RS3

2.2 二次響應(yīng)面優(yōu)化RS3型秈米抗性淀粉制備工藝參數(shù)

2.2.1 第一次響應(yīng)面優(yōu)化RS3型秈米抗性淀粉制備工藝參數(shù) 第一次響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 第一次響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果
Table 3 Experimental design and results for first response surface test

實(shí)驗(yàn)號(hào)ABCY(實(shí)際值)%Y(預(yù)測(cè)值)%1-1-101387140321-10151215093-110156315664110161616005-10-114011398610-1149615127-1011686167081011693169690-1-1134013281001-115111511110-11161216121201116721684132000177717791400017831779150001779177916000179117791700017671779

對(duì)表3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次多元回歸擬合,獲得A、B、C對(duì)RS3產(chǎn)率(Y)的二次回歸模型方程為:

Y=17.79+0.35A+0.64B+1.14C-0.18AB-0.22AC-0.28BC-1.12A2-1.48B2-0.98C2

表4 第一次響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)方差分析
Table 4 Analysis of variance for the first response surface test

來(lái)源平方和自由度均方F值p值顯著性A0981098421000003??B326132614022<00001??C10471104744958<00001??AB013101355700504AC019101983200235?BC0311031132300083??A2531153122822<00001??B2917191739393<00001??C2405140517398<00001??模型35969417165<00001??殘差01670023失擬項(xiàng)0133004457400623凈誤差00314768×10-3總和361216

圖9 超聲時(shí)間(C)與異淀粉酶添加量(A)交互作用對(duì)RS3型秈米抗性淀粉產(chǎn)率影響的響應(yīng)面Fig.9 Response surface plot of effect of interation between ultrasonic treatment time(C)and isoamylaseamount(A) on yield of indica rice resistant starch of type RS3

如圖9、圖10可知,響應(yīng)面和下方等高線(xiàn)都可反映RS3產(chǎn)率在超聲時(shí)間方向的曲線(xiàn)較異淀粉酶添加量和異淀粉酶酶解時(shí)間方向的更為陡峭合密集,與表4方差分析表一致。RS3產(chǎn)率隨著超聲時(shí)間的延長(zhǎng),呈先增加后降低的趨勢(shì)。這可能是因?yàn)?在較短的時(shí)間內(nèi)維持超聲處理,超聲引起的高頻振蕩促使淀粉分子與酶的接觸,適當(dāng)?shù)某曁幚磉€提高了酶的活性,超聲時(shí)間繼續(xù)延長(zhǎng),產(chǎn)生的空化效應(yīng)和熱效應(yīng)增強(qiáng),淀粉分子發(fā)生一定程度地降解,酶的活性也受到影響。

2.2.2 第二次響應(yīng)面優(yōu)化RS3型秈米抗性淀粉制備工藝參數(shù) 第二次響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 第二次響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果
Table 5 Experimental design and results of second response surface test

對(duì)表5實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次多元回歸擬合,獲得D、E、F對(duì)RS3產(chǎn)率(Y)的二次回歸模型方程為:

表6 第二次響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)方差分析
Table 6 Analysis of variance for second response surface test

來(lái)源平方和自由度均方F值p值顯著性D1741174494700002??E953195327100<00001??F772177221968<00001??DE022102261500422?DF0921092262200014??EF00961009627301422D2595159516926<00001??E2683168319433<00001??F20661066188100034??模型3492938811036<00001??殘差02570035失擬項(xiàng)0193006342800968凈誤差005840015總和351616

Y=17.32+0.47D+1.09E+0.98F+0.23DE+0.48DF-0.1EF-1.19D2-1.27E2-0.40F2

圖11 超聲間歇時(shí)間(F)與普魯蘭酶添加量(D)交互作用對(duì)RS3型秈米抗性淀粉產(chǎn)率影響的響應(yīng)面Fig.11 Response surface plot ofeffect of interation between ultrasonic intermittent time(F)and pullulanase amount(D) on yield of indica rice resistant starch of type RS3

圖12 普魯蘭酶添加量(D)與普魯蘭酶酶解時(shí)間(E)交互作用對(duì)RS3型秈米抗性淀粉產(chǎn)率影響的響應(yīng)面Fig.12 Response surface plot of effect of interation between the pullulanase amount(D)and pullulanase hydrolysis time(E) on yield of indica rice resistant starch of type RS3

如圖11,圖12可知,響應(yīng)面曲線(xiàn)和下方等高線(xiàn)都可反應(yīng)RS3得率在普魯蘭酶酶解時(shí)間方向的曲線(xiàn)較普魯蘭酶添加量和超聲間歇時(shí)間方向的更為陡峭和密集,說(shuō)明普魯蘭酶酶解時(shí)間對(duì)RS3產(chǎn)率的影響更顯著,與表6方差分析表一致。RS3產(chǎn)率隨著普魯蘭酶酶解時(shí)間的增長(zhǎng),呈先增加后降低的趨勢(shì),這可能是因?yàn)殡S著酶解反應(yīng)的進(jìn)行,支鏈淀粉過(guò)度脫支,生成的直鏈淀粉鏈長(zhǎng)過(guò)短,影響了RS3產(chǎn)率。

2.2.3 回歸模型的驗(yàn)證 對(duì)二次響應(yīng)面回歸模型進(jìn)行分析后,得到最大RS3產(chǎn)率對(duì)應(yīng)的各因素水平為:異淀粉酶添加量16.36 U/g,異淀粉酶酶解時(shí)間3.08 h,普魯蘭酶添加量7.75 U/g,普魯蘭酶酶解時(shí)間2.20 h,超聲時(shí)間6.65 min,超聲間歇時(shí)間2.3 h,預(yù)測(cè)值最高可達(dá)18.30%?？紤]到實(shí)際操作的可行性,將各因素水平分別調(diào)整為:異淀粉酶添加量為16 U/g,異淀粉酶酶解時(shí)間為3 h,普魯蘭酶添加量為8 U/g,普魯蘭酶酶解時(shí)間為2.20 h,超聲時(shí)間為7.0 min,超聲間歇時(shí)間為2.3 h。

為了檢測(cè)模型的可靠性,將優(yōu)化后各因素水平按1.2.2所述的條件進(jìn)行3次從重復(fù)性實(shí)驗(yàn),RS3產(chǎn)率的實(shí)測(cè)值為18.19%,與預(yù)測(cè)值接近,表明建立的模型對(duì)RS3得率具有良好的預(yù)測(cè)性。

3 結(jié)論

采用二次響應(yīng)面法對(duì)超聲波間歇式輔助雙酶法制備RS3型秈米抗性淀粉工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,建立了RS3產(chǎn)率回歸模型。第一次響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)各因素對(duì)RS3型秈米抗性淀粉產(chǎn)率影響的主次順序?yàn)槌晻r(shí)間(C)>異淀粉酶酶解時(shí)間(B)>異淀粉酶添加量(A);第二次響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)各因素對(duì)RS3型秈米抗性淀粉產(chǎn)率影響的主次順序?yàn)槠蒸斕m酶酶解時(shí)間(E)>超聲間歇時(shí)間(F)>普魯蘭酶添加量(D)。超聲波間歇式輔助雙酶法制備RS3型秈米抗性淀粉的最佳工藝參數(shù)為:異淀粉酶添加量16 U/g,異淀粉酶酶解時(shí)間3.0 h,普魯蘭酶添加量8 U/g,普魯蘭酶酶解時(shí)間2.20 h,超聲時(shí)間7.0 min,超聲間歇時(shí)間2.3 h。在最佳條件下RS3產(chǎn)率可達(dá)18.19%。通過(guò)響應(yīng)面分析所建立的二次回歸模型在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)表現(xiàn)出良好的預(yù)測(cè)性,可為RS3型秈米抗性淀粉的制備、提升秈米碎米附加值及其應(yīng)用領(lǐng)域提供參考。

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Optimization for parameters of indica rice resistant starch of type RS3prepared by ultrasonicauxiliary and dualenzyme method

OUYANG Meng-yun1,WANG Yan1,LIN Qin-lu2

(1.College of Food Science and Technology,Hunan Agricultural University,Changsha 410128,China; 2.Changsha KaiXue grain and oil food co.,LTD,Changsha 410008,China)

The indicaresistant starch of type RS3was prepared using indica starchpregelatinized by microwave as a material by means of the ultrasonic intermittent auxiliary and step debranchingenzymatic hydrolysis of isoamylase and pullulanase. Based on the single factor experiments,the yield of indica rice resistant starch of type RS3was the response value,a response surface methodology was used to optimize the parameters of indica rice resistant starch of type RS3. The results showed that under the conditions:starch mass fraction,10%;isoamylasehydrolysis temperature,50 ℃;isamylase hydrolysis pH,5.0;pullulanase hydrolysis temperature,60 ℃;pullulanase hydrolysis pH,4.5;ultrasonic power,70 W,the optimal parameters were obtained as follows:isoamylase amount,16 U/g;isoamylasehydrolysis time,3 h;pullulanase amount,8 U/g;pullulanasehydrolysis time,2.2 h;ultrasonic treatment time,7 min;ultrasonic intermittent time,2.7 h. Under these conditions,the yield of indica rice resistant starch of type RS3was 18.19%.

ultrasonicauxiliary;isoamylase;pullulanase;indica RS3

2016-06-03

歐陽(yáng)夢(mèng)云(1992-)，女，在讀碩士研究生，研究方向：食品化學(xué)與營(yíng)養(yǎng)，E-mail:296471174@qq.com。

*通訊作者:王燕(1968-)，女，博士，教授，研究方向：食品化學(xué)與營(yíng)養(yǎng)，食品添加劑，E-mail:693675748@qq.com。

“長(zhǎng)沙市主食產(chǎn)業(yè)化工程技術(shù)研究中心”資助項(xiàng)目。

TS236.9

B

1002-0306(2016)23-0176-07

10.13386/j.issn1002-0306.2016.23.025