復(fù)合酶制劑在玉米淀粉濕法加工中的應(yīng)用

王斌德，張宏榮，徐廣超?

（1.遼寧益海嘉里地爾樂(lè)斯淀粉科技有限公司，遼寧 開(kāi)原 112300；2.國(guó)家糧食和物資儲(chǔ)備局標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量中心，北京 100037）

酶制劑是利用特殊菌種發(fā)酵產(chǎn)生的一種具有生物活性的蛋白質(zhì)，生物酶有三個(gè)特性：作為一種蛋白質(zhì)，是高效生物催化劑，作用條件溫和，具有專(zhuān)一性。在玉米濕法加工過(guò)程中，針對(duì)皮層通過(guò)加入纖維素酶，利用酶的特性，首先水解纖維素，形成孔洞，其次打破纖維素致密的晶體結(jié)構(gòu)，進(jìn)而松動(dòng)表皮，致使利于種皮脫落，進(jìn)而減少淀粉粘連，利于纖維洗滌。在胚乳細(xì)胞外側(cè)有層細(xì)胞壁，叫胚乳細(xì)胞壁，其主要是由木聚糖和β-葡聚糖組成。木聚糖是一種非淀粉多糖，大多數(shù)谷物的糊粉層細(xì)胞外薄壁和胚乳層細(xì)胞外薄壁的60%～70%是由它構(gòu)成，其在水溶液中形成粘度較高的膠狀溶液，使其玉米淀粉生產(chǎn)中不利于亞硫酸、乳酸等作用，由于其具有高吸水性，將淀粉及蛋白質(zhì)粘結(jié)在一起，造成淀粉蛋白質(zhì)分離困難，β-葡聚糖也是一種非淀粉多糖，是谷物細(xì)胞壁的主要組成部分，也具有吸水膨脹的性質(zhì)，通過(guò)加入木聚糖酶和 β-葡聚糖酶，能夠有效地酶解木聚糖及β-葡聚糖，進(jìn)而降低吸水性及粘度，破壞細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，促進(jìn)浸泡劑的滲透作用，降低淀粉及蛋白質(zhì)的粘度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)淀粉蛋白質(zhì)的有效分離。

本研究通過(guò)玉米淀粉濕法加工過(guò)程中添加高效復(fù)合酶，研究其對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的能耗、淀粉收率及設(shè)備利用率的影響。

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

復(fù)合酶制劑：甘肅白銀賽諾生物科技有限公司；酶制劑添加罐2個(gè)，規(guī)格1 200 kg；酶反應(yīng)罐4個(gè)，配備機(jī)械雙葉攪拌器。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品采集方法

酶制劑用15～20倍的新鮮水稀釋溶解，將稀釋液用計(jì)量泵按照每分鐘25升的流量，加入第3級(jí)纖維洗滌泵入口，隨物料打入酶反應(yīng)罐，按照先進(jìn)先出原則，使酶與纖維漿料混合反應(yīng) 2.5 h后，在前期研究中確定復(fù)合淀粉酶制劑添加位置在玉米纖維洗滌系統(tǒng)第4級(jí)中，利用高壓泵將酶及纖維漿料打入纖維洗滌篩第4級(jí)，分別對(duì)胚芽擠壓機(jī)、纖維擠壓機(jī)出料進(jìn)行取樣，酶制劑添加量：添加量0.02%（以商品玉米重量計(jì)），每日添加量 400 kg（25 kg/6 h）。

1.2.2 檢測(cè)方法

檢測(cè)胚芽的總淀粉含量，游離淀粉含量，水分；纖維的總淀粉含量，游離淀粉含量，水分。

淀粉含量：參照GB/T 25219《糧油檢驗(yàn)玉米淀粉含量測(cè)定》近紅外法；

水分：參考GB 5009.3《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測(cè)定》第一法（直接干燥法）；

蛋白含量：參考GB 5009.5《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》。

1.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析應(yīng)用DPSv7.05及SPSS11.5數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 添加復(fù)合酶前后的運(yùn)行設(shè)備運(yùn)行狀況

添加復(fù)合酶前后車(chē)間運(yùn)行狀況見(jiàn)表 1～2，從表1～2添加復(fù)合酶前后數(shù)據(jù)對(duì)比看出，通過(guò)添加酶制劑，脫水干燥設(shè)備由原來(lái)18臺(tái)降為15臺(tái)。擠壓機(jī)電流明顯增加，由原來(lái)35 A提高到50 A，設(shè)備效率提高20%。蒸汽消耗由原來(lái)72 t/h降到，70 t/h，蒸汽單耗由原來(lái)1.34降到1.31，電單耗由原來(lái)207降到203，這是由于添加復(fù)合酶制劑后，可將玉米的胚乳淀粉細(xì)胞壁及種皮纖維水解破壞，有利于分離蛋白質(zhì)、胚乳淀粉及纖維；同時(shí)，復(fù)合酶制劑的催化水解作用也降低了淀粉生產(chǎn)中漿液物料黏度，使機(jī)械分離更有效，脫水更容易，進(jìn)而降低了能耗。

表1 添加復(fù)合酶前設(shè)備運(yùn)行狀況Table 1 Operation status of equipment before adding complex enzyme

表2 添加復(fù)合酶后設(shè)備運(yùn)行狀況Table 2 Operation status of equipment after adding complex enzyme

2.2 添加酶制劑前工藝運(yùn)行控制參數(shù)

添加酶制劑前后工藝運(yùn)行控制參數(shù)見(jiàn)表3～4，在玉米淀粉濕法加工過(guò)程中，擠壓纖維的平均水分含量由添加復(fù)合酶制劑前的 63.1%下降到添加復(fù)合酶制劑后的59.4%，見(jiàn)表5，擠壓機(jī)總淀粉含量由沒(méi)加酶制劑前 17.7%降到 15.2%，擠壓后纖維游離淀粉含量由添加復(fù)合酶前的 3.9%降到了添加復(fù)合酶制劑后的2.7%見(jiàn)表6，這是由于添加復(fù)合酶制劑后，可將玉米的胚乳淀粉細(xì)胞壁及種皮纖維水解破壞，有利于分離蛋白質(zhì)、胚乳淀粉及纖維；同時(shí)，復(fù)合酶制劑的催化水解作用也降低了淀粉生產(chǎn)中漿液物料黏度，使機(jī)械分離更有效，脫水更容易，導(dǎo)致擠壓機(jī)纖維水分降低，同時(shí)纖維中鏈接淀粉被酶制劑酶解，分子鏈被打斷，進(jìn)而游離出來(lái)，降低了總淀粉含量，通過(guò)水洗分離游離淀粉，進(jìn)而提高了淀粉收率。

表3 添加復(fù)合酶前運(yùn)行控制參數(shù)Table 3 Operation control parameters before adding complex enzyme %

表4 添加復(fù)合酶后運(yùn)行控制參數(shù)Table 4 Operation control parameters after adding complex enzyme %

表5 生產(chǎn)過(guò)程中添加復(fù)合酶前后纖維產(chǎn)物的水分Table 5 Moisture content of fiber products before and after adding complex enzyme in production process %

表6 生產(chǎn)過(guò)程中添加復(fù)合酶前后纖維產(chǎn)物的淀粉含量Table 6 Starch content of fiber products before and after adding complex enzyme in production process %

3 結(jié)論與分析

玉米淀粉加工復(fù)合酶將玉米的胚乳淀粉細(xì)胞壁及種皮纖維裂解，有效分離蛋白質(zhì)、胚乳淀粉及纖維，使機(jī)械分離更有效、徹底；玉米中纖維素、半纖維素的降解使纖維親水性降低，提高纖維脫水效率，降低能耗；降低淀粉生產(chǎn)系統(tǒng)物料黏度，減少設(shè)備負(fù)荷，提高產(chǎn)能，降低能耗。

通過(guò)本研究發(fā)現(xiàn)，復(fù)合酶制劑能夠有效降低纖維洗滌系統(tǒng)粘度，纖維洗滌順暢，纖維中游離淀粉含量由3.9%降到2.7%，淀粉收率得到提高。添加酶制劑后，脫水后纖維水分降低3.7%，減少纖維脫水及干燥設(shè)備的使用數(shù)量，有效降低纖維干燥工序蒸汽消耗量，復(fù)合纖維素酶完全適合于玉米濕法加工工藝。