麦芽糊精制备技术和食品质构的设计

麦芽糊精制备技术和食品质构的设计姓名：沈强班级：食品0901组员：石依骊、谭林威、王茜、万力摘要：研究高温型α-淀粉酶水解大米淀粉制备麦芽糊精的工艺，通过正交试验对其工艺条件进行了优化。本组实验结果表明：在浓度为25%、pH为6.5及反应时间为30min的工艺条件下，最佳加酶量为0.36%。关键词：淀粉；高温型α-淀粉酶；麦芽糊精研究背景随着我国淀粉产量的不断增加,各种淀粉深加工技术越来越受到重视,用大米淀粉制造麦芽糊精便是其中一种。麦芽糊精是以淀粉为主要原料,经酸法或酶法低程度转化而成的淀粉的不完全水解产物,其葡萄糖值(DE值)要求在20以下。它的主要成分是糊精,并含有多聚糖、低聚糖、单糖等多种糖类,因其糖分组成主要是麦芽五糖以上的大分子物质,葡萄糖含量很低,同时为区别淀粉经热解反应生成的大分子糊精,故称为麦芽糊精[2]。麦芽糊精具有许多独特的功能和性质,主要特点是低甜度、低渗透性、易于消化吸收，可防止肥胖，抗龋齿。不同DE值的麦芽糊精性质不同。低DE值(＜6)的麦芽糊精能形成柔软的、可伸展的、热可逆的凝胶，并且入口即溶，使产品具有类似脂肪的口感，这是麦芽糊精适用于脂肪代用品的关键物理特性。在食品工业中用途非常广泛,同时由于其成本低、原料来源广,是市场前景较好且具有高附加值的淀粉深加工产品之一。制备麦芽糊精的酶法工艺具有条件温和、产品组分分布均匀、副反应少、无需中和脱盐等优点,比酸法优越。我们通过对高温型α-淀粉酶水解玉米淀粉进行研究,以寻求酶法制备麦芽糊精的最佳工艺。1.概述麦芽糊精的性状与DE值有直接的关系，麦芽糊精的DE值在4%-6%时，其糖组成全部是四糖以上的较大分子。DE值在9%-12%时，其糖组成是低分子糖类的比例较少，而高分子糖类较多。因此，此产品无甜味，不易受潮，难以褐变。在食品中使用，能提高食品的触感，并产生较强黏性。DE值在13%-17%时，其甜度较低，不易受潮，还原糖比例较低，难以褐变，溶解性较好。用于食品中，能产生适应的黏度。DE值在18%-20%时，稍有甜味，有一定的吸潮性，还原糖比利适当，能发生褐变反应，溶解性良好，在食品中使用不会产生提高黏度的效果。麦芽糊精广泛应用于食品工业，它是各类食品的填充剂和增稠剂，应用十分广泛，如油脂替代品和食品干燥助剂等。麦芽糊精的生产工艺有酸法、酸酶法和酶法三种。其中酸法过滤困难，产品溶解性差；酸酶法效果较好，但不适宜于直接采用淀粉质原料（如玉米、薯类）；采用酶法工艺最为合适。酶法生产工艺：淀粉→调浆→第一次液化→高温灭酶→第二次液化→灭酶脱色→过滤→离子交换→浓缩→喷雾干燥→产品。2.实验原理淀粉由葡萄糖基相连接聚合而成，根据连接方式不同，一般可分为直链淀粉和支链淀粉两种。麦芽糊精系列产品均以淀粉为原料，利用耐高温的а—淀粉酶对淀粉的催化水解具有高度专一性，即只能按照一定方式水解一定种类和一定部位的葡萄糖苷键的特别性能，仅水解淀粉，不分解蛋白质和纤维素等。所以麦芽糊精是以玉米、大米等为原料，经酶法控制水解液化、脱色、过滤、离子交换、真空浓缩及喷雾干燥而成。其视密度在0.5g/cm³以下，遇水易分散溶解。3.工艺要点3.1淀粉调浆、糊化由于淀粉颗粒的结晶结构对酶作用的抵抗力较强，不能直接使酶直接作用于淀粉，所以先用热水将淀粉调成30-32%的淀粉乳，并使其充分吸水膨胀、糊化。同时调节pH至6.2-6.4，加0.5-1.0%氯化钙，以提高淀粉酶耐热性。3.2转化转化是生产麦芽糊精的关键工序。因为麦芽糊精是淀粉低转化产品，DE值控制在10-20之间，粘度较高，如果液化控制不好，会给后道工序带来许多困难，造成得率低，产品质量差。为此，先用а—淀粉酶将淀粉浆液化到DE值2-5，迅速升温到140℃，使蛋白质类杂质凝结，降温到88-90℃，再加酶转化到需要的DE值。3.3精制A．过滤：上述转化液中的沉淀物，用压滤机过滤，一般可用硅藻土等作为助滤剂。B．脱色：滤液用活性炭净化，活性炭的用量为滤液干物质的0.5%左右，调pH至4.5-5.0左右。脱色温度一般采用80℃，保持30分钟。C．离子交换：为了进一步提高产品质量，用离子交换树脂除去盐类。3.4蒸发（浓缩）在真空蒸发罐中，可采用标准式蒸发罐，进行初蒸发或直接浓缩到76%的浓缩液。3.5喷雾干燥将纯化的麦芽糊精初蒸浓缩液经热交换器加热到110℃，用高压泵经喷嘴喷入干燥室中与150-200℃的热空气接触干燥到水分含量3%以下，得到白色粉末。4材料与方法4.1实验材料大米，淀粉，耐高温а-淀粉酶，中温淀粉酶，斐林试剂，碘液，盐酸，氢氧化钠，氯化钙。4.2实验设备设备：粉碎机，磨浆机，自制温控电热锅，喷雾干燥仪，流变仪，烘箱。仪器：721分光光度计，电炉，滤布，搪瓷杯，锅，移液管，试管，PH试纸和玻璃棒等。4.3工艺流程原料→浸泡→粉碎→调浆→酶水解→过滤→精制→浓缩→喷雾干燥4.4分析方法A．还原糖含量的测定：兰-艾农法（以葡萄糖计）B．干物质含量测定：烘干法或比重计法。C．DE值（葡萄糖值）的计算。4.5液化及麦芽糊精水溶液透光度测定721型分光光度计在640nm波长下测定样品透光率。4.6水解液流变特性测定：流变仪5方法与步骤5.1麦芽糊精的测定5.1.1酶活测定配制可溶性淀粉溶液：称0.2g淀粉溶于100ml水中，加热煮沸溶解。吸取可溶性淀粉液20ml于试管中，加入缓冲液5ml于90℃恒温水浴中预热5min，再加一定稀释度（自己调节并记录）的酶液0.5ml，立即计时，摇匀准确反映3-5min。5.1.2原料粉碎用粉碎机或者磨浆机将大米粉碎到要求的规格，用分样筛检验粉碎细度。5.1.3酶解反应大米粉碎后加水调浆到一定浓度，调pH，加入酶制剂，用水浴加热，升温速度保持在1-1.5℃/min，并不断搅拌防止结焦。然后，保温液化，液化到终点时（用碘液反应初步判定），加酸调节pH至4.5以下酸性灭酶。灭酶结束后，将反应液用滤布过滤，滤渣用一定数量热水洗涤一次，测定滤液数量，干物质含量，还原糖含量，pH值，透光率并计算液化DE值和水解干物质收得率。5.1.4工艺条件试验因素水平1234大米浸泡液浓度(%)20253035PH5.56.06.57.0加酶量(%)0.240.300.360.42反应时间（min）10203040表1浓度为25%、pH为6.5及反应时间为30min的工艺条件下，加酶量对实验结果的影响。5.1.5精制根据需要进行脱色和离子交换处理。5.1.6测还原糖（兰-艾农法）样品试液呈中性或接近于中性，滴定方法如下：粗滴定：准确吸取斐林氏试液甲、乙各5ml，置于300ml锥形瓶中，并加入样品试液15ml（样品原液需稀释），放在石棉网上加热至沸，继续滴加样品试液，滴加速度约为每10s-15s之内加入1ml，直至蓝色褪尽即将消失，加入2-3滴1%次甲基兰指示剂，再继续滴加样品试液，直至蓝色褪尽。精密滴定：准确吸取斐林氏甲、乙各5ml，加入样品试液，其用量比（1）中滴定量约少0.5-1.0ml，放在石棉网上加热使之在2min内沸腾，维持沸腾2min，加入2-3滴1%次甲基兰指示剂，再逐滴加入样品试液直至蓝色褪尽。总沸腾时间为3min，整个滴定工作必须控制在3min内完成。5.结果与分析5.1酶活力测定酶液稀释:100倍，反应时间:2’27’’，则D=2.1*10³mg/（m*min）5.2还原糖含量测定变量结果PH12345.56.06.57样液稀释比1:50滴定量ml21.2519.4018.3020.87还原糖%18.5520.1621.5418.89DE值%3.433.583.693.45表25.3PH对DE值的影响如图所示，高温型α-淀粉酶的最适PH约为6.5，属于偏酸型6.结论以DE值为衡量指标,通过正交试验得出高温型α-淀粉酶催化水解大米淀粉生产麦芽糊精的最佳工艺条件为大米浸泡液浓度25%、时间30min、加酶量0.36%、PH6.5。（注：其它工艺条件为综合其余小组实验结果所得）7.质构性与流变性测定7.1使用质构仪测定苹果和面包的物性苹果：面包：7.2流变性测定我们组称取5.0g琼脂、卡拉胶、黄原胶、CMC分别加水配制成溶液，水浴加热以加速溶解直至溶解均匀。稍冷，用流变仪恒温测其粘度。