全 文 ：233
苦荞、燕麦和杏鲍菇复合粉的
液化糖化工艺研究
徐晓霞，陈树俊* ，李 乐，庞震鹏，刘晓娟，胡 洁，仪 鑫，石 玥
( 山西大学生命科学学院，山西太原 030006)
收稿日期:2016－01－22
作者简介:徐晓霞( 1990－ ) ，女，硕士研究生，研究方向:食品新工艺与食品安全，E－mail: 1570666831@ qq.com。
* 通讯作者:陈树俊( 1964－ ) ，男，副教授，研究方向:食品新工艺与食品安全，E－mail: chenshujun515@ 163.com。
摘 要:对以苦荞、燕麦、杏鲍菇三者为原料的复合粉进行液化和糖化工艺研究。将三种原料进行不同比例的复配，根
据氨基酸参考模式和氨基酸比值系数法，对各蛋白的营养价值进行比较，得出营养价值最高的复配比例。在此基础
上，添加 α－淀粉酶和 β－淀粉酶进行酶解，通过单因素和正交实验，研究不同加酶量、酶解时间和温度对复配粉中还原
糖含量的影响情况。结果表明:最佳原料复配比为:燕麦∶杏鲍菇∶苦荞 = 2∶ 1∶ 11，此时氨基酸比值系数分 SＲCAA 值为
95.88，接近氨基酸参考模式。最佳液化条件为: α－淀粉酶加酶量 6 U /g、时间 40 min、温度 60 ℃ ; 最佳糖化条件为:
β－淀粉酶加量 1000 U /g、时间 2.5 h、温度 55 ℃，在此工艺条件下，还原糖含量达到了 25.43%。通过氨基酸复配及液
化、糖化工艺处理的复合粉，其营养价值更高。
关键词:氨基酸评价，液化，糖化
Study on the liquefaction and saccharification process of
composite powder of buckwheat oat and pleurotus eryngii
XU Xiao－xia，CHEN Shu－jun* ，LI Le，PANG Zhen－peng，LIU Xiao－juan，HU Jie，YI Xin，SHI Yue
( College of Life Sciences，Shanxi University，Taiyuan 030006，China)
Abstract: The objective of this paper was to study the liquefaction and saccharification process of the mixed
powder with buckwheat，oats and pleurotus eryngii as raw material.Three raw materials were mixed in different
proportions according to the principle of protein complementarity，and it was filtered that the mixed powder of the
highest nutritive value according to the the essential amino acid reference model and the score of amino acid ratio
coefficient method ( SＲCAA ) .Used the α － amylase and β － amylase to enzymatic hydrolysis and studied that
different enzymatic hydrolysis conditions，including enzyme dosage，hdrolysis time and hydrolysis temperature，
impact to reduceing suger content by single factor test and orthogonal test. The results showed that the best
compounded proportion of materials was shown as following : oat∶ pleurotus eryngii∶ buckwheat = 2∶ 1 ∶ 11，and the
score of amino acid ratio coefficient was 95.88 closing to the amino acid reference model.The optimal parameters
were α－amylase at 6 U/g，40 min，60 ℃ and β－amylase at 1000 U/g，2.5 h，55 ℃.Under the condition，the reducing
suger content was 25.43% .So through the complementary amino acid，liquefaction and saccharification process of
mixed powder，its nutritional value was higher.
Key words: amino acid evaluation; liquefaction; saccharification
中图分类号:TS219 文献标识码:B 文 章 编 号:1002－0306(2016)14－0233－06
doi:10． 13386 / j． issn1002 － 0306． 2016． 14． 039
苦荞富含淀粉、蛋白质、维生素、矿物质、微量元
素等人体所需物质，还含有丰富的黄酮类化合物，具
有抗氧化、抗病毒、抗癌等生理功能［1－4］。燕麦是禾
本科燕麦属的草本植物，含有丰富的蛋白质、不饱和
脂肪酸、矿物质、维生素和酚类化合物等营养成分，
此外还含有丰富的膳食纤维。其中，可溶性膳食纤
维主要为 β－葡聚糖，具有促进肠道蠕动、降低胆固
醇、预防和控制肥胖症、糖尿病及心血管疾病等功
效［5－7］。杏鲍菇，营养丰富，具有低脂肪、高蛋白、高多
糖、高膳食纤维、高矿物质等营养特点。尤其是其中
的多糖，可增强机体免疫，具有抗病毒、抗癌、降低胆
固醇，防止动脉硬化等多种保健功能［8－10］。将以上三
种具有保健功能的食用原料混合制成产品，不仅可
以提高其营养价值，还可以有效地使资源进行综合
利用。
蛋白质是评价食品营养价值的重要指标之一，
234
蛋白质含量和氨基酸的组成种类、数量及它们之间
的比例则是评价蛋白质质量的有效指标［11］。现代营
养学理论认为，蛋白质的营养价值与蛋白质的氨基
酸组成密切相关，食物蛋白质氨基酸组成越接近人
体蛋白质组成，并被人体消化吸收时，其营养价值越
高［12］。三种原料根据蛋白质互补理论按照一定比例
混合后，筛选出氨基酸最佳互补比例，使氨基酸组成
接近其必需氨基酸组成模式更接近于标准蛋白。
谷物中淀粉含量较高，加水糊化后，溶液非常粘
稠，不适宜直接饮用。通过添加淀粉酶可以降低溶
液粘稠度，将淀粉水解成小分子的可溶性糖，大大提
高了谷物营养价值，更有利于人体消化吸收，并利用
酶解后天然单糖和寡糖产生的甜味，可以部分或全
部替代外加糖类，推出更加天然的产品［11－12］。
目前国内外关于标准蛋白的研究较少，对于谷
物和食用菌蛋白复配就更为少见。实验中将两类
食品根据蛋白质互补理论进行混合，有效的使两类
食物的营养进行了合理搭配和弥补。同时通过酶
解工艺，降低淀粉含量，提高了还原糖含量，为后续
开发营养价值丰富、具有保健功能的产品提供理论
依据。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
苦荞、燕 麦、杏 鲍 菇 市 售;α － 淀 粉 酶
(3700 U/g)、β－淀粉酶(104 U /g)、葡萄糖、氢氧化钠、
硫酸铜、硫酸钾、硫代硫酸钠、碘、碘化钾 均购自北
京索莱宝科技有限公司。
半自 动 定 氮 仪 Kjeltee TM2100，FOSS，
Danmark;索氏提取装置 上海嘉措仪器设备有限公
司;SENCO旋转蒸发仪 上海申生科技有限公司;离
心机 安徽中科中佳仪器有限公司;835－50 型日立
高速氨基酸分析仪;水浴锅 佳明仪表公司。
1.2 实验方法
1.2.1 测定方法 蛋白质的测定:凯氏定氮法(GB
5009.5－2010);还原糖的测定:直接滴定法(GB /T
5009.7－2008);氨基酸的测定:食品中氨基酸的测定
(GB /T 5009.124－2003)。
1.2.2 工艺流程 苦荞、燕麦和杏鲍菇粉的复配→糊
化［13］→液化［12］→糖化。
1.2.3 苦荞、燕麦和杏鲍菇复合粉的制备 设定不
同苦荞、燕麦和杏鲍菇比例，通过化学评分、必需氨
基酸指数和氨基酸比值系数分进行评价，从中筛选
出最佳比例的苦荞、燕麦和杏鲍菇复合粉作为后续
工艺的原料。
1.2.4 苦荞、燕麦和杏鲍菇复合乳制备工艺条件
确定
1.2.4.1 液化工艺单因素实验［12］ 复合粉与水以
1∶ 8的比例混合，温度 80 ℃，水浴糊化 1 h，然后降低
温度至酶解需要的温度，添加 α－淀粉酶进行液化。
实验中选取加酶量、时间、温度三个因素进行单因素
实验。在 60 ℃、30 min的条件下，按加酶量(3、4、5、
6、7、8 U /g)进行实验;在加酶量 5 U /g、时间 30 min
的条件下，按温度(40、50、60、70、80 ℃)进行实验;在
加酶量 5 U /g、温度 60 ℃的条件下，按时间(20、30、
40、50、60 min)进行实验，每组实验平行进行 3 次，确
定各因素的适宜范围。
1.2.4.2 液化工艺正交实验 在单因素实验基础上，
选取 α－淀粉酶加酶量、温度、时间 3 个因素，以还原
糖含量(以干物质计)为指标，作三因素三水平正交
实验，以确定最佳工艺参数。
表 1 液化正交实验因素水平表
Table 1 The factors and levels table of
liquefaction orthogonal test
水平
因素
A温度
(℃)
B时间
(min)
C加酶量
(U/g)
1 55 30 4
2 60 40 5
3 65 50 6
1.2.4.3 糖化工艺单因素实验［3］ 在液化工艺的基
础上，添加 β－淀粉酶进行糖化处理。实验中选取加
酶量、时间、温度三个因素进行单因素实验。在
55 ℃、2 h 的条件下，按加酶量(200、400、600、800、
1000、1200 U /g)进行实验;在加酶量 800 U /g、温度
55 ℃的条件下，按时间(1、1.5、2、2.5、3 h)进行实验;
在加酶量 800 U /g、时间 2 h 的条件下，按温度(50、
55、60、65、70、75 ℃)进行实验，每组实验平行进行 3
次，确定各因素的适宜范围。
1.2.4.4 糖化工艺正交实验 在单因素实验基础上，
选取 β－淀粉酶加酶量、温度、时间 3 个因素，以还原
糖含量(以干物质计)为指标，作三因素三水平正交
实验，以确定最佳工艺参数。
表 2 糖化正交实验因素水平表
Table 2 The factors and levels table of
saccharification orthogonal test
水平
因素
A温度
(℃)
B时间
(h)
C加酶量
(U/g)
1 50 1.5 600
2 55 2 800
3 60 2.5 1000
1.2.5 蛋白质的评价方法
1.2.5.1 化学评分(Chemical score，CS) 化学评分
是用来评价待测蛋白质中某一必需氨基酸的相对含
量(与其必需氨基酸总量之比)与标准参考蛋白中相
应必需氨基酸相对含量的接近程度。可按下式
计算:
CS =待测蛋白质中某一必需氨基酸的相对含
量 /参考蛋白中相应必需氨基酸含量 × 100
其中，分值较低者为限制性氨基酸，其 CS 值就
为该蛋白质的化学评分［17］。
1.2.5.2 必需氨基酸指数(Essential amino acid index，
EAAI) EAAI是用以评价食物蛋白质的质量。计算
蛋白中所有必需氨基酸与参考蛋白中所有必需氨基
235
酸全面比较的几何均数。可按下式计算:
EAAI =
n
Lyss
Lysp
× Leu
s
Leup
×… × Trp
s
Trp槡 p × 100
其中，n 代表必需氨基酸数;s 代表参考蛋白;
p代表待测蛋白。EAAI 越接近 100，待测蛋白组成
与参考蛋白的组成越接近，营养价值越高［18］。
表 3 原料中必需氨基酸的含量(g /100 g蛋白质)
Table 3 The content of essential amino acid in material(g /100 g pro)
必需氨基酸 燕麦粉 苦荞粉 杏鲍菇粉 全蛋模式 FAO/WHO模式
异亮氨基酸 LIe 31.03 36.36 50.36 54 40
亮氨酸 Leu 61.38 61.66 88.04 86 70
赖氨酸 Lys 32.41 57.71 48.04 70 55
蛋氨酸 +胱氨酸 Met + Cys 17.93 30.04 50.73 57 35
苯丙氨酸 +酪氨酸 Phe + Tyr 61.38 59.29 65.04 93 60
苏氨酸 Thr 27.59 36.36 41.69 47 40
缬氨酸 Val 44.14 48.22 50.06 66 50
必需氨基酸总量 EAA 275.86 329.64 393.97 473.00 350.00
注:未测定色氨酸。
1.2.5.3 氨基酸比值系数分(SＲCAA) 根据朱圣
陶［16］等推荐的计算方式，来评价待测蛋白与参考蛋
白的接近程度。该方法是依次计算待测品中的氨基
酸比值(ＲAA)、氨基酸比值系数(Ｒatio Coefficient of
Amino Acid，ＲCAA)和氨基酸比值系数分(Score of
ＲCAA，SＲCAA)。
氨基酸比值(ＲAA)=待测蛋白中某一必需氨基
酸含量 /参考蛋白模式中相应氨基酸含量
氨基酸比值系数(ＲCAA)= 氨基酸比值
氨基酸比值之均数
氨基酸比值系数分(SＲCAA)= 100(1－CV)
其中，CV为 ＲCAA的变异系数，CV =标准差 /均
数。如果待测蛋白质的氨基酸组成与参考蛋白氨基
酸模式一致，则 CV = 0，SＲCAA = 100。当食物蛋白
质的 SＲCAA越分散，则 CV 值越大，SＲCAA 值越小，
蛋白质的营养价值越差［19－20］。
1.3 数据处理
利用 Excel软件进行数据处理，分别计算其平均
值及标准差，通过软件 minitab15.0 进行方差分析。
2 结果与分析
2.1 苦荞、燕麦和杏鲍菇复合粉的制备
2.1.1 苦荞、燕麦和杏鲍菇必需氨基酸含量测定分
析 苦荞、燕麦和杏鲍菇的必需氨基酸含量见表 3。
对表 3 经方差分析可知，各必需氨基酸含量在各原
料之间呈显著性差异(p ＜ 0.05)。由表 3、4 可知，燕
麦和苦荞的必需氨基酸构成中第一限制性氨基酸同为
蛋氨酸和胱氨酸，而杏鲍菇粉中蛋氨酸和胱氨酸相对
于苦荞和燕麦较高，同时苦荞中赖氨酸含量相对于燕
麦和杏鲍菇较高。因此若将三者进行合理复配，通过
蛋白质互补作用可获得较高营养价值蛋白质。
由表 4 知，三者 EAAI值是杏鲍菇粉 ＞苦荞 ＞燕
麦，因此杏鲍菇蛋白营养价值较燕麦、苦荞高;而
SＲCAA 值则是苦荞 ＞ 杏鲍菇 ＞ 燕麦，而且苦荞
SＲCAA高达 92.86，离散度较小，说明苦荞氨基酸均
衡性较好。
表 4 必需氨基酸的化学评分、EAAI及 SＲCAA值
Table 4 Chemical score，EAAI and SＲCAA values
必需氨基酸 燕麦 苦荞 杏鲍菇
异亮氨基酸 LIe 98.54 96.62 111.98
亮氨酸 Leu 122.38 102.88 122.91
赖氨酸 Lys 79.40 118.29 82.40*
蛋氨酸 +胱氨酸 Met + Cys 53.94* 75.62* 106.85
苯丙氨酸 +酪氨酸 Phe + Tyr 113.16 91.48 83.96
苏氨酸 Thr 100.64 111.02 106.50
缬氨酸 Val 114.67 104.84 91.06
CS 53.94 75.62 82.40
EAAI 55.13 69.15 83.13
SＲCAA 76.51 92.86 82.92
注:* 代表第一限制性氨基酸。
2.1.2 苦荞、燕麦、杏鲍菇三种蛋白复配
2.1.2.1 不同配比燕麦和杏鲍菇蛋白氨基酸比值系
数分 由图 1 可知，通过燕麦和杏鲍菇蛋白氨基酸
进行不同比例复配，混合蛋白 SＲCAA 随着杏鲍菇蛋
白含量比例增大先升高后降低，当杏鲍菇蛋白比例
为 50%时，SＲCAA 值达到最大。因此，选用杏鲍菇
蛋白∶燕麦蛋白 = 1∶ 1复配为宜，以此为标准进行杏
鲍菇燕麦复配。
图 1 燕麦杏鲍菇混合蛋白的氨基酸比值系数分
Fig.1 The SＲCAA of oat and pleurotus eryngii mixed protein
2.1.2.2 不同配比燕麦杏鲍菇混合蛋白和苦荞蛋白
氨基酸比值系数分 由图 2 可知，通过燕麦杏鲍菇
混合蛋白、苦荞蛋白不同比例复配，混合蛋白 SＲCAA
随着复合蛋白比例增大先增大后减小，当复合蛋白
含量为 30%时，SＲCAA 值达到最大值，为 95.88，明显
236
高于单一原料和两种混合原料氨基酸比值系数分，说
明三种原料混合氨基酸组成越来越接近参考蛋白模
式，氨基酸比例更加均衡。最终选定苦荞粉添加量为
70%，即燕麦杏鲍菇复合蛋白∶苦荞蛋白 =3∶ 7为宜。
图 2 燕麦杏鲍菇苦荞三种混合蛋白的氨基酸比值系数分
Fig.2 The SＲCAA of buckwheat oat
and pleurotus eryngii mixed protein
三者蛋白复配比例为杏鲍菇 ∶ 燕麦 ∶ 苦荞 =
3∶ 3∶ 14。由于燕麦中蛋白含量测定为 14.5%，苦荞为
12.65%，杏鲍菇粉为 30.63%，换算成原料粉比例为
燕麦粉∶杏鲍菇粉∶苦荞粉 = 2∶ 1∶ 11。以此复合粉为
原料进行复合乳制备。
2.2 苦荞、燕麦和杏鲍菇复合乳制备工艺条件确定
2.2.1 液化工艺条件确定
2.2.1.1 液化工艺单因素实验 如图 3 可知，α－淀粉
酶的添加量从 3 升高至 5 U /g的过程中，还原糖含量
增加较快;但是随着 α－淀粉酶加酶量的继续添加，
对还原糖含量的影响差异不显著，说明当添加量达
到 5 U /g的时候，基本达到饱和。因此，选择 α－淀粉
酶的添加量为 5 U /g。
图 3 不同加酶量对液化的影响
Fig.3 Effect of different enzyme concentrations on liquefaction
如图 4 可知，温度从 40～60 ℃的过程中，还原糖
含量迅速提高，但当温度继续升高，还原糖含量急剧
下降，在温度为 60 ℃时，还原糖含量达到最大值。
因此，选择 α－淀粉酶温度为 60 ℃。
由图 5 可知，还原糖含量随着时间的延长而升
高，酶解时间越长，酶的作用越完全，但是当时间达
到 40 min后，趋势变缓，反应接近终点，继续延长时
间差异不显著。因此，选择液化时间为 40 min。
2.2.1.2 液化工艺正交实验 由表 5 可知，酶解反应
中影响还原糖含量的主次因素为:温度 ＞加酶量 ＞
时间，还原糖含量最高的组合为 A2B2C3，即液化温度
60 ℃、液化时间 40 min、α－淀粉酶添加量 6 U /g，恰
图 4 不同温度对液化的影响
Fig.4 Effect of different temperature on liquefaction
图 5 不同时间对液化的影响
Fig.5 Effect of different time on liquefaction
为正交第五组实验，此时，还原糖含量为 11.55%，为
9 组中的最大组。结合表 6 方差分析可知，液化温度
对还原糖影响效果显著(p ＜ 0.05);时间、加酶量对还
原糖影响效果不显著(p ＞ 0.05)。
表 5 液化正交实验结果
Table 5 Ｒesults of liquefaction orthogonal test
实验号 A B C
还原糖含量
(%)
1 1 1 1 9.68
2 1 2 2 9.86
3 1 3 3 10.07
4 2 1 2 11.07
5 2 2 3 11.55
6 2 3 1 10.52
7 3 1 3 9.00
8 3 2 1 8.67
9 3 3 2 8.83
k1 9.87 9.91 9.62
k2 11.05 10.03 9.92
k3 8.83 9.81 10.21
Ｒ 2.22 0.22 0.59
表 6 液化正交实验结果方差分析
Table 6 The variance analysis of liquefaction orthogonal test
方差来源 平方和 自由度 均方和 F值 Fα
A 7.3581 2 3.679 93.3*
B 0.0726 2 0.0363 0.92
C 0.5105 2 0.2552 6.47
F0. 05(2，2)=
19.00
误差 0.0789 2 0.0394
237
2.2.2 糖化工艺条件确定
2.2.2.1 糖化工艺单因素实验 如图 6 可知，β－淀粉
酶的添加量在 200～800 U /g 时，还原糖含量增加较
快，但当 β－淀粉酶添加量达到 800 U/g 时，还原糖含
量的趋势变缓，继续添加 β－淀粉酶对还原糖的影响
差异不显著，说明当添加量达到 800 U /g 的时候，加
酶量基本达到饱和。因此，选择 β－淀粉酶的添加量
为 800 U /g。
图 6 不同加酶量对糖化的影响
Fig.6 Effect of different enzyme
concentrations on saccharification
由图 7 可知，还原糖含量随着时间的延长而升
高，酶解时间越长，酶的作用越完全，但是当时间达
到 2 h后，趋势变缓，反应接近终点，继续延长时间差
异不显著。因此，选择糖化时间为 2 h。
如图 8 可知，温度在 50～55 ℃时，还原糖含量快
速提高，但当温度继续升高，还原糖含量急剧下降，
在温度为 55 ℃时，还原糖含量达到最大值。因此，
选择β－淀粉酶温度为 55 ℃。
图 7 不同时间对糖化的影响
Fig.7 Effect of different time on saccharification
图 8 不同温度对糖化的影响
Fig.8 Effect of different temperature on saccharification
2.2.2.2 糖化工艺正交实验 由表 7 可知，糖化酶解
的最佳因素水平组合为 A2B3C3，即糖化温度为
55 ℃、糖化时间 2.5 h、β－淀粉酶添加量 1000 U /g。
由极差分析可知，酶解反应中影响还原糖含量的主
次因素为:加酶量 ＞时间 ＞温度。结合表 8 方差分
析可知，加酶量对还原糖影响效果显著(p ＜ 0.05);温
度、时间对还原糖影响效果不显著(p ＞ 0.05)。
表 7 糖化正交实验结果
Table 7 Ｒesults of saccharification orthogonal test
实验号 A B C
还原糖含量
(%)
1 1 1 1 18.32
2 1 2 2 21.63
3 1 3 3 23.93
4 2 1 2 20.06
5 2 2 3 24.94
6 2 3 1 21.83
7 3 1 3 20.85
8 3 2 1 18.55
9 3 3 2 21.72
k1 21.29 19.74 19.57
k2 22.28 21.71 21.14
k3 20.37 22.49 23.24
Ｒ 1.91 2.75 3.67
表 8 糖化正交实验结果方差分析
Table 8 The variance analysis of saccharification orthogonal test
方差来源 平方和 自由度 均方和 F值 Fα
A 5.436 2 2.718 5.13
B 12.036 2 6.018 11.36
C 20.3823 2 10.1911 19.24*
F0. 05(2，2)=
19.00
误差 1.0595 2 0.5297
按照正交实验最佳因素水平组合进行验证实
验，测得酶解后还原糖含量为 25.43%，大于正交实验
中所有的处理组。
3 结论
将山西特色小杂粮苦荞、燕麦与杏鲍菇粉有机复
合，根据蛋白质互补理论，应用氨基酸比值系数分评价
法确定了三种原料的最佳复配比(质量比)为2∶ 1∶ 11，
有效地将这两类食物的营养进行了合理搭配和弥补。
通过单因素实验和正交实验得到了液化和糖化的最佳
工艺条件。最佳液化条件为加酶量 6 U/g、时间
40 min、温度 60 ℃，在此条件下液化，还原糖含量为
11.55%。最佳糖化条件为加酶量 1000 U /g、时间
2.5 h、温度为 55 ℃。在此工艺条件下，还原糖含量
达到了 25.43%。在此条件下液化和糖化能为后续工
艺奠定良好的基础。
参考文献
［1］韩梅 .苦荞麦的氨基酸含量与营养评价［J］.天然产物研究
与开发，2000，12( 1) : 39－41.
( 下转第 243 页)
243
(38.01 ± 0.19)MPa，结果与理论预测值基本吻合，表
明响应面分析优化结果与实际值相一致，对海藻胶
胶囊胶皮配方参数具有一定的实际预测价值。
3 结论
通过单因素实验和 Box－Behnken 中心组合设计
原理以及响应面法对软胶囊胶皮制备工艺进行优
化。拟合了复配胶含量、增塑剂含量以及干燥时间
对胶皮 WVP、PO、TS回归模型，经检验证明该模型合
理可靠，能较好的预测软胶囊胶皮的性能，由该模型
确定的最优工艺条件为复配胶含量 2.95%，甘油含
量 1.54%，干燥时间 4.3 h。在该条件下，得到的水蒸
气透过率为 0.4821 g·mm/m2·h·KPa，透油率为
0.0228 g·mm/m2·d，拉伸强度为 38.01 MPa。通过实
验的低水蒸气透过率、低透油率、拉伸强度高的胶
皮，可以在后期的软胶囊制备过程中有效避免胶囊
壳吸湿、漏油、机械强度差等缺点［16］。
参考文献
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展［J］.现代食品科技，2012( 9) : 1266－1271.
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究，2008( 3) : 208－212.
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