全 文 ：粮食与油脂
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26 2014 年第 27 卷第 1 期
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籼米淀粉酶法制备葡萄糖液化工艺研究
蔡勇建，吴　伟，林亲录，杨　涛，周丽君
（中南林业科技大学食品科学与工程学院，稻谷及副产物深加工国家工程实验室，　湖南长沙　410004）
摘　要：以籼米淀粉为原料，用耐高温 α–淀粉酶液化制备葡萄糖。采用单因素及正交试验，对籼
米淀粉液化过程影响因素进行研究。研究结果表明，最佳工艺条件为：液化时间 70 min，液化温度
95 ℃，籼米淀粉乳浓度 25%，耐高温 α–淀粉酶的添加量为 25 U/g淀粉，所得淀粉液化液葡萄糖值
（DE）为 19.01%±0.16%。
关键词：籼米淀粉；葡萄糖值（DE）；液化；耐高温 α–淀粉酶
Study on liquefying technics of glucose from indica rice starch by enzyme
CAI Yong-jian，WU Wei，LIN Qin-lu，YANG Tao，ZHOU Li-jun
（College of Food Science and Engineering，Center South University of Forestry and Technology，National
Engineering Laboratory for Rice and By-product Deep Processing，Changsha 410004，Hunan，China）
Abstract：Glucose was prepared by using indica rice starch as raw material and thermal–stable
α–amylase as liquefacient. The factors which affected liquefying of indica rice starch were investigated
by single factor and orthogonal experiments. The results showed that the optimum condition was as
follows：liquefying time was 70 min，liquefying temperature was 95 ℃，the mass percent of indica rice
starch pulp was 25%，and addition of heat–stable α–amylase was 25 U/g. On this condition，DE value
of liquefied solution was 19.01%±0.16%.
Key words：Indica rice starch；dextrose equivalent （DE）；liquefaction；thermal–stable α–amylase
中图分类号：TS245.4 文献标识码：A 文章编号：1008―9578（2014）01―0026―03
收稿日期：2013–09–29
基金项目：公益性行业（农业）科研专项经费项目（201303071）
作者简介：蔡勇建（1989~），男，硕士研究生，研究方向为粮油加工。
通信作者：吴伟（1981~），男，副教授，博士，研究方向为粮油加工。
食糖是人们日常生活基本食品甜味剂之一，长期
以来，我国食糖生产与消费以蔗糖为主〔1〕。近年来我
国蔗糖产量稳定在 1 000 万吨以上，居世界第三位。
作为一种高热量、相对低甜度食品甜味剂，长期大量
食用蔗糖会导致肥胖症、高血脂、糖尿病和龋齿等疾
病〔2〕。近年来，随着我国居民生活水平不断提高和人
口老龄化程度日趋加剧，开发营养丰富、口感好、热值
低、加工性能好蔗糖替代甜味剂已备受重视。
淀粉糖是以淀粉为原料生产各类糖品总称。淀粉
糖具有液体色泽清澈、热值较低、甜味柔和、保湿性强
等优点，被广泛地应用于食品工业中，其对蔗糖替代
作用也越来越明显，未来需求增长空间大〔3–4〕。目前
国际上生产淀粉糖主要原料是玉米，由于受到玉米产
量影响，我国玉米淀粉糖生产技术缺乏市场竞争力，
一直难以发展〔5〕。
我国是世界上稻谷产量第一大国，目前我国稻谷
年产量已超过 2 亿吨，稻谷在加工成稻米过程中会产
生 10%~15% 碎米，因此碎米资源丰富〔6〕。碎米化学
组成与整米相近，但口感不如整米，国内主要将碎米
用作饲料或制作米粉，其价格仅为整米的 1/3~1/2。
若以碎米为原料生产淀粉糖，不仅可缓解我国玉米产
量不足，还能大幅提高碎米价值〔5〕。目前国内主要采
用中温 α– 淀粉酶和葡萄糖淀粉酶作用碎米以制备葡
萄糖，在实际生产中主要存在液化阶段淀粉回生以及
米蛋白干扰葡萄糖结晶等问题，本文采用耐高温 α–
淀粉酶替代中温 α– 淀粉酶以消除传统液化过程中
淀粉回生干扰、采用籼米淀粉为原料以消除米蛋白干
扰，重点研究籼米淀粉酶法制备葡萄糖液化工艺，为
制备高纯度葡萄糖提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
碎籼米，湖南金健米业股份有限公司；耐高温 α–
淀粉酶（酶活力：20 000 U/mL）：津市市新型发酵有
限责任公司；其它试剂均为分析纯，购于国药集团上
海化学试剂公司。
1.2 主要仪器及设备
TGL–20M 高速台式冷冻离心机：湖南湘仪实验
仪器有限公司；HWS26 电热恒温水浴锅：上海一恒科
学仪器有限公司；U–1800 紫外可见分光光度计：长
沙八方科学仪器有限公司；QE–200 高速万能粉碎机：
浙江屹立工贸有限公司。
1.3 实验方法
1.3.1 工艺流程
以籼米淀粉为原料制备葡萄糖浆的工艺流程如下：
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碎籼米→提取籼米淀粉→调浆→加入耐高温 α–
淀粉酶进行液化→加入葡萄糖淀粉酶、普鲁兰酶进行
糖化→脱色→过滤→浓缩→成品
1.3.2 籼米淀粉制备
参考李福谦等〔7〕方法采用碱法提取籼米淀粉。
称取适量碎籼米，加入 5 倍体积蒸馏水浸泡 18 h，磨浆
后在室温下离心（4 000 rmp，20 min），弃去上层清液，
将沉淀与 0.2%（W/W）NaOH 溶液以 1 ∶ 5 比例混匀，
置于恒温摇床（37 ℃）反应 48 h，其间间隔 24 h 换一
次 NaOH 溶液。反应完后，室温下离心（4 000 rmp，20
min），弃去上清液，沉淀用水洗多次至上层液的 pH 为
中性。淀粉湿块在 45 ℃的干燥箱干燥 48 h 后过 200
目筛即为籼米淀粉成品，置于干燥器中备用。
1.3.3 耐高温 α- 淀粉酶活力测定
采用分光光度计法〔8〕测定耐高温α– 淀粉酶活力。
1.3.4 葡萄糖值（DE）测定
DE 是指糖液中还原糖（以葡萄糖计）占干物质百
分率，采用直接滴定法〔9〕测定还原糖含量，糖液中干
物质含量采用阿贝折光仪器测定，DE 计算公式如下：
DE=
糖液中还原糖含量
糖液中干物质含量
×100%
1.3.5 液化时间对籼米淀粉液化效果影响
用蒸馏水配置 30%（W/V）籼米淀粉乳 6 份，在
已调节水温为 95 ℃的恒温水浴锅中保温 15 min，随
后加入耐高温 α– 淀粉酶 25 U/g 淀粉，分别液化 10
min、30 min、50 min、70 min、90 min 和 110 min，液 化
结束后立即用 0.5 mol/L 的 NaOH 调节籼米淀粉液化
液 pH 至 9.0 灭酶，随后测定籼米淀粉液化液的 DE。
1.3.6 液化温度对籼米淀粉液化效果影响
用蒸馏水配置 30%（W/V）籼米淀粉乳 5 份，分
别放入已调节水温为 80、85、90、95 和 100 ℃的恒温水
浴锅中保温 15 min，随后加入耐高温α– 淀粉酶 25 U/g
淀粉，液化 70 min 后立即用 0.5 mol/L 的 NaOH 调籼
米淀粉液化液 pH 至 9.0 灭酶，随后测定籼米淀粉液化
液 DE。
1.3.7 籼米淀粉乳浓度对液化效果影响
用蒸馏水分别配置 15%、20%、25%、30%、35% 和
40%（W/V）的籼米淀粉乳，在已调节水温为 95 ℃的
恒温水浴锅中保温 15 min，随后加入耐高温 α– 淀粉
酶 25 U/g 淀粉，液化 70 min 后立即用 0.5 mol/L 的
NaOH 调籼米淀粉液化液 pH 至 9.0 灭酶，测定籼米淀
粉液化液 DE。
1.3.8 加酶量对籼米淀粉液化效果影响
用蒸馏水配置 30%（W/V）籼米淀粉乳 6 份，在
已调节水温为 95 ℃恒温水浴锅中保温 15 min，随后
加入耐高温α–淀粉酶10 U/g、15 U/g、20 U/g、25 U/g、
30 U/g 和 35 U/g 淀 粉，液 化 70 min 后 立 即 用 0.5
mol/L NaOH 调节籼米淀粉液化液 pH 至 9.0 灭酶，测
定籼米淀粉液化液 DE。
1.3.9 籼米淀粉最佳液化工艺参数确定
在单因素实验的基础上采用 L9（34）正交试验
优化籼米淀粉最佳液化工艺参数。选定液化时间 30
min、50 min、70 min；液化温度 90 ℃、95 ℃、100 ℃ ；
籼米淀粉乳浓度 25%、30%、35%；耐高温 α– 淀粉酶
添加量 15 U/g、20 U/g、25 U/g；以 DE 为指标，进行
四因素三水平正交试验，因素与水平见表 1 所示。
表 1　正交试验因素水平表
水平
A
液化时间
/min
B
液化温度
/ ℃
C
淀粉乳浓度
/%
D
加酶量
/（U/g）
1 30 90 25 15
2 50 95 30 20
3 70 100 35 25
2 结果与分析
2.1 单因素实验
2.1.1 液化时间对籼米淀粉液化效果影响
图 1　液化时间对籼米淀粉液化液 DE影响
8
12
16
20
24
10 30 50 70 90 110⋞ࡂᬢ䬠 NJO
ㆨ㆟
⋬ㆵ
⋞ࡂ
⋞%
&
液化时间对籼米淀粉液化液 DE 影响如图 1 所示，
从图 1 可见，随液化时间延长，籼米淀粉液化液 DE 逐
渐增大。籼米淀粉液化液 DE 在液化初期增加较快，
液化 70 min 后籼米淀粉液化液 DE 增速趋于缓和，增
加较慢，主要原因可能是籼米淀粉液化液中相对升高
α–1，6 糖苷键含量影响耐高温 α– 淀粉酶的水解速度。
由于 DE 在 15%~20% 之间淀粉液化液均能满足葡
萄糖生产的液化要求〔10〕，为了缩短籼米淀粉液化时
间，降低生产成本，本文选取 30~70 min 为籼米淀粉
液化时间进行正交试验。
2.1.2 液化温度对籼米淀粉液化效果影响
液化温度对籼米淀粉液化液 DE 影响如图 2 所示，
由图 2 可见，随液化温度升高，籼米淀粉液化液 DE 不
断上升，当温度为 95 ℃后，增幅减缓。由于所选取温
度均大于所试验籼米淀粉糊化温度，故在所选取温度
下，籼米淀粉均能较好液化，温度升高后液化液 DE
明显增加，主要原因是耐高温 α– 淀粉酶最适温度为
95 ℃左右，越接近最适温度，其活性越强。本文选取
90~100 ℃为籼米淀粉液化温度进行正交试验。
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图 2　液化温度对籼米淀粉液化液 DE影响
10
12
14
16
18
20
22
80 85 90 95 100⋞ࡂ⍕Ꮢ č
ㆨ
㆟⋬
ㆵ⋞
ࡂ⋞
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2.1.3 籼米淀粉乳浓度对液化效果影响
图 3　籼米淀粉乳浓度对籼米淀粉液化液 DE影响
13
15
17
19
21
15 20 25 30 35 40ㆨ㆟⋬ㆵΟ≿Ꮢ 
ㆨ㆟
⋬ㆵ
⋞ࡂ
⋞%
&
籼米淀粉乳浓度对籼米淀粉液化液 DE 影响如
图 3 所示，由图 3 可见，籼米淀粉液化液 DE 随淀粉乳
浓度增加而呈现先增大后减小趋势，且当籼米淀粉乳
浓度为 30% 时，籼米淀粉液化液 DE 达到最大值，为
19.85%。籼米淀粉乳浓度 25% 和 30% 对应的籼米
淀粉液化液 DE 均在 18% 左右，均处于最佳液化 DE
15%~20% 之间，因此本文选取 25%~35% 为籼米淀
粉乳浓度进行正交试验。
2.1.4 加酶量对籼米淀粉液化效果影响
图 4　耐高温 α-淀粉酶添加量对
籼米淀粉液化液 DE影响
10
12
14
16
18
20
22
24
10 15 20 25 30 35㔼倄⍕£⋬ㆵ䚢⌧ߌ䛻喋6H喌ㆨ
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ㆵ⋞
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耐高温 α– 淀粉酶添加量对籼米淀粉液化液 DE
影响如图 4 所示，从图 4 可知，籼米淀粉液化液 DE 随
耐高温 α– 淀粉酶用量增加而增大。当耐高温 α– 淀
粉酶用量在 25 U/g 淀粉后，籼米淀粉液化液的 DE 增
速趋于缓和，增加较慢。因此，从节约成本角度考虑，
耐高温α–淀粉酶用量在15~25 U/g淀粉之间较适宜。
2.2 正交试验
在单因素实验基础上采用 L9（34）正交试验确定
籼米淀粉最佳液化参数，试验结果见表 2。
表 2　籼米淀粉液化正交实验结果表
试验
号
A液化时间
/min
B液化温度
/℃
C淀粉乳浓度
/%
D加酶量
/（U/g）
淀粉液化液
DE/%
1 1 1 1 1 8.41±0.04
2 1 2 2 2 12.78±0.17
3 1 3 3 3 11.10±0.15
4 2 1 2 3 15.05±0.14
5 2 2 3 1 10.44±0.08
6 2 3 1 2 16.08±0.12
7 3 1 3 2 14.85±0.08
8 3 2 1 3 19.01±0.16
9 3 3 2 1 12.03±0.09
K1 32.29 38.31 43.5 30.88
K2 41.57 42.23 39.86 43.71
K3 45.89 39.21 36.39 45.16
R 4.53 1.31 2.37 4.76
比较正交试验中四因素极差 R 大小，可确定 4 个
因素对籼米淀粉液化液 DE 影响主次关系为：D＞A＞
C＞B，即耐高温 α– 淀粉酶添加量＞液化时间＞液化
温度＞淀粉乳浓度。按照各因素的最好水平选取为
A3B2C1D3，对应表 2 中的 8 号试验，因此正交试验结
果不需要再次验证。所得籼米淀粉最佳液化工艺条
件为：液化时间 70 min，液化温度 95 ℃，淀粉乳浓度
25%，耐高温 α– 淀粉酶的添加量为 25 U/g 淀粉，在此
条件下所得籼米淀粉液化液 DE 为 19.01%±0.16%。
3 结论
以籼米淀粉为原料生产葡萄糖最佳工艺条件为：
液化时间 70 min，液化温度 95 ℃，籼米淀粉乳浓度
25%，耐高温 α– 淀粉酶的添加量为 25 U/g 淀粉，所得
籼米淀粉液化液 DE 为 19.01%±0.16%。
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