全 文 ：粮食与油脂
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2016 年第 29 卷第 1 期 21
籼米淀粉酶法制备低聚异麦芽糖液化工艺研究
蔡勇建 1，吴晓娟 2，符　琼 1，林亲录 1，吴　伟 1
（1. 中南林业科技大学食品科学与工程学院，　湖南长沙　410004；
2. 湖南粮食集团有限责任公司，　湖南长沙　410008）
摘　要：以碎籼米碱法提取籼米淀粉为原料，用耐高温 α–淀粉酶液化制备低聚异麦芽糖（IMO）。
选取适宜的葡萄糖值（DE）为指标，采用单因素试验和正交试验优化液化时间、液化温度、籼米
淀粉乳浓度及耐高温 α–淀粉酶用量对液化工艺的影响。结果表明，液化的最佳工艺为液化时间
12 min、液化温度 95 ℃、籼米淀粉乳浓度 30%、耐高温 α–淀粉酶用量 20 U/g淀粉，此时所得籼米
淀粉液化液 DE值均在最适 DE值 12%左右。
关键词：籼米淀粉；低聚异麦芽糖（IMO）；液化；葡萄糖值（DE）
Study on liquefying technics of isomaltooligosaccharides from
indica rice starch by enzyme
CAI Yong-jian1，WU Xiao-juan2，FU Qiong1，LIN Qin-lu1，WU Wei1
（1. College of Food Science and Engineering，Central South University of Forestry and
Technology，Changsha 410004，Hunan，China；
2. Hunan Grain Group，Changsha 410008，Hunan，China）
Abstract：Isomaltooligosaccharides（IMO） were prepared by using indica rice starch extracting from
broken indica rice as raw material and thermal–stable α–amylase as liquefaction. The factors which
affected liquefying of indica rice starch were investigated by single factor and orthogonal experiments
after choosing appropriate dextrose equivalent value （DE） as the experiment index. The results showed
that the optimum condition were as follows：liquefying time was 12 min，liquefying temperature was
95 ℃，the mass percent of indica rice starch pulp was 30%，and the addition of thermal–stable α–amylase
was 20 U/g starch. Under these this conditions，the DE value of liquefied solution was closed to the
appropriate DE value 12%.
Key words： indica rice starch；isomaltooligosaccharides （IMO）；liquefaction；dextrose equivalent
（DE）
中图分类号：TS201.2 文献标识码：A 文章编号：1008―9578（2016）01―0021―04
收稿日期：2015–03–04
基金项目： 公益性行业（农业）科研专项（201303071）；湖南省科技计划专项（2014GK4003）；长沙市科技计划重大专项
（K1404006–21）
作者简介：蔡勇建（1989― ），男，硕士研究生，研究方向：粮油加工。
通信作者：吴伟（1981― ），男，副教授，博士，研究方向：粮油加工。
低 聚 异 麦 芽 糖（isomaltooligosaccharides ，IMO）
是指葡萄糖基以 α–1，6– 糖苷键结合而成的单糖数
在 2~6 不等的类低聚糖，其主要成分为异麦芽糖
（Isomaltose，IG2）、潘 糖（Panose，P）、异 麦 芽 三 糖
（Isomaltoriose，IG3）及异麦芽四糖等〔1〕。IMO 具有
独特双歧因子，可促进营养元素吸收，加工适用性广
泛，市场需求日益增长〔2〕。目前生产 IMO 的方法主
要有三种〔3–4〕：一是利用糖化酶的逆合作用；二是
利用蔗糖和麦芽糖混合液在葡聚糖蔗糖基酶、D– 果
糖 –2– 葡萄糖转移酶的转化；三是利用 α– 葡萄糖转
苷酶催化 α– 葡萄糖基转移形成异麦芽糖和潘塘，该
法产率高、产物简单且生产周期短，受到国内外学者
高度重视。
作为制备 IMO 的首选原料，玉米淀粉已经实现产
业化生产〔5〕。由于近年原料价格上涨，IMO 糖浆生产
企业开始寻找低成本原料，如芭蕉芋淀粉、木薯淀粉、
碎米等〔1，5–6〕。其中木薯淀粉生产工艺较为完善；碎
米则需浸泡磨浆之后才可进行糖浆液化和糖化转苷
生产，原料预处理复杂，杂质干扰严重，且浸泡液浪费
巨大。目前，我国稻谷产量已突破 2 亿 t，其中约占总
量 10%~15% 的碎米与整米化学成分相近，但价格较
低且口感差于整米〔6〕，是一种丰富的副产物深加工原
料。若能将碎米资源充分利用，不仅能有效缓解 IMO
原料供应，还能大幅提升稻谷副产物深加工附加值。
本课题组以碎籼米提取籼米淀粉，经耐高温 α– 淀粉
酶液化，同时选取适宜的液化液葡萄糖值（DE 值）为
指标，进行单因素试验和正交试验，研究液化时间、液
化温度、籼米淀粉乳浓度及耐高温 α– 淀粉酶用量对
液化效果的影响，以优化籼米淀粉酶法制备 IMO 液化
工艺，为推动 IMO 生产提供新的思路。
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1　材料与方法
1.1　材料与试剂
碎籼米：湖南粮食集团有限责任公司；耐高温 α–
淀粉酶（2 万 U/mL）：津市市新型发酵有限责任公司；
其它试剂（均为分析纯）：国药集团上海化学试剂公司。
1.2　主要仪器及设备
QE–200 型高速万能粉碎机：浙江屹立工贸有
限公司；Sorvall LYNX 6000 高速落地离心机：美国
Thermo Fisher 公司；HWS26 电热恒温水浴锅：上海
一恒科学仪器有限公司；LC–20AD 型高效液相色谱
仪：日本 Shimadzu 公司。
1.3　试验方法
1.3.1　工艺流程
以碎籼米提取籼米淀粉为原料制备一定 DE 值
IMO 浆的工艺流程如下〔7〕：
碎籼米→提取籼米淀粉（碱法）→调浆→液化（耐
高温 α–淀粉酶）→糖化转苷（真菌 α–淀粉酶和 α–葡
萄糖转苷酶）→脱色→过滤→浓缩→成品
1.3.2　籼米淀粉的制备
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 r/min，20 min），弃去上
清液，将沉淀与 0.2%（w/w）的 NaOH 溶液以 1∶5 的
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 r/min，20 min），弃去上清液，沉淀用水洗多次
至上清液 pH 为中性。淀粉湿块在 45 ℃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　液化液适宜 DE 值范围的确定
用蒸馏水配置 20%（w/v）籼米淀粉乳 7 份。在
pH 6.0~7.0、95 ℃下预热 5 min 后，加入耐高温 α– 淀
粉酶 15 U/g 淀粉，以 120 r/min 进行搅拌，经不同时
间（8、10、12、14、16、18、20 min）液 化 后 调 酸 升 温 灭
酶，随后测定籼米淀粉液化液的 DE 值。剩下的液
化液冷却至 55~60 ℃，分别加入 0.4 U/g 淀粉的真
菌 α– 淀粉酶和 0.5 U/g 淀粉的 α– 葡萄糖转苷酶，在
55 ℃条件下糖化转苷 40 h 后灭酶过滤。用 HPLC 法
测定滤液中异麦芽糖（IG2）、潘糖（P）和异麦芽三糖
（IG3）三种功能性糖的百分含量，用 ω（IG2+P+IG3）
表示。
1.3.4　液化时间对籼米淀粉液化效果的影响
用蒸馏水配置 20%（w/v）籼米淀粉乳 7 份。在
95 ℃恒温水浴锅中保温 5 min 后加入耐高温 α– 淀
粉酶 15 U/g 淀粉并均匀搅拌，经不同时间（8、10、12、
14、16、18、20 min）液化后调酸升温灭酶，随后测定籼
米淀粉液化液的 DE 值。
1.3.5　液化温度对籼米淀粉液化效果的影响
用蒸馏水配置 20%（w/v）籼米淀粉乳 5 份。分
别放入 80、85、90、95、100 ℃恒温水浴锅中保温 5 min
后加入 15 U/g 淀粉耐高温 α– 淀粉酶并均匀搅拌，液
化 12 min 后调酸升温灭酶，随后测定籼米淀粉液化液
的 DE 值。
1.3.6　籼米淀粉乳浓度对液化效果的影响
用 蒸 馏 水 分 别 配 置 15%、20%、25%、30%、35%
（w/v）的不同浓度籼米淀粉乳。在 95 ℃恒温水浴锅
中保温 5 min 后加入耐高温 α– 淀粉酶 15 U/g 淀粉并
均匀搅拌，液化 12 min 后调酸升温灭酶，随后测定籼
米淀粉液化液的 DE 值。
1.3.7　加酶量对籼米淀粉液化效果的影响
用蒸馏水配置 20%（w/v）籼米淀粉乳 6 份。在
95 ℃恒温水浴锅中保温 5 min 后分别加入耐高温 α–
淀粉酶 10、15、20、25、30、35 U/g 淀粉并均匀搅拌，液
化 12 min 后调酸升温灭酶，随后测定籼米淀粉液化液
的 DE 值。
1.3.8　籼米淀粉最佳液化工艺参数确定
在单因素试验基础上采用 L9（34）正交试验确
定籼米淀粉最佳液化工艺参数。选定液化时间 10、
12、14 min；液化温度 90、95、100 ℃ ；籼米淀粉乳浓
度 20%、25%、30%；耐高温 α– 淀粉酶添加量 15、20、
25 U/g 淀粉；以 DE 值为指标进行四因素三水平正交
试验，并在正交试验结果的基础上采用 |12–DE| 值进
行极差分析，以确定籼米淀粉最佳液化参数。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 籼米淀粉乳浓度
/%
D 加酶量
/（U/g淀粉）
1 10 90 20 15
2 12 95 25 20
3 14 100 30 25
1.4　测定方法
1.4.1　DE 值的测定
DE 值是指糖液中还原糖（以葡萄糖计）占干物质
的百分率，采用直接滴定法〔8〕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 值计算公
式如下：
DE=
糖液中还原糖含量
糖液中干物质含量
×100%
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1.4.2　功能性糖含量测定
根据文献〔9〕，以高效液相色谱法（HPLC 法）测定
滤液中异麦芽糖（IG2）、潘糖（P）和异麦芽三糖（IG3）
三种功能性糖的百分含量，用 ω（IG2+P+IG3）表示。
2　结果与分析
2.1　液化液最适 DE值范围的确定
图 1　液化液 DE值与（IG2+P+IG3）含量的关系
14
17
20
23
26
8 10 12 14 16%&ը 
*(
1
*(

液化液 DE 值与（IG2+P+IG3）含量的关系如图
1 所示。从图 1 可见，随着 DE 值的增大，三种功能
性糖成分（IG2+P+IG3）含量略微上升后持续下降。
这是因为 DE 值越大，糖化时便会产生过多的葡萄
糖〔10〕，导 致（IG2+P+IG3）含 量 下 降；虽 然 在 低 DE
值（8%~12%）时（IG2+P+IG3）含量较高，且利于生
产较多的低聚异麦芽糖和较少的葡萄糖，但此时料液
黏度较大，甚至凝胶成块，严重影响生产〔11〕。根据相
关文献报道，液化 DE 值控制在 10%~15% 之间较
好〔12〕，此时液化液均匀稳定，质量良好。综合考虑，
本实验选择 12% 作为液化液最适 DE 值，并在正交试
验结果的基础上采用 |12–DE| 值进行极差分析，以确
定籼米淀粉最佳液化参数。
2.2　不同影响因素单因素试验结果
2.2.1　液化时间对籼米淀粉液化效果影响
图 2　液化时间对籼米淀粉液化液 DE值影响
6
8
10
12
14
16
8 10 12 14 16 18 20⋞ࡂᬢ䬠NJO
ㆨ㆟
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⋞ࡂ
⋞%
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液化时间对籼米淀粉液化液 DE 值的影响如图 2
所 示。 从 图 2 可 见，随 着 液 化 时 间 不 断 延 长，在
14 min 前 DE 值上升较快，14 min 后则上升缓慢，且
液化时间在 10~14 min 时，籼米淀粉液化液 DE 值与
最适 DE 值较接近。这是因为耐高温 α– 淀粉酶只能
断裂 α–1，4 糖苷键，而籼米淀粉含有大量 α–1，6 糖
苷键；当 α–1，4 糖苷键被不断酶解，α–1，6 糖苷键含
量相对上升，反而限制了耐高温 α– 淀粉酶的水解速
度〔13–14〕。因此，本文以 10~14 min 进行正交试验。
2.2.2　液化温度对籼米淀粉液化效果影响
图 3　液化温度对籼米淀粉液化液 DE值影响
6
8
10
12
14
80 85 90 95 100⋞ࡂ⍕Ꮢ ㆨ
㆟⋬
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ࡂ⋞
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液化温度对籼米淀粉液化液 DE 值的影响如图 3
所示。从图 3 可见，籼米淀粉液化液 DE 值随液化温
度升高而不断上升，在 90~100 ℃时更靠近最适 DE
值。液化温度可同时影响籼米淀粉的糊化和耐高温
α– 淀粉酶的活性：籼米淀粉接近 90~100 ℃时吸水
率和溶解度急剧上升，并部分糊化〔15〕；同时，耐高温
α– 淀粉酶活性接近最大，使液化效果进一步加强，淀
粉液化后黏度迅速下降，更利于底物与酶的反应。然
而，试验过程中液化温度越高，液化速度就越快，不利
于适宜 DE 值反应进度的控制〔12–13〕。因此，本文选取
90~100 ℃进行正交试验。
2.2.3　籼米淀粉乳浓度对液化效果影响
图 4　籼米淀粉乳浓度对籼米淀粉
液化液 DE值影响
6
8
10
12
14
15 20 25 30 35 40ㆨ㆟⋬ㆵΟ≿Ꮢㆨ
㆟⋬
ㆵ⋞
ࡂ⋞
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籼米淀粉乳浓度对籼米淀粉液化液 DE 值的影响
如图 4 所示。从图 4 可见，籼米淀粉液化液 DE 值随
籼米淀粉乳浓度的增加呈现先上升后下降的趋势，在
20%~30% 时与最适 DE 值较接近。籼米淀粉乳浓度
对酶促反应速度和体系黏度有双重影响：籼米淀粉乳
浓度较低时，酶促反应速度随浓度增加而加快，DE 值
上升；继续增加浓度，反而使液化液过于稠密而加大
搅拌的难度，且不利于酶与底物结合，从而限制了酶
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的活性，降低了反应速度，DE 值开始下降〔13〕。因此，
本文以 20%~30% 进行正交试验。
2.2.4　加酶量对籼米淀粉液化效果影响
图 5　耐高温 α-淀粉酶添加量对
籼米淀粉液化液 DE值影响
6
8
10
12
14
16
10 15 20 25 30 35㔼倄⍕£⋬ㆵ䚢⩔䛻  6H ㆨ
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ࡂ⋞
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耐高温 α– 淀粉酶添加量对籼米淀粉液化液 DE
值的影响如图 5 所示。从图 5 可见，籼米淀粉液化液
的 DE 值随耐高温 α– 淀粉酶用量的增加而增大，在
15~25 U/g 淀粉时最接近最适 DE 值。耐高温 α– 淀
粉酶专一水解 α–1，4 糖苷键，水解过程中，首先反应
较快，此时主要将直链淀粉全部水解成麦芽糖和麦芽
三糖；后阶段速度减慢，可能是耐高温 α– 淀粉酶活性
受到限制，也可能是由于相对增加的 α–1，6 糖苷键阻
碍了 α–1，4 糖苷键的继续酶解〔13–14〕。因而由低添加
量增多时，DE 值上升尤为明显。为节约生产成本，本
文以 15~25 U/g 淀粉进行正交试验。
2.3　不同影响因素正交试验结果及极差分析
以 DE 值为指标，在单因素试验的基础上进行
L9（34）正交试验，并采用 |12–DE| 值进行极差分析，
以确定籼米淀粉最佳液化参数，试验结果见表 2。
表 2　籼米淀粉液化正交试验结果以及 |12-DE|值
极差分析表
试验号 A B C D DE值 |12-DE|
1 1 1 1 1 8.75±0.7 3.25
2 1 2 2 2 11.56±0.3 0.44
3 1 3 3 3 16.35±0.9 4.35
4 2 3 2 1 11.24±0.9 0.76
5 2 1 3 2 14.40±0.3 2.40
6 2 2 1 3 9.63±0.8 2.37
7 3 2 3 1 13.73±0.8 1.73
8 3 3 1 2 10.82±0.1 1.19
9 3 1 2 3 12.56±0.4 0.57
k1 2.268b 2.072a 2.680a 1.911b
k2 0.589c 1.515b 1.843b 1.343c
k3 2.827a 2.097a 1.161c 2.430a
R 2.238 0.582 1.519 1.087
从 表 2 可 以 看 出，各 极 差 大 小：RA＞RC＞RD＞
RB，即影响籼米淀粉液化的主次关系为液化时间＞籼
米淀粉乳浓度＞耐高温 α– 淀粉酶用量＞液化温度；
根据多重比较可以确定最佳水平组合为 A2C3D2B2，
即液化时间 12 min、籼米淀粉乳浓度 30%、耐高温 α–
淀粉酶用量 20 U/g 淀粉、液化温度 95 ℃。在该液化
条件下进行验证试验，三次平行实验的液化 DE 值分
别为 12.47%、12.35%、11.87%，均在适宜液化 DE 值
12% 左右，说明该优化工艺效果较佳。
3　结论
（1）通过对 IMO 制备影响因素的优化，可知其最
佳工艺为液化时间 12min、液化温度 95 ℃、底物淀粉
乳浓度 30%、耐高温 α– 淀粉酶用量 20 U/g 淀粉，此
条件下所得液化液 DE 值均在最适 DE 值 12% 左右。
（2）选取适宜的碎籼米淀粉液化液 DE 值，采
用耐高温 α– 淀粉酶液化，通过单因素试验和正交试
验优化 IMO 制备的液化工艺，以提升糖化转苷过程
IMO 纯度和得率。
（3）采用资源丰富的碎籼米提取籼米淀粉酶法制
备 IMO，不仅能有效缓解 IMO 原料供应，还能大幅提
升稻谷副产物附加值，为其深加工提供新的思路。
〔参考文献〕
〔 1 〕李虎，唐亚虎，王成，等. 芭蕉芋淀粉生产低聚异麦芽糖的研
究 [J]. 食品工业科技，2014，35（7）：158–162，167.
〔 2 〕华霄，杨瑞金，王梦乐，等. 低聚异麦芽糖乳饮料体系流变特性
研究及感官评定 [J]. 食品与机械，2011，27（5）：28–32.
〔 3 〕卢庭婷. 低聚异麦芽糖的生产和发展应用研究 [J]. 轻工科技，
2012（8）：6–8.
〔 4 〕王良东. 低聚异麦芽糖生产及其相关的酶 [J]. 粮食加工，2008，
33（6）：65–68.
〔 5 〕王镇发，李夏兰，陈培钦. 响应面法优化木薯淀粉制备低聚异
麦芽糖工艺 [J]. 中国粮油学报，2013，28（3）：29–34.
〔 6 〕杨夫光，李飞，母应春，等. 挤压碎米生产淀粉糖浆的工艺优
化 [J]. 食品与机械，2013，29（2）：190–195.
〔 7 〕尤新. 淀粉糖品生产与应用手册 [M]. 北京：中国轻工业出版
社，1997.
〔 8 〕GB/T 5009.7–2008 食品中还原糖的测定[S].
〔 9 〕李黎，邹雨佳，唐华澄，等. 高效液相色谱法测定食品功能性低
聚异麦芽糖 [J]. 食品工业科技，2006，27（4）：179–181.
〔10〕Grzeskowiak Przywecka A，Somiska L. Saccharification of
potato starch in an ultrafiltration reactor [J]. Journal of Food
Engineering，2007，79（2）：539–545.
〔11〕张齐军，覃兰芳. 木薯淀粉生产异麦芽低聚糖粉的工艺研究 [J].
食品科学，2000，21（10）：26–28.
〔12〕李大锦，王汝珍，王龙宝. 碎米综合开发利用制取低聚异麦芽
糖 [J]. 食品研究与开发，2002，23（5）：50–53.
〔13〕林松毅，邵淑娟，赵宇星，等. 响应面法优化玉米淀粉液化工艺
的研究 [J]. 食品与机械，2009，25（4）：14–19.
〔14〕王良东. 制备淀粉糖常用酶 [J]. 粮食与油脂，2008（8）：4–7.
〔15〕王立，姚惠源. 大米淀粉生产、性质及其应用 [J]. 粮食与油脂，
2004（7）：4–7.