全 文 ：粮食与油脂
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酶 法 提 取 香 芋 淀 粉 工 艺 研 究
胡爱军，李　立，郑　捷，孟　欣，安莉莉
（天津科技大学食品工程与生物技术学院，食品营养与安全教育部重点实验室，　天津　300457）
摘　要：以香芋为原料，对酶法提取香芋淀粉工艺进行研究。通过单因素试验，研究酶解温度、酶
解时间、纤维素酶添加量、料液比对淀粉提取率影响；通过 L9（34）正交试验确定香芋淀粉酶法提
取最佳工艺参数为：酶解温度 35 ℃、料液比 1∶4、纤维素酶添加量 0.6%、酶解时间 4 h。在此工
艺条件下，香芋淀粉提取率为 90.23%。该法提取的香芋淀粉无二氧化硫残留，不存在碱液污染
问题。
关键词：香芋；纤维素酶；淀粉；提取
Study on extraction technology of taro starch by enzyme
HU Ai-jun，LI li，ZHENG Jie，MENG Xin，AN Li-li
（Key Laboratory of Food Nutrition and Safety，Ministry of Education，College of Food Engineering and
Biotechnology，Tianjin University of Science & Technology，Tianjin 300457，China）
Abstract：Taro starch was prepared by the hydrolysis of neutral cellulase with taro as raw material.
The effects of hydrolysis temperature，hydrolysis time，cellulase dosage and solid–liquid ratio were
investigated, by an orthogonal experiment the optimal conditions for taro starch preparation were gotten
as follows：enzymolysis temperature at 35 ℃，enzymolysis time at 4 h，cellulase dosage at 0.60% and
solid-liquid ratio at 1∶4, under above conditions taro starch extraction yield was 90.23%.
Key words：taro；cellulase；starch；extraction
中图分类号：TS235.2 文献标识码：A 文章编号：1008―9578（2014）10―0018―03
收稿日期：2014–04–22
基金项目：国家自然科学基金资助项目（31071608）
作者简介：胡爱军（1968~ ），男，副教授，工学博士，研究方向：食品加工技术及淀粉科学与工艺。
香芋，豆科，缠绕草本植物，又名土栾儿。属多年
生蔓生草本植物，一般作一年生栽培。块根呈球状，
形似小马铃薯，直径 2.00~7.50 厘米，表皮黄褐色，肉
白色，是人们栽培所求的食用部分。与其它块茎和块
根植物相比，香芋具有更高的营养价值。山东农业大
学对香芋的化学成分进行了分析研究，结果表明，香
芋干块根含淀粉 38.2%、粗纤维 15.2%、粗蛋白 6.2%、
还原糖 4.3%，且含有多种维生素、氨基酸和微量元素，
经常食用可起到清热解毒，健脾强胃，滋补身体的特
殊疗效〔1〕。
目前，国内外对小麦、大米、马铃薯等淀粉的提取
多有报道，而对香芋淀粉的研究比较少，有关香芋淀
粉提取的基础研究也比较薄弱。香芋因其组织中含
有一种既黏又滑的黏多糖，将很小的淀粉颗粒包围，
使淀粉颗粒不易被常规方法提取，影响了其性能及应
用的研究〔2–3〕。早期淀粉提取工艺多为水提法和碱
提，即采用磨碎、过滤、沉降等方式进行提取。为使原
料加工时易与淀粉分离，常在清水中充入定量二氧化
硫；但二氧化硫在淀粉中残留及对环境污染问题日益
突出，促使人们开发新的提取淀粉方法。有学者提出
碱法提取，即在浸泡过程中加入 0.5%~1.0% 碱溶液，
可缩短提取时间，增加淀粉产量；但随之产生碱液污
染问题又凸显而出〔4〕。
因此，本实验在实验室条件下，参照一般淀粉的
提取工艺，在保证提取效果同时，致力于降低生产能
耗、缩短提取时间研究；确定酶法提取香芋淀粉，对香
芋深加工开发将具有积极意义。
1 材料与方法
1.1 材料与设备
香芋，购于天津市开发区农贸市场，挑选新鲜无
病虫害和机械损伤的原料作为试验材料；低温中性纤
维素酶（活力 4×105U/g）：天津碧橙蓝生物制剂有限
公司；亚甲基蓝（AR）、无水硫酸铜（AR）、无水葡萄
糖（AR）：天津市科密欧化学试剂有限公司；氢氧化
钠（AR）、乙酸铅（AR）、乙酸锌（AR）、盐酸（AR）、酒
石酸钾钠（AR）：天津市北方天医化学试剂厂；PHS–
3BW 微机型 pH/mV 计：上海理达仪器厂；TDZ5–WS
型多管架自动平衡离心机：长沙湘仪仪器有限公司；
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SH–800F 食品加工机：北京三和松石有限责任公司；
D66–101–l 电热鼓风干燥箱：天津市天宇实验仪器有
限公司；EMS–20 超级恒温水浴搅拌器：天津欧诺仪
器仪表有限公司。
1.2 研究方法
1.2.1 酶法提取香芋淀粉工艺路线
新鲜香芋→原料处理→去皮→清洗→破碎→酶
解→离心→过滤→离心→干燥→成品
取适量香芋经去皮，清洗等预处理，再用刀将香
芋切成小块，然后将一定量的小块按一定的料液比放
入料理机中打浆。将浆液倒入烧杯，调到一定的水浴
温度后，按比例加入纤维素酶，进行酶解。提取结束
后，3 500 r/min 离心 15 min，弃去上清液，取沉淀物经
数次水洗，离心，除去上清液。沉淀干燥后即为香芋
淀粉。
1.2.2 测定方法
淀粉提取率=
提取粗淀粉质量×粗淀粉纯度
样品质量×样品淀粉含量
×100%
2 结果分析
2.1 酶解温度对淀粉提取率影响
取 200 g 香芋碎块，按料液比 1∶3、酶解时间 3 h、
加酶量 0.60% 的实验条件，探究酶解温度对淀粉提取
率影响，结果如图 1。
图 1　酶解温度对淀粉提取率影响
65
70
75
80
85
90
10 15 20 25 30 35 40 45⍕Ꮢ č
᣼ं
⢳

由图 1 可知，随着温度升高，淀粉提取率呈先增
后减趋势。分析产生这种变化原因，主要是随酶解温
度升高，使包裹淀粉纤维素等黏质充分溶解，从而使
淀粉可最大限度游离出，淀粉提取率不断增加。当温
度超过 30 ℃后，继续升高温度，淀粉提取率下降。可
能是中性纤维素酶活性受一定温度范围影响，温度过
低酶活性受到抑制，因而淀粉提取率较低；而高温又
会导致酶变性而失活，且在相对高温条件下，淀粉易
被微生物分解发酵从而导致提取率下降〔5–6〕，因此选
择 30 ℃作为酶解温度。
2.2 料液比对淀粉提取率影响
取 200 g 香芋碎块，固定反应体系为酶解温度
30 ℃、酶解时间 3 h、加酶量 0.60% 的实验条件，探究
料液比对淀粉提取率的影响，结果如图 2。
图 2　料液比对淀粉提取率影响
50
55
60
65
70
75
80
85
90
1:1 1:2 1:3 1:4 1:5 1:6᫅⋞℀
᣼ं
⢳

由图 2 可知，随料液比增大，淀粉提取率逐渐趋
于平衡。分析原因可能是随水量增加，酶与底物充分
接触，包裹淀粉粒子的纤维素果胶等物质吸水膨胀，
酶解完全，使淀粉粒子最大限度游离出来〔7–8〕。而加
水量超过 1 ∶ 4 后，淀粉提取率没有太大变化。综合
产品成本与节约用水等各因素，料液比选择为 1 ∶ 3。
2.3 加酶量对淀粉提取率影响
取 200 g 香芋碎块，固定反应体系酶解温度 30 ℃、
酶解时间 3 h、料液比 1 ∶ 3，探究加酶量对淀粉提取率
的影响，结果如图 3。
图 3　纤维素酶添加量对淀粉提取率影响
70
75
80
85
90
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20ߌ䚢䛻 
᣼ं
⢳

由图 3 可知，随着中性纤维酶用量增加，淀粉提取
率逐渐升高；当用量增加到 0.80% 时，淀粉提取率最
高。超过 0.80%，提取率不再增加。产生这种变化原
因可能是随酶用量增加，酶解液中酶浓度逐渐变大，
从而促进香芋中包裹淀粉粒子的纤维素溶解，因而使
淀粉提取率逐渐升高。但由于香芋中淀粉含量一定，
酶加量达到一定量后再增加用量，也很难再有淀粉被
提取出，因而淀粉提取率变化缓慢〔9–11〕。
2.4 酶解时间对淀粉提取率影响
取 200 g 香芋碎块，固定反应体系酶解温度 30 ℃、
料液比 1∶3，加酶量 0.80%，探究酶解时间对淀粉提取
率影响，结果如图 4。
由图 4 可知，酶解时间达 4 h 后，淀粉提取率变化
已非常缓慢，几乎趋于稳定。分析产生这种变化原因，
主要是随酶解时间延长，使包绕淀粉纤维素等杂质充
分溶解，从而使淀粉颗粒最大限度游离出，淀粉提取
率不断增加。但由于原料中淀粉含量一定，当达到一
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定酶解时间后，体系中淀粉与纤维素及黏多糖等已几
乎完全分离，此时即使无限延长时间，淀粉提取率也
不会再有较大变化〔4，12〕。
图 4　酶解时间对淀粉提取率影响
70
75
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90
95
100
0 1 2 3 4 5 6ᬢ䬠 I
᣼ं
⢳

2.5 正交实验
酶法提取淀粉是一个多因素相互作用复杂过
程〔13–14〕，根据单因素试验结果可知，酶解过程各因素
对酶法提取香芋淀粉工艺均有影响。采用 L9（34）设
计方案正交试验，探讨各个单因素和多因素交互作用
对淀粉提取率影响，可更加直观分析此复杂工艺过
程。因此对酶解温度、料液比、纤维素酶添加量、酶解
时间四个因素进行分析，试验结果（表 2）和方差分析
（表 3）如下。
表 1　酶法提取香芋淀粉正交试验因素水平表
水平
A
酶解温度
/℃
B
料液比
C
纤维素酶添加量
/%
D
酶解时间
/h
1 25 1 ∶ 02 0.60 2
2 30 1 ∶ 03 0.80 3
3 35 1 ∶ 04 1.00 4
表 2　酶法提取香芋淀粉正交试验结果
实验号 A B C D 淀粉提取率
/%
1 1 1 1 1 76.28
2 1 2 2 2 78.6
3 1 3 3 3 79.12
4 2 1 2 3 86.47
5 2 2 3 1 88.69
6 2 3 1 2 89.45
7 3 1 3 2 86.91
8 3 2 1 3 89.36
9 3 3 2 1 88.77
K1 78 83.22 85.03 84.58
K2 88.203 85.55 84.613 84.978
K3 88.347 85.78 84.907 84.983
R 10.347 2.56 0.417 0.407
优水平 A3 B3 C1 D3
表 3　酶法提取香芋淀粉的方差分析
因素 偏差平方和 自由度 F 比 F 临界值 显著性
温度 /℃ 211.182 2 767.935 **
料液比 12.035 2 43.764
F0.05（2，2）
=19.00
*
加酶量 /% 0.275 2 1 19
时间 /h 0.328 2 1.193
误差 0.28 2
从表 2 极差分析可知，影响淀粉提取率 4 个因素
主次排序：A＞B＞D＞C，即影响淀粉提取率主要因
素是酶解温度＞料液比＞酶解时间＞纤维素酶添加
量，正交试验得到的优水平为 A3B3C1D3，即酶解温度
35 ℃、料液比 1 ∶ 4、纤维素酶添加量 0.60%、酶解时间
4 h。由表 3 可知，酶解温度对淀粉提取率影响为极显
著，这说明在淀粉提取过程中酶解温度，对目标产物
提取率有着显著影响。在优水平条件下，验证试验得
香芋淀粉的提取率为 90.23%。
3 结论
酶法提取香芋淀粉最优工艺参数为：酶解温度
35 ℃、料液比 1 ∶ 4、纤维素酶添加量 0.60%、酶解时间
4 h；在此条件下，香芋淀粉提取率为 90.23%。
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