荞麦淀粉酶水解特性研究

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为掌握荞麦淀粉水解特性,本研究以商品荞麦淀粉为材料,在系统分析荞麦淀粉的颗粒形态、晶体结构及糊化特性等物理性质的基础上,对荞麦淀粉的酶水解条件及其动力学特性进行了研究,研究结果如下:中温α-淀粉酶与真菌α-淀粉酶对荞麦淀粉的水解转化率均超过99.5%,两种酶按不同比例混合使用对荞麦淀粉的水解转化率更高。以DE值为水解评价指标,真菌α-淀粉酶对荞麦淀粉的水解能力较强,水解度(DE)与温度(X1)、pH值(X2)、底物浓度(X3)、酶用量(X4)的二次回归方程为Y=63.31-1.80X1+2.55X2+0.79X4-1.44X12+1.95X1X2 -1.41X22 -0.27X32。真菌α-淀粉酶水解荞麦淀粉的适宜条件为温度54℃、pH6.0、底物浓度5%、酶用量为130 U·g-1,荞麦淀粉水解液DE值达65.80%。真菌α-淀粉酶在水解荞麦淀粉的初期,反应遵循一级反应规律,符合经典Michaelis-Menten方程的曲线特征,动力学参数Vm为1.587 mg·(mL·min)-1、Km为5.470 mg·mL-1。动力学模型在303.15~333.15 K,即30~60℃的温度范围内适用。中温α-淀粉酶和糖化酶对荞麦淀粉具有明显的协同水解作用,适宜pH值为5.2、温度为55℃。两种酶对荞麦淀粉的水解反应均遵循Michaelis-Menten方程规律,中温α-淀粉酶的米氏常数Km为21.200 mg·mL-1,最大反应初速度Vm为1.482 mg·(mL·min)-1;糖化酶的米氏常数Km为3.131 mg·mL-1,最大反应速率Vm为0.600 mg·(mL·min)-1;抑制常数Ki为0.283 mg·mL-1。双酶水解荞麦淀粉的水解度(DE)与糊化前中温α-淀粉酶用量(X1)、糊化后中温α-淀粉酶用量(X2)、糖化酶用量(X3)、糖化温度(X4)的二次回归方程为Y = 93.2567 +0.9146X1+3.4612X3+2.3846X4-1.1851X12-0.6738X22- 2.0413X32-2.9951X42+0.9694X2X4-0.9744X3X4。在糊化前中温α-淀粉酶用量为61.87~66.26 U·g-1、糊化后中温α-淀粉酶用量20.89~24.64 U·g-1、糖化酶用量为30.98~37.14 U·g-1、糖化温度为60.85~62.28℃的条件下,荞麦淀粉的水解度达90%以上。耐高温α-淀粉酶水解荞麦淀粉遵循Michaelis-Menten方程,其米氏常数Km为4.967 mg·mL-1,最大反应速度Vm为0.345 mg·(mL·min)-1。耐高温α-淀粉酶水解荞麦淀粉适宜液化条件为:荞麦淀粉质量分数25%,温度83℃,pH6.5,酶用量40 U·g-1淀粉,液化时间为15 min,荞麦淀粉液化液糖化后的DE值可达89.87%。在糖化温度为60℃,pH4.5,糖化酶用量为100 U·g-1淀粉的条件下,荞麦淀粉糖化液的水解度达到96.52%。
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