CN109001189B - 检测甘蔗制的糖品中的淀粉酶含量范围的方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了检测甘蔗制的糖品中的淀粉酶含量范围的方法，该方法包括：使上述部分糖品中的淀粉酶失活得到空白糖品；向空白糖品中分别加入制备糖品时所用的淀粉酶以及可溶性淀粉，以得到含有已知浓度淀粉酶的系列空白反应液；使系列空白反应液进行反应，然后用碘液进行显色并测定吸光度；以由此获得的吸光度做为参比，测定待测糖品中残留的淀粉酶含量范围。另外，本发明还公开了应用上述检测方法来优化甘蔗制糖工艺中的淀粉酶应用参数的方法，以对甘蔗制糖工艺中淀粉酶的类型、添加量以及添加工段进行优化。本发明的检测糖品中的淀粉酶残留量的方法步骤简单、可操作性强、结果直观可靠，非常适合在传统的甘蔗制糖工业中使用。

Description

检测甘蔗制的糖品中的淀粉酶含量范围的方法及其应用

技术领域

本发明涉及甘蔗制糖工业领域。具体而言，本发明涉及检测甘蔗制的糖品中的淀粉酶含量范围的方法，以及利用该方法优化甘蔗制糖工艺中的淀粉酶应用参数的方法。

背景技术

在甘蔗制糖中，蔗汁中的多糖类杂质主要包括果胶、树胶、淀粉和α-葡聚糖这四类。其中，淀粉对甘蔗制糖工艺的危害很大，研究表明蔗汁中的淀粉受热溶解后形成黏稠糊状物，会使得糖汁粘度增大、影响其过滤性能、降低沉降效率，进一步还会阻碍蔗糖结晶、增加煮糖时间、增加产品色值及废蜜产量，从而造成蔗糖损失并影响糖品的质量。另外，白砂糖中淀粉的含量过高还会增加下游产品的混浊度和酸性絮凝物。在国外，一些精炼糖厂甚至会对淀粉含量超过250ppm的原糖进行降价收购。鉴于淀粉对甘蔗制糖工艺及所得糖品的不利影响，因此要求甘蔗制糖厂在制糖过程中要提高淀粉去除率，提升产品质量，以增强产品的竞争力。

酶具有高效性与专一性，已在食品行业广泛使用。在美国、巴西、澳大利亚等制糖大国，淀粉酶在原糖生产中已被广泛应用。淀粉酶的使用对于改善糖汁品质、降低粘度以及增加糖品的产量具有良好的效果。但是，糖品中残留的淀粉酶可能会对下游产品产生一定的影响，例如使下游产品中的淀粉含量改变，从而影响下游产品性质的稳定性，比如影响酸奶或淀粉布丁等的粘稠度。

然而，与国外的两步法制糖(该方法在精炼过程中具有高温工段，可使淀粉酶完全灭活)不同，我国甘蔗制糖行业多采用一步法制糖，由于淀粉酶性质相对稳定，在一步法制糖中应用时淀粉酶可能会在糖品中有微量的淀粉酶残留。因此，在甘蔗制糖工业中应用淀粉酶时，不仅要保证淀粉去除率，还要关注糖品中淀粉酶的残留问题。但是，国内大部分甘蔗制糖从业人员在制糖工艺中更多的是关注淀粉的去除率而非淀粉酶的使用量，因此，目前对于糖品中淀粉酶的残留并未给予足够的重视。

另外，甘蔗制糖流程较长，其中影响因素较多，难以在实验室搭建小试装置来完全模拟制糖工艺以及优化各工艺参数。而且，原料甘蔗由于品种和种植环境不同，所含的淀粉的量也有所不同。因此，需要开发出快速且准确地检测甘蔗制糖工艺中的中间产物和最终糖品中的淀粉酶含量的方法，以对甘蔗制糖过程中的淀粉酶应用参数进行指导和优化，从而在保证淀粉去除率的前提下，使糖品中的淀粉酶残留在可接受的范围之内。

对于淀粉酶的检测，Eggleston等报道了

淀粉酶实验，该方法包括以下步骤：将原糖或白砂糖溶解在pH 6.0的氯化钙-三羟甲基氨基甲烷缓冲液中，并将糖溶液与Phadebas片剂进行混合，在37℃下反应后根据吸光度标准曲线来确定淀粉酶的含量。该方法需要使用专门的试剂。由于所需试剂的价格较为昂贵，使得此方法成本较高，可操作性差。中国专利CN 102288559B“一种检测淀粉酶的方法和试剂盒”公开了一种可测定血清和尿液中淀粉酶含量的方法，同时中国专利CN 103898193B“α-淀粉酶的检测试剂和检测方法”公开了一种检测试剂和利用葡萄糖检测仪定量测定淀粉酶的方法。由于这两种方法均涉及医学检验测定领域，并需要使用半自动生化分析仪或便携式葡萄糖检测仪等专业设备，并不适合制糖厂淀粉酶的日常检测使用。因此，上述方法均不适合用于甘蔗制糖工艺中对淀粉的日常检测以及对淀粉酶在制糖工艺中的应用参数的优化。

发明内容

技术问题

本发明所要解决的技术问题在于提供一种检测甘蔗制的糖品中的淀粉酶含量范围的方法，所述方法包括：通过使部分糖品中的淀粉酶失活得到空白糖品，同时，将另外的不进行淀粉酶失活处理的糖品作为待测糖品；向空白糖品中加入糖品制备时所用的淀粉酶以及可溶性淀粉，以得到含有已知浓度淀粉酶的系列空白反应液；使系列空白反应液进行反应，然后用碘液进行显色并测定吸光度；以由此获得的吸光度做为参比，测定待测糖品中的淀粉酶含量范围。

另外，本发明的目的还在于提供应用上述检测方法优化甘蔗制糖工艺中的淀粉酶应用参数的方法，其中，以制糖工艺得到的糖品中残留的淀粉酶含量最小化为优化目标，对甘蔗制糖工艺中淀粉酶的类型、添加量以及添加工段进行优化。

技术方案

在一个方面，本发明提供了检测甘蔗制的糖品中的淀粉酶含量范围的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)取部分糖品，使其中的淀粉酶失活，得到空白糖品，同时，将另外的不进行淀粉酶失活处理的糖品作为待测糖品；

(2)用水将步骤(1)中得到的空白糖品以及待测糖品分别配制成具有相同Brix值的空白糖液和待测糖液；

(3)向空白糖液中分别加入不同量的淀粉酶，以配制得到淀粉酶浓度已知的系列空白糖液，其中，所述淀粉酶为糖品制备时所用的相同淀粉酶；

(4)向步骤(2)中得到的待测糖液和步骤(3)中得到的淀粉酶浓度已知的系列空白糖液中各自加入相同量的可溶性淀粉并混合，得到待测反应液和系列空白反应液，其中，可溶性淀粉的量相对于淀粉酶的消化能力而言是过量的；

(5)使步骤(4)中得到的待测反应液和系列空白反应液在加热下进行反应，反应后向所述待测反应液和所述系列空白反应液中分别加入碘液，并测定吸光度；以及

(6)以系列空白反应液的吸光度作为参比，根据待测反应液的吸光度，确定所述待测糖品中的淀粉酶含量范围。

在一个优选实施方式中，在步骤(1)中，通过对部分糖品进行高温处理，使其中的淀粉酶失活，得到空白糖品。优选地，高温处理的温度为100-130℃、优选110-120℃。其中，高温处理的时间为5-30min、优选10-20min。

另一方面，本发明提供了用于优化甘蔗制糖工艺中的淀粉酶应用参数的方法，所述方法包括以下步骤：

将淀粉酶分别添加至甘蔗制糖工艺中的压榨工段、澄清工段、蒸发工段和煮糖工段，制得糖品；

根据上述检测方法，对糖品中的淀粉酶含量范围进行测定；以及

根据糖品中的淀粉酶含量范围，对淀粉酶的添加量进行优化，以降低糖品中的淀粉酶含量。

可通过如下段落[1]至段落[24]中所述的内容对本发明的示例性的技术方案加以说明：

[1]一种检测甘蔗制的糖品中的淀粉酶含量范围的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)取部分所述糖品，使其中的淀粉酶失活，得到空白糖品，其中，将不进行淀粉酶失活处理的所述糖品作为待测糖品；

(2)用水将步骤(1)中得到的所述空白糖品以及所述待测糖品分别配制成具有相同Brix值的空白糖液和待测糖液；

(3)向所述空白糖液中分别加入不同量的淀粉酶，以制备得到淀粉酶浓度已知的系列空白糖液，其中，所述淀粉酶为所述糖品制备时所用的相同淀粉酶；

(4)向步骤(2)中得到的所述待测糖液和步骤(3)中得到的所述淀粉酶浓度已知的系列空白糖液中各自加入相同量的可溶性淀粉并混合，得到待测反应液和系列空白反应液，其中，所述可溶性淀粉的量相对于所加淀粉酶的消化能力而言是过量的；

(5)使步骤(4)中得到的所述待测反应液和所述系列空白反应液在加热下进行反应，反应后向所述待测反应液和所述系列空白反应液中分别加入碘液，并测定吸光度；以及

(6)以所述系列空白反应液的吸光度作为参比，根据所述待测反应液的吸光度，确定所述待测糖品中的淀粉酶含量范围。

[2]如段落[1]所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，通过对所述部分糖品进行高温处理，使其中的淀粉酶失活，得到所述空白糖品；其中，所述高温处理的温度为100-130℃；其中，所述高温处理的时间为5-30min。

[3]如段落[2]所述的方法，其特征在于，所述高温处理的温度为110-120℃。

[4]如段落[2]或[3]所述的方法，其特征在于，所述高温处理的时间为10-20min。

[5]如段落[2]-[4]中任一段落所述的方法，其特征在于，所述高温处理采用鼓风干燥机或真空干燥箱进行。

[6]如段落[1]-[5]中任一段落所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述空白糖液和所述待测糖液的Brix值为30-60。

[7]如段落[1]-[6]中任一项所述的方法，所述方法进一步包括，在步骤(2)之后，将所述空白糖液和所述待测糖液的pH值调节至6.0-8.0，其中，所述空白糖液和所述待测糖液的pH值相等。

[8]如段落[7]所述的方法，其特征在于，将所述空白糖液和所述待测糖液的pH值调节至6.5-7.0。

[9]如段落[1]-[8]中任一段落所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述系列空白反应液中淀粉酶的浓度为0-10μL_淀粉酶/kg_糖。

[10]如段落[1]-[9]中任一段落所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述系列空白反应液和所述待测反应液的Brix值相等，所述Brix值为20-50。

[11]如段落[1]-[10]中任一段落所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述系列空白反应液和所述待测反应液中可溶性淀粉的浓度为0.5-3g_淀粉/kg_糖。

[12]如段落[11]所述的方法，其特征在于，所述系列空白反应液和所述待测反应液中可溶性淀粉的浓度为1-2g_淀粉/kg_糖。

[13]如段落[1]-[12]中任一段落所述的方法，其特征在于，在步骤(5)和步骤(6)中，所述吸光度在580nm的波长下测定。

[14]如段落[1]-[13]中任一段落所述的方法，其特征在于，在步骤(5)中，所述反应在水浴中进行，其中，水浴温度为40-90℃，反应时间为20-90min。

[15]如段落[14]所述的方法，其特征在于，所述水浴温度为50-70℃。

[16]如段落[14]或[15]所述的方法，其特征在于，所述反应时间为30-60min。

[17]如段落[1]-[16]中任一段落所述的方法，其特征在于，所述碘液由碘和碘化钾制成。

[18]如段落[1]-[17]中任一段落所述的方法，其特征在于，在步骤(5)中，反应后进一步向所述系列空白反应液和所述待测反应液中分别加入水和稀盐酸。

[19]如段落[18]所述的方法，其特征在于，加入浓度为0.05mol/L-1mol/L的稀盐酸。

[20]如段落[1]-[19]中任一段落所述的方法，其特征在于，所述糖品选自白砂糖、原糖和赤砂糖中的一种。

[21]用于优化甘蔗制糖工艺中淀粉酶应用参数的方法，所述方法包括以下步骤：

将淀粉酶分别添加至甘蔗制糖工艺中的压榨工段、澄清工段、蒸发工段或煮糖工段，制得糖品；

根据段落[1]-[20]中任一项所述的方法，对所述糖品中的淀粉酶含量范围进行测定；以及

根据所述糖品中的淀粉酶含量范围，对淀粉酶的添加进行优化，以降低所述糖品中的淀粉酶含量。

[22]如段落[21]所述的方法，其特征在于，所述淀粉酶应用参数包括淀粉酶类型、淀粉酶添加量以及添加工段。

[23]如段落[21]或[22]所述的方法，其特征在于，使所述糖品中的淀粉酶含量降低至不可检测的水平。

[24]如段落[21]-[23]中任一段落所述的方法，其特征在于，所述糖品为白砂糖、原糖和赤砂糖中的一种。

有益效果

本发明人首次发现在将淀粉酶应用于甘蔗制糖工艺时，不仅要保证淀粉去除率，还要确保糖品中残留的淀粉酶量在可接受范围之内，否则残留的淀粉酶可能会对下游产品的品质产生影响，例如通过使下游产品中的淀粉含量改变，从而影响下游产品的性质的稳定性，比如影响酸奶或淀粉布丁等的粘稠度等。为此，本发明人开发出了适于检测甘蔗制的糖品中的淀粉酶的方法，该方法步骤简单、可操作性强，并且排除了糖品中色值、灰分、混浊度等对于淀粉-碘络合物的影响。另外，本发明的检测方法由于可以直接利用糖厂现有仪器和试剂(即，不需额外购置相关的仪器以及试剂)，而且所涉及的药剂价格低廉，非常适宜在传统的制糖工业中应用。

通过本发明所述的优化甘蔗制糖工艺中的淀粉酶应用参数的方法，可根据糖品中的淀粉酶含量，针对不同的糖品、原料或工艺流程等选择出最优的淀粉酶类型、添加工段和添加浓度，以确保淀粉酶在制糖工艺中得以高效应用，并且不会对下游产品带来不必要的影响。可见，本发明所述的方法使得减少和/或消除糖品中的淀粉酶残留对下游产品的影响成为可能，并拓宽了淀粉酶在甘蔗制糖工业中的应用范围。

具体实施方式

对于制糖工业来说，高品质的糖品通常能够带来更高的商业价值，以简便的方法测定糖品中淀粉酶含量范围从而控制制糖工艺中淀粉酶的应用参数(包括淀粉酶类型、添加量以及添加工段)，对于提高糖品的品质并实现更高的收益来说很关键。

第一个方面，本发明涉及检测甘蔗制的糖品中的淀粉酶含量范围的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)取部分糖品，使其中的淀粉酶失活，得到空白糖品，其中，将不进行淀粉酶失活处理的糖品作为待测糖品；

(2)用水将步骤(1)中得到的空白糖品以及待测糖品分别配制成具有相同Brix值的空白糖液和待测糖液；

(3)向所述空白糖液中分别加入不同量的淀粉酶，以配制得到淀粉酶浓度已知的系列空白糖液，其中，所述淀粉酶为所述糖品制备时所用的相同淀粉酶；

(4)向步骤(2)中得到的所述待测糖液和步骤(3)中得到的所述淀粉酶浓度已知的系列空白糖液中各自加入相同量的可溶性淀粉并混合，得到待测反应液和系列空白反应液，其中，所述可溶性淀粉的量相对于所加淀粉酶的消化能力而言是过量的；

(5)使步骤(4)中得到的待测反应液和系列空白反应液在加热下进行反应，反应后向所述待测反应液和所述系列空白反应液中分别加入碘液，并测定吸光度；以及

(6)以所述系列空白反应液的吸光度作为参比，根据所述待测反应液的吸光度，确定所述待测糖品中的淀粉酶含量范围。

本发明所述的检测方法可用于对甘蔗制糖工艺中的成品糖中的任一种进行检测。例如，本发明的方法适于检测白砂糖、原糖和赤砂糖中的任一种中残留的淀粉酶。本发明特别适于处于固态形式的糖品中的淀粉酶含量范围的检测。

淀粉酶可为甘蔗制糖工艺中使用的任何淀粉酶。例如，淀粉酶可选自α-淀粉酶、β-淀粉酶、糖化酶和脱支酶等中的任一种。

不同糖品中的色值、灰分、混浊度等有所差异，这些因素会对淀粉-碘络合物产生一定影响。因为糖品中所残留的淀粉酶含量相对较低，这些参数所产生的影响会降低淀粉酶残留量的检测结果的准确度。因此，优选地，在步骤(1)中，对甘蔗制备的糖品进行处理使其中所含的淀粉酶失活，从而得到空白样品作为参比，这样可以尽可能降低误差。

为了实现这一需求，需要使甘蔗制备的糖品中所含的淀粉酶完全失活的同时，保证该糖品在处理过程中色值、灰度、混浊度等不发生改变。通常使淀粉酶失活的方式，可采用改变pH或高温处理的方式来实施。但是，改变pH的方法会对后续步骤中淀粉酶的消化反应产生干扰，因此还需对淀粉酶失活后得到的空白糖品的pH进行二次调节。这样使得检测方法的操作变得复杂，并且为了使待测糖品和空白糖品的锤度保持一致，还需要对待测糖品进行额外的调整。因此，更优选采用高温处理。不过，高温处理时的温度过低或处理时间过短，难以保证糖品中的淀粉酶完全失活；而温度过高或处理时间过长，则会使得糖品糊化，色值升高，进而增大检测误差。

对此，本发明人惊奇地发现当采用以下条件对糖品中的淀粉酶进行灭活时，能够使糖品中的淀粉酶完全失活，同时不会导致糖品的色值、灰度、混浊度等变化：高温处理的温度为100-130℃、优选110-120℃，处理时间为5-30min、优选10-20min。出于便利的目的，可采用甘蔗制糖厂中常见的鼓风干燥机或真空干燥箱进行高温处理。

另外，高温处理会降低糖品中的含水量，但糖品中的含水量本身较低，可以忽略高温处理造成的空白糖品和待测糖品中含水量的差异。因此，本发明的方法特别适于处于固态形式的糖品中的淀粉酶含量的检测。

由于不同的糖品中残留的淀粉酶量不尽相同，因此，当步骤(2)中的糖液的Brix值过低时，其中残留的淀粉酶含量可能会过低，从而可能使得无法检测出淀粉酶的消化活性，进而导致检测结果出现误差；而当糖液的Brix值过高时，溶解过程耗时较长。因此，在本发明的步骤(2)中，空白糖液和待测糖液的Brix值优选为30-60。

在步骤(3)中，基于糖品中残留的淀粉酶含量范围，可对系列空白反应液中的淀粉酶的浓度进行调整，优选淀粉酶的浓度为0-10μL_淀粉酶/kg糖。

在步骤(4)中，参考步骤(3)中的淀粉酶的浓度范围，向系列空白反应液和所述待测反应液中加入的可溶性淀粉的浓度可优选为0.5-3g_淀粉/kg_糖。

为了使淀粉酶更好地消化淀粉，淀粉酶消化淀粉的反应优选在所用淀粉酶的最适反应条件下进行。例如，淀粉酶在最适pH范围内活性较高，大于或小于最适pH时，活性都会大幅降低。因此，为了保证淀粉酶发挥出最佳活性，本发明的检测方法优选在步骤(2)之后，将空白糖液和待测糖液的pH值调节至6.0-8.0、优选6.5-7.0，其中，所述空白糖液和所述待测糖液的pH值优选二者相等。对于反应温度，最佳反应温度可为40-90℃、优选50-70℃。对于反应时间，如果反应时间过长，则不同浓度的淀粉酶消化的淀粉量的差异过小，难以区分；时间过短，淀粉酶难以发挥出其消化活性。因此，反应时间可为20-90min、优选30-60min。

可采用本领域中已知的方式配制碘液。另外，还可向反应后的溶液中另外加入稀盐酸，这一步骤的主要目的在于将淀粉酶灭活，使反应终止，同时为碘与淀粉的络合反应提供酸性环境，以使淀粉跟碘生成的络合物更稳定。优选地，加入浓度为0.05-1mol/L的稀盐酸。

根据本发明所述的检测方法可以作为独立的方法用来检测白砂糖、原糖和赤砂糖中残留的淀粉酶含量范围。

由于甘蔗制糖流程较长，其中影响因素繁多，并且难以在实验室搭建小试装置来完全模拟制糖工艺以及优化各工艺参数，因此，需要以生产出的糖品中残留的淀粉酶含量范围作为指标，来优化淀粉酶添加中涉及的各应用参数，尤其是淀粉酶的类型、添加量以及添加工段。淀粉酶应用参数优化的核心是使糖品中的淀粉酶残留降低，优选降低至不可检测的水平。对此，本发明进一步提供了用于优化甘蔗制糖工艺中淀粉酶应用参数的方法，所述方法包括以下步骤：

将淀粉酶分别添加至甘蔗制糖工艺中的压榨工段、澄清工段、蒸发工段或煮糖工段，制得糖品；

根据上述检测方法，对糖品中的淀粉酶含量范围进行测定；

根据糖品中的淀粉酶含量范围，对淀粉酶的应用参数进行优化，以降低糖品中的淀粉酶含量。

实施例

接下来，通过实施例对本发明进行进一步详细地说明。然而，本领域技术人员可以理解的是，本发明的保护范围并不仅限于这些实施例。

实施例1空白糖品的制备条件

高温处理方法：

向一级白砂糖(制备过程中未使用淀粉酶，即，不具有淀粉酶残留)中添加中温α-淀粉酶(购自阿玛诺天野酶制剂商贸(上海)有限公司)，并混合得到淀粉酶的活性为12500u/kg_糖的含淀粉酶的一级白砂糖(以下称为“初始糖品”)，其中，淀粉酶的添加比例为每20g一级白砂糖中添加0.05mL中温α-淀粉酶。根据表1中的处理条件(温度和时间)，将部分上述制得的初始糖品在鼓风干燥箱中进行高温处理，得到空白糖品。取经高温处理得到的各空白糖品15g以及未经高温处理的初始糖品15g，分别用蒸馏水配制成如下两组糖液：Brix值为30的空白糖液和初始糖液；以及Brix值为60的空白糖液和初始糖液。然后在580nm的波长下测定其吸光度。其中，Brix值分别为30和60的初始糖液的吸光度分别为0.0131和0.0202。

表1不同条件处理得到的空白糖液的吸光度

从上表可以看出，100-130℃处理5min、10min、20min和30min后的空白糖液(Brix值分别为30和60)的吸光度相较于未经高温处理的初始糖液的吸光度没有显著变化。另外，将100-130℃处理5-30min后的空白糖液与5mL浓度为9g/L的可溶性淀粉溶液进行混合并反应(反应条件为pH 7.0，50℃水浴60min)，反应后经检测发现这些空白糖品均不能够降解淀粉，即，这些空白糖品中的淀粉酶均完全失活。此外，将90℃处理30min后的空白糖液与5mL浓度为9g/L的可溶性淀粉溶液进行混合然后在如上条件下进行反应，反应后经检测发现该空白糖品仍能降解淀粉。也就是说，经90℃处理30min得到的空白糖品中仍存在具有活性的淀粉酶，这说明90℃高温处理并不能使淀粉酶完全灭活。同时，140℃处理5min后的空白糖品吸光度出现了显著变化，140℃下的其它处理时间(例如，10min、20min和30min)引起的吸光度变化更大。因此，高于130℃的高温处理得到空白糖品，会导致淀粉酶的检测结果出现较大的误差。

通过调节pH来制备空白糖品：

根据高温处理方法中所述的方式，制备初始糖品；称取15g初始糖品向其中加入35mL蒸馏水，溶解并混合均匀，以将其配制成Brix值为30的初始糖液；用浓度为1mol/L的盐酸溶液将初始糖液的pH调节至3.0，静置20min，保证初始糖品糖液中的淀粉酶完全灭活，得到空白糖液。

考虑到在后续的淀粉酶测定中，还需要对空白糖液的pH进行调整以使其与未经pH处理的待测糖液保持一致，而且需要同时补加蒸馏水以使待测糖液的锤度与空白糖液的锤度一致，采用调节pH来制备空白糖品操作相对复杂，更容易对后续的检测带来误差。

另外，考虑到鼓风干燥机或真空干燥箱是糖厂常备的仪器，因此，本发明人优选使用高温处理来制备空白糖品，其中，高温处理的条件优选温度为100-130℃，时间为5-30min。

实施例2

在压榨车间的第四效蒸发工段以基于糖浆的总重量，添加10ppm的耐高温α-淀粉酶(购自阿玛诺天野酶制剂商贸(上海)有限公司)，然后根据以下步骤对精炼车间产出的精制糖中残留的淀粉酶含量范围进行检测：

(1)取100g精制糖放置在真空干燥箱中，130℃下处理5min，得到空白糖品；同时，取100g未经处理的精制糖作为待测糖品；

(2)分别称取15g步骤(1)中制得的空白糖品置于5个250mL的磨口锤形瓶中，称取15g待测糖品置于1个250mL的磨口锤形瓶中，向上述6个锥形瓶中分别加入10mL蒸馏水，溶解并混合均匀，以配制成Brix值为60的空白糖液和待测糖液；

(3)用稀盐酸(浓度为0.05mol/L)调节上述空白糖液和待测糖液的pH至7.0，稀盐酸的体积可以忽略；

(4)按照下表2，向空白糖液中分别加入不同量的淀粉酶稀释液，从而得到淀粉酶浓度已知的一系列空白糖液；

表2

(5)分别向步骤(3)中得到的待测糖液和步骤(4)中得到的系列空白糖液中加入5mL浓度为9g/L的可溶性淀粉溶液，混合均匀，得到含有淀粉的系列空白反应液和待测反应液，其中，系列空白反应液和待测反应液的Brix值为50，所有反应液中可溶性淀粉的浓度为3g_淀粉/kg_糖；

(6)将步骤(5)中得到的系列空白反应液和待测反应液放置于50℃的水浴锅中反应60min，然后取0.5mL反应溶液至10mL的比色管中，随后依次加入4mL的稀盐酸溶液(浓度为0.05mol/L)、0.5mL的蒸馏水和5mL的稀碘液(含有15mmol/L KI和5mmol/L I₂)，混匀，以不加反应溶液而仅加入上述量的稀盐酸溶液、蒸馏水和稀碘液的混合溶液作为空白对照，用空白对照进行调零，于580nm波长下测定上述溶液的吸光度；

(7)以系列空白反应液的吸光度为参比，根据待测反应液的吸光度来确定残留的淀粉酶的含量范围。

结果显示，比色管2和比色管3(比色管的标号与表2中的糖品的编号相对应，下同)的吸光度分别为0.5798和0.5437；比色管6的吸光度为0.5655，介于比色管2和比色管3的吸光度之间。这说明由此制得的精制糖中残留的淀粉酶的含量范围在0.1-0.2μL_淀粉酶/kg_糖之间，淀粉酶的活性为3000u/mL，则可计算出精制糖中的淀粉酶的活性为0.3-0.6u/kg_糖。

实施例3

在压榨车间的第五效蒸发工段以基于初压汁的总重量，添加10ppm的中温α-淀粉酶(购自阿玛诺天野酶制剂商贸(上海)有限公司)，根据以下步骤对所获得的赤砂糖中残留的淀粉酶含量范围进行检测：

(1)取100g赤砂糖放置在真空干燥箱中，100℃下处理60min，得到空白糖品；同时，取100g未经处理的赤砂糖作为待测糖品

(2)分别称取15g步骤(1)中制得的空白糖品置于5个250mL的磨口锤形瓶中，称取15g待测糖品置于1个250mL的磨口锤形瓶中，向上述6个锥形瓶中分别加入35mL蒸馏水，溶解并混合均匀，配制成Brix值为30的空白糖液和待测糖液；

(3)用稀盐酸(浓度为0.05mol/L)调节上述空白糖液和待测糖液的pH至6.0，稀盐酸的体积可以忽略；

(4)按照下表3，向空白糖液中分别加入不同量的淀粉酶稀释液，从而得到淀粉酶浓度已知的一系列空白糖液；

表3

(5)分别向步骤(3)中得到的待测糖液和步骤(4)中得到的系列空白糖液中加入25mL浓度为0.3g/L的可溶性淀粉溶液，混合均匀，得到含有淀粉的系列空白反应液和待测反应液，其中，系列空白反应液和待测反应液的Brix值为20，所有反应液中可溶性淀粉的浓度为0.5g_淀粉/kg_糖；

(6)将步骤(5)中得到的系列空白反应液和待测反应液放置于90℃的水浴锅中反应20min后，然后取0.5mL反应溶液至10mL的比色管中，随后依次加入1mL的稀盐酸溶液(浓度为1mol/L)、3.5mL的蒸馏水和5mL的稀碘液(含有15mmol/L KI和5mmol/L I₂)，混匀，以不加反应溶液而仅加入上述量的稀盐酸溶液、蒸馏水和稀碘液的混合溶液作为空白对照，用空白对照进行调零，于580nm波长下测定上述溶液的吸光度；

(7)以系列空白反应液的吸光度为参比，根据待测反应液的吸光度来确定残留的淀粉酶的含量范围。

结果显示，比色管2和比色管3的吸光度分别为0.7948和0.7327；比色管6的吸光度为0.7704，介于比色管2和比色管3的吸光度之间。这说明由此制得的赤砂糖中残留的淀粉酶含量范围为0.1-0.2μL_淀粉酶/kg_糖之间。

实施例4

在压榨车间的第四效蒸发工段以基于初压汁的总重量，添加10ppm高温α-淀粉酶(购自阿玛诺天野酶制剂商贸(上海)有限公司)，根据以下步骤对原糖车间产出的原糖中残留的淀粉酶量进行检测：

(1)取100g原糖放置在真空干燥箱中，110℃下处理20min，得到空白糖品；同时，取100g未经处理的原糖作为待测糖品

(2)分别称取15g步骤(1)中制得的空白糖品置于5个250mL的磨口锤形瓶中，称取15g待测糖品置于1个250mL的磨口锤形瓶中，向上述6个锥形瓶中分别加入35mL蒸馏水，溶解并混合均匀，配制成Brix值为30的空白糖液和待测糖液；

(3)用稀盐酸(浓度为0.05mol/L)调节上述空白糖液和待测糖液的pH至8.0，稀盐酸的体积可以忽略；

(4)按照下表4，向空白糖液中分别加入不同量的淀粉酶稀释液，从而得到淀粉酶浓度已知的一系列空白糖液；

表4

(5)分别向步骤(3)中得到的待测糖液和步骤(4)中得到的系列空白糖液中加入25mL浓度为0.6g/L的可溶性淀粉溶液，混合均匀，得到含有淀粉的系列空白反应液和待测反应液，其中，系列空白反应液和待测反应液的Brix值为20，所有反应液中可溶性淀粉的浓度为1g_淀粉/kg_糖；

(6)将步骤(5)中得到的系列空白反应液和待测反应液放置于40℃的水浴锅中反应40min，然后取0.5mL反应溶液至10mL的比色管中，随后依次加入1mL的稀盐酸溶液(浓度为1mol/L)、3.5mL的蒸馏水和5mL的稀碘液(包含15mmol/L KI和5mmol/L I₂)，混匀，以不加反应溶液而仅加入上述量的稀盐酸溶液、蒸馏水和稀碘液的混合溶液作为空白对照，用空白对照进行调零，于580nm波长下测定上述溶液的吸光度；

(7)以系列空白反应液的吸光度为参比，根据待测反应液的吸光度来确定残留的淀粉酶的含量范围。

比色管3和比色管4的吸光度分别为0.6381和0.5943；比色管6的吸光度为0.6218，介于比色管3和比色管4的吸光度之间。这说明由此制得的原糖中残留的淀粉酶含量范围为0.2-0.3μL_淀粉酶/kg_糖之间。

实施例5

在压榨车间的第四效蒸发工段以基于糖浆的总重量，添加5ppm的中温α-淀粉酶(购自阿玛诺天野酶制剂商贸(上海)有限公司)，根据以下步骤对精炼车间产出的精制糖中残留的淀粉酶量进行检测：

(1)取100g精制糖放置在真空干燥箱中，130℃下处理10min，得到空白糖品；同时，取100g未经处理的精制糖作为待测糖品；

(2)分别称取15g步骤(1)中制得的空白糖品置于5个250mL的磨口锤形瓶中，称取15g待测糖品置于1个250mL的磨口锤形瓶中，向上述6个锥形瓶中分别加入35mL蒸馏水，溶解并混合均匀，配制成Brix值为30的空白糖液和待测糖液；

(3)按照下表5，向空白糖液中分别加入不同量的淀粉酶稀释液，从而得到淀粉酶浓度已知的一系列空白糖液；

表5

(4)分别向步骤(2)中得到的待测糖液和步骤(3)中得到的系列空白糖液中加入5mL浓度为9g/L的可溶性淀粉溶液，混合均匀，得到含有淀粉的系列空白反应液和待测反应液，其中，系列空白反应液和待测反应液的Brix值为20，所有反应液中可溶性淀粉的浓度为3g_淀粉/kg_糖；

(5)将步骤(4)中得到的系列空白反应液和待测反应液放置于50℃的水浴锅中反应90min，然后取0.5mL反应溶液至10mL的比色管中，随后依次加入1mL的稀盐酸溶液(浓度为1mol/L)、3.5mL的蒸馏水和5mL的稀碘液(包含15mmol/L KI和5mmol/L I₂)，混匀，以不加反应溶液而仅加入上述量的稀盐酸溶液、蒸馏水和稀碘液的混合溶液作为空白对照，用空白对照进行调零，于580nm波长下测定上述溶液的吸光度；

(6)以系列空白反应液的吸光度为参比，根据待测反应液的吸光度来确定残留的淀粉酶的含量范围。

比色管1和比色管2的吸光度分别为0.5475和0.5321；比色管6的吸光度为0.5413，介于比色管1和比色管2的吸光度之间。这说明由此制得的精制糖中残留的淀粉酶含量范围为0-0.01μL_淀粉酶/kg_糖之间，以淀粉酶的活性为3000u/mL计，可计算出该精制糖中淀粉酶的活性为0-0.03u/kg_糖，即由此制得的精制糖中不含有具有活性的淀粉酶残留。

实施例6

首先，在煮糖罐中以基于糖浆的总重量，添加20ppm的中温α-淀粉酶(与实施例3所用的淀粉酶相同)，根据以下步骤对产出的一级白砂糖中残留的淀粉酶含量范围进行检测：

(1)取100g一级白砂糖放置在鼓风干燥箱中，120℃下处理10min，得到空白糖品；同时，取100g未经处理的一级白砂糖作为待测糖品；

(2)分别称取15g步骤(1)中制得的空白糖品置于5个250mL的磨口锤形瓶中，称取15g待测糖品置于1个250mL的磨口锤形瓶中，向上述6个锥形瓶中分别加入35mL蒸馏水，溶解并混合均匀，配制成Brix值为30的空白糖液和待测糖液；

(3)用稀盐酸(浓度为0.05mol/L)调节上述空白糖液和待测糖液的pH至6.5，稀盐酸的体积可以忽略；

(4)按照下表6，向空白糖液中分别加入不同量的淀粉酶稀释液，从而得到淀粉酶浓度已知的一系列空白糖液；

表6

(5)分别向步骤(3)中得到的待测糖液和步骤(4)中得到的系列空白糖液中加入10mL浓度为3g/L的可溶性淀粉溶液，混合均匀，得到含有淀粉的系列空白反应液和待测反应液，其中，系列空白反应液和待测反应液的Brix值为25，所有反应液中可溶性淀粉的浓度为2g_淀粉/kg_糖；

(6)将步骤(5)中得到的系列空白反应液和待测反应液放置于50℃的水浴锅中反应30min，然后取0.5mL反应溶液至10mL的比色管中，随后依次加入1mL的稀盐酸溶液(浓度为1mol/L)、3.5mL的蒸馏水和5mL的稀碘液(包含15mmol/L KI和5mmol/L I₂)，混匀，以不加反应溶液而仅加入上述量的稀盐酸溶液、蒸馏水和稀碘液的混合溶液作为空白对照，用空白对照进行调零，于580nm波长下测定上述溶液的吸光度；

(7)以系列空白反应液的吸光度为参比，根据待测反应液的吸光度来确定残留的淀粉酶的含量范围。

比色管3和比色管4的吸光度分别为0.4670和0.4295；比色管6的吸光度为0.4559，介于比色管3和比色管4的吸光度之间。这说明由此制得的一级白砂糖中残留的淀粉酶含量范围在0.5-1μL_淀粉酶/kg_糖之间，若淀粉酶的密度以1g/mL计，该一级白砂糖中残留的淀粉酶留量近似在1-3ppm之间。

通过在煮糖罐以基于糖浆的总重量，添加20ppm的中温淀粉酶而制得的一级白砂糖中残留的淀粉酶的含量相对较高。因此，对淀粉酶的添加工段和添加浓度进行了如下调整：以基于糖浆的总重量，在第四效蒸发工段添加10ppm中温α-淀粉酶(与实施例6中所用的淀粉酶相同)。其中，将酶的添加工段前移(从煮糖罐移至第四效蒸发工段)，从而可以增加淀粉酶的反应时间，保证了淀粉的去除率；同时降低淀粉酶添加量，可以降低白砂糖中淀粉酶的残留量。将调整工艺参数后所产的一级白砂糖按照实施例6中的步骤(1)-(7)重复进行检测后，结果表明经优化后获得的一级白砂糖中残留的淀粉酶已降低至0.1-0.5μL_淀粉酶/kg_糖之间。

在此基础上继续优化淀粉酶的添加浓度，具体为在第四效蒸发添加6ppm中温α-淀粉酶。将进一步调整工艺参数后所产的一级白砂糖按照步骤6中的步骤(1)-(7)重复测定，结果表明经优化后获得的一级白砂糖中残留的淀粉酶已降低至0-0.1μL_淀粉酶/kg_糖之间。由此生产的一级白砂糖中残留的淀粉酶的含量范围相对较低，在可接受范围之内，对下游产品的影响甚微。

Claims (21)

1.一种检测甘蔗制的糖品中的淀粉酶含量范围的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)取部分所述糖品，使其中的淀粉酶失活，得到空白糖品，其中，将不进行淀粉酶失活处理的所述糖品作为待测糖品；

(2)用水将步骤(1)中得到的所述空白糖品以及所述待测糖品分别配制成具有相同Brix值的空白糖液和待测糖液；

(3)向所述空白糖液中分别加入不同量的淀粉酶，以制备得到淀粉酶浓度已知的系列空白糖液，其中，所述淀粉酶为所述糖品制备时所用的相同淀粉酶；

(4)向步骤(2)中得到的所述待测糖液和步骤(3)中得到的所述淀粉酶浓度已知的系列空白糖液中各自加入相同量的可溶性淀粉并混合，得到待测反应液和系列空白反应液，其中，所述可溶性淀粉的量相对于所加淀粉酶的消化能力而言是过量的；

(5)使步骤(4)中得到的所述待测反应液和所述系列空白反应液在加热下进行反应，反应后向所述待测反应液和所述系列空白反应液中分别加入碘液，并测定吸光度；以及

(6)以所述系列空白反应液的吸光度作为参比，根据所述待测反应液的吸光度，确定所述待测糖品中的淀粉酶含量范围；

其中，在步骤(1)中，通过对所述部分糖品进行高温处理，使其中的淀粉酶失活，得到所述空白糖品；其中，所述高温处理的温度为100-130℃；其中，所述高温处理的时间为5-30min；

在步骤(2)中，所述空白糖液和所述待测糖液的Brix值为30-60；

在步骤(5)中，所述反应在水浴中进行，其中，水浴温度为40-90℃，反应时间为20-90min。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高温处理的温度为110-120℃。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述高温处理的时间为10-20min。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述高温处理采用鼓风干燥机或真空干燥箱进行。

5.如权利要求1或2所述的方法，所述方法进一步包括，在步骤(2)之后，将所述空白糖液和所述待测糖液的pH值调节至6.0-8.0，其中，所述空白糖液和所述待测糖液的pH值相等。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，将所述空白糖液和所述待测糖液的pH值调节至6.5-7.0。

7.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述系列空白反应液中淀粉酶的浓度为0-10μL_淀粉酶/kg_糖。

8.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述系列空白反应液和所述待测反应液的Brix值相等，所述Brix值为20-50。

9.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述系列空白反应液和所述待测反应液中可溶性淀粉的浓度为0.5-3g_淀粉/kg_糖。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述系列空白反应液和所述待测反应液中可溶性淀粉的浓度为1-2g_淀粉/kg_糖。

11.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(5)和步骤(6)中，所述吸光度在580nm的波长下测定。

12.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(5)中，所述水浴温度为50-70℃。

13.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(5)中，所述反应时间为30-60min。

14.如权利要求1或2任一项所述的方法，其特征在于，所述碘液由碘和碘化钾制成。

15.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(5)中，反应后进一步向所述系列空白反应液和所述待测反应液中分别加入水和稀盐酸。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，加入浓度为0.05mol/L-1mol/L的稀盐酸。

17.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述糖品选自白砂糖、原糖和赤砂糖中的一种。

18.用于优化甘蔗制糖工艺中淀粉酶应用参数的方法，所述方法包括以下步骤：

将淀粉酶分别添加至甘蔗制糖工艺中的压榨工段、澄清工段、蒸发工段或煮糖工段，制得糖品；

根据权利要求1-17中任一项所述的方法，对所述糖品中的淀粉酶含量范围进行测定；以及

根据所述糖品中的淀粉酶含量范围，对淀粉酶应用参数进行优化，以降低所述糖品中的淀粉酶含量。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述淀粉酶应用参数包括淀粉酶类型、淀粉酶添加量以及添加工段。

20.如权利要求18或19所述的方法，其特征在于，使所述糖品中的淀粉酶含量降低至不可检测的水平。

21.如权利要求18或19所述的方法，其特征在于，所述糖品为白砂糖、原糖和赤砂糖中的一种。