CN115505613B - 一种谷物样品水解前处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种谷物样品水解前处理方法，其包括：将谷物样品烘干并粉碎后，再与缓冲溶液混合形成酸性混合液；在所述酸性混合液内添加α淀粉酶和淀粉葡萄糖苷酶，混合均匀后形成水解反应体系；在有感应电场存在的条件下，使所述水解反应体系在设定终点温度条件下进行水解反应，在所述水解反应结束后，对所获反应混合物进行后处理，分离获得目标产物。本发明可以在温和条件下快速升温促进淀粉酶对谷物的水解，并使谷物裂解加剧，促使谷物降解速度更快、降解更为彻底，为谷物样品的检测前处理提供了有利保障。
Description
技术领域
本发明涉及一种谷物样品水解前处理方法，属于样品检测前处理领域。
背景技术
谷物是我国的主要粮食作物，富含蛋白质、碳水化合物、维生素和钙、镁等微量元素。其中，碳水化合物占比达70％～80％，且大多为淀粉。淀粉是由葡萄糖分子聚合而成的高分子碳水化合物，分布于小麦、大米、玉米等谷物籽粒中，但大多谷物淀粉具有较高的消化率，长期摄入会导致血糖应答值增高，进而引发肥胖症和糖尿病等疾病。然而，除作为生命主要功能物质外，谷物淀粉还具有可降解性、成膜性、黏性等，广泛应用于食品、纺织、医药、造纸等工业中。
淀粉难溶于冷水，热稳定性差、粘度大。为了对其中所含葡萄糖量进行检测分析，需要进行水解预处理。常见的淀粉水解方法主要为物理法、化学法和生物法。其中生物酶法，利用酶对淀粉进行处理，近年来，人们提出了许多创新方法辅助淀粉酶水解，如CN107686853B采用微波辅助淀粉酶水解大米淀粉制备麦芽糖、CN111235195A采用超声波辅助普鲁兰酶水解莲藕淀粉，但是这些水解方法虽然温和，但周期较长，应用范围受到一定限制。而化学法多采用酸或碱处理，高温且反应剧烈，副产物多，会造成还原糖的损耗，进而检测出现差异。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种谷物样品水解前处理方法，从而克服现有技术中的不足。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
一种谷物样品水解前处理方法，其包括：
(1)将谷物样品烘干并粉碎后，再与缓冲溶液混合形成酸性混合液；
(2)在所述酸性混合液内添加α淀粉酶和淀粉葡萄糖苷酶，混合均匀后形成水解反应体系；
(3)在有感应电场存在的条件下，使所述水解反应体系在设定终点温度条件下进行水解反应；
(4)在所述水解反应结束后，以缓冲溶液将所获反应混合物调节至中性，其后进行灭酶处理，然后分离出上清液。
在一个实施例中，步骤(1)包括：将谷物样品在60℃-70℃烘干至水分为3wt％-5wt％，之后粉碎成120目-150目的颗粒。
在一个实施例中，步骤(1)包括：将谷物样品烘干并粉碎后，再与浓度为1wt％-2wt％的磷酸盐溶液按照按1∶5-1∶10的质量比均匀混合，形成pH值为4.5-5.3的酸性混合液。
在一个实施例中，所述谷物样品的淀粉含量大于70wt％。
在一个实施例中，所述谷物样品包括但不限于米粉、小麦、玉米、面包或其它含碳水化合物的食品等。
在一个实施例中，步骤(2)中所述α淀粉酶的用量为谷物样品质量的１％-2％，所述淀粉葡萄糖苷酶的用量为谷物样品质量的0.5％-1％。
在一个实施例中，步骤(2)中所述α淀粉酶的活力单位为9000U/mL～10000U/mL，淀粉葡萄糖苷酶的活力单位为2800U/mL～3200U/mL。
在一个实施例中，所述感应电场的相关参数包括：电场强度为900V/cm-1200V/cm，频率为20kHz-30kHz，波形为脉冲方波，占空比为85％-95％。
在一个实施例中，步骤(3)中所述设定终点温度为44℃-48℃，且所述水解反应的时间为5h-6h。
在一个实施例中，步骤(4)包括：在所述水解反应结束后，以浓度为1wt％-2wt％的磷酸盐溶液将所获反应混合物调节至中性，其后在95℃-99℃进行灭酶处理，然后离心分离出上清液，其中采用的离心转速为20000rpm-30000rpm、时间为10-15min。
在一个较为具体的实施方案中，所述检测前处理方法可以包括：将谷物样品烘干并粉碎，按一定质量比与缓冲溶液混合，调节体系pH值，置于感应电场反应器中，根据样品质量分数加入α淀粉酶和淀粉葡萄糖苷酶，开启感应电场，于一定终点温度条件下进行水解，感应电场处理结束，用缓冲液调节体系为中性，再进行灭酶处理后，离心一定时间，取上清液，水解结束。
与现有技术相比，本发明至少具有如下优点：依据变压器原理，利用交变磁场在磁回路中的高磁通量，在谷物乳液中产生感应电动势及感应电流，在感应电流作用下，使谷物乳液内部产生涡流，因而在温和条件下即可快速升温促进淀粉酶对谷物的水解，同时在感应电场作用下，使谷物裂解加剧，促进谷物降解速度更快、降解更为彻底，为谷物样品的检测前处理提供了有利保障。
具体实施方式
鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。如下将结合具体实施案例对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明，除非特别说明的之外，本发明实施例中所采用的各原料、试剂、反应设备等均可以通过市购获得，所采用的检测方法等也均是本领域已知的。
实施例1一种小麦样品的水解前处理方法包括如下步骤：
(1)样品准备：称量小麦样品，于60℃烘干至水分为4wt％，后粉碎至颗粒细度为130目。
(2)调pH值：称量步骤(1)制得的小麦粉末，按质量比1∶6将其与浓度为1wt％的磷酸盐溶液在烧杯中混合，并以100rpm搅拌速度，使之充分混合，获得pH值为5.0左右的小麦乳液。
(3)加酶：在步骤(2)制备的小麦乳液中加入占小麦样品质量1.5％、酶活力单位为9000U/mL的α淀粉酶和占小麦样品质量1％、酶活力单位为2800U/mL的淀粉葡萄糖苷酶，混合均匀，获得混合料液。
(4)感应电场酶解：将步骤(3)制得的混合料液置入感应电场反应器中，控制电场强度900V/cm，频率为20kHz，波形为脉冲方波，占空比85％，酶解温度45℃，处理时间5h。
(5)灭酶：对步骤(4)所获反应混合物进行灭酶处理，用浓度为1wt％的磷酸盐溶液调节至中性后，于温度95℃下灭酶2min。
(6)离心：将经步骤(5)处理后的反应混合物于20000rpm离心15min，得到上清液。
(7)检测：通常采用DE值(葡萄糖值)表示淀粉的水解程度，根据GB/T 22428.1-2008《淀粉水解产品还原力和葡萄糖当量测定》检测步骤(6)上清液，得到本实施例的小麦淀粉DE值(葡萄糖值)为91.6％。
对比例1一种淀粉酶水解小麦样品的检测前处理方法，包括如下步骤：
步骤(1)-(3)：与实施例1的步骤(1)-(3)相同。
步骤(4)：将烧杯放入调制45℃的恒温水浴锅内，搅拌24h后，取出。
步骤(5)-(7)：与实施例1的步骤(5)-(7)相同。
该对比例最终产物的DE值检测为76.2％，明显低于实施例1，而所需生产时间是实施例1的4.8倍。
实施例2一种玉米样品的水解前处理方法包括如下步骤：
(1)样品准备：称量玉米淀粉样品，于70℃烘干至水分为3wt％，后粉碎至颗粒细度为150目。
(2)调pH值：称量步骤(1)中玉米粉末，按质量比1∶10将其与浓度为1.5wt％磷酸盐溶液在烧杯中混合，并以90rpm搅拌速度，使之充分混合，获得pH值为5.3的玉米乳液。
(3)加酶：在步骤(2)制备的玉米乳液中加入占玉米样品质量1％、酶活力单位为10000U/mL的α淀粉酶和占玉米样品质量0.7％、酶活力单位为3000U/mL的淀粉葡萄糖苷酶，混合均匀，获得混合料液。
(4)感应电场酶解：将步骤(3)制得的混合料液置入感应电场反应器中，控制电场强度1000V/cm，频率为25kHz，波形为脉冲方波，占空比90％，酶解温度48℃，处理时间6h。
(5)灭酶：对步骤(4)所获反应混合物进行灭酶处理，用浓度为1.5wt％的磷酸盐溶液调节至中性后，于温度99℃下灭酶1min。
(6)离心：将经步骤(5)处理后的反应混合物于25000rpm下离心12min，得到上清液。
(7)检测：根据GB/T 22428.1-2008检测步骤(6)上清液，得到本实施例的产物DE值(葡萄糖值)为92.8％。
对比例2一种淀粉酶水解玉米样品的检测前处理方法，包括如下步骤：
步骤(1)-(3)：与实施例2的步骤(1)-(3)相同。
步骤(4)：将烧杯放入调制48℃的恒温水浴锅内，搅拌24h后，取出。
步骤(5)-(7)：与实施例2的步骤(5)-(7)相同。
该对比例最终产物的DE值检测75.3％，明显低于实施例2，而所需生产时间是实施例2的4倍。
实施例3一种面包样品的水解前处理方法包括如下步骤：
(4)样品准备：称量面包样品，于70℃烘干至水分为5wt％，后粉碎至颗粒细度为120目。
(5)调pH值：称量步骤(1)中面包粉末，按质量比1∶5将其与浓度为2wt％磷酸盐溶液在烧杯中混合，并以120rpm搅拌速度，使之充分混合，获得pH值为4.5的面包乳液。
(6)加酶：在步骤(2)制备的面包乳液中加入占面包样品质量2％、酶活力单位为10000U/mL的α淀粉酶和占面包样品质量0.5％、酶活力单位为3200U/mL的淀粉葡萄糖苷酶，混合均匀，获得混合料液。
(4)感应电场酶解：将步骤(3)制得的混合料液置入感应电场反应器中，控制电场强度1200V/cm，频率为30kHz，波形为脉冲方波，占空比95％，酶解温度48℃，处理时间5h。
(5)灭酶：对步骤(4)所获反应混合物进行灭酶处理，用浓度为2wt％的磷酸盐溶液调节至中性后，于温度95℃下灭酶2min。
(6)离心：将经步骤(5)处理后的反应混合物于30000rpm下离心10min，得到上清液。
(7)检测：根据GB/T 22428.1-2008检测步骤(6)上清液，得到本实施例的产物DE值(葡萄糖值)为91.7％。
对比例3一种淀粉酶水解面包样品的检测前处理方法，包括如下步骤：
步骤(1)-(3)：与实施例2的步骤(1)-(3)相同。
步骤(4)：将烧杯放入调制48℃的恒温水浴锅内，搅拌25h后，取出。
步骤(5)-(7)：与实施例2的步骤(5)-(7)相同。
该对比例最终产物的DE值检测76.2％，明显低于实施例3，而所需生产时间是实施例3的5倍。
应当理解，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种谷物样品水解前处理方法，其特征在于，包括：
（1）将谷物样品在60℃-70℃烘干至水分为3wt%-5wt%，再粉碎成120目-150目的颗粒，之后与浓度为1wt%-2wt%的磷酸盐溶液按照按1:5-1:10的质量比均匀混合，形成pH值为4.5-5.3的酸性混合液；
（2）在所述酸性混合液内添加α淀粉酶和淀粉葡萄糖苷酶，其中α淀粉酶、淀粉葡萄糖苷酶的用量分别为谷物样品质量的1%-2%、0.5%-1%，混合均匀后形成水解反应体系；
（3）在有感应电场存在的条件下，使所述水解反应体系在设定终点温度条件下进行水解反应，其中所述感应电场的相关参数包括：电场强度为900 V/cm-1200 V/cm，频率为20kHz-30 kHz，波形为脉冲方波，占空比为85%-95%，所述设定终点温度为44℃-48℃；
（4）在所述水解反应结束后，以缓冲溶液将所获反应混合物调节至中性，其后进行灭酶处理，然后分离出上清液。
2.根据权利要求1所述的一种谷物样品水解前处理方法，其特征在于：所述谷物样品的淀粉含量大于70wt%。
3.根据权利要求2所述的一种谷物样品水解前处理方法，其特征在于：所述谷物样品选自米粉、小麦、玉米或面包。
4. 根据权利要求1所述的一种谷物样品水解前处理方法，其特征在于：步骤（2）中所述α淀粉酶的活力单位为9000 U/mL~10000 U/mL，淀粉葡萄糖苷酶的活力单位为2800 U/mL~3200 U/mL。
5.根据权利要求1所述的一种谷物样品水解前处理方法，其特征在于：步骤（3）中所述水解反应的时间为5h-6h。
6. 根据权利要求1所述的一种谷物样品水解前处理方法，其特征在于，步骤（4）包括：在所述水解反应结束后，以浓度为1wt%-2wt%的磷酸盐溶液将所获反应混合物调节至中性，其后在95℃-99℃进行灭酶处理，然后离心分离出上清液，其中采用的离心转速为20000rpm-30000 rpm、时间为10-15 min。
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