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2017.08.02
关键词：紫薯;糖化醪液;单因素试验;响应面试验
1.1材料、试剂与仪器
1.1.1材料
紫薯样品：秦紫薯1号，杨凌金属种业科技有限公司提供。
1.1.2试剂
中温α-淀粉酶（2000U/g），糖化酶（50000U/g），柠檬酸（食用级），葡萄糖（食用级），蒽酮，硫酸，乙醇。
1.1.3仪器与设备
UV-2550紫外可见分光光度计：岛津；Milli-QIntegral超纯水机：美国Millipore密理博；LC-800离心机：科大创新股份有限公司。
1.2方法
1.2.1紫薯全粉的制备
紫薯块根通过清洗与切片后，在40℃下烘干，用中草药万能粉碎机粉碎，过40目的分子筛，装于干净的密封袋中，贴上标签纸于4℃下保存，待用。
1.2.2单因素试验
中温α-淀粉酶酶量的确定：准确称取15份紫薯全粉（三组平行样），每份10g，按料液比1︰10（g/mL）分别加入pH5.5的水溶液，在80℃的水浴中糊化1h后，待冷却至60℃后，分别加入0.5，1.5，2，4和8mg/g中温α-淀粉酶，搅拌均匀后分别加入3mg/g糖化酶，60℃下酶解2.5h，4000r/min离心10min后，取其上清液测定可溶性糖和花青苷含量。
温度的确定：称样份数和量相同，按料液比1︰10（g/mL）分别加入pH5.5的水溶液，分别加入2mg/g的中温α-淀粉酶，3mg/g糖化酶，在40℃，50℃，60℃，70℃和80℃下酶解2.5h后，待冷却至60℃后，4000r/min离心10min后，取其上清液测定可溶性糖和花青苷含量。
pH的确定：称样份数和量相同，按料液比1︰10（g/mL）加入pH分别为4.0，4.5，5.0，5.5和6.0的水溶液（两组平行样），在80℃的水浴下糊化1h后，待冷却至60℃后，再加入2mg/g的中温α-淀粉酶和3mg/g糖化酶，60℃下酶解2.5h后，4000r/min离心10min后，取其上清液测定可溶性糖和花青苷含量。
1.2.3响应面试验
用DesignExpert软件Box-Behnken设计原理，选择单因素试验中对响应值显著影响的因素为自变量，以糖化醪液的可溶性糖含量为响应值，设计4因素3水平的糖化响应面试验，建立回归方程，确定紫薯糖化醪液酶解的最佳工艺参数。
1.2.4花青苷含量的测定
精密称取9mg矢车菊素-3-葡萄糖苷标准品，用酸性乙醇（95%乙醇与0.15mol/LHCl体积比为85︰15）溶液作为溶剂，经过逐级稀释得浓度分别为9，18，27，36和45μg/mL的矢车菊素-3-葡萄糖苷标准溶液，用紫外可见分光光度计在530nm处测定其吸光度，以浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，得到回归方程：y=23.849x-0.0077（R2=0.9997）。准确量取1mL的样品，加入9mL酸性乙醇溶液摇匀后，将所测吸光度代入回归方程计算样品中花青苷的含量。
1.2.5可溶性糖的测定
葡萄糖标准储备液的配制：准确称取干燥的葡萄糖标准品100mg于100mL的容量瓶中，用蒸馏水定容得1mg/mL的标准储备液。用蒸馏水作为溶剂，经过逐级稀释得浓度分别为0.05，0.1，0.15，0.2和0.25mg/mL的标准溶液。采用蒽酮硫酸法，用紫外可见分光光度计在620nm处测定其吸光度，以浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，得到回归方程：y=9.54x-0.0035（R2=0.9991）。将样品的吸光度代入回归方程计算样品中花青苷的含量。
2.1单因素试验
2.1.1淀粉酶量的确定
在其他条件不变的情况下，测定不同浓度淀粉酶量梯度下，酶解后，紫薯糖化醪液中可溶性糖和花青苷的含量，具体数据如表1所示，根据表1数据绘制图1。由图1可得，在其他条件不变的情况下，随着淀粉酶量的增加，可溶性糖含量逐渐升高，花青苷含量降低；但当淀粉酶量高于1.5mg/g以后，随着淀粉酶量的增加，可溶性糖含量增长缓慢，花青苷含量急剧下降，可见α-淀粉酶对紫薯花青苷的糖苷键有一定的水解作用，从而影响了其稳定性。综合考虑各种因素，淀粉酶量以1.5mg/g为宜。
表1中温α-淀粉酶对紫薯糖化醪液可溶性糖的含量和花青苷含量的影响
项目淀粉酶量/mg·g-10.51.5248可溶性糖含量/%41.2544.1044.5745.0045.85花青苷含量/%0.330.340.340.310.31
图1中温α-淀粉酶对紫薯糖化醪液可溶性糖的含量和花青苷含量的影响
2.1.2糖化-液化温度的确定
在其他条件不变的情况下，测定不同温度梯度下，酶解后，紫薯糖化醪液中可溶性糖和花青苷的含量，具体数据如表2所示，根据表2数据绘制图2。由图2可得，在其他条件不变的情况下，当温度低于60℃时，随着温度的上升，可溶性糖含量逐渐升高；温度高于60℃后，随着温度的上升，可溶性糖含量呈下降趋势，发生这种变化趋势是因为中温α-淀粉酶的最适温度为60℃，高于60℃时酶的活力下降。在40℃～80℃之间温度对紫薯花青苷稳定性影响不大。综合考虑各种因素，温度以60℃为宜。
2.1.3酶解pH的确定
在其他条件不变的情况下，测定不同pH梯度下，酶解后，紫薯糖化醪液中可溶性糖和花青苷的含量，具体数据如表3所示，根据表3数据绘制图3。由图3可得，在其他条件不变的情况下，酶解pH在5.0～5.5范围内，酶活性较高。花色苷含量变化趋势显著，在pH为5时，紫薯花青苷的含量最高，是因为此时淀粉的水解率较高，花青苷溶出率最高。pH提高到6时，花青苷含量显著下降是由于糖化酶活力下降紫薯花色苷溶出率下降。综合考虑各种因素，酶解pH以5.0为宜。
表2温度对紫薯糖化醪液可溶性糖的含量和花青苷含量的影响
项目温度/℃4050607080可溶性糖含量/%36.9438.9140.6539.3334.87花青苷含量/%0.330.340.350.350.34
图2温度对紫薯糖化醪液可溶性糖的含量和花青苷含量的影响
表3pH对紫薯糖化醪液可溶性糖的含量和花青苷含量的影响
项目pH4.04.55.05.56.0可溶性糖含量/%41.9442.5543.3143.3941.46花青苷含量/%0.270.280.340.320.28
图3pH对紫薯糖化醪液可溶性糖的含量和花青苷含量的影响
2.2响应面试验
2.2.1响应面设计及结果
表5紫薯糖化醪液响应面试验分析方案及结果
表6紫薯糖化醪液响应面试验回归模型方差分析
2.2.2响应面分析图
响应面分析图是指在其他因素水平固定的条件下，响应值与试验中两个因素所构成的三维曲面图，可直观地反映各因素之间的相互作用对响应值的影响，见图5。
图5各两因素交互作用对可溶性糖含量影响的响应面图
2.2.3响应面验证试验
表7糖化醪液制备工艺验证试验结果
试验号可溶性糖含量/%平均可溶性糖含量/%149.5548.65247.73348.66
紫薯糖化醪液中可溶性糖测定时，许多文献报道[12-15]，采用食品中还原糖的测定（GB/T5009.7—2008），紫薯中富含花青苷在碱性环境下呈现蓝色，采用直接滴定法会干扰滴定终点的选择，检测结果重复性较差。试验在检测过程中，对方法进行优化，采用蒽酮-硫酸法处理样品，用紫外可见分光光度计在620nm处检测，检测结果重复性好，结果准确。
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OptimizationofEnzymaticHydrolysisofSaccharifyingSolutioninPurpleSweetPotatoes
SunGuo-juan1,2,HanHao1,2*,LiuMing-hui3,LiuXin2,LiuCai-fen2,LongYa-li21.ShaanxiKeyLaboratoryofBio-Resources,ShaanxiSci-techUniversity(Hanzhong723000);2.SchoolofBiologicalScienceandEngineering,ShaanxiSci-techUniversity(Hanzhong723000);3.BaojiInstituteofAgriculturalSciences(Baoji721000)
Abstract：Purplepotatostarchwereusedastheexperimentalmaterials.Doublemixedenzymesolutionprocesswhichcontainsalphaamylaseandsaccharifyingenzymeinintermediatetemperatewasadoptedtoexaminethebesttechnologyofpurplepotatomashliquidenzymesolution.First,whenthecontentofsolublesugarandcyaninenucleosidewasusedasevaluationindex,thesinglefactorexperimentpreliminarilydeterminestheenzymesolutionparameters.Thenonthebasisofsinglefactorexperiment,whenthecontentofsolublesugarwasusedasevaluationindex,usetheresponsesurfacemethodtooptimize.Thebestpreparationprocessparametersforpurplepotatomashliquidwere2.2mg/gamylase,enzymolysistemperature60℃,digestionpH5,enzymolysistime3h.Underthoseconditions,thehighestpurplepotatomashliquidandcyaninecontentcanreach48.65%and0.37%respectively.