以黄姜为原料发酵酒精的液化糖化条件的初步研究

利用黄姜根茎富含淀粉的特点,在温和的条件下研究其液化糖化性能,用来发酵酒精。黄姜粉加水调浆后,升至一定温度,加入适量α-淀粉酶进行液化处理,保温一段时间,然后降温至60℃,调pH值,加糖化酶糖化,保温处理使其中的淀粉转化完全。单因素试验结果表明：60目以上黄姜粉,料水质量比1∶5,α-淀粉酶10 U/g,在90℃时,30 min即可达到很好的液化;然后降温到60℃,调pH值4.0～4.5,加糖化酶60 U/g,90 min内基本完全糖化。利用酶解的方法转化黄姜中的淀粉是可行的,并且效果显著。     

两种淀粉酶的酶学性质及应用研究

研究了两种耐高温α-淀粉酶和两种真菌α-淀粉酶的酶学性质，确定了最佳酶反应条件。将其应用于淀粉糖生产中，以30%的玉米淀粉为原料，用进口耐高温α-淀粉酶水解至还原糖含量为16.5%，再用日本真菌α-淀粉酶在最佳条件下反应21 h，可得到含纯麦芽糖31.1%、葡萄糖1.7%、糊精2.7%的高麦芽糖浆。     

挤压蒸煮大米啤酒辅料的糖化过程分析

为了合理地确定挤压蒸煮大米啤酒辅料的糖化工艺参数,通过挤压蒸煮大米不同糖化工艺的效果及传统蒸煮大米啤酒辅料糖化工艺的比较,分析了糖化过程。研究表明,两种大米啤酒辅料的糊化本质是相同的。不同的是,传统蒸煮大米啤酒辅料的双醪糖化工艺中的大米糊化过程中,包括了大米淀粉的糊化和液化过程;挤压蒸煮大米啤酒辅料仅完成了大米的糊化过程,其液化过程是在单醪糖化过程中完成。为此应调整挤压蒸煮大米的糖化工艺,充分发挥麦芽中的β-淀粉酶、α-淀粉酶及添加的耐高温α-淀粉酶的作用,使挤压蒸煮大米啤酒辅料的单醪糖化过程顺利进行,解决其糖化、过滤困难问题。     

低温挤压添加酶制剂的玉米粗淀粉的糖化过程试验研究

为了缩短生产玉米糖浆的玉米粗淀粉的糖化时间,改进其糖化过程。通过实验室试验,研究了添加酶制剂的玉米粗淀粉的挤压-液化系统诸参数(套筒温度、玉米粗淀粉含水率、螺杆转速、挤压时耐高温α-淀粉酶添加量、液化时耐高温α-淀粉酶添加量),对糖液的主要考察指标(糖液的DE值、出品率和过滤速度)的影响规律。研究表明,在本研究的较优系统参数下,糖化12 h糖液的DE值、过滤速度和淀粉出品率分别为95.5%～96.3%、163.2～177.3 L/(m²·s)和94.2%～94.4%。比传统玉米淀粉糖化时间缩短约18 h。     

两种淀粉酶的酶学性质及应用研究

研究了两种耐高温α-淀粉酶和两种真菌α-淀粉酶的酶学性质,确定了最佳酶反应条件.将其应用于淀粉糖生产中,以30%的玉米淀粉为原料,用进口耐高温α-淀粉酶水解至还原糖含量为16.5%,再用日本真菌α-淀粉酶在最佳条件下反应21 h,可得到含纯麦芽糖31.1%、葡萄糖1.7%、糊精2.7%的高麦芽糖浆.     

酶解薯类淀粉适用于电镜观察其颗粒表面及内部结构

为了同步研究淀粉颗粒表面小体和壳层结构,用α-淀粉酶、β-淀粉酶和普鲁兰酶,在室温下单一或复合酶解马铃薯、红薯、木薯淀粉颗粒,用扫描电子显微镜观察酶解颗粒并进行性质测试。研究结果表明,单一酶作用时,只有α-淀粉酶可使3种薯类淀粉显露颗粒表面小体(直径29～73 nm)和壳层结构(厚度150～400 nm);马铃薯淀粉的酶解率(1.1%)远低于其他2种淀粉的(14.1%、16.3%)。马铃薯淀粉表面小体的排列较紧密、壳层结构较致密,决定了其具有较强的抗酶解性和较大的峰值黏度(即膨胀能力)。复合酶作用时,α-淀粉酶复合与其单一作用的效果类似。因此单一α-淀粉酶有限酶解法可以作为淀粉颗粒表面小体和壳层结构的研究方法,酶解条件为:酶浓度80 U/mL,室温下酶解12 h。该研究结果为淀粉类产品在实际加工过程中的品质控制提供了理论基础。     

单宁含量对木薯酒精发酵的影响

以16个木薯品种(系)为试验材料,采用传统发酵工艺生产酒精,研究木薯中单宁含量对液化率、糖化率及原料出酒率的影响。结果表明:原料中淀粉含量与出酒率存在显著正相关;单宁含量与液化率、糖化率及原料出酒率之间没有相关性。说明本研究中木薯的单宁含量对液化酶和糖化酶活力的影响可以忽略,对酵母菌的抑制作用不明显。     

青稞慢消化淀粉酶法制备技术研究

为了探索酶解处理对青稞慢消化淀粉含量的影响,以青稞淀粉为原料,分别以α-淀粉酶法,β-淀粉酶法,转葡糖苷酶协同α-淀粉酶处理法,转葡糖苷酶协同β-淀粉酶处理法等4种方法制备慢消化淀粉(SDS),通过单因素试验和正交试验确定最佳制备方案。结果表明,制备SDS的最佳方法为转葡糖苷酶协同β-淀粉酶处理法,具体处理条件为:β-淀粉酶的添加量0.032%,转葡糖苷酶的添加量0.192%,酶解时间8h,冷藏回生时间5d,淀粉乳浓度15%。此条件下制备的SDS含量为32.53%。本研究结果为青稞慢性消化淀粉产品的开发利用提供了科学依据和技术参考。     

人工老化处理对啤酒大麦籽粒淀粉酶和麦芽品质的影响

为探究老化对啤酒大麦籽粒淀粉酶和麦芽品质的影响,采用高温高湿的人工老化方法处理大麦籽粒,以未经老化处理的大麦籽粒为对照,研究经老化处理后啤酒大麦籽粒萌发早期阶段中淀粉酶活性及主要麦芽品质性状的变化。结果表明,老化使α-淀粉酶、β-淀粉酶和极限糊精酶活性均呈降低的趋势,其中老化15 d后的淀粉酶活性与对照相比差异显著。随着老化时间的延长,各品种麦芽的无水浸出物、α-氨基氮、库尔巴哈值和糖化力均呈降低的趋势,粘度均呈增加的趋势。α-淀粉酶活性、β-淀粉酶活性、极限糊精酶活性均与α-氨基氮、无水浸出物、库尔巴哈值和糖化力呈显著正相关,但与粘度呈显著负相关。综上,人工老化会引起啤酒大麦籽粒萌发早期淀粉酶活性降低,麦芽品质变劣。本研究结果为啤酒生产过程中优质原料的选择提供了理论参考。     

模拟氮沉降对杉木人工林(Cunninghamia lanceolata)土壤酶活性及微生物群落功能多样性的影响

在杉木人工林中开展模拟氮沉降试验,设计N0(对照)、N1(N 60 kg/(hm2.a))、N2(N 120 kg/(hm2.a))和N3(N 240 kg/(hm2.a))等4个氮沉降水平。通过连续7年的处理后,研究了外加氮源对土壤酶活性及群落功能多样性的影响。相同氮沉降处理下,参与土壤碳循环的6种主要酶(蔗糖酶、纤维素酶、淀粉酶、β-葡糖苷酶、多酚氧化酶、过氧化物酶)活性、土壤微生物群落碳源利用能力和多样性指数与均匀度指数均随土层加深而降低。氮沉降对纤维素酶和多酚氧化酶具有促进作用,而对淀粉酶和过氧化物酶表现出一定的抑制作用;中?低氮沉降(N1、N2)对蔗糖酶无影响,而对β-葡糖苷酶具有促进作用,高氮沉降(N3)促进了蔗糖酶活性,但抑制了β-葡糖苷酶活性。各土层中,低氮处理(N1)促进了微生物群落碳源利用能力和多样性指数与均匀度指数的增加,而中?高氮处理(N2、N3)则呈抑制作用。主成分分析表明,土壤微生物群落利用的主要碳源为碳水化合物和羧酸,不同氮沉降处理碳源利用类型存在差异。因此,氮沉降促进了表层土壤纤维素酶、多酚氧化酶和蔗糖酶的活性,但在一定程度上抑制了淀粉酶、过氧化物酶和β-葡糖苷酶活性;氮沉降增加改变了杉木人工林土壤微生物群落的功能多样性。     

枯草芽孢杆菌ZJF-1A5 β-葡聚糖酶基因的克隆、序列分析和表达

β-1,3-1,4-葡聚糖酶是重要的工业用酶,可有效减少大麦β-葡聚糖在啤酒酿造中所造成的麦汁过滤困难和啤酒的非生物性浑浊等负面影响.但内源β-葡聚糖酶在麦芽干燥和糖化过程中丧失了大部分活性.而微生物来源β-葡聚糖酶与麦芽内源酶有相同的底物专一性,且热稳定性优于麦芽内源酶.本研究对Bacillus subtilis mutant ZJF-1A5葡聚糖酶基因进行克隆、序列分析和表达,并对酶在细胞中的分布和酶的热学性质进行了研究.     

枯草芽孢杆菌ZJF-1AS ββ-葡聚糖酶基因的克隆、序列分析和表达

β-1，3．1，4-葡聚糖酶是重要的工业用酶，可有效减少大麦β-葡聚糖在啤酒酿造中所造成的麦汁过滤困难和啤酒的非生物性浑浊等负面影响。但内源β-葡聚糖酶在麦芽干燥和糖化过程中丧失了大部分活性。而微生物来源β-葡聚糖酶与麦芽内源酶有相同的底物专一性，且热稳定性优于麦芽内源酶。本研究对Bacillus subtilis mutant ZJF-1A5葡聚糖酶基因进行克隆、序列分析和表达，并对酶在细胞中的分布和酶的热学性质进行了研究。     

热稳定性β-葡聚糖酶菌种选育及产酶特性

从土壤中筛选到一株热稳定性β－1，3－1，4－葡聚糖产生菌ZJF－1，发酵60h酶活性为64U／mL，经鉴定该菌株为枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis)。紫外线和硫酸二己酯复合诱变，获得的突变株ZJF－1A5发酵60h酶活性达154．7U／mL，是出发菌株酶活性的2．42倍，对B.subtilis ZJF-1A5产酶特性的研究发现：大麦粉，糊精，可溶性淀粉等糖有利于β－1，3－1，4－葡聚糖酶的产生，葡萄糖，麦芽糖等单糖和双糖不利于菌体生长和产酶。B.subtilis ZJF-1A5 β-1,3-1,4-葡聚糖酶的产生与菌体生长部分相关，在细胞进入对数生长后期至稳定期，酶活性显著增加，且β－葡聚糖酶活性与菌体生物量密切相关，B.subtilis ZJF-1A5 α－淀粉酶的产生也与生长部分相关，细胞进入对数生长期，α－淀粉酶开始大量产生，而中性蛋白酶的产生与菌体生长同步。     

产低温淀粉酶菌株的筛选、鉴定及酶学性质初步研究

对低温淀粉酶资源的开发是功能酶研究的新热点,本研究从东帕米尔高原江布拉克冰川冻土中分离获得多株高产低温淀粉酶菌株,最高产酶菌株D5-2经16S rDNA鉴定为假单胞菌属(Pseudomonas sp.)细菌.对D5-2所产淀粉酶性质进行初步分析,结果表明,其最适作用温度和pH值分别为25 ℃和6.5,酶的热稳定性较差,40 ℃处理1h后酶活急剧下降,至70℃酶活力仅存23％;在pH 5.5～8.0条件下,酶活力相对稳定;Mn2+和Mg2+对淀粉酶有激活作用,而乙二胺四乙酸(ethylene diamine tetraacetic acid,EDTA)、Fe2+和Na+则抑制酶活.结果提示,菌株D5-2分泌的淀粉酶符合低温酶特性,应用空间较大,值得深入探究开发.     

挤压玉米粉制备高麦芽糖浆工艺优化

为缩短超高麦芽糖浆的生产周期、节约能源,该文系统地研究了挤压玉米粉作预处理后生产高麦芽糖浆的工艺,分析了机筒温度、螺杆转速、模孔直径及物料水分与麦芽糖含量、糖浆收率的关系。结果表明:挤压工艺的因素排序为机筒温度>物料含水率>螺杆转速>模孔直径;最佳挤压条件为:59℃、23%、200r/min、6mm,液化10min,糖化8h,经高效液相色谱分析,所制备的糖浆中麦芽糖质量分数为69.19%,糖浆收率可达100.62%,研究结果可为工业化生产麦芽糖提供数据参考。     

低温挤出-多酶协同降解脱胚玉米中淀粉的机理

为了改变目前挤出酶解谷物淀粉仅添加一种酶制剂(α-淀粉酶),只能降解淀粉的α-1,4糖苷键,不能降解支链淀粉的α-1,6糖苷键,限制淀粉转化成葡萄糖的收率进一步提高的现状,该文应用低温(≤80℃)挤出-多酶(α-淀粉酶、糖化酶、普鲁兰酶)协同降解技术,制备挤出过程中物料的石蜡显微制片,观察脱胚玉米经低温挤出-多酶协同降解处理后,细胞壁、细胞中的淀粉颗粒和蛋白质颗粒的分布状况以及淀粉含量、糊化度、可溶性糖含量的变化。结果表明:在挤出过程中,淀粉发生糊化和降解,表观淀粉质量分数减少,从81.50%减少到74.40%,可溶性糖质量分数增加,从1.07%增加到2.26%,挤出过程中加入酶制剂后这种变化更加明显。添加单一α-淀粉酶表观淀粉质量分数从79.72%减少到69.16%,可溶性糖质量分数从6.54%增加到7.90%。添加α-淀粉酶和糖化酶表观淀粉质量分数从81.42%减少到72.45%,可溶性糖质量分数从11.65%增加到14.71%。添加α-淀粉酶和普鲁兰酶表观淀粉质量分数从81.31%减少到70.31%,可溶性糖质量分数从6.74%增加到8.29%。添加α-淀粉酶、糖化酶、普鲁兰酶3种酶时淀粉质量分数从81.06%减少到69.05%,可溶性糖质量分数从11.25%增加到16.35%。因此,3种酶(α-淀粉酶、糖化酶、普鲁兰酶)协同作用对淀粉降解以及可溶性糖含量的增加作用效果最好。显微切片的分析结果表明:添加3种酶制剂(α-淀粉酶+糖化酶+普鲁兰酶)的切片,细胞结构中淀粉颗粒被降解破坏的程度大于添加1种(耐高温α-淀粉酶)、2种(α-淀粉酶+糖化酶,或者α-淀粉酶+普鲁兰酶)酶制剂的细胞结构中淀粉颗粒被降解破坏的程度。低温挤出-多酶协同降解后,脱胚玉米挤出物的总淀粉含量降低、可溶性糖含量增加,糊化度增加。试验表明:添加3种酶制剂协同降解脱胚玉米中淀粉的作用效果优于添加1种酶制剂或2种酶制剂的淀粉降解效果,为进一步提高淀粉转化成葡萄糖的收率提供科学依据。     

甘薯渣同步糖化发酵生产酒精的工艺优化

为了综合利用甘薯淀粉工业废渣,本研究以甘薯渣为原料发酵生产酒精,并对其同步糖化发酵工艺(SSF)进行优化。研究同步糖化发酵时影响酒精发酵工艺的9个因素,采用Plackett-Burman试验设计筛选出显著因素,并在筛选结果的基础上,用最陡爬坡途径逼近最大响应区域,然后利用响应面分析法确定其最佳参数。结果表明,影响酒精发酵工艺的显著因素为糖化酶、接种量和发酵温度。酒精发酵优化最佳参数为:α-淀粉酶8U/g,液化时间1.5h,液化温度90℃,硫酸铵质量分数0.15g/100g,pH值4,发酵时间36h,糖化酶151U/g,接种量0.3%,发酵温度36℃。在此条件下,验证试验得到的酒精体积分数达到17.15%,接近理论预测值16.95%。优化后的工艺可为甘薯渣同步糖化发酵生产酒精提供技术参考。     

秸秆配施氮肥还田对水稻土酶活性的影响

通过田间试验研究秸秆还田时间及配施氮肥比例对水稻土酶活性的影响,以期为培育水稻土肥力和稳定稻田生态系统功能提供理论依据。试验设置2个秸秆还田时间(WS,冬季还田;SS,春季还田)和4个氮肥配施量(N0,秸秆还田,试验期内全程不添加矿质氮;NB,常规施肥,还田时不添加矿质氮;N30B,秸秆还田时添加早稻基肥用量的30%矿质氮;N60B,秸秆还田时添加早稻基肥用量的60%矿质氮)。研究结果表明:1冬季秸秆翻耕还田能增加冬闲期6种与土壤碳周转相关酶(β-葡萄糖苷酶、β-纤维二糖苷酶、β-木糖苷酶、多酚氧化酶、过氧化物酶和蔗糖酶)的活性,冬闲期冬季秸秆还田条件下土壤酶活性均高于春季还田,生育期内冬季秸秆翻耕还田措施对土壤β-葡糖苷酶和过氧化物酶有增加作用;2秸秆还田并配施氮肥措施显著地增加冬闲期和生育期β-纤维二糖苷酶的活性,但配施氮肥的3个比例间土壤酶活性并无显著差异;3除多酚氧化酶外,其他5种酶均与其有机碳投入量呈显著正相关。因此,冬季秸秆还田及配施氮肥能在一定程度上调控与碳周转相关的土壤酶活性,对推广冬闲期秸秆翻耕还田及保障作物的产量具有重要的生态学意义。     

气流改善泡沫树莓果浆微波干燥均匀性提高能量利用率

为满足浆果低能耗、高品质的生产过程的需要,采用理论分析、数值模拟与台架试验相结合的方法,研究气流与微波协同作用对泡沫果浆干燥均匀性和微波能利用率的影响规律。结果表明:在气流与微波协同干燥中由于物料的介电特性指标及表观导热、气体渗流、气相导热、液相导热等系数变化,从而影响泡沫果浆料层中传热、传质过程。泡沫果浆传热及传质系数变化,影响泡沫果浆内部热传导及水分传递,温度及含水率直接影响泡沫果浆介电特性指标,进而影响物料微波能吸收。气流在料层边界热对流量及料层内的热传导量是表征气流、微波协同作用的主要指标,当料层边界热对流量与内部热传导量比值低于27.79时,气流与微波协同作用产生正向效应,提高微波能利用率;当料层边界热对流量与内部热传导量比值高于27.79时,此协同作用产生负向效应,降低微波能利用率;气流携带泡沫果浆中蒸发出的水蒸气,降低物料表层湿空气压力,导致泡沫果浆气泡的产生和破裂,强化传热传质过程,进而提高料层内温度及含水率分布均匀性。当气流速度小于1.5m/s时,气流速度与干燥均匀性呈显著正相关;当气流速度大于1.5m/s时,气流速度对物料干燥均匀性影响不显著;在气流速度为1.5m/s时,干燥时间短,微波能利用率最高,相比无通风时提高了17.57%,微波能吸收量、温度及含水率分布的均匀度分别提高了20%、19%及27%,符合低能耗、高品质的浆果干燥生产要求,研究结果为浆果微波泡沫干燥工艺优化提供依据。     

细微玉米粉的低温酶解

为了开发玉米粉低温酶解新工艺,采用双酶法对粒度不同的市售玉米粉(中位粒径273.6 μm)和细微玉米粉(中位粒径17.1 μm)进行液化、糖化处理,调查了30～70℃范围内的液化温度对液化速度和葡萄糖收率的影响。试验结果表明,市售玉米粉在40～70℃的温度范围内,细微玉米粉在30～70℃的温度范围内,液化速率常数与温度的关系可用Arrhenius方程式表示。细微粉碎使液化反应活化能从市售玉米粉的4.63×10⁴ J/mol降低到2.15×10⁴ J/mol。40℃时,细微玉米粉的液化速度大约是市售玉米粉的2.5倍。液化温度对细微玉米粉的葡萄糖收率没有显著影响。细微玉米粉的葡萄糖收率可达95.4%,大大高于市售玉米粉的79.2%。由此可见,通过细微粉碎可以降低玉米粉的液化温度,同时提高液化速度和葡萄糖收率。