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玉米淀粉濃度對酶法制備直鏈麥芽低聚糖的影響

2019-07-24 02:28陳殿寧李才明顧正彪洪雁程力李兆豐
食品與發酵工業 2019年13期
關鍵詞:低聚糖物質量直鏈

陳殿寧,李才明,2,顧正彪,2,洪雁,2,程力,2,李兆豐,2*

1(江南大學 食品學院,江蘇 無錫,214122) 2(食品科學與技術國家重點實驗室(江南大學),江蘇 無錫,214122)

直鏈麥芽低聚糖是一種特殊的功能性淀粉糖,它通常是指由3~10個葡萄糖單元以α-1,4-糖苷鍵連接而成的寡糖聚合體,是一種集營養與功能于一體的新型淀粉糖[1]。直鏈麥芽低聚糖具有極易溶于水、黏度高、甜度低、保濕能力強而吸濕性小等特性,食品加工適應性良好,在改善食品質地和風味以及延長面包和速凍食品保質期方面有較好的應用[1-2];同時,直鏈麥芽低聚糖不會引起餐后血糖的迅速升高,可以為人體緩慢持續地提供能量,賦予其獨特的生理功效,在特殊疾病患者的食療和功能性運動運料的開發中有較好的應用前景[1]。據報道,直鏈麥芽低聚糖(麥芽三糖到麥芽六糖)還可以作為磷酸寡糖合成的前體,促進機體對鈣的吸收[3];直鏈麥芽六糖也可參與治療細菌感染疾病,有效消除多藥耐藥性細菌對人體的威脅[4]。直鏈麥芽低聚糖生成酶(maltooligosaccharide-forming amylase, MFA酶)是生產直鏈麥芽低聚糖的主要酶制劑,可水解淀粉中的α-1,4-糖苷鍵生成直鏈麥芽低聚糖。另外,在傳統的淀粉糖生產工藝中,玉米淀粉的質量分數一般控制在20%~35%[5],在淀粉酶解過程中只有極少部分的水被消耗[6],這導致在淀粉糖生產過程中產生大量的能耗和水耗,以及大量的工業廢水[7]。解決上述問題最直接的方法是提高淀粉的初始濃度[8]。楊倩雯和曲世洋等[9-10]研究了底物濃度對酶法生產麥芽糖和葡萄糖的影響,而底物濃度對MFA酶酶解玉米淀粉生產直鏈麥芽低聚糖的研究還未見報道。目前美國、日本等少數發達國家已實現直鏈麥芽低聚糖的工業化生產,但國內未見相關產業的發展[11]。因此,有必要對酶法生產直鏈麥芽低聚糖的工藝進行深入研究,并探究玉米淀粉初始濃度對酶法制備直鏈麥芽低聚糖的影響。

本實驗室已成功構建了來源于嗜熱脂肪芽孢桿菌(BacillusstearothermophilusSTB04)的直鏈麥芽低聚糖生成酶(Bst-MFA酶) (GenBank: AIV43245.1)的枯草芽孢桿菌(BacillussubtilisWB600)表達系統,并研究了Bst-MFA酶酶解低質量分數(5%)玉米淀粉的產物合成情況[12],以高質量分數玉米淀粉為底物的酶解產物合成情況還未研究。因此,本研究以不同質量分數玉米淀粉為底物,探究底物初始質量分數對Bst-MFA酶酶解玉米淀粉生產直鏈麥芽低聚糖的影響,并探究相關機理。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

玉米淀粉(水分含量11.85%),購于山東大宗生物開發股份有限公司;直鏈麥芽低聚糖生成酶(Bst-MFA酶)為本實驗室發酵所得;酵母粉和蛋白胨購于英國Oxoid公司;麥芽三糖(G3)、麥芽四糖(G4)、麥芽五糖(G5)、麥芽六糖(G6)、麥芽七糖(G7)標準品,購于上?;菡\生物科技有限公司;其他試劑均為分析純,購自國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

A560型雙光束紫外可見分光光度計,上海翱藝儀器有限公司;RW 20 digital Ika攪拌器,德國IKA集團;HPAEC-PAD配有脈沖電流檢測器的高效陰離子交換色譜,美國Thermo Scientific有限公司;Viscograph-PT100型布拉班德黏度儀,德國Brabender公司;低場核磁共振成像分析儀,蘇州紐邁分析儀器股份有限公司;RVA快速旋轉黏度儀,澳大利亞Newport Scientific公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 Bst-MFA酶酶活的測定

Bst-MFA酶酶活的測定采用3,5-二硝基水楊酸(DNS)法[13]。以C6H8O7-Na2HPO4緩沖液(10 mmol/L,pH 5.0)配制的1%可溶性淀粉溶液作為底物,在0.90 mL底物中加入100 μL稀釋后的酶液,60 ℃下反應15 min,加入1.0 mL DNS溶液終止反應,沸水浴中顯色5 min后立即冰浴冷卻,于540 nm下測定吸光值,根據葡萄糖標準曲線計算出體系中還原糖含量。以每分鐘生成1 μmol還原糖(以葡萄糖計)所需的酶量定義為1個酶活單位(U)。

1.3.2 玉米淀粉的酶解

配制質量分數分別為10%、20%、30%、35%、40%、45%和50%(以干基計)的玉米淀粉200 g,用0.1 mol/L的鹽酸調節pH至5.0,60 ℃保溫15 min,按底物干基加入Bst-MFA酶 20 U/g,以2.0 ℃/min的速率從60 ℃升溫至90 ℃,保溫30 min,然后以10 ℃/min的速率將溫度降為65 ℃,并開始計時,定時取樣測定相關指標。

1.3.3 Bst-MFA酶酶解玉米淀粉產物分析

取一定質量酶解后的樣品,沸水浴30 min滅酶[14]、定容、離心(10 000 r/min,10 min),上清液過0.22 μm水系濾膜,稀釋一定倍數后用高效陰離子交換色譜-脈沖安培法(high performance anion-exchange chramatograph-amperemetric detection, HPAEC-PAD)分析產物組成[15]。

HPAEC-PAD的分析條件為:超純水、0.25 mol/L NaOH、1 mol/L NaAc溶液三元梯度淋洗,色譜柱CarboPac PA 200,流速0.5 mL/min,柱溫35 ℃,進樣體積10 μL。分析指標為直鏈麥芽低聚糖含量、產率和G1~G7(G1和G2分別表示葡萄糖和麥芽糖)中各糖組分的質量分數(其他組分由于缺乏相應的標準品,未做定量分析),按公式(1)、(2)和(3)計算:

(1)

式中:G,酶解液中目的產物的含量,mg/g;ρ1,酶解液中目的產物的質量濃度,mg/mL;ω(淀粉),淀粉的質量分數;m,取樣質量,g。

(2)

式中:Y,酶解液中目的產物的產率,%;m1,取樣質量,mg。

(3)

式中:ω,酶解液中目的產物的質量分數,%;c,酶解液中G1~G7的質量濃度,mg/mL。

1.3.4 液化過程黏度的測定

參考劉文靜[16]的實驗方法,并做部分修改。配制質量分數分別為10%、20%、30%、35%、40%、45%和50%(以干基計)的玉米淀粉300 g,用0.1 mol/L的鹽酸調節pH至5.0,60 ℃保溫15 min,加入Bst-MFA酶 20 U/g干基玉米淀粉,攪拌均勻后倒入布拉班德黏度儀的測量杯中,測定程序為:以2.0 ℃/min的速率從60 ℃升溫至90 ℃,保溫30 min,再以3.5 ℃/min的速率降溫至65 ℃,保溫30 min,轉速為75 r/min,得到一條玉米淀粉液化過程黏度曲線。

1.3.5 碘藍值的測定

碘藍值的測定參考BIJTTEBIER[17]的方法并做部分修改。配制質量分數分別為10%、20%、30%、35%、40%、45%和50%(以干基計)的玉米淀粉200 g,用0.1 mol/L的鹽酸調節pH至5.0,60 ℃保溫15 min,按底物干基加入Bst-MFA酶 20 U/g,開始反應計時,以2.0 ℃/min的速率從60 ℃升溫至90 ℃,取酶解不同時間的樣品,沸水浴30 min滅酶,用去離子水定容至100 mL。

取適量定容后的樣品于離心管中,用去離子水補足4.75 mL,加入0.25 mL碘液(0.2%KI和0.02%I2)充分混勻后避光穩定15 min,于620 nm下測定吸光度,以糊化后原淀粉的吸光度(單位質量)為100%計算樣品的相對碘藍值。

1.3.6 玉米淀粉水分子運動性分析

用低場核磁共振技術[18]測定不同濃度玉米淀粉糊化過程中不同結合狀態水分子的運動特性。配制質量分數分別為10%、20%、30%、35%、40%、45%和50%(以干基計)的玉米淀粉,取一定體積移入玻璃樣品瓶內,攪拌均勻后放入恒溫水浴鍋,以2 ℃/min的速率升溫至90 ℃,并保溫30 min,將制備好的樣品用低場核磁共振成像分析儀中的硬脈沖回波序列CPMG(carr-purcell-meiboom-gillsequence)測定不同結合狀態水分子的運動特性。

低場核磁共振技術分析條件參考XU[19]的方法,并做適當修改,具體為:25 mm直徑射頻線圈,磁場強度0.28 T,共振頻率21 MHz,信號強度2,重復采樣等待時間3 500 ms,重復采樣次數2,回波個數9 000,回波時間1.000 ms,通過反演可得出樣品中不同結合狀態水分的橫向弛豫時間T21和T22。

1.3.7 糖化過程黏度的測定

取一定量酶解不同時間的樣品于RVA鋁盒中,按設定程序立刻測定樣品的黏度,得到糖化過程中樣品的黏度變化曲線。

測定程序:鋁盒溫度65 ℃,轉速300 r/min,測定時間3 min。

1.3.8 數據處理

實驗結果為3次獨立實驗的平均值,用平均值和標準偏差表示。采用Origin Pro軟件分析數據和作圖,用SPSS軟件(單因素方差分析、Student-Newman-Keuls程序)進行統計學分析(P<0.05)。

2 結果與討論

2.1 底物質量分數對直鏈麥芽低聚糖含量和產率的影響

本研究所用Bst-MFA酶是一種可以水解淀粉生成以G5和G6為主產物的直鏈麥芽低聚糖生成酶。本實驗以不同質量分數(10%~50%)的玉米淀粉為底物,研究底物濃度對酶解的影響,而酶解產物中直鏈麥芽低聚糖含量和產率是衡量酶解作用的重要指標,不同質量分數玉米淀粉酶解過程中G1~G7含量的變化如圖1所示。隨著底物質量分數的增加,反應過程中G1~G7的含量呈現逐漸增加的趨勢(圖1-a)。對于不同底物質量分數的反應體系,酶解24 h時,G1~G7的含量達到最高,當底物質量分數為10%時,G1~G7的含量為91.25 mg/g;底物質量分數為20%~45%時,G1~G7的含量依次增加,當底物質量分數為45%時,體系中G1~G7的含量達到最大,為344.47 mg/g,相當于10%底物質量分數時的3.7倍,這說明提高玉米淀粉的初始質量分數可以增加反應體系中直鏈麥芽低聚糖的固形物含量,達到降低能耗的目的。然而,繼續增加底物質量分數至50%時,反應體系中直鏈麥芽低聚糖的含量不再繼續增加。

Bst-MFA酶酶解不同濃度玉米淀粉時主產物G5和G6的含量變化趨勢(圖1-b)與G1~G7相同,酶解24 h時G5和G6的含量已達到最大,當底物質量分數為10%時,體系中G5和G6的含量為45.02 mg/g;增加底物質量分數至30%時,體系中G5和G6的含量明顯高于低質量分數體系;繼續提高玉米淀粉質量分數至45%時,G5和G6的含量達到最大,為192.33 mg/g,相當于10%底物質量分數時G5和G6含量的4.27倍,高于相同底物質量分數下G1~G7含量的增加程度,可見提高玉米淀粉的初始質量分數可以明顯增加反應體系中主產物G5和G6的含量。

圖1 不同質量分數玉米淀粉反應過程中直鏈麥芽低聚糖含量的變化曲線Fig.1 Changes of malt oligosaccharide content during the reaction at different concentrations of corn starch

Bst-MFA酶酶解不同質量分數玉米淀粉24 h時的直鏈麥芽低聚糖產率如圖2所示。

圖2 不同濃度玉米淀粉反應24 h時的直鏈麥芽低聚糖產率Fig.2 Malt oligosaccharide yield produced by different concentrations corn starch at 24 h

隨著玉米淀粉質量分數的增加,G1~G7的產率和主產物G5和G6的產率均逐漸降低。當玉米淀粉質量分數為10%時,G1~G7的產率為91.25%,說明體系中玉米淀粉幾乎全部轉化為G1~G7,主產物G5和G6的產率也高達54.95%;隨著玉米淀粉質量分數的增加,G1~G7的產率逐漸降低,底物質量分數增加至45%及以上時,G1~G7的產率明顯降低,底物質量分數為50%時,G1~G7的產率只有68.47%,主產物G5和G6的產率也僅為36.56%,相比10%底物質量分數時降低了33.47%。

2.2 底物濃度對直鏈麥芽低聚糖產物組成的影響

不同濃度玉米淀粉酶解24 h時產物中直鏈麥芽低聚糖組成如表1所示。玉米淀粉經Bst-MFA酶酶解后,產物以G5和G6為主,體系中還存在部分G2和G3,以及少量的G1、G4和G7。玉米淀粉質量分數由10%增加到45%的過程中,G1~G4的質量分數無顯著性差異,主產物G5和G6的質量分數呈現逐漸降低的趨勢,而G7的質量分數逐漸增加;當玉米淀粉質量分數繼續增大至50%時,G1~G7中各小分子糖的質量分數與45%質量分數體系無顯著性差異,但G1~G7和主產物G5、G6的產率明顯降低??梢?,隨著底物質量分數的提高,Bst-MFA酶對玉米淀粉的酶解程度降低,導致主產物質量分數下降以及聚合度較大的線性低聚糖的增多。一方面,隨著底物質量分數的提高,體系黏度增大導致Bst-MFA酶對淀粉酶解不充分;另一方面,Bst-MFA酶的作用方式在不同質量分數底物下可能存在差異,因此,有必要進一步探究主產物質量分數降低的原因。

表1 底物質量分數對直鏈麥芽低聚糖產物組成的影響Table 1 Effect of the substrate concentration on product composition of malt oligosaccharide

注:表中同一列中不同字母表示存在顯著性差異(P<0.05)。

2.3 底物質量分數對水分子運動性的影響

氫核(1H)多為低場核磁共振技術的研究對象,根據1H在磁場中所具備的自旋特性,其將以非輻射的方式從高能態向低能態轉變,弛豫時間的測量多用氫質子的橫向弛豫時間T2來表示,由于體系中氫質子主要來源于水分子,故可以通過弛豫時間的變化來分析不同體系中水分子的運動特性[20]。在不同的反應體系中T2弛豫時間的長短不同,證明質子所處的化學環境不同,即水分子的自由度不同。T2弛豫時間越短,表明水分的自由度越低,水分子與物質結合越緊密;T2弛豫時間越長表明水分子的自由度越高,故可以通過測定不同體系的T2弛豫時間來間接表明體系中水分子的運動狀態[21]。習慣上將弛豫時間較短的水分子稱為結合水,這部分水一般通過氫鍵作用力與其他物質結合在一起,結合水幾乎沒有流動性;將弛豫時間較長的水分子稱為自由水,這部分水的流動性較強,可以充當反應的介質。

不同質量分數玉米淀粉在90 ℃下加熱30 min,用低場核磁共振儀的硬脈沖回波序列CPMG分析不同體系樣品中水分子的運動狀態,通過反演擬合發現不同質量分數玉米淀粉均表現出兩個不同的自旋-自旋弛豫時間,說明體系中存在兩種流動性不同的水分,T21表示與玉米淀粉分子緊密結合的水分的橫向弛豫時間,即結合水的自旋-自旋弛豫時間,結合越緊密弛豫時間越短,水分子的流動性越差;T22表示體系中流動性較強的自由水的自旋-自旋弛豫時間[22]。

不同質量分數玉米淀粉在90 ℃下保溫30 min后質子的弛豫時間如圖3所示。結合水的橫向弛豫時間T21隨底物質量分數的增加逐漸下降(圖3-a),表明隨著底物濃度的提高,玉米淀粉對水分子的束縛能力逐漸增強,水分子的流動性逐漸降低。當底物質量分數為10%~40%時,T21高于25 ms,玉米淀粉對水分子的束縛作用較小,對Bst-MFA酶酶解玉米淀粉幾乎沒有影響;當底物質量分數高于40%時,體系T21繼續降低,玉米淀粉對水分子的束縛作用明顯增強,嚴重阻礙了水分子的流行性,使得直鏈麥芽低聚糖的產率明顯下降。

隨著玉米淀粉質量分數的增加,自由水的橫向弛豫時間T22明顯下降(圖3-b)。當底物質量分數低于30%時,T22高于1 500 ms,Bst-MFA酶作用于玉米淀粉時有充足的自由水可以利用,自由水對Bst-MFA酶酶解反應幾乎沒有影響,因此直鏈麥芽低聚糖的產率較高,產物中主產物的質量分數較高;當質量分數為30%~40%時,反應體系T22低于1 000 ms,自由水含量的減少使得Bst-MFA酶對玉米淀的酶解作用不夠充分,導致直鏈麥芽低聚糖的產率降低;當底物質量分數高于40%時,T22進一步下降,說明體系中的自由水進一步減少,不足以提供酶促反應所需水分,導致直鏈麥芽低聚糖的產率明顯下降,產物中主產物質量分數降低。

圖3 不同質量分數玉米淀粉結合水T21和自由水T22的弛豫時間Fig.3 The bound water T21 and free water T22 relaxation time of corn starch milk with different concentrations

2.4 底物質量分數對液化過程中體系黏度的影響

Bst-MFA酶不能作用于生淀粉,故玉米淀粉必須經過糊化才能被水解,隨著底物濃度的提高,糊化過程中體系黏度逐漸變大導致不能攪拌均勻,因此必須加入Bst-MFA酶進行液化以降低體系的黏度。

不同質量分數玉米淀粉糊化、液化過程中體系黏度變化如圖4所示,隨著玉米淀粉初始質量分數的增加,其峰值黏度也逐漸升高,高黏度持續時間逐漸延長。當玉米淀粉質量分數為10%和20%時,液化過程中體系黏度增幅較小,黏度對Bst-MFA酶作用的影響不顯著,這是因為反應體系中水分子的橫向弛豫時間較長(圖3),可為Bst-MFA酶酶解淀粉提供充足的水分;質量分數由20%逐漸增加到40%的過程中,液化液的峰值黏度增長迅速且高黏度持續時間明顯增長,黏度的增加使酶解體系不易攪拌和混合均勻,這可能是Bst-MFA酶酶解高質量分數玉米淀粉時酶解效率和產物產率降低的主要原因之一。與40%玉米淀粉相比,質量分數為45%時玉米淀粉在糊化和液化過程中的黏度增加并不顯著,但高黏度持續時間明顯加長,且最終液化液的黏度高于其他質量分數體系。同時,當底物質量分數為45%時,在淀粉糊化、液化過程中的黏度曲線(峰值黏度附近)會出現波動現象,這可能與高黏度下反應體系未攪拌均勻有關。當玉米淀粉質量分數升高至50%時,60 ℃時已較難攪拌與混合均勻,在糊化、液化過程中出現結塊現象導致黏度曲線無法測定,這可能是因為50%的玉米淀粉由于水分含量過低,在糊化、液化過程中淀粉顆粒的天然半結晶結構破壞程度較小,抗酶解性能增加[23],從而導致Bst-MFA酶的酶解效率顯著降低。

圖4 不同質量分數玉米淀粉液化過程中黏度變化曲線Fig.4 Viscosity curves of corn starch milk at different concentrations during liquification注:曲線1,2,3,4,5,6分別表示玉米淀粉濃度為10%,20%,30%,35%,40%,45%。

2.5 底物質量分數對液化產物相對碘藍值的影響

直鏈淀粉和支鏈淀粉均可以和I2形成絡合物[24]而顯色,因此淀粉酶解產物的碘藍值可以用來反映其與碘形成絡合物能力的強弱。通常,當寡糖鏈的聚合度大于12時才可以和I2形成絡合物并顯色,且顯色強度與聚合度有關,因此,通過測定淀粉反應過程中酶解產物的碘藍值,可以推斷淀粉水解產物的鏈段聚合度和分子量大小[25],從而判斷玉米淀粉水解程度。

不同質量分數玉米淀粉酶解反應過程中的相對碘藍值變化如圖5所示。通常,在玉米淀粉水解過程中,體系的相對碘藍值會迅速降低。BAILEY等[25]發現,當麥芽糊精聚合度小于12時不能與I2結合顯色。由圖5可知,當底物質量分數為10%時,反應過程中酶解產物的相對碘藍值迅速降低,反應50 min后幾乎不能檢測樣品碘藍值,說明體系中水解產物的分子量較小、鏈長較短,淀粉分子已被充分水解。隨著底物質量分數的升高,相同反應時間樣品的相對碘藍值逐漸增加,當玉米淀粉質量分數為20%~45%時,相同反應時間各樣品相對碘藍值逐漸增加,但增幅相對較??;當玉米淀粉質量分數升高至50%時,淀粉酶解產物相對碘藍值明顯高于其他反應體系,反應120 min后水解產物相對碘藍值仍有11.08%。KONG等[26]用耐高溫α-淀粉酶液化不同質量分數玉米淀粉時發現,當底物質量分數為10%時,酶水解底物的模式表現出接近TAKA淀粉酶(嚴格內切)的內切作用模式,淀粉分子的內鏈被攻擊,淀粉水解產物的相對碘藍值下降較快;當底物質量分數升高至45%時,酶對底物的作用模式更傾向于多重攻擊,即在反應前期,酶更多地作用于淀粉分子的外鏈,導致水解產物的相對碘藍值降低不明顯。由表1可知,當底物質量分數升高時,最終產物中G7的質量分數高于其他低質量分數反應體系,結合圖5相對碘藍值隨玉米淀粉質量分數的變化趨勢,推測Bst-MFA酶作用于不同質量分數的玉米淀粉時可能表現出與耐高溫α-淀粉酶相同的作用模式,其詳細的作用機理有待進一步分析。

圖5 不同質量分數玉米淀粉反應過程中相對碘藍值的變化Fig.5 The relative blue value of corn starch milk at different concentrations during reaction

2.6 底物濃度對糖化過程中體系黏度的影響

Bst-MFA酶可以依次完成對玉米淀粉的液化和糖化過程來制備直鏈麥芽低聚糖[10]。不同濃度玉米淀粉糖化過程中體系黏度變化如圖6所示。在玉米淀粉糖化過程中,體系黏度逐漸降低,且隨玉米淀粉質量分數的提高,糖化過程中反應體系的黏度下降速率逐漸加快。當玉米淀粉質量分數為10%~40%時,體系黏度一直處于較低水平,黏度對Bst-MFA酶水解玉米淀粉的影響并不明顯;當底物質量分數升高至45%時,糖化反應前期體系黏度較大,反應8 h后體系黏度明顯下降并趨于穩定,黏度的降低使得Bst-MFA酶酶解玉米淀粉分子的速度加快,體系中直鏈麥芽低聚糖的含量逐漸增多;當玉米淀粉質量分數升高至50%時,糖化起始階段體系黏度高達1 925 mPa·s,為45%質量分數起始黏度的3.58倍,反應12 h后體系黏度雖降為起始時的37.51%(722 mPa·s)并趨于穩定,但穩定后黏度仍明顯高于其他反應體系。隨底物質量分數的增加,糖化過程中黏度升高帶來的負面影響嚴重抑制了Bst-MFA酶對玉米淀粉的催化水解,導致直鏈麥芽低聚糖的產率明顯降低。

圖6 不同質量分數玉米淀粉糖化過程中黏度曲線變化Fig.6 Viscosity curve of maltodextrin with different concentration during saccharification

3 結論

在Bst-MFA酶酶解玉米淀粉生產直鏈麥芽低聚糖的過程中,玉米淀粉的初始質量分數對酶解反應有重要影響,以不同質量分數玉米淀粉為底物的酶解反應規律存在差異。隨著底物質量分數的提高,玉米淀粉經Bst-MFA酶水解24 h后產生的直鏈麥芽低聚糖和主產物G5、G6的含量均呈逐漸增加的趨勢,而直鏈麥芽低聚糖的產率逐漸降低。玉米淀粉質量分數由10%提高至45%時,產物中G1~G7的含量由91.25 mg/g增加至344.47 mg/g,提高了2.78倍,繼續提高質量分數至50%時,G1~G7的含量不再繼續增加;而玉米淀粉質量分數由10%提高至50%過程中,酶解24 h后產物中G1~G7的產率由91.25%逐漸減少至68.74%,降低了24.67%。另外,隨著玉米淀粉質量分數的提高,反應24 h后產物中G5和G6的質量分數逐漸下降,而G7等大分子的質量分數逐漸增加。其主要機理是:隨著玉米淀粉質量分數的提高,體系中淀粉分子密度變大,Bst-MFA酶與淀粉分子碰撞幾率增加,直鏈麥芽低聚糖含量逐漸升高,但底物質量分數的增加伴隨著液化和糖化過程中體系黏度的增大,水分子運動性降低,體系中的自由水明顯減少,導致Bst-MFA酶對玉米淀粉分子的水解不夠充分,直鏈麥芽低聚糖的產率逐漸降低。另外,Bst-MFA酶在不同質量分數玉米淀粉中的酶解作用模式可能存在差異,這也是導致直鏈麥芽低聚糖產率降低的原因之一,還有待于進一步研究加以驗證。

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