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本研究隶属于国家“十二五”科技支撑计划项目《高浓度玉米淀粉生物酶法制备淀粉糖产品品质研究》(2012BAD34B07))和吉林省科技厅科技成果转化计划项目——产业技术创新战略联盟项目(科技创新类)-《高品质玉米淀粉糖生产关键技术研究》(20130305026NY)。以玉米淀粉为实验原料,以场发射电子显微镜、傅里叶红外光谱、X射线衍射技术等为检测手段,采用单因素实验设计和响应面优化实验设计等研究方法,创新性地开展了两种降低玉米淀粉乳粘度的方法研究、电子束辐照技术影响玉米淀粉颗粒结构的分析、基于电子束辐照技术处理的玉米淀粉乳液化效果研究、基于电子束辐照技术处理的玉米淀粉乳糖化效果研究等四个方面的研究内容,确证了电子束辐照技术能够有效降低高浓度(45%)玉米淀粉乳的粘度和增加液化、糖化效果,并初步揭示了电子束辐照技术降低高浓度玉米淀粉乳粘度的作用机理,为后期开展高浓度玉米淀粉生产功能性低聚糖相关研究奠定技术基础。本研究所获成果如下:(1)在两种降低玉米淀粉乳粘度的方法研究中,以玉米淀粉为原料,进行了高压脉冲电场处理和电子束辐照处理实验,通过单因素实验以及响应面BBD实验设计,构建了高压脉冲电场技术降低玉米淀粉乳粘度的回归模型为:Y=1038.4188+13.163875X1+17.358375X2+262.022X3-2.8475X1X2+6.32725X1X3+18.61625X2X3+20.7081X12+77.3006X22+189.58085X32式中:自变量X1为电场强度(kv/cm),自变量X2频率(Hz),自变量X3为物料浓度(%)。优化出高压脉冲电场高压脉冲电场处理玉米淀粉乳最佳工艺参数:电场强度20kv/cm,频率1500Hz,投料浓度31.55%,玉米淀粉乳粘度为为943.709±1.013厘泊;通过单因素实验得到最佳辐照处理剂量为3.24kGy;对比两种处理方式得到最佳处理方式为电子束辐照法。(2)在电子束辐照技术影响玉米淀粉颗粒结构的分析研究中,借助场发射电子显微镜、傅里叶红外光谱、X射线衍射技术对辐照处理后玉米淀粉进行分析。扫描电子显微镜分析结果显示经过辐照处理只有淀粉颗粒表面出现许多穿透性的孔洞,而且随着辐照剂量的加大出现孔洞的淀粉颗粒数目增多且孔洞更为密集,电子束辐照可以明显改变淀粉颗粒的形状以及表面结构3.24kGy辐照剂量处理玉米淀粉颗粒出现较多孔洞而且淀粉颗粒轮廓更为清晰,因而该辐照剂量为最佳处理剂量。傅里叶红外光谱分析结果显示电子束辐照处理玉米淀粉造成了玉米淀粉中某些化学键键能的升高,3.24kGy强度辐照可以使玉米淀粉分子键能改变较多,这可能是导致辐照后玉米淀粉乳粘度降低的原因。X衍射实验结果显示电子束辐照并没有改变玉米淀粉的晶体结构,但是经辐照处理玉米淀粉结晶化度呈降低趋势,辐照剂量达到3.24kGy以后各图峰型变化不明显且结晶化度改变不显著。(3)在电子束辐照技术处理的玉米淀粉乳液化效果研究中,以电子束辐照剂量为3.24kGy的玉米淀粉为原料,投料浓度为45%,采用耐高温α-淀粉酶为催化剂,以液化DE值为衡量指标,通过单因素实验及响应面BBD实验设计,构建出3.24kGy电子束辐照玉米淀粉乳液化的回归模型为:Y=17.662+0.605X1+0.2375X2+0.0125X3+0.0675X1X2-0.0525X1X3-0.0625X2X3-0.464756X12-1.07975X22-1.93975X32式中:自变量X1为液化加酶量(u/g);自变量X2为液化时间(min);自变量X3为液化温度(℃)。在糖化工艺要求范围内,优化出电子束辐照玉米淀粉乳液化技术参数为:玉米淀粉电子束辐照剂量为3.24kGy,投料浓度为45%,加酶量为96.55u/g,液化时间为12.00min,液化温度为90℃,液化DE值为17.133±0.508,而0kGy的玉米淀粉液化DE值为22.044±1.165,与未经辐照处理的玉米淀粉相比经3.24kGy剂量辐照处理玉米淀粉液化DE值降低22.28%。(4)在电子束辐照技术处理的玉米淀粉乳糖化效果研究中,以电子束辐照剂量为3.24kGy的玉米淀粉液化液为原料,以葡萄糖淀粉酶为液化酶,以糖化DE值为衡量指标,进行单因素实验和BBD实验设计,构建出3.24kGy电子束辐照玉米淀粉乳糖化的回归模型为:Y=89.19-1.00X1+0.47X2+1.34X3+1.19X1X2-0.67X1X3+1.50X2X3-2.16X12-4.64X22-1.93X32式中:自变量X1为加酶量(u/g);自变量X2为糖化时间(h);自变量X3为糖化温度(℃)。实验设计优化得出最佳的电子束辐照处理玉米淀粉糖化工艺技术参数为:葡萄糖淀粉酶加酶量为336.5u/g,糖化时间为32.5h,糖化温度为50℃,糖化DE值为88.920±0.734,而0kGy的玉米淀粉糖化DE值为74.331±0.359,与未经辐照处理的玉米淀粉相比经3.24kGy剂量辐照处理玉米淀粉糖化DE值提高16.40%。