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摘要
【目的】建立鲜甘薯料液的酶法降黏工艺,并实现鲜甘薯料液不加水直接发酵制备乙醇。【方法】从中国甘薯主产区选择12个种植范围较广的淀粉型甘薯品种作试验材料。分析甘薯主要成分(干物质、淀粉、蛋白质、可溶性糖、果胶、半纤维素、纤维素和木质素)与鲜甘薯料液黏度的相关性并选择对应的降黏酶。研究料水比(1﹕0、2﹕1、3﹕2、5﹕4和1﹕1)、酶处理时间(1、2、3、4和5 h)、酶添加量(纤维素酶:1.0、1.5、2.0、2.5和3.0 GCU·g-1;果胶酶:1.0、1.5、2.0、2.5和3.0 U·g-1)和酶处理温度(30℃、40℃、50℃、60℃和70℃)对酶法降黏效果的影响。通过正交试验确定最佳酶处理条件,并分析其在不同品种鲜甘薯直接发酵制备乙醇中的效果。【结果】对于12个供试淀粉型甘薯品种,在所有组分中,除了半纤维素(r=-0.239)和木质素(r=-0.069)外,其他组分均与黏度呈正相关(干物率,r=0.356;淀粉,r=0.211,可溶性糖,r=0.307;蛋白质,r=0.266;果胶,r=0.526;纤维素,r=0.600)。其中,果胶(P<0.01)和纤维素(P<0.05)与料液黏度分别呈极显著和显著正相关性。根据极差分析发现,对酶处理效果影响由大到小的酶处理条件分别为酶用量、料水比、酶处理时间和酶处理温度。基于正交试验结果并考虑到工业应用的实际情况,确定最佳酶处理条件为:料水比1﹕0、纤维素酶1.5 GCU·g-1、果胶酶1.5 U·g-1、温度50℃、作用3 h。经过酶处理后,鲜甘薯料液黏度明显下降。除皖苏178号(4 930 cp)外,其余品种的料液黏度在经过酶处理后均低于3 000 cp,降黏幅度95.07%—99.31%。乙醇发酵结束后,11个甘薯品种的乙醇含量均高于12%(v/v),其中有9个品种的发酵效率达到90%以上。【结论】果胶和纤维素是造成甘薯料液黏度高的主要成分。在液化前通过添加纤维素酶和果胶酶可以有效降低鲜甘薯料液黏度,并实现鲜甘薯料液不加水直接发酵制备乙醇。
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单位中国农业科学院甘薯研究所; 江苏徐淮地区徐州农业科学研究所
