酶联合挤压对脱胚玉米活化的影响及反应机制研究

The method of producing glucose syrup with extruded degermed corn by combination of extrusion activation and amylase has obvious advantages, such as omit the traditional jet liquefaction process, save cost, reduce sewage. But the microscopic mechanism of changing starch structure and gelatinization dynamic during extrusion was lack, the mechanism of amylase binding the substrate and degraded the starch in concentration solid substrate are less study, which limited the application of this technology. This project aims to reveal the law of extrusion activation combined amylase degradation to change the corn starch crystal structure, the thermal characteristics, particle morphology and particle size used the scientific approach of carbohydrate chemistry, enzymology, crystallography and mechanical chemistry.The influence of extrusion activation combined amylase degradation on the syrup DE value, starch conversion and filtering speed was studied in the project. The starch gelatinization dynamics and enzyme reaction kinetics model were established during extrusion at solid high water environment. The aim of the project is to improved the reaction activity of degermed corn starch by extrusion joint amylase, reduce the starch-lipid complex, strengthen liquefaction hydrolysis of the extrudates, improve the efficiency of hydrolysis, which to provide theoretical guidance and technical support to improve liquefaction and saccharification of traditional process,reduce the energy consumption. The basic research for the key technology of glucose syrup process taken in the project. And has important theoretic value and practical application value.

脱胚玉米经酶联合挤压活化用于淀粉糖浆的生产，省去传统喷射液化工序、简化生产工艺、降低成本、减少污水排放，具有明显优势，但目前缺乏对挤压过程淀粉结构改变的微观机理和挤压糊化动力学研究，没有建立稳定的固态高水分酶反应动力学方程，从而限制了本技术的应用。本项目拟采用糖化学、酶学、晶体学、机械化学等相关学科的方法和手段，揭示酶联合挤压活化对玉米淀粉的相变、结晶结构、热特性、颗粒形貌、粒度变化及糖浆DE 值、淀粉转化率和过滤速度等相关技术指标的影响规律，建立挤压机内固态高水分环境下的淀粉糊化动力学和酶反应动力学模型。通过酶联合挤压提高脱胚玉米淀粉的反应活性，减少淀粉脂复合物产生，强化挤出物的液化水解，提高水解效率，进而改良淀粉糖浆生产的液化、糖化工艺。本项目对淀粉糖浆生产的关键技术进行基础研究，为酶联合挤压活化技术在淀粉糖浆生产中的应用提供理论依据和技术支持，具有重大理论价值和实际应用价值。

脱胚玉米经酶联合挤压活化用于淀粉糖浆的生产，省去传统喷射液化工序、简化生产工艺、降低成本、减少污水排放，具有明显优势，但目前缺乏对酶联合挤压过程中淀粉结构改变的微观机理、挤压糊化动力学以及淀粉酶在淀粉相变过程中如何与底物结合并发挥作用方式的研究。用酶联合挤压技术共同处理淀粉含量高的谷物过程有赖于原料中淀粉的适当转变和酶与底物作用规律，对挤压过程中淀粉相变和酶扩散的深入研究尤为重要。. 依托本项目，首先对酶联合挤压系统改进和优化，改进螺杆构型、阻流环及倒流槽等螺杆元件，寻求最优组合，增加了原料在挤压机内的停留时间，使淀粉受低剪切作用并降解；优化各段套筒温度，适于淀粉酶活性的发挥，促进淀粉酶与底物的结合并降解淀粉；研究了酶联合挤压过程的系统控制条件对脱胚玉米在挤压过程中特性的影响，发现了探求酶联合挤压活化的控制条件对挤出物制取淀粉糖浆的指标的影响规律；研究了脱胚玉米的主要成分在挤压过程中如何发生的变化，以及这些变化对挤出物的液化和糖化降解效果的影响规律；研究糊化过程中淀粉颗粒的变化行为，建立酶联合挤压下脱胚玉米在不同剪切力下淀粉糊化过程中颗粒变化的物理规律；建立了适合于淀粉在固态高水分（水分含量30%~50%）下低温（<100℃）酶法挤压的糊化动力学和酶反应动力学模型；通过酶联合挤压提高脱胚玉米淀粉的反应活性，减少淀粉脂复合物产生，强化挤出物的液化水解，提高水解效率，进而改良淀粉糖浆生产的液化、糖化工艺。通过酶联合挤压提高脱胚玉米淀粉的反应活性，减少淀粉脂复合物产生，强化挤出物的液化水解，提高水解效率，进而改良淀粉糖浆生产的液化、糖化工艺。本项目对淀粉糖浆生产的关键技术进行基础研究，为酶联合挤压活化技术在淀粉糖浆生产中的应用提供理论依据和技术支持，具有重大理论价值和实际应用价值。. 依托本项目的资助，共发表相关研究论文18篇，培养硕士研究生6名，1名项目组主要成员到美国密苏里州立大学进行了国际学术交流，参加国内国际学术会议8次，发表会议论文和做主题报告6次。