（新疆天業(yè)（集團(tuán)）公司，石河子市，832000） 黃曉燕

1 前言

檸檬酸是一種重要的有機(jī)酸，又名枸櫞酸，無色晶體，常含一分子結(jié)晶水，無臭，有很強(qiáng)的酸味，易溶于水。其鈣鹽在冷水中比熱水中易溶解，此性質(zhì)常用來鑒定和分離檸檬酸。結(jié)晶時控制適宜的溫度可獲得無水檸檬酸。在工業(yè)，食品業(yè)，化妝業(yè)等具有極多的用途。

玉米粉中含有豐富的碳源、氮源及微量元素，是發(fā)酵檸檬酸的良好原料，玉米粉中淀粉含量占70%以上，蛋白質(zhì)占9%以上，還含有脂肪、纖維等。玉米粉在用于檸檬酸發(fā)酵時，需先經(jīng)過淀粉液化過程，主要研究玉米粉液化對檸檬酸發(fā)酵的影響。

2 玉米粉液化

2.1 玉米粉液化工藝

玉米粉液化工藝是指玉米粉在一定的條件下,利用液化酶使糊化淀粉水解成小分子糊精和低聚糖,淀粉分子量越來越小、反應(yīng)液粘度不斷下降、流動性斷增強(qiáng)的過程,工業(yè)上稱為液化。液化需具備三大基本條件:水、熱、酶。酶是一種蛋白質(zhì),在淀粉液化過程起著至關(guān)重要的作用,影響起作用的主要因素是底料顆粒度、環(huán)境PH值和溫度。常用的液化方法包括一次升溫液化法、連續(xù)進(jìn)出料液化法、噴射液化法和分段液化法。本文研究的玉米粉液化工藝即為噴射液化法和分段液化相結(jié)合的工藝,也就是一次加酶噴射液化工藝和二次加酶工藝相結(jié)合的液化工藝。

2.2 玉米粉碎

玉米粉在液化前需把原料玉米進(jìn)行粉碎，玉米經(jīng)粉碎后成為粉末原料，其目的是使植物組織破壞，釋出淀粉，增加原料與蒸汽的接觸面，增加受熱面積，有利于淀粉顆粒的吸水膨脹、糊化，提高熱處理效率，縮短熱處理時間，為酶能均勻地水解淀粉創(chuàng)造良好的條件。另外，粉末狀原料加水混合后容易流動輸送。

2.3 玉米粉浸泡

原料玉米經(jīng)過粗碎后粒度仍比較大，通過預(yù)先對其用熱水進(jìn)行浸泡，加快吸收水分，促進(jìn)組織軟化，淀粉膨化，提高了原料的粉碎細(xì)度，從而也就提高了原料的液化效果。浸泡效果與浸泡時間、原料質(zhì)量、浸泡水溫有關(guān)。浸泡時水溫不能太高，否則，原料與高溫水接觸時，來不及混合均勻，部分原料已糊化而結(jié)塊，將造成料液輸送困難，并可能導(dǎo)致最終液化不徹底。另外要防止低溫浸泡時間過長，因為原料在低溫浸泡時除吸水速度慢外，乳酸菌易于發(fā)酵，產(chǎn)生乳酸，致使發(fā)生液化困難。

2.4 玉米粉中淀粉的糊化

淀粉顆粒是一種親水膠體，水分能滲入到淀粉顆粒內(nèi)部，吸收水分后開始膨脹，當(dāng)溫度達(dá)到一定限度后，淀粉突然很快地吸收大量水分繼續(xù)膨脹，當(dāng)?shù)矸垲w粒的體積增大到50～100倍時，各巨大分子之間的聯(lián)結(jié)便減弱到解體的程度，粘度增加很多，淀粉擴(kuò)散到溶液中，這種現(xiàn)象稱為淀粉的糊化。

淀粉顆粒對于酶作用的抵抗力強(qiáng)，很難直接液化，淀粉液化的實質(zhì)是在淀粉顆粒因受熱膨脹、糊化破壞了其結(jié)晶結(jié)構(gòu)之后進(jìn)行的，例如：細(xì)菌α-淀粉酶水解淀粉和水解糊化淀粉速度比為1：20 000，因此淀粉糊化是酶法液化的第一個重要步驟。淀粉是由許多葡萄糖分子經(jīng)脫水縮合而成的高分子化合物，檸檬酸生產(chǎn)菌黑曲霉只能利用單糖進(jìn)行檸檬酸的合成，因此必須將大分子的淀粉逐步水解成單糖才能被微生物細(xì)胞所吸收和利用。

2.5 玉米粉的液化

玉米經(jīng)過粉碎、調(diào)漿、浸泡、糊化后，添加細(xì)菌α-淀粉酶后，經(jīng)過噴射液化及二次加酶液化后，將玉米粉中淀粉由α-淀粉酶催化完成液化，這種酶能夠?qū)⒋蠓肿拥牡矸鬯?，生成小分子的短鏈糊精及低聚糖，為檸檬酸發(fā)酵提供良好的碳源。

3 玉米粉液化對檸檬酸發(fā)酵的影響

3.1 玉米粉碎粒度對液化、過濾及發(fā)酵的影響

原料的粉碎粒度對糊化率有影響。原則上是粉碎越細(xì)越好，從糊化角度考慮，粒度細(xì)的粉漿溶解性好，容易糊化，從過濾性看，粉漿太細(xì)，淀粉粒易堵塞濾布孔眼，不利于過濾，濾餅抽吸不干，濾渣中含糖量增加，造成糖的損失。另外粉碎過細(xì)，消耗電力。此外淀粉的溶解還受噴射過程中的摩擦和放料等條件影響，因此，粉碎度過細(xì)也無必要。而粒度過大，蒸汽很難滲透到粉粒的內(nèi)部，可能造成糊化不完全，由于淀粉顆粒的結(jié)晶結(jié)構(gòu)對酶的抵抗力增強(qiáng)，從而使液化不透，導(dǎo)致液化不能完全進(jìn)行，從而降低效率，并使蛋白飼料的量增加，蛋白飼料損失糖量增加，使發(fā)酵總糖降低，最終降低了產(chǎn)酸量。這樣的液化液作為調(diào)氮液進(jìn)入發(fā)酵罐會使發(fā)酵液滅菌不透，給正常發(fā)酵帶來麻煩。根據(jù)工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)結(jié)果表明，粉漿細(xì)度不低于50目，不高于80目，以70目為宜，這樣液化性和過濾性均好。

3.2 液化條件對液化效果的影響

3.2.1 液化溫度

液化溫度影響淀粉酶的活力，根據(jù)使用淀粉酶的最佳活性溫度，確定液化溫度，溫度高于淀粉酶活性溫度，會使淀粉酶失效，或者降低淀粉酶活力，無法正常完成液化；溫度低于淀粉酶活性溫度，會使淀粉酶無法充分發(fā)揮活力，會使玉米粉中淀粉的分解不完全，通過淀粉碘液測試可判斷液化效果

3.2.2 液化時間

液化時間與料液還原糖含量、碘試劑顯色反應(yīng)有著密切關(guān)系，合適的液化時間，會使淀粉酶發(fā)生充分作用，合格的碘試顯色為碘試劑原色，這種液化時間，會增加液化液過濾性能。

3.2.3 液化起始pH值

液化起始pH值對液化過濾影響較大，通常在玉米粉液化前會使用堿液（氫氧化鈉）調(diào)pH值至6.0～6.5，在此pH值下，淀粉酶的水解力加強(qiáng)，液化液過濾速度會加快，濾液也較澄清。

3.2.4 加酶量

加酶量大，會縮短液化時間，但是有報道稱加酶量過大，會使濾液中的Mn、Ga、溶磷、Fe等含量增加，在檸檬酸發(fā)酵過程中，這些元素的處于較低含量才有利于檸檬酸產(chǎn)酸，加酶量少，液化時間長，濾液中的Mn、Ga、溶磷、Fe等含量太低，不利于檸檬酸發(fā)酵，因此，在玉米粉發(fā)酵檸檬酸過程中，適當(dāng)?shù)募哟笥妹噶?，保證液化液中Mn、Ga、溶磷、Fe等處于較低水平，利用檸檬酸發(fā)酵。

3.3 液化效果對檸檬酸發(fā)酵的影響

玉米粉液化效果良好的表現(xiàn)為得到的液化過濾液總糖較高，還原糖較高，合適的蛋白質(zhì)含量及Mn、Ga、溶磷、Fe等元素，因此液化效果對檸檬酸發(fā)酵影響較大，液化效果不好的液化液會造成檸檬酸產(chǎn)酸低，發(fā)酵終止后殘總糖含量高，糖酸轉(zhuǎn)化率低，也有可能造成發(fā)酵不正常，發(fā)生倒罐現(xiàn)象，增加生產(chǎn)成本。

[1]何國慶主編《食品發(fā)酵與釀造工藝學(xué)》，中國農(nóng)業(yè)出版社2003：254～255

[2]陳小真，陳惠萍，郭杰炎.玉米粉原料的檸檬酸發(fā)酵初步研究[J]，工業(yè)微生物，2000（3），第30卷，第1期

[3]代真真，周勇等.檸檬酸發(fā)酵過程中液化條件的影響，食品與生物技術(shù)，2011（9）：第30卷，第5期