酶制剂是利用特殊菌种发酵产生的一种具有生物活性的蛋白质，生物酶有三个特性：作为一种蛋白质，是高效生物催化剂，作用条件温和，具有专一性。在玉米湿法加工过程中，针对皮层通过加入纤维素酶，利用酶的特性，首先水解纤维素，形成孔洞，其次打破纤维素致密的晶体结构，进而松动表皮，致使利于种皮脱落，进而减少淀粉粘连，利于纤维洗涤。在胚乳细胞外侧有层细胞壁，叫胚乳细胞壁，其主要是由木聚糖和β-葡聚糖组成。木聚糖是一种非淀粉多糖，大多数谷物的糊粉层细胞外薄壁和胚乳层细胞外薄壁的60%～70%是由它构成，其在水溶液中形成粘度较高的胶状溶液，使其玉米淀粉生产中不利于亚硫酸、乳酸等作用，由于其具有高吸水性，将淀粉及蛋白质粘结在一起，造成淀粉蛋白质分离困难，β-葡聚糖也是一种非淀粉多糖，是谷物细胞壁的主要组成部分，也具有吸水膨胀的性质，通过加入木聚糖酶和 β-葡聚糖酶，能够有效地酶解木聚糖及β-葡聚糖，进而降低吸水性及粘度，破坏细胞壁结构，促进浸泡剂的渗透作用，降低淀粉及蛋白质的粘度，进而实现淀粉蛋白质的有效分离。
本研究通过玉米淀粉湿法加工过程中添加高效复合酶，研究其对生产过程中的能耗、淀粉收率及设备利用率的影响。
1 材料和方法
1.1 实验材料
复合酶制剂：甘肃白银赛诺生物科技有限公司；酶制剂添加罐2个，规格1 200 kg；酶反应罐4个，配备机械双叶搅拌器。
1.2 实验方法
1.2.1 样品采集方法
酶制剂用15～20倍的新鲜水稀释溶解，将稀释液用计量泵按照每分钟25升的流量，加入第3级纤维洗涤泵入口，随物料打入酶反应罐，按照先进先出原则，使酶与纤维浆料混合反应 2.5 h后，在前期研究中确定复合淀粉酶制剂添加位置在玉米纤维洗涤系统第4级中，利用高压泵将酶及纤维浆料打入纤维洗涤筛第4级，分别对胚芽挤压机、纤维挤压机出料进行取样，酶制剂添加量：添加量0.02%（以商品玉米重量计），每日添加量 400 kg（25 kg/6 h）。
1.2.2 检测方法
检测胚芽的总淀粉含量，游离淀粉含量，水分；纤维的总淀粉含量，游离淀粉含量，水分。
淀粉含量：参照GB/T 25219《粮油检验玉米淀粉含量测定》近红外法；
水分：参考GB 5009.3《食品安全国家标准食品中水分的测定》第一法（直接干燥法）；
蛋白含量：参考GB 5009.5《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》。
1.3 数据分析
数据分析应用DPSv7.05及SPSS11.5数据统计软件。
2 结果与分析
2.1 添加复合酶前后的运行设备运行状况
添加复合酶前后车间运行状况见表 1～2，从表1～2添加复合酶前后数据对比看出，通过添加酶制剂，脱水干燥设备由原来18台降为15台。挤压机电流明显增加，由原来35 A提高到50 A，设备效率提高20%。蒸汽消耗由原来72 t/h降到，70 t/h，蒸汽单耗由原来1.34降到1.31，电单耗由原来207降到203，这是由于添加复合酶制剂后，可将玉米的胚乳淀粉细胞壁及种皮纤维水解破坏，有利于分离蛋白质、胚乳淀粉及纤维；同时，复合酶制剂的催化水解作用也降低了淀粉生产中浆液物料黏度，使机械分离更有效，脱水更容易，进而降低了能耗。
表1 添加复合酶前设备运行状况
Table 1 Operation status of equipment before adding complex enzyme
2020年 负荷/% 脱水干燥设备台数干燥机内压/Mpa挤压机电流/A蒸汽单耗/(t/t)电单耗/(kW·h/t) 浆量/m3 运行方式 干燥面积/m2 5.16 116.4 18 0.30 35 1.35 205 9.0 2+2+2 7 000 5.17 116.6 18 0.40 35 1.31 201 8.5 2+2+2 7 000 5.18 114.4 18 0.30 38 1.35 206 8.9 2+2+2 7 000 5.19 114.3 18 0.40 37 1.36 204 8.7 2+2+2 7 000 5.20 110.1 18 0.35 33 1.31 203 8.6 2+2+2 7 000 5.21 109.6 18 0.38 34 1.36 209 9.0 2+2+2 7 000 5.22 110.2 18 0.43 38 1.35 207 8.8 2+2+2 7 000平均值 112.9 0.39 36 1.34 207 8.7
表2 添加复合酶后设备运行状况
Table 2 Operation status of equipment after adding complex enzyme
日期 负荷/% 脱水干燥设备台数干燥机内压/Mpa挤压机电流/A蒸汽单耗/(t/t)电单耗/(kW·h/t)包装物情况加浆量/(m3/h) 运行方式 干燥面积/m2 5.23 118.24 12 0.54 48 1.32 198 偏小 8.0 2+2 5 000 5.24 111.21 12 0.62 50 1.28 202 偏小 7.6 2+2 5 000 5.25 108.48 12 0.55 48 1.35 201 偏小 7.5 2+2 5 000 5.26 109.55 15 0.51 47 1.36 偏小 8.5 2+1+2 5 750 5.27 115.43 15 0.54 50 1.33 206 正常 9.0 2+1+2 5 750 5.28 113.37 15 0.53 49 1.36 205 偏小 8.4 2+1+2 5 750平均值 112.70 0.53 49 1.31 203 8.0
2.2 添加酶制剂前工艺运行控制参数
添加酶制剂前后工艺运行控制参数见表3～4，在玉米淀粉湿法加工过程中，挤压纤维的平均水分含量由添加复合酶制剂前的 63.1%下降到添加复合酶制剂后的59.4%，见表5，挤压机总淀粉含量由没加酶制剂前 17.7%降到 15.2%，挤压后纤维游离淀粉含量由添加复合酶前的 3.9%降到了添加复合酶制剂后的2.7%见表6，这是由于添加复合酶制剂后，可将玉米的胚乳淀粉细胞壁及种皮纤维水解破坏，有利于分离蛋白质、胚乳淀粉及纤维；同时，复合酶制剂的催化水解作用也降低了淀粉生产中浆液物料黏度，使机械分离更有效，脱水更容易，导致挤压机纤维水分降低，同时纤维中链接淀粉被酶制剂酶解，分子链被打断，进而游离出来，降低了总淀粉含量，通过水洗分离游离淀粉，进而提高了淀粉收率。
表3 添加复合酶前运行控制参数
Table 3 Operation control parameters before adding complex enzyme %
2020年 3号湿纤维水分4号湿纤维水分胚芽水分纤维淀粉含量游离淀粉含量胚芽淀粉含量胚芽游离淀粉含量纤维蛋白含量淀粉收率5.16 62.4 65.0 52.0 17.3 4.60 13.7 2.40 11.9 72.07 5.17 62.5 64.3 50.0 17.9 3.70 15.0 0.80 12.2 71.91 5.18 64.5 63.0 49.0 17.1 3.73 11.0 0.74 11.8 71.27 5.19 63.5 64.7 51.5 18.1 3.60 11.3 1.40 12.4 71.35 5.20 63.7 64.8 49.5 17.3 3.70 12.2 2.00 12.2 71.82 5.21 63.3 63.8 52.5 18.3 4.40 12.4 1.95 12.1 72.32 5.22 63.2 63.0 49.0 18.2 4.50 11.0 1.43 12.5 71.37平均值 63.3 64.3 50.3 17.7 3.90 12.4 1.50 12.1 71.73
表4 添加复合酶后运行控制参数
Table 4 Operation control parameters after adding complex enzyme %
2020年 3号湿纤维水分4号湿纤维水分胚芽水分纤维淀粉含量游离淀粉含量胚芽淀粉含量胚芽游离淀粉含量纤维蛋白含量淀粉收率5.23 58.6 60.1 52.0 15.9 0.9 10.9 1.2 11.8 70.22 5.24 59.2 62.0 50.3 16.9 3.1 12.9 1.8 12.1 71.95 5.25 59.7 63.0 50.4 15.3 2.9 12.4 2.3 11.6 72.16 5.26 58.4 62.5 51.0 14.7 3.0 10.9 1.3 11.9 71.77 5.27 61.0 59.0 54.0 14.1 2.5 12.3 1.3 12.2 70.92 5.28 59.0 61.0 51.0 15.2 2.8 12.4 2.6 11.4 72.93 5.29 59.0 60.0 50.6 14.7 2.7 12.1 1.7 11.8 72.50平均值 59.0 61.0 50.8 15.2 2.7 12.1 1.7 11.8 71.80
表5 生产过程中添加复合酶前后纤维产物的水分
Table 5 Moisture content of fiber products before and after adding complex enzyme in production process %
挤压纤维水分取样日序号 加酶前 加酶后1 62.5 58.6 2 64.5 59.2 3 63.3 59.7 4 63.9 58.5 5 62.0 61.0 6 62.1 59.2平均值 63.1 59.4
表6 生产过程中添加复合酶前后纤维产物的淀粉含量
Table 6 Starch content of fiber products before and after adding complex enzyme in production process %
取样日序号 加酶前 加酶后 加酶前纤维中总淀粉含量 纤维中游离淀粉含量1 17.9 15.9 4.6 2 17.9 16.8 3.7 3 17.0 15.3 3.7 4 18.1 14.7 3.7 5 17.3 14.1 4.4 6 18.3 15.2 4.5 7 18.2 14.7 3.9平均值 17.8 15.2 3.9 2.7images/BZ_115_998_1928_1193_1988.pngimages/BZ_115_998_1990_1193_2404.png
3 结论与分析
玉米淀粉加工复合酶将玉米的胚乳淀粉细胞壁及种皮纤维裂解，有效分离蛋白质、胚乳淀粉及纤维，使机械分离更有效、彻底；玉米中纤维素、半纤维素的降解使纤维亲水性降低，提高纤维脱水效率，降低能耗；降低淀粉生产系统物料黏度，减少设备负荷，提高产能，降低能耗。
通过本研究发现，复合酶制剂能够有效降低纤维洗涤系统粘度，纤维洗涤顺畅，纤维中游离淀粉含量由3.9%降到2.7%，淀粉收率得到提高。添加酶制剂后，脱水后纤维水分降低3.7%，减少纤维脱水及干燥设备的使用数量，有效降低纤维干燥工序蒸汽消耗量，复合纤维素酶完全适合于玉米湿法加工工艺。
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