高濃度發(fā)酵技術(shù)是一項(xiàng)廣泛應(yīng)用于日本清酒、啤酒、葡萄酒和酒精發(fā)酵的技術(shù)。國內(nèi)外已有關(guān)于玉米、小麥、大麥高濃度酒精發(fā)酵的報(bào)道。降低高濃度物料的粘度是實(shí)現(xiàn)谷物原料高濃度發(fā)酵的關(guān)鍵一步。在液化反應(yīng)中，加水比由1B3.5降低為1B2,工藝用水將減少42.8%,醪液在加熱過程中變得十分粘稠。醪液的過度粘稠導(dǎo)致液化不徹底，妨礙糖化酶對淀粉鏈進(jìn)一步作用，進(jìn)而影響了淀粉的利用率。醪液粘度增加，還會(huì)導(dǎo)致醪液輸送困難，降低工藝流程中的熱傳導(dǎo)效率和酵母的活性。因此需要對高濃度物料中影響粘度的各種因素及測定方法進(jìn)行深入的探討。由于粘度受濃度、溫度、攪拌速度（剪切力）、加熱速度和時(shí)間等諸多變量的影響，因此實(shí)時(shí)測定十分困難。

　　Brabender粘度計(jì)可以在轉(zhuǎn)速（剪切力）恒定的情況下，以恒定的加熱/冷卻速率對物料進(jìn)行加熱或冷卻，并實(shí)施實(shí)時(shí)粘度記錄。

　　Brabender粘度測定儀廣泛應(yīng)用于淀粉和膠體的粘度測定。將Brabender粘度計(jì)應(yīng)用于玉米高濃度物料糊化、液化過程的研究，可以很好地反映玉米粉乳在糊化和液化過程中粘度化情況。

　　1 材料與方法

　　1.1 原料玉米面

　　市售鐵單4號脫臍脫皮玉米面（淀粉含量64.5%,粗蛋白15%）。酶制劑：液化酶，NOVO公司生產(chǎn)的耐高溫淀粉酶Liquozyme 120 L/S,酶活力35000u/mL.糖化酶，江蘇宏達(dá)酶制劑廠生產(chǎn)的蘇宏牌糖化酶，酶活力100 000 u/mL.酸性蛋白酶，海寧市金潮實(shí)業(yè)有限公司發(fā)酵廠生產(chǎn)，酶活力20000u/mL.纖維素酶，河北勝利酶制劑廠生產(chǎn)，酶活15000u/g.

　　玉米淀粉、蛋白粉和玉米纖維：均為當(dāng)?shù)氐矸蹚S生產(chǎn)的成品。

　　1.2 方法與檢測液化方法

　　室溫下將一定量的玉米粉與水混合，加入定量的液化酶和100 mg/L的CaCl2,攪拌均勻后，加入Brabender粘度計(jì)進(jìn)行試驗(yàn)。

　　液化：碘反應(yīng)法。

　　糖含量：斐林試劑法。

　　粘度：Brabender粘度計(jì)。粘度計(jì)轉(zhuǎn)速設(shè)定為，加熱到60e之前轉(zhuǎn)速設(shè)定為90r/min,加熱到60e后轉(zhuǎn)速設(shè)定為75 r/min.加熱/冷卻速率設(shè)定為2.5e/min.Brabender粘度計(jì)對粘度實(shí)行實(shí)時(shí)記錄，在記錄中橫軸為時(shí)間和溫度，每一小格代表1 min和2.5e,縱軸為Brabender粘度單位（BU），根據(jù)測定對象粘度的變化，每一小格分別代表20 BU或40BU.

　　2 結(jié)果與討論

　　2.1 玉米原料的糊化曲線

　　Brabender粘度計(jì)在進(jìn)行粘度測定時(shí)，首先將玉米粉乳預(yù)熱到60e,然后以每分鐘215e的加熱速度加熱到90e,保溫15 min后，以每分鐘2.5e的速度降溫到60e;以此為一個(gè)測定周期。

　　不同濃度玉米粉乳加熱的粘度變化如圖1所示。分析玉米粉乳糊化曲線，可以觀察到玉米原料加熱糊化過程的幾個(gè)階段：

　�。�1）穩(wěn)定階段： 60e以前物料的粘度幾乎沒有變化。

　�。�2）吸水膨脹和糊化階段：在66~72e這個(gè)階段淀粉顆粒吸收大量的水，并把這些水份牢牢固定在分子周圍。在Barender糊化曲線上可以觀察到粘度迅速上升，直至出現(xiàn)峰值粘度：1 800 BU.

　�。�3）穩(wěn)定階段：隨著溫度超過糊化點(diǎn)（74e）后，淀粉顆粒結(jié)構(gòu)被破壞，粘度開始下降，然后維持在一定水平。

　　（4）老化階段：隨著溫度下降，由于淀粉的回生作用，淀粉分子之間又開始重新形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，粘度又有所上升。

　　由圖可以看出，玉米粉加熱后的粘度隨著濃度的增加而上升。峰值粘度與固形物含量成正比，峰值粘度持續(xù)時(shí)間與固形物含量無關(guān)。當(dāng)固形物超過35%后，攪拌和傳熱都十分困難，無法進(jìn)行檢測。故本實(shí)驗(yàn)固形物最高濃度設(shè)為33.3%.

　　2.2 玉米原料主要成分對糊化粘度的影響

　　普通玉米粉（脫臍）含淀粉64.5%、蛋白質(zhì)15%、纖維10%、水分9%和少量的灰分。

　　圖表明以15%濃度的淀粉、蛋白粉和玉米纖維為例的玉米粉加熱粘度的變化情況。即玉米淀粉呈典型的淀粉糊化曲線，峰值粘度達(dá)880 BU,峰值粘度持續(xù)時(shí)間為20 min,在90e保溫的過程中粘度520~600 BU;蛋白粉加熱變性，粘度升高，并維持在峰值粘度260BU;玉米纖維在溫度變化過程中粘度變化很小。

　　通過對圖的分析可以看出：玉米原料中引起熱粘度升高的主要因素是淀粉的糊化和蛋白質(zhì)的熱變性，其中淀粉的糊化是最主要因素。因此添加適量的液化酶，切斷淀粉的葡萄糖長鏈，釋放出一部分糊化過程中固定的水分子，可降低醪液的粘度。

　　3 小 結(jié)

　�。�1）玉米粉乳加熱過程中粘度升高主要是淀粉糊化和蛋白質(zhì)變性引起的。通過對圖2和圖3的對比發(fā)現(xiàn)玉米粉和玉米淀粉的糊化粘度曲線形狀基本相同，進(jìn)而可以斷定玉米粉乳加熱粘度升高的最主要因素是淀粉的糊化作用。因此在玉米糊化點(diǎn)前（60e）加入10u/g的液化酶預(yù)處理20min,可降低60%的峰值粘度及峰值粘度持續(xù)時(shí)間，并可防止淀粉糊的老化回生。

　�。�2）預(yù)處理添加100 u/g原料的纖維酶對于峰值粘度影響很小，但由于纖維素酶可以起到打開纖維素包裹淀粉顆粒的作用，可明顯提高液化反應(yīng)效率。

　�。�3）預(yù)處理時(shí)添加蛋白酶對液化降低粘度作用很小，但是考慮到它對發(fā)酵的促進(jìn)作用，可以在糖化后添加。