影响淀粉盐酸水解的主要因素

影响淀粉盐酸水解的主要因素摘要通过检测不同盐酸浓度、不同水解温度、不同水解时间下淀粉水解所得葡萄糖的收率，探索盐酸浓度、水解温度对淀粉盐酸水解的影响，从而在此基础上确定最佳水解时间。结果明，淀粉在2.5mol/L的盐酸及100℃条件下能得到理想的水解效果，太高的盐酸浓度易导致副反应发生，过低的盐酸浓度降低水解速度，延长水解时间。关键词淀粉水解；盐酸浓度；水解温度；水解时间多糖是生物体中广泛存在的物质，是生物体内除蛋白质和核酸以外的又一类重要的生物大分子[1，2]。植物多糖按其功能可分为不溶性多糖，贮存性多糖和具有复杂生理功能的多糖。从20世纪70年代开始逐渐发现植物多糖及其水解产物具有多方面的药理作用，如增强免疫、抗肿瘤、活血抗栓、降血压、降血脂等，特别是其水解物，分子量低，可渗性好，抗原性好。因此近年来植物多糖水解及其产物的研究日益受到人们的重视。食品中淀粉含量的测定是食品检测分析中常规分析项目之一。淀粉作为从淀粉制备葡萄糖一直以来是葡萄糖生产的主要途径之一。食品中淀粉含量的测定方法有多种，其中国家法中有酶水解法和酸水解法两种[3]。尽管酶解淀粉生产葡萄糖成为比较普遍的方法，但是淀粉酸水解法因其操作较酶水解法简单快速而被人们广泛采用。然而酸水解法仍然有一些问题值得探讨，比如盐酸浓度及水解温度对水解速度的影响等[4]。这些关键性问题的解析对教学实验以及工业应用都有一定的参考价值，而目前仍无文献对其进行详细的讨论，笔者通过实验初步探索了影响面粉盐酸水解的因素，为实验教学和工业化生产奠定了良好的基础。1材料与方法1.1仪器与试剂722分光光度计（上海菁化科技仪器有限公司），比色杯，比色管，容量瓶，试管，水浴锅。浓盐酸、氢氧化钠、3、5二硝基水杨酸，酒石酸钾钠等均为国产分析纯。面粉购自农贸市场。1.2不同浓度盐酸对淀粉水解的影响准确称量10份0.1g的面粉，分别加入4mL不同浓度的盐酸（0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0mol/L），即为待分析的10组淀粉水解反应管。每管分别在反应5min、10min、15min和20min四个时间点取样进行定量和定性分析。1.3不同水解温度对盐酸水解速度的影响称取四份0.1g面粉，分别加入4mL2.5mol/L的盐酸溶液，同时置于50、60、75、85、100四种水浴锅中进行水解。20min后取样进行定性和定量分析。1.4淀粉水解液的定性分析取碘-碘化钾试液，与少量淀粉水解液混合，观察呈色反应。1.5淀粉水解液的定量分析首先制备葡萄糖标准曲线。将淀粉水解液离心，准确移取一定量的上清液，用氢氧化钠中和。加入3、5-二硝基水杨酸试剂，混匀后放入沸水浴中反应5min，取出后冷却，用比色管定容至25mL。在540nm下测定溶液的吸光值。与葡萄糖标准曲线比较后得到准确的糖含量。2结果2.1不同浓度盐酸对淀粉水解的影响从水解反应产生的颜色来看，各组淀粉水解液反应10分钟后，盐酸浓度大于或等于3.5mol/L的反应管呈现出黄色。且盐酸浓度越高，颜色越深。反应20分钟后，盐酸浓度达到3.0mol/L即开始呈现出淡黄色，而盐酸浓度低于3mol/L的反应管始终为无色。定量结果显示，浓度大于3mol/L的盐酸溶液催化淀粉水解10min后即反应完全。然而反应溶液呈现黄色，且颜色的深浅与盐酸浓度成正相关。值得注意的是，浓度大于3.5mol/L的盐酸催化淀粉水解随着水解时间的延长，葡萄糖的表观回收率先增加后减少（表1，图1，图2），可能是发生了副反应消耗掉了部分葡萄糖。浓度大于或等于2.5mol/L的盐酸催化淀粉水解20分钟后，水解基本完全，回收率基本达到峰值（表1，图1）。对10组水解5分钟后的样品进行分析，发现葡萄糖的收率与盐酸浓度基本成线性关系（表1）。2.2淀粉完全水解所需时间与盐酸浓度的关系本文结果显示，淀粉水解反应速度与盐酸浓度成正比（表1，图1）。因此，淀粉水解完全所需时间长短与所用盐酸的浓度相关，本实验结果显示完全水解0.1g面粉，2.5mol/L盐酸需要15min，3mol/L盐酸需要10min，而5mol/L盐酸只要5min（表1）。水解完全后，延长水解时间可增加副反应产物，而且此效应随着盐酸浓度的增加而增加，导致葡萄糖的表观收率降低（图3）。然而当盐酸浓度控制在3mol/L以下，很少有副反应发生，离心后可得到无色透明的葡萄糖液。过低的盐酸浓度大大降低水解反应的速度，0.5mol/L的盐酸催化反应20min后，反应只进行了近20%左右（表1）。2.3温度对淀粉盐酸水解的影响本文选用2.5mol/L盐酸溶液来试验温度对淀粉水解的影响。结果显示，水解20min后，50℃的样品组的淀粉几乎未发生水解，葡萄糖的收率只有0.55%，100℃的样品几乎完全水解，葡萄糖的收率达77.50%（表1）。淀粉水解速度与温度近似线性关系（图4）。3讨论实验证明，盐酸浓度是影响面粉水解的主要因素之一。淀粉水解的速度随盐酸浓度增加而增加，然而副反应也随之增加，导致面粉中淀粉含量测定结果发生偏差，同时副反应产物给后续的工业纯化增加难度和成本。权衡水解速度与副反应发生率是非常必要的，本文发现2.5mol/L的盐酸在催化面粉水解方面具有比较优势。高浓度的盐酸水解淀粉时，由于有色副产物的产生，水解刚完全时，表观葡萄糖收率会稍偏高，但随着时间的进一步延长，产生葡萄糖被消耗，表观葡萄糖随之下降。水解温度是影响淀粉盐酸水解的另一个重要因素。淀粉盐酸水解在低于50℃的温度下很难进行，较高的温度对水解有利，综合来看控制水解温度在100℃为宜。综上所述，使用2.5mol/L的盐酸溶液，在100℃的温度下，结合淀粉与盐酸溶液的比例调整水解时间，可以得到准确的实验结果和优质的水解产物。参考文献[1]HanspeterSchmidt，ManonHaccius.EURegulation/OrganicFarming，AlegalandAgroecologicalCommentaryontheEUcouncilRegu2lation（EEC）No.2092/91，Weikersceim：MargrafVerlag，1998.[2]缪月秋，顾龚平，吴国荣.植物多糖水解及其产物的研究进展.中国野生植物资源，2005，24（2）：4-7.[2]谢玉玉，王娟芳，黎艳，郭新锋，崔治清，朱保安，王晓军.提高保水剂中淀粉水解率的研究.安徽农业科学，2009，37（7）：2838-2847.[4]麻昌爱，李芳良.微波酸水解法测定食品中淀粉含量.广西轻工业，2007（11）：6-7.