高浓度玉米糊化液粘度的研究
高浓度发酵技术是一项广泛应用于日本清酒、啤酒、葡萄酒和酒精发酵的技术。国内外已有关于玉米、小麦、大麦高浓度酒精发酵的报道。降低高浓度物料的粘度是实现谷物原料高浓度发酵的关键一步。在液化反应中，加水比由1B3.5降低为1B2,工艺用水将减少42.8%,醪液在加热过程中变得十分粘稠。醪液的过度粘稠导致液化不彻底，妨碍糖化酶对淀粉链进一步作用，进而影响了淀粉的利用率。醪液粘度增加，还会导致醪液输送困难，降低工艺流程中的热传导效率和酵母的活性。因此需要对高浓度物料中影响粘度的各种因素及测定方法进行深入的探讨。由于粘度受浓度、温度、搅拌速度（剪切力）、加热速度和时间等诸多变量的影响，因此实时测定十分困难。
Brabender粘度计可以在转速（剪切力）恒定的情况下，以恒定的加热/冷却速率对物料进行加热或冷却，并实施实时粘度记录。
Brabender粘度测定仪广泛应用于淀粉和胶体的粘度测定。将Brabender粘度计应用于玉米高浓度物料糊化、液化过程的研究，可以很好地反映玉米粉乳在糊化和液化过程中粘度化情况。
1 材料与方法
1.1 原料玉米面
市售铁单4号脱脐脱皮玉米面（淀粉含量64.5%,粗蛋白15%）。酶制剂：液化酶，NOVO公司生产的耐高温淀粉酶Liquozyme 120 L/S,酶活力35000u/mL.糖化酶，江苏宏达酶制剂厂生产的苏宏牌糖化酶，酶活力100 000 u/mL.酸性蛋白酶，海宁市金潮实业有限公司发酵厂生产，酶活力20000u/mL.纤维素酶，河北胜利酶制剂厂生产，酶活15000u/g.
玉米淀粉、蛋白粉和玉米纤维：均为当地淀粉厂生产的成品。
1.2 方法与检测液化方法
室温下将一定量的玉米粉与水混合，加入定量的液化酶和100 mg/L的CaCl2,搅拌均匀后，加入Brabender粘度计进行试验。
液化：碘反应法。
糖含量：斐林试剂法。
粘度：Brabender粘度计。粘度计转速设定为，加热到60e之前转速设定为90r/min,加热到60e后转速设定为75 r/min.加热/冷却速率设定为2.5e/min.Brabender粘度计对粘度实行实时记录，在记录中横轴为时间和温度，每一小格代表1 min和2.5e,纵轴为Brabender粘度单位（BU），根据测定对象粘度的变化，每一小格分别代表20 BU或40BU.
2 结果与讨论
2.1 玉米原料的糊化曲线
Brabender粘度计在进行粘度测定时，首先将玉米粉乳预热到60e,然后以每分钟215e的加热速度加热到90e,保温15 min后，以每分钟2.5e的速度降温到60e;以此为一个测定周期。
不同浓度玉米粉乳加热的粘度变化如图1所示。分析玉米粉乳糊化曲线，可以观察到玉米原料加热糊化过程的几个阶段：
（1）稳定阶段： 60e以前物料的粘度几乎没有变化。
（2）吸水膨胀和糊化阶段：在66~72e这个阶段淀粉颗粒吸收大量的水，并把这些水份牢牢固定在分子周围。在Barender糊化曲线上可以观察到粘度迅速上升，直至出现峰值粘度：1 800 BU.
（3）稳定阶段：随着温度超过糊化点（74e）后，淀粉颗粒结构被破坏，粘度开始下降，然后维持在一定水平。
（4）老化阶段：随着温度下降，由于淀粉的回生作用，淀粉分子之间又开始重新形成网状结构，粘度又有所上升。
由图可以看出，玉米粉加热后的粘度随着浓度的增加而上升。峰值粘度与固形物含量成正比，峰值粘度持续时间与固形物含量无关。当固形物超过35%后，搅拌和传热都十分困难，无法进行检测。故本实验固形物最高浓度设为33.3%.
2.2 玉米原料主要成分对糊化粘度的影响
普通玉米粉（脱脐）含淀粉64.5%、蛋白质15%、纤维10%、水分9%和少量的灰分。
图表明以15%浓度的淀粉、蛋白粉和玉米纤维为例的玉米粉加热粘度的变化情况。即玉米淀粉呈典型的淀粉糊化曲线，峰值粘度达880 BU,峰值粘度持续时间为20 min,在90e保温的过程中粘度520~600 BU;蛋白粉加热变性，粘度升高，并维持在峰值粘度260BU;玉米纤维在温度变化过程中粘度变化很小。
通过对图的分析可以看出：玉米原料中引起热粘度升高的主要因素是淀粉的糊化和蛋白质的热变性，其中淀粉的糊化是最主要因素。因此添加适量的液化酶，切断淀粉的葡萄糖长链，释放出一部分糊化过程中固定的水分子，可降低醪液的粘度。
3 小 结
（1）玉米粉乳加热过程中粘度升高主要是淀粉糊化和蛋白质变性引起的。通过对图2和图3的对比发现玉米粉和玉米淀粉的糊化粘度曲线形状基本相同，进而可以断定玉米粉乳加热粘度升高的最主要因素是淀粉的糊化作用。因此在玉米糊化点前（60e）加入10u/g的液化酶预处理20min,可降低60%的峰值粘度及峰值粘度持续时间，并可防止淀粉糊的老化回生。
（2）预处理添加100 u/g原料的纤维酶对于峰值粘度影响很小，但由于纤维素酶可以起到打开纤维素包裹淀粉颗粒的作用，可明显提高液化反应效率。
（3）预处理时添加蛋白酶对液化降低粘度作用很小，但是考虑到它对发酵的促进作用，可以在糖化后添加。
