（食品科学专业论文）高纯麦芽糖酶法制备新工艺及其动力学研究.pdf

摘要 摘要 麦芽糖是一种营养性双糖，无需胰岛素就可被组织细胞完整吸收，最终水解 为葡萄糖，在临床上可用于糖尿病等患者的静脉注射补糖液，应用前景良好。另 外，高纯麦芽糖在食品工业中也应用广泛，可作为冷饮抗结晶剂，油脂吸收剂等， 同时也是生产功能性甜味剂麦芽糖醇的原料。但是目前普遍采用传统工艺制备的 麦芽糖纯度不高，且不易分离纯化，要获得高纯度麦芽糖需要经过多重精制，工 艺复杂，生产成本较高。 本论文建立了p 淀粉酶直接作用于玉米淀粉制备高纯麦芽糖的新工艺，此工 艺适用于工业化生产，并具有操作简单、产品纯度高、易于分离纯化等优点，从 而可降低高纯麦芽糖的生产成本，大大提高生产效益；建立了b 淀粉酶酶解玉米 淀粉的动力学模型；并运用各种分析方法和技术手段对副产物d 极限糊精的特性 和应用进行了较为系统的研究，所得结果可为淀粉的综合利用奠定相关理论和应 用基础。 现将主要结果与结论归纳如下： 1 、玉米淀粉的理化指标和支链淀粉的精细结构是麦芽糖理论产率的衡量依 据，本文采用国标方法测定了玉米淀粉的理化指标，利用酶法对玉米支链淀粉精 细结构进行了研究，结果表明原料玉米淀粉达到玉米一级品标准，其支链淀粉平 均链长为2 5 ，其中外链平均链长为1 8 ，内链平均链长为6 ，分支化度( a ：b ) 为1 7 1 ：l o。 2 、本研究所得到的新工艺无需传统工艺中的液化过程，为解决b 淀粉酶不 能直接作用于生淀粉的问题，在酶解淀粉之前先对淀粉进行了糊化预处理研究， 通过单因素试验，确定糊化温度为7 5 ，糊化时间为5r a i n 。 3 、应用b o x b e h n k e n 设计方法，对b 淀粉酶作用于玉米淀粉制备麦芽糖的 工艺条件进行优化。利用统计学方法得到b 淀粉酶酶解淀粉制备麦芽糖的数学模 型为： y = 5 8 5 2 5 11 a + 8 0 2 b + 3 0 3 c + 1 0 4 d 1 0 9 2 a 2 9 1 7 8 2 1 3 9 8 c 2 2 6 4 d 2 + 0 1 5 a b + 0 15 a c + 0 4 2 a d + 1 9 9 b c 一0 0 7 2 b d + 0 6 2 c d 。 得最佳工艺条件：玉米淀粉乳浓度8 5 5 ，p 淀粉酶用量2 4 8 刖g ，酶解时 间3 7 5h ，酶解温度5 6 3 ，最大的麦芽糖产率为6 0 6 。 通过对乙醇沉淀与膜分离方法的效果进行比较，确定膜分离方法更佳，其分 离得到的麦芽糖纯度可高达9 5 8 。 摘要 4 、酶促反应动力学研究表明p 淀粉酶酶解玉米淀粉的初期遵循一级反应规 律，并可用经典的米氏方程进行模拟，动力学参数为1 0 3 4m g m l m i n ，k m 为 1 0 2 3 0m g m l 。b 淀粉酶酶解玉米淀粉的动力学模型为： 矿： ! ：兰! ! ：! 兰丛一二塑! l ! 墼2 一【e 】。【s 】 1 7 7 2 - e x p ( 一2 0 8 3 3 6 r t ) + 【s 】 。 该模型在3 0 3 1 5 3 3 3 1 5 k ( 即3 晰0 ) 的温度范围内适用。 5 、以磁性壳聚糖微球为载体，采用戊二醛交联法制备了固定化p 淀粉酶， 并对固定化酶的酶学性质进行了研究。结果表明，磁性固定化p 淀粉酶的总活力 和活性回收率分别为1 0 0u g 和4 5 3 。固定化p 淀粉酶的最适作用温度和最适 p h 分别为7 0 和5 3 ，其热稳定性、酸碱稳定性、操作稳定性和贮藏稳定性均 优于游离酶。 6 、应用b o x b e h n k e n 设计方法，对磁性固定b 淀粉酶作用于玉米淀粉制备 麦芽糖的工艺条件进行优化。利用统计学方法建立数学模型： y = 5 9 8 1 4 2 9 a + 1 4 2 b + 2 1 2 c 2 11 a 2 3 1 0 8 2 5 3 7 c 2 + 0 3 2 a b 0 1 2 a c 0 1 2 b c 得最佳工艺条件：玉米淀粉乳浓度9 8 1 ，磁性固定b 淀粉酶用量o 9 2g g ， 酶解时间3 0 8 3h ，最大的麦芽糖产率为6 1 3 。 7 、为得到结晶麦芽糖，对单酶制备得到的麦芽糖进行脱色、离子交换和结 晶研究。采用正交实验，确定麦芽糖活性炭f 脱色的最佳工艺条件为活性炭用量 2 5 ( m m ) 、脱色温度8 0 、脱色时间2 0m i n 、p h 值3 6 ，此时活性炭对麦芽 糖的脱色率为8 6 0 。影响脱色效果的因素的主次顺序为：脱色温度 脱色时间 p h 值 活性炭用量。阳离子树脂j 与阴离子树脂n 以v ( 阳离子) ：v ( 阴离子) = 6 ：4 组成离子交换柱，流速为每小时2 倍柱床体积量的除杂效果最好且处理量最 大。此时精制后的麦芽糖的纯度可达9 9 o 。运动降温结晶麦芽糖的最佳控制条 件为：初始过饱和度控制在1 0 5 - - 1 1 0 ，搅拌速度2 - - 3r p m ，降温养晶区间为5 5 - - 2 5 。在该条件下得到的麦芽糖结晶纯度可达至1 j 9 9 9 。 8 、对自制结晶麦芽糖产品进行了质量分析和结构解析，结果表明其质量完 全符合第1 4 版日本药局方的要求，并且自制结晶麦芽糖产品的结构与麦芽糖标 样结构相同，属于b 构型，说明自制结晶麦芽糖可作为药用级试剂来使用。 9 、采用各种分析方法和技术手段对副产物b 极限糊精性质进行了较为系统 的研究，发现其透明度、溶解度与膨润力、冻融稳定性、凝沉性、吸湿性均较原 淀粉有很大改善。其粘度较原淀粉低，具有剪切变稀现象，呈现假塑性流体的特 征。增大浓度、添加蔗糖，b 极限糊精的粘度升高，但添加少量氯化钠、酸、碱， p 极限糊精粘度降低。由于b 极限糊精这些优良的性质，其应用前景非常广泛。 n 摘要 本文对副产物p - 极限糊精的应用进行了探索性研究，发现其具有较好的保香和乳 化稳定作用。 1 0 、本工艺一大特点是基本上无废弃产物。工艺中得到的高纯麦芽糖仅需简 单的纯化处理即可得到药用级的麦芽糖。而副产物b 极限糊精，由于其优良的性 质，也具有良好的应用前景。 关键词：高纯麦芽糖，酶法，p - 极限糊精，p 一淀粉酶，膜分离，固定化，磁性微 球，动力学 i h a b s t r a c t a b s t r a c t m a l t o s e ，an u t r i t i o n a ld i s a c c h a r i d ew h i c hc a nb ec o m p l e t e l ya b s o r b e db yt i s s u e c e l l sw i t h o u ti n s u l i n , e v e n t u a l l yc a r lb eh y d r o l y z e dt og l u c o s et op r o v i d ee n e r g y t h r o u g hc a t a b o l i s m i tp o s s e s s e sa9 0 0 dc l i n i c a la p p l i c a t i o no ni n t r a v e n o u si n j e c t i o n s p e c i a lp a t i e n t s 嬲as u p p l e m e n t i na d d i t i o n ，h i g h - p u r i t ym a l t o s ei sw i d e l yu s e di n f o o di n d u s t r ya sa n t i - c r y s t a l l i z a t i o na d d i t i v e so fc o l db e v e r a g e ，o i la b s o r b e n t , e t c f i n a l l y , i ti s a l s ot h er a wm a t e r i a lo fm a l t i t o l ，w h i c hi saf u n c t i o n a ls w e e t e n e r h o w e v e r , t h et r a d i t i o n a lm a l t o s em a n u f a c t u r i n gp r o c e s sh a st h ep r o b l e m so fl o wy i e l d ， l o wp u r i t y , h i g hp u r i f i c a t i o nc o s t ，e t c t h i st h e s i sd e s c r i b e dan o v e lp r o c e s sa n dt e c h n o l o g yf o rp r e p a r i n gh i g h - p u r i t y m a l t o s e t h i sn o v a lp r o c e s si sv e r ys i m p l eb yu s i n gp - a m y l a s es i n g l yt oo b t a i nh i 曲 p u r i t ym a l t o s ef r o ms t a r c h i th a st h ec h a r a c t e r i s t i c so fh i l 曲p u r i t y , e a s ys e p a r a t i o n a n dp u r i f i c a t i o n , a n dt h u sr e d u c e sp r o d u c t i o nc o s to fh i g h - p u r i t ym a l t o s ea n dg r e a t l y e n h a n c e sp r o d u c t i o ne f f i c i e n c y m e a n w h i l et h ek i n e t i ce q u a t i o nw a sa l s oe s t a b l i s h e d f o rf r e e1 3 - a m y l a s ee n z y m o l y s i sc o ms t a r c hp a s t e a n dv a r i o u sa n a l y t i c a lm e t h o d sa n d t e c h n i c a lm e g i sw e r eu s e dt om a k eas y s t e m i cr e s e a r c ho nt h ec h a r a c t e r i s t i c sa n d a p p l i c a t i o n so fb - l i m i td e x t r i n t h er e s u l t se s t a b l i s h e daf o u n d a t i o nf o rc o m p r e h e n s i v e u t i l i z a t i o no fs t a r c h 、 ，i t hr e l a t e dt h e o r i e sa n da p p l i c a t i o nb a s e s t h em a i np o i n t so f t h i st h e s i sa r e ： 1 t h ep h y s i c a la n dc h e m i c a li n d e x e so fc o r ns t a r c ha n df i n e - s t r u c t u r eo f a m y l o p e c t i na 他b a s e sf o rt h e o r e t i c a ly i e l do fm a l t o s ef r o mc o ms t a r c h n a t i o n a l s t a n d a r dw a su s e dt od e t e r m i n ep h y s i c a la n dc h e m i c a li n d e x e so fc o r ns t a r c h , a n da n e n z y m a t i cm e t h o dw a sd e v e l o p e da n ds t u d i e dt ot h ef i n e - s t r u c t u r eo fa m y l o p e c t i n t h er e s u l t ss h o w e dt h a tr a wm a t e r i a la c h i e v eas t a n d a r dg o o d s t h ea v e r a g ec h a i n l e n g t ho fa m y l o p e c t i ni s2 5 ，o fw h i c ht h ee x t e r n a la v e r a g ec h a i nl e n g t hi s18a n dt h e i n t e r n a la v e r a g ec h a i nl e n g t hi s6 t h em u l t i p l eb r a n c h i n gd e g r e ei s1 71 ：i ( a ：b ) 2 t h en e wt e c h n o l o g yd e v e l o p e dr e q u i r e sn ol i q u e f a c t i o n 硒t r a d i t i o n a lp r o c e s s d o e sb e f o r et h et r e a t m e n to fe n z y m e ，i n s t e a do f , p r e g e l a t i n i z a t i o nt r e a t m e n tw a s i n v e s t i g a t e db e f o r ee n z y m o l y s i ss t a r c hb e c a u s ep - a r n y h s ec a nn o ta c to nt h er a w s t a r c hd i r e c t l y b y s i n g l e f a c t o re x p e r i m e n t , i ti sd e t e r m i n e dt h a tt h eo p t i m a l g e l a t i n i z a t i o nt e m p e r a t u r ei s7 5 a n dg e l a t i n i z a t i o nt i m ei s5m i n i v 3 t h eb o x - b e h n k e nd e s i g nw a su s e dt oo p t i m i z ep r o c e s sc o n d i t i o n st h a tg e t t i n g m a l t o s ef r o mc o r ns t a r c hb yu s i n g 3 - a m y l a s e m a t h e m a t i c a lm o d e lw a so b t a i n e db y u s i n gs t a t i s t i c a la n a l y s i sm e t h o d s ： y ：5 8 5 2 5 11 a + 8 0 2 b + 3 0 3 c + 1 0 4 d 1 0 9 2 a 2 9 1 7 8 2 1 3 9 8 c 2 2 6 4 d 2 + 0 1 5 a b + 0 15 a c + 0 4 2 a d + 1 9 9 b c 0 0 7 2 b d + 0 6 2 c d t h eo p t i m u mc o n d i t i o n sa r ea sf o l l o w s ：c o ms t a r c hc o n c e n t r a t i o n8 5 5 ，t h e d o s a g e so fp - a m y l a s e2 4 8i _ t l g ，e n z y m o l y s i st i m e3 7 5h ，e n z y m o l y s i st e m p e r a t u r e 5 6 3 ，t h el a r g e s ty i e l do fm a l t o s e6 0 6 b yc o m p a r i s o no fe t h a n o lp r e c i p i t a t i o na n dm e m b r a n es e p a r a t i o nm e t h o d s ，t h e s e p a r a t i o ne f f i c i e n c yo fl a t t e r i sb e t t e r , t h ep u r i t yi s o l a t e db ym e m b r a n er e a c h e d 9 5 8 4 t h es t u d yo fe n z y m a t i cr e a c t i o n k i n e t i c ss h o w e dt h a tt h ee n z y m o l y s i s f o l l o w e dr u l e so ff i r s t o r d e rr e a c t i o n si ne a r l ys t a g ea n dc a i lb es i m u l a t e db yc l a s s i c a l m i c h a e l i s m e n t e ne q u a t i o n k i n e t i cp a r a m e t e r sv mi s1 0 3 4m e d m l 毗k mi s10 2 3 0 m g 越k i n e t i ce q u a t i o n ： 矿2而篇高等焉等酉【e772 e x p ( - 2 0 8 3 36 r ts 】删 1 ) + f1 。 t h i sm o d e la p p l i e dt o3 0 3 1 5 - 3 3 3 1 5 k ( 3 0 - 6 0 ) 5 b yu s i n gm a g n e t i cc h i t o s a nm i c r o s p h c r c sa sc a r r i e r s ，a n dg l u t a r a l d e h y d ea s c r o s s l i n k i n ga g e n t , 1 3 - a m y l a s ew a si m m o b i l i z e d t h ep r o p e r t i e so fi m m o b i l i z e d e n z y m ew a si n v e s t i g a t e d , t h er e s u l t si n d i c a t e dt h a tt h et o t a la c t i v i t ya n da c t i v i t y r e c o v e r yo fm a g n e t i ci m m o b i l i z e do fp - a m y l a s ei s10 0u ga n d4 5 3 r e s p e c t i v e l y n l eo p t i m u mt e m p e r a t u r ea n dp hf o ri m m o b i l i z a t i o no fb - a m y l a s ew e r e7 0 a n d 5 3 i t st h e r m a ls t a b i l i t y , p hs t a b i l i t ya n do p e r a t i o n a ls t a b i l i t ya r eb e t t e rt h a n 舶e e n z y m e 6 t h eb o x b e h n k e nd e s i g nw a su s e dt oo p t i m i z et e c h n i c a lc o n d i t i o n st h a t g e t t i n gm a l t o s ef r o mc o ms t a r c hb yu s i n gm a g e n i ci b - a m y l a s e m a t h e m a t i c a lm o d e l w 弱o b t a i n e db yu s i n gs t a t i s t i c a lm e t h o d s ： y = 5 9 8 1 _ 4 2 9 a + 1 4 2 b + 2 1 2 c 2 11 a 2 3 1 0 8 2 5 3 7 c 撕3 2 a b - 0 1 2 a c 0 1 2 b c o p t i m u mc o n d i t i o n sa l e ：c o r ns t a r c hm i l kc o n c e n t r a t i o n9 81 ，t h ed o s a g e so f m a g n e t i c 争a m y l a s e0 9 2 g ，e n z y m o l y s i st i m e3 0 8 3k t h el a r g e s ty i e l do fm a l t o s e 6 1 3 v a b s t r a c t 7 t oo b t a i nc r y s t a lm a l t o s e ，m a l t o s eo b t a i n e db yt h i sn o v e lt e c h n o l o g yw a s d e c o l o r i z e d ，i o ne x c h a n g e da n dc r y s t a l l i z e d b yu s i n go r t h o g o n a le x p e r i m e n t ，t h e o p t i m a ld e e o l o r a t i o nc o n d i t i o n so fa c t i v ec a r b o nf t om a l t o s ea r e ：t h eb e s td o s a g e so f a c t i v ec a r b o nf2 5 ( m m ) ，d e c o l o r i n gt e m p e r a t u r e8 0 ，d e c o l o r i n gt i m e2 0m i n ， p h3 6 w i t ht h e s eo p t i m a lc o n d i t i o n s ，t h ed e c o l o r i z a t i o nr a t er e a c h e dt o8 6 0 t h e s e q u e n c eo fi m p a c tf a c t o r so fd e c o l o r a t i o ne f f e c to ff r o ms t r o n gt ow e a ki s ： t e m p e r a t u r e t i m e p hv a l u e s d o s a g e so fa c t i v a t e dc a r b o n a ni o ne x c h a n g ec o l u m nw a sb u i l tt or e m o v ei m p u r i t i e s i tw a sf o u n dt h a tw i t h t h ec o n d i t i o no fc a t i o n i cr e s i nj ：a n i o nr e s i nn = 6 ：4 ( v ：v ) a n dt h ef l o wr a t eo f2b e d v o l u m ep e rh o u rt h eb e s ti m p u r i t yr e m o v a la n dl a r g e s th a n d l i n gc a p a c i t ya r er e a c h e d w i t ht h i st r e a t m e n t ，t h e nt h ep u r i t yc a nr e a c h9 9 0 f o rt h ec r y s t a l l i z a t i o n , t h eb e s t c o n t r o lc o n d i t i o n so fm i x i n ga n dc o o l i n gc r y s t a l l i z e dm a l t o s ei st ok e e p i n gt h ei n i t i a l s a t u r a t i o n1 0 5t o1 10 ，s t i r r i n gs p e e d2t o3r p m , c r y s t a lc o o l i n gi n t e r v a lo f5 5 t o 2 5 t h ep u r i t yc a nr e a c hu p t o9 9 9 8 b yq u a l i t yc e r t i f i c a t i o na n ds t r u c t u r ec e r t i f i c a t i o n , s e l f - m a d ec r y s t a lm a l t o s e w a sc o m p l e t e l yi na c c o r d a n c e 、i mv e r s i o ns e c t i o n14o fj a p a n sd e m a n df o rd r u g s ， a n di t ss t r u c t u r es h a r i n gt h es a m es t r u c t u r ew i t hm a l t o s es a m p l e so fp - c o n f i g u r a t i o n t h er e s u l t si n d i c a t e dt h a ts e l f - m a d em a l t o s ec a nb eu s e d 勰i nm e d i c a li n d u s t r y 9 v a r i o u sa n a l y t i c a lm e t h o d sa n dt e c h n i c a lt r e a t m e n tw e r eu s e dt os t u d yt h e p r o p e r t i e so f1 3 - 1 i m i td e x t r i n i tw a sf o u n dt h a tt h e 3 - l i m i td e x t r i nh a dr e m a r k a b l e i m p r o v e m e n t so nt r a n s p a r e n c y , s o l u b i l i t ya n ds w e l l i n gp o w e r , f r e e z e - t h a ws t a b i l i t y , r c t r o g r a d a t i o na n dh y g r o s c o p i c i t y i t sl o wv i s c o s i t y 、 ，i t has h e a rt h i n n i n gp h e n o m e n o n t h a nt h e o r i g i n a l s t a r c hs h o w e dt h a t 1 3 - l i m i t d e x t r i nh a sp s e u d o p l a s t i cf l u i d c h a r a c t e r i s t i c s m e a n w h i l e ，t h ev i s c o s i t yo f1 3 - l i m i tr o s ew h e ni n c r e a s i n g c o n c e n t r a t i o na n da d d i n gs u g a rb u td e c r e a s e dw h e na d d i n gaf e ws o d i u mc h l o r i d e ， a c i da n da l k a l i d u ct oi t u n i q u ep r o p e r t i e s ， 3 - l i m i td e x t r i nh a sg r e a ta p p l i c a t i o n p r o s p e c t s o n ea p p l i c a t i o ns t u d yd e m o n s t r a t e dt h a tp - l i m i td e x t r i nh a dc h a r a c t e r i s t i c s o fs t a b l l ym a i n t a i na r o m ae f f e c t a n o t h e rs t u d ys h o w e di t se m u l s i o ns t a b i l i t y 10 o n eo ft h eb i g g e s ta d v a n t a g e so ft h en o v a lp r o c e s sd e v e l o p e dh e r ei st h a t t h e r ei sa l m o s tn ow a s t ei nt h ee n t i r ep r o c e s s t h ep u r i t yo fm a l t o s ei ss oh i g ht h a ti t c a nr e a c h9 9 9 a f t e rs o m es i m p l ep u r i f i c a t i o np r o c e s s e s d u ct ot h ec h a r a c t e r i s t i c s o ft h eb y p r o d u c t , 争l i m i td e x t r i n , i t sa p p l i c a t i o np r o s p e c ti sp r o m i s i n g k e yw o r d s ：h i g h - p u r i t ym a l t o s e ，e r l z y m em e t h o d , 1 3 - l i m i td e x t r i n , 1 3 - a m y l a s e ， m e m b r a n es e p a r a t i o n , i m m o b i l i z a t i o n , m a g n e t i cm i c r o s p h e r e s ，d y n a m i c s v i 学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特，l , j j i 以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得直昌太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我 一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的 说明并表示谢意。 学位论文作者签名( 手写) ：极翼伊s 4 q ，l t 签字日期：夕啮年石月徊日学位论文作者签名( 手写) ：铉、，签字日期：夕啮年6 月徊日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解直昌太堂有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权直昌太堂可以将学位论文的全 部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究 所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向 社会公众提供信息服务。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名( 手写) ：乞熬 导师主名( 手写) ：东 签字日期：，。q 占年6 月i oe t签字日期：沙t $ 年莎月f 牛日 第1 章绪论 1 1 麦芽糖 1 1 1 麦芽糖的结构 第1 章绪论 麦芽糖( m a l t o s e ) 是由两分子d 葡萄糖通过小l ，4 糖苷键连接的还原性二 糖【l2 1 ，化学名称为4 一o 廿d 吡喃葡萄糖d 毗哺葡萄糖【l 】，分子式c 1 2 h 2 2 0 1 1 分子量3 4 2 3 0 ，因c l 羟基的位置不同而有a 和肛两种异构体【3 ，4 1 。结构式【3 5 1 如 图1 1 所示。 ho h a 麦芽糖 麦芽糖 图1 1 麦芽糖的结构式 f i g 1 1t h es t r u 咖o f m a l t o s e 第1 章绪论 1 1 2 麦芽糖的性质及其应用 1 1 2 1 低甜度 甜度通常是以水溶液为标准与蔗糖溶液比较计算得出的【6 l 。麦芽糖甜度是蔗 糖的3 0 , - - , 4 0 ，甜味温和、清香可口、入口不留后味【4 】，和蔗糖混用时没有甜 味协同作用，适用于生产低甜度口感的食品1 7 1 。 1 1 2 2 良好的水溶性 麦芽糖是无色结晶，通常含1 分子结晶水，在水中的溶解度为8 5 1 0 0g ； 无水结晶麦芽糖的高达3 0 3g 1 0 0g 【6 】，且其溶解速度随温度升高而增加。 食品加工中就经常利用麦芽糖良好的水溶性，如在调制面团时，加入超高麦 芽糖粉形成较强的吸水性，水与面粉中面筋蛋白质相遇机会减少，面筋蛋白质 就不能充分吸水而形成面筋。因此应用在糕点的焙烤中有利于抑制面筋的膨胀 度，增强面团的可塑性，增进成品的组织状态，防止淀粉老化，使制品绵软， 外形美观挺拔，花纹清晰，并在一定时期内保持柔软【引。 1 1 2 3 良好的亲油性能 麦芽糖不仅具有良好的水溶性，其异构体还具有很好的亲油性。各种糖 的亲油性 6 1 见表1 1 。 表1 1 各种糖的亲油性 t a b 1 1h y d r o p h o b i c i t yo fs u g a r s 由表1 1 可见，a 结晶麦芽糖既有亲水性，又有亲油性，因此很适合用于油 脂含量高的食品。例如在奶油中掺入a 结晶麦芽糖，可提高保存性、防止油水 分离，即使在高温下，也可加工出稳定性良好的奶油【6 9 l 。 另外，对于乙醇溶液，q 结晶麦芽糖也显示出很高的溶解性能，适用于酒精 2 第1 章绪论 饮料【9 】。 1 1 2 4 低吸湿性、高保湿性 麦芽糖的吸湿性低，当麦芽糖吸收6 1 2 水分后，就不再吸水也不释放 水分。这种吸湿稳定性有助于抑制食品脱水和防止淀粉食品老化，使食品长期 绵软、湿润、新鲜、可口，延长食品的货架期4 ，1 0 1 。如高麦芽糖浆用于果酱的生 产就是利用麦芽糖的高保湿性防止产品的干燥和发硬【1 1 1 。 1 1 2 5 耐酸、耐热性 麦芽糖对热和酸均比较稳定，在p h 3 和1 2 0 加热9 0m i n 几乎不分解；熬 糖温度可达1 6 0 ，故在通常温度下不至于因麦芽糖的分解而引起食品变质或 甜味发生变化。麦芽糖对碱和含氮化合物也比葡萄糖稳定，加热时不易发生美 拉德反应，在p h 5 以下基本上无此反应【1 0 1 。 因高麦芽糖浆和超高麦芽糖浆受热稳定性好，受热后不易着色，在硬糖生产 中能增加其透明度，给予糖果以良好的外观形象；熬煮温度高，能适合于连续 真空薄膜熬糖和浇铸成型【1 1 】。应用于月饼的制作中，可以使月饼的饼皮耐受高 温烘焙，使饼内外烘熟烘透，防止饼皮过早褐变开裂；且其浅色馅料可以耐2 3h 的熬煮而不褐变。麦芽糖应用在糕点的制作中，不会产生过度焦化的现象， 使制品表面达到理想的色泽，对糕点成品的表面装饰也有重要作用1 8 】。 1 1 2 6 抗结晶性 不像葡萄糖在杂质含量很高的情况下也能结晶析出，麦芽糖不易结晶，必 须高度纯化直到麦芽糖纯度达到9 0 以上才有结晶的可能【1 2 】。 由于麦芽糖具有良好的抗结晶性，在冷冻食品中也不易有晶体析出，还有 防止其他糖结晶析出的效果，所以在冷饮的生产上有相当大的市场潜力【1 2 1 。以 高麦芽糖浆替代或部分替代蔗糖生产出来的冰淇淋制品，组织均匀、不带冰晶、 有韧性、有光泽，品尝后给人以入口不粘不腻、甜味清淡绵长、爽口舒适的感 觉f l l 】a 1 1 2 7 营养性 麦芽糖在血液中的代谢速度较葡萄糖慢，吸收不受胰岛素的控制，所以麦 芽糖浆可直接服用，以补充机体所需的碳源。高纯结晶麦芽糖在医药行业上可 3 第1 章绪论 配制成麦芽糖大输液【9 ，1 2 】，用于糖尿病人。麦芽糖的分子量比葡萄糖大一倍，所 以同样渗透压的麦芽糖大输液的质量百分浓度比葡萄糖大输液高一倍，提供的 能量也大一倍，为高能量的注射液；给病人输液时，可以减少输液的体积和时 间f 9 】。 1 0 麦芽糖大输液在临床上除了用于糖尿病人外，还可用于孕妇营养和保胎 的补液以及手术病人和大面积创伤、烧伤及外科手术引起的肾上腺皮质激素增 高而出现的“创伤性糖尿病【9 ，1 3 】。对于胃、十二指肠切除手术病人，由于手术 和麻醉对交感神经和肾的刺激，皮质激素分泌增高，影响了糖代谢，使耐糖机 能低下，血糖上升，引起尿糖。用于手术病人时，可用5 麦芽糖注射液，内加 乳酸钠的林格式液；还有单用1 0 麦芽糖注射液，或与电解质溶液、水解蛋白 注射液等配伍使用的。在心脏手术时，可作为体外循环的心肺机过滤液体1 9 1 3 j 。 1 1 2 8 其他 在食品工业中，高麦芽糖浆还可以用作颜色的稳定剂和油脂的吸收剂【1 4 】。 在生物工程领域中，超高麦芽糖浆能稳定蛋白酶活性，延长b 半乳糖苷酶 的保存期，提高春日霉素的得率，也是提高白喉疫苗活性的必需物质( 无替代 品) 1 4 】。 超高麦芽糖浆经加氢反应可制成功能性甜昧剂麦芽糖醇，人摄入麦芽糖醇 后不会使血糖升高和合成血脂，是糖尿病、肥胖及高血压患者的理想甜味剂【2 ，1 1 ， 限1 7 】；麦芽糖醇还能防止龋齿陵1 5 1 ；用于糕点可防止淀粉老化；还可作烟草、牙 膏( 粉) 、医用软膏、明胶胶囊等的湿润调节剂【1 4 1 6 1 。 麦芽糖经葡萄糖苷转移酶的作用，可以制成低聚异麦芽糖，这种糖浆含异 麦芽糖、潘糖、异麦芽三糖等非发酵性低聚糖，是一种能促进人体内双歧杆菌 生长繁殖的功能性低聚糖，能抑制人体肠道中有害菌的生长，已广泛用在糖果、 糕点、冷饮的制造中【l o l 。 1 1 3 麦芽糖生产工艺的研究现状 麦芽糖已有悠久的生产历史，根据古书的记载，至迟在公元前1 0 0 0 年左右 我国劳动人民就已经采用酶水解法制造饴糖。现在仍很普遍，全国各地、城乡 几乎都有生产【3 ，1 8 1 。麦芽糖因其风味独特，甜味温和而不腻，结晶性低，粘度低， 吸湿性低等特点。一直在市场上很受欢迎。 4 第1 章绪论 目前，麦芽糖的主要生产方法还是由液化、糖化、脱色、离子交换、浓缩 等独立的单元操作b1 4 , 1 7 , 1 9 2 5 1 组合而成，具体路线可概括如下： 原料一调浆一液化一糖化一脱色一过滤一离子交换一真空浓缩一麦芽糖浆 1 1 3 1 原料 淀粉是到目前为止生产麦芽糖的最理想原料。我国早在公元前1 0 0 0 多年就 以大米为原料经麦芽酶解制得饴糖【1 8 】，从本质上讲就是大麦发芽产生的伍淀粉 酶、p 淀粉酶联合作用水解大米淀粉生成麦芽糖。目前大型麦芽糖生产厂家已很 少用谷物直接生产麦芽糖，而用谷物淀粉生产麦芽糖。 玉米淀粉是制备麦芽糖的理想原料，我国玉米生产不论从质量上，还是在 数量上发展都是很快的。到目前为止，我国玉米种植面积和总产量仅次于美国， 居世界第二位【4 】。其次是木薯、马铃薯、甘薯等薯类淀粉，两广主要以木薯为主， 华北和西北是马铃薯和甘薯的主要产地，我国木薯的产量在5m t 以上，马铃薯 在1 0m t 以上，甘薯在2 5m t 以上，薯类除少量食用外，大部分用于生产淀粉及 其深加工产品【4 】。目前，以玉米淀粉和木薯淀粉在麦芽糖工业上应用比较广泛。 1 1 3 2 调浆 淀粉调浆是将淀粉配制成一定浓度的淀粉乳。确定淀粉乳浓度应考虑的因 素有设备的利用率，水解产物中麦芽糖浆的纯度及糖浆的过滤效果等。配料浓 度低则其水解产物的过滤性能好，麦芽糖的纯度高，但水解设备的利用率低： 配料浓度高，设备利用率高，减少浓缩时的蒸汽消耗，降低生产成本，但如果 粉浆浓度过高，特别是以粗原料，如大米、