淀粉酶PPT课件.ppt

一 淀粉 1 淀粉的性状及组成淀粉为白色无定形结晶粉末形状有圆形 椭圆形和多角形三种一般含水分高 蛋白质少的植物的淀粉颗粒比较大些 多成圆形或椭圆形 如马铃薯 木薯等 红薯淀粉颗粒 马铃薯淀粉颗粒 玉米淀粉颗粒 大米淀粉颗粒 颗粒小的呈多角形如大米淀粉 1 淀粉的性状及组成 碳44 4 氢6 2 氧49 4 分为直链淀粉和支链淀粉普通谷类和薯类淀粉含直链淀粉17 27 其余为支链淀粉 而粘高粱和糯米等则不合直链淀粉 全部为支链淀粉 直链淀粉聚合度约100 6000之间遇碘反应是纯蓝色 2 淀粉的性状及组成 支链淀粉是由多个较短的 1 4糖苷键直链结合而成 每2个短直链之间的连接为 1 6糖苷键 聚合度约1000 3000 000之间 一般在6000以上 遇碘呈紫红色反应 3 2 淀粉的特性 糊化 淀粉在热水中能吸收水分而膨胀 最后淀粉粒破裂 淀粉分子溶解于水中形成带有粘性的淀粉糊 第一阶段 淀粉缓慢地可逆地吸收水分第二阶段 当温度升到大约65 时 淀粉颗粒经过不可逆地突然很快地吸收大量水分后膨胀 粘度增加很大 第三阶段 当温度继续升高 淀粉颗粒变成无形空囊 可溶性淀粉浸出 成为半透明的均质胶体 4 酶解法是利用专一性很强的淀粉酶及糖化酶将淀粉水解为葡萄糖的方法 酶解法可分为两步 第一步 利用 淀粉酶将淀粉液化 第二步 利用糖化酶将糊精或低聚糖进一步水解转化为葡萄糖 生产上这两步分别称为液化和糖化 由于在该过程中淀粉的液化和糖化都是在酶的作用下进行的 因此酶解法又称为双酶法或多酶法 3 酶解法 5 缺点 1 酶解法是在酶的作用下进行的 反应条件较温和 不需要耐高温高压或酸腐蚀的设备 2 酶作为催化剂的特点是专一性强 副反应少 故水解糖液纯度高 淀粉转化率高 3 可在较高的淀粉乳浓度下水解 4 酸解法一般使用10 12Bx 含18 20 淀粉 的淀粉乳 而酶解法可用20 23Bx 含34 40 淀粉 的淀粉乳 并且可以采用粗原料 5 用酶解法制得的糖液较纯净 颜色浅 无苦味 质量高 有利于糖液的充分利用 6 双酶法工艺同样适用于大米或粗淀粉原料 可避免淀粉在加工过程中的大量流失 减少粮食消耗 酶解法反应时间较长 设备要求较多 且酶是蛋白质 易引起糖液过滤困难 当然 随着酶制剂生产及应用技术的提高 酶解法制糖将逐渐取代酸解法制糖 优点 6 CH2OH OH O OH CH2OH OH O OH CH2OH OH O OH CH2OH OH O OH CH2OH OH O OH CH2OH OH O OH CH2OH OH O OH CH2OH OH O OH CH2 OH O OH O CH2OH OH O OH 直链淀粉 15 25 支链淀粉 75 85 返回 返回 麦芽糖纤维二糖 1 4异芽糖龙胆二糖 1 6 7 葡萄糖的分解反应 葡萄糖 失水 5 羟甲基糠醛 甲酸氨基酸腐植质 色素 实验结果证明 1 5 羟甲基糠醛是产生色素的根源2 色素的生成量随葡萄糖浓度的增加而增加3 PH值等于3时 色素的生成量最小 酸法水解淀粉过程中 由于反应温度 压力过高 时间过长 葡萄糖受酸和热的影响发生分解反应 生成5 羟甲基糠醛 因5 羟甲基糠醛的性质不稳定 又可进一步分解生成乙酰丙酸 蚁酸等物质 而这些物质又能自身相互聚合 或与淀粉中所含的其他有机物质相结合 产生色素 8 由酸法水解工艺可知 以淀粉为原料应用酸水解法制备糖液 由于需要高温 高压和催化剂 会产生一些不可发酵性糖及其一系列有色物质 这不仅降低了淀粉转化率 而且生产出来的糖液质量差 自60年代以来 国外在酶水解理论研究上取得了新进展 使淀粉水解取得了重大突破 日本率先实现工业化生产 随后其他国家也相继采用了这种先进的制糖工艺 酶解法制糖工艺是以作用专一性的酶制剂作为催化剂 因此反应条件温和 复合和分解反应较少 因此采用酶法生产不仅可提高淀粉的转化率及糖液的浓度 而且还可大幅度地改善了糖液的质量 是目前最为理想 应用最广的制糖方法 二 酶解法制糖工艺 酶解法优点 9 1 淀粉酶解法的两个步骤 酶水解位置水解次序水解产物液化淀粉酶1 4糖苷键无先后次序葡萄糖 麦芽糖 麦芽三糖异麦芽糖 低聚糖糖化糖化酶1 4和1 6从非还原性葡萄糖糖苷键末端开始 10 2 糊化温度发生糊化现象时的温度称为糊化温度 一般来讲 糊化温度有一个范围 不同的淀粉有不同的糊化温度举例 玉米 马铃薯 木薯 小麦等糊化过程第一阶段 预糊化 第二阶段 糊化 第三阶段 溶解 11 2020 1 7 12 三 液化 淀粉酶的特性 1 热稳定性在60 以下较为稳定 2 作用温度最适作用温度为60 70 3 pH稳定性在pH6 0 7 0较为稳定 4 作用pH值最适作用pH值为6 0 5 与淀粉浓度关系淀粉和淀粉的水解产物糊精 对酶活力有很大的提高作用 6 钙离子浓度对酶活力的影响 7 pH稳定性与钙离子的关系 8 Ca2 Zn2 Cl 等对 淀粉酶有激活作用 FeSO4 ZnSO4 CuSO4则有抑制作用 13 淀粉酶的使用要点 1 淀粉酶系生化物质 光线 温度 湿度会引起酶失活 在运输中应避免日光曝晒和雨淋 仓储应保持清洁 阴凉和干燥 2 使用前1h用温水 40 将酶溶解 少量不溶物不影响使用效果 如工艺需要 可进行过滤 取滤液使用 3 如遇少量结块现象 可以粉碎后使用 4 使用量 活力为20000U ml耐高温淀粉酶 每1t原料 淀粉 加0 5L左右 相当于10U g干淀粉 14 工艺的特点 利用喷射器将蒸汽喷射入淀粉乳薄膜 在短时间内通过喷射器快速升温145 完成糊化 液化 使形成的 不溶性淀粉颗粒 在高温下分散 数量也大为减少 从而使所得的液化液既透明又易于过滤 淀粉的出糖率也高 同时采用了真空闪急冷却 增高了液化液的浓度 问题 1 在液化过程中为何要加入氯化钙 浓度为多少 2 淀粉液化约多少时间 液化温度多少 2 淀粉液化条件对酶反应的影响 淀粉颗粒状态 15 PH值与温度 100 0 9 PH 酶活力 a 淀粉酶与PH的关系 100 0 90 酶活力 a 淀粉酶活力与温度的关系PH 5 7 6 70 从表中可看出结论 参看工艺回答问题 1 酶解包括哪两个步骤 分别用何种酶 水解有无先后次序 2 液化前 为何得先加热淀粉乳 3 说说最佳液化的温度和PH 16 金属离子 总之 3 液化程度控制 问题 淀粉液化过程中 其液化气程度高好还是低好 为什么 淀粉液化的目的 液化终点控制方法 淀粉液化的程度 不同来源的酶对热的稳定性与不同 液化结束后 为何要进行灭酶处理 如何操作 17 四 糖化 100 0 72 糖化时间 h 葡萄糖DE 不同用酶量的糖化曲线 A B C D 糖化是利用糖化酶 也称葡萄糖淀粉酶 将淀粉液化产物糊精及低聚糖进一步水解成葡萄糖的过程 酶水解位置水解次序水解产物液化淀粉酶1 4糖苷键无先后次序葡萄糖 麦芽糖 麦芽三糖糖化糖化酶1 4和1 6从非还原性异麦芽糖 低聚糖 葡萄糖糖苷键末端开始 淀粉结构式 原则 酶活力低 液化液浓度高 用量则多 反之则少 生产用量 30 淀粉 80 100单位 克淀粉 酶的用量 1 糖化酶作用过程中应考虑的几个问题 18 糖化酶 糖化酶的特性 1 pH对糖化酶酶活力及酶稳定性的影响糖化酶的pH范围为3 0 5 5 最适pH范围为4 0 4 5 2 温度对糖化酶酶活力及酶稳定性的影响糖化酶温度范围为40 65 最适温度范围为58 60 3 抑制剂大部分重金属 如铜 银 汞 铅等都能对糖化酶产生抑制作用 19 葡萄糖的复合反应 温度和PH值 因酶的不同而不同 如曲霉糖化酶 温度为60度 PH4 0 5 0 问题 在大生产中 为什么选用较高温度 较低PH值糖化较好 其它 加入能水解 1 6糖苷键的 1 6糖苷键葡萄糖苷酶 长并选用较高的糖化PH 6 0 6 2 问题 影响复合反应程度的因素有哪些 问题 为防止葡萄糖复合反应的发生 可采用何种措施 20 2 糖化工艺条件及控制 糖化是在一定浓度的液化液中 调整适当温度与PH值 加入需要量的糖化酶制剂 保持一定时间 使溶液达到最高的葡萄糖值 工艺过程如下 液化 糖化 灭酶 过滤 贮糖计量 发酵 液化结束后 迅速将液化液用酸将PH调至4 2 4 5 同时迅速降温至60度 然后加入糖化酶 保温数小时后 用无水酒精检验无糊精存在时 将料液PH调至4 8 5 0 同时加热到9