淀粉水解糖和糖蜜模板演示教学

1、淀粉水解糖和糖蜜模板v 发酵用淀粉水解糖的发酵用淀粉水解糖的要求要求：还原糖含量要高，不：还原糖含量要高，不含糊精；外观要洁净，透明，呈淡黄色；不可变质。含糊精；外观要洁净，透明，呈淡黄色；不可变质。v 制备淀粉水解糖的原料主要有玉米，小麦，大米制备淀粉水解糖的原料主要有玉米，小麦，大米和薯类等。和薯类等。方法方法酸解法酸解法酶解法酸酶结合法v水解不完全水解不完全：浪费，逃液，染菌。：浪费，逃液，染菌。 v水解过度水解过度：产生羟甲基糠醛，进而形成类黑素，不仅产生羟甲基糠醛，进而形成类黑素，不仅浪费浪费，而且而且抑制菌体抑制菌体生长。生长。 v淀粉原料中淀粉原料中蛋白蛋白含量含量过多过多，当糖

2、液中和，过滤时除去当糖液中和，过滤时除去不彻底，会引起发酵不彻底，会引起发酵逃液和染菌逃液和染菌。 1.淀粉水解糖对发酵的影响淀粉水解糖对发酵的影响v葡萄糖的理论收率：葡萄糖的理论收率：111%指指标标实际实际收率收率葡萄糖值葡萄糖值淀粉淀粉转化率转化率v2.淀粉制糖过程中考察的指标淀粉制糖过程中考察的指标葡萄糖的理论收率 (C6H10O5)n+nH2O nC6H12O6 162 18 180 理论收率是111.11%葡萄糖的实际收率 糖液体积(V) 糖液葡萄糖含量(c)投入淀粉量(m) 淀粉含量(c)100%实际收率 = 淀粉转化率糖液体积(V) 糖液葡萄糖含量(c)投入淀粉量(m) 淀粉含

3、量(c) 1.11100%转化率 = DE值：葡萄糖值，工业上用DE值表示淀粉的水解程度或糖化程度。还原性糖浓度()干物质浓度() 糖液相对浓度(d)100%DE值值 = DX值：糖液中葡萄糖含量占干物质的百分率。葡萄糖浓度()干物质浓度() 糖液相对浓度(d)100%DX值 = DE值和DX值的区别：糖液中葡萄糖的含量稍低于葡萄糖值，因还有少量的还原性低聚糖存在。随糖化程度的升高，二者的差别减少。（一）淀粉酸水解法（一）淀粉酸水解法v以酸为催化剂，在高温高压下，将淀粉转化为葡萄糖的以酸为催化剂，在高温高压下，将淀粉转化为葡萄糖的方法。方法。v优点优点：生产简单，方便，水解时间短，设备生产能力

4、大。生产简单，方便，水解时间短，设备生产能力大。v缺点缺点：要求特殊设备；易产生副反应；对原料要求高要求特殊设备；易产生副反应；对原料要求高，淀粉颗粒度及浓度均低。淀粉颗粒度及浓度均低。v原理：原理：v淀粉淀粉 各种糊精各种糊精 麦芽糖麦芽糖 葡萄糖葡萄糖v 二、不同淀粉水解糖制备方法二、不同淀粉水解糖制备方法影响水解反应速率的关键因素：影响水解反应速率的关键因素：vv 淀粉淀粉 羟甲基糠醛羟甲基糠醛 乙酰丙酸乙酰丙酸+蚁酸蚁酸+有色物质等。有色物质等。 其它副反应其它副反应缩短反应时间，缩短反应时间，控制反应，控制反应，降低葡萄糖的浓度降低葡萄糖的浓度减少减少v（二）（二）双酶水解法双酶水解

5、法v 淀粉酶和糖化酶优点优点缺点缺点条件温和，无需特殊设备条件温和，无需特殊设备无副反应，产品纯度高，无副反应，产品纯度高，淀粉转化率高。淀粉转化率高。可在高淀粉浓度下水解可在高淀粉浓度下水解时间长，时间长，设备多，设备多，过滤难过滤难。 淀粉双酶法制糖工艺主要包括淀粉双酶法制糖工艺主要包括: :淀粉的液化和糖化两个步骤。淀粉的液化和糖化两个步骤。（1 1）液化：利用液化酶即）液化：利用液化酶即- -淀粉酶，使淀粉水解到糊精和低淀粉酶，使淀粉水解到糊精和低聚糖的程度，粘度降低。聚糖的程度，粘度降低。 - -淀粉酶切开淀粉的淀粉酶切开淀粉的-1-1，4 4糖苷键，不能切开支链淀粉糖苷键，不能切开

6、支链淀粉的的-1-1，6 6糖苷键。糖苷键。（2 2）糖化：用糖化酶（葡萄糖淀粉酶）将液化产物进一步彻底）糖化：用糖化酶（葡萄糖淀粉酶）将液化产物进一步彻底水解成葡萄糖的过程。水解成葡萄糖的过程。 （三）酸酶结合法（三）酸酶结合法 1、酸酶法：先将淀粉用酸水解成糊精或低聚糖，、酸酶法：先将淀粉用酸水解成糊精或低聚糖，然后用糖化酶将其水解为葡糖糖。然后用糖化酶将其水解为葡糖糖。优点：优点：液化快，淀粉乳浓度高，用酸量较少，糖液化快，淀粉乳浓度高，用酸量较少，糖色浅，糖液质量高。色浅，糖液质量高。缺点：缺点：不适合粗淀粉，要求淀粉颗粒小且均匀，不适合粗淀粉，要求淀粉颗粒小且均匀，糖化过程较慢，纯度

7、较双酶法差。糖化过程较慢，纯度较双酶法差。（三）酸酶结合法（三）酸酶结合法 2、酶酸法：先将淀粉用、酶酸法：先将淀粉用-淀粉酶液化到一定程度，淀粉酶液化到一定程度，然后用酸将其水解为葡糖糖。然后用酸将其水解为葡糖糖。优点：优点：可用粗淀粉，淀粉浓度较酸法高，水解副可用粗淀粉，淀粉浓度较酸法高，水解副反应少，糖色较浅。反应少，糖色较浅。缺点：缺点：液化过程较慢，对糖化设备有要求，对质液化过程较慢，对糖化设备有要求，对质地硬的淀粉效果较差。地硬的淀粉效果较差。v 根据来源的不同，糖蜜分为甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜和高级糖根据来源的不同，糖蜜分为甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜和高级糖蜜等。蜜等。v 甘蔗糖蜜含有甘蔗糖蜜

8、含有30%-36%的蔗糖与的蔗糖与20%的转化糖。的转化糖。v 甜菜糖蜜含糖分甜菜糖蜜含糖分50%左右，糖蜜中干物质的浓度大，含左右，糖蜜中干物质的浓度大，含5%-12%的胶体物质以及的胶体物质以及10%-12%的灰分。的灰分。v 其中的高级糖蜜是指甘蔗榨汁其中的高级糖蜜是指甘蔗榨汁(糖浆糖浆)加入适量的硫酸或用加入适量的硫酸或用酵母的转化酶处理，制成转化糖，该蜜由于提高了溶解度，酵母的转化酶处理，制成转化糖，该蜜由于提高了溶解度，可使糖浓度提高到可使糖浓度提高到70-85。三、糖蜜的预处理v此外，还有两种废糖蜜：一种是精制粗糖时所分此外，还有两种废糖蜜：一种是精制粗糖时所分离出的糖蜜，称为粗

9、糖蜜，另一种是葡萄糖工业离出的糖蜜，称为粗糖蜜，另一种是葡萄糖工业上，不能再结晶葡萄糖的母液称为葡萄糖蜜。上，不能再结晶葡萄糖的母液称为葡萄糖蜜。 如不进行预处理，则微生物无法生长和发酵，如不进行预处理，则微生物无法生长和发酵，故糖蜜在发酵前的预处理非常重要。故糖蜜在发酵前的预处理非常重要。1、糖蜜的产量及利用、糖蜜的产量及利用v1糖蜜的产量糖蜜的产量v 废糖蜜，以含糖废糖蜜，以含糖(总糖分）总糖分）50为标准，进行为标准，进行计算。甘蔗糖蜜的产量为所处理甘蔗量的计算。甘蔗糖蜜的产量为所处理甘蔗量的3左左右。甜菜糖蜜的产量为所处理甜菜量的右。甜菜糖蜜的产量为所处理甜菜量的3.5左左右。右。v

10、我国黄河以北等地区出产甜菜，浙、闽及两广我国黄河以北等地区出产甜菜，浙、闽及两广等地区出产甘蔗。糖蜜基本是自产自用。等地区出产甘蔗。糖蜜基本是自产自用。 2.糖蜜的利用糖蜜的利用v目前国内用糖蜜，以工业化规模进行生产的产品目前国内用糖蜜，以工业化规模进行生产的产品有：酒精、丙酮丁醇、柠檬酸、谷氨酸、酵母、有：酒精、丙酮丁醇、柠檬酸、谷氨酸、酵母、甘油、醋酸、乳酸、衣康酸、琥珀酸、草酸、葡甘油、醋酸、乳酸、衣康酸、琥珀酸、草酸、葡萄糖酸和抗生素等。另外也用作饲料。萄糖酸和抗生素等。另外也用作饲料。 3、糖蜜原料的性质和组成、糖蜜原料的性质和组成v糖蜜的外观，是一种粘稠、黑褐色、呈半流动状糖蜜的外

11、观，是一种粘稠、黑褐色、呈半流动状的物体。的物体。PH5.5左右。相对密度左右。相对密度1.43。v 糖蜜的组成，因制糖原料的种植、贮藏及加工方糖蜜的组成，因制糖原料的种植、贮藏及加工方法等条件的不同而有差异。其一般组成见表法等条件的不同而有差异。其一般组成见表8-1。各种糖蜜中的糖类组成也不相同。各种糖蜜中的糖类组成也不相同。4、糖蜜的预处理、糖蜜的预处理v糖蜜的预处理，包括澄清处理和脱钙处理，以及糖蜜的预处理，包括澄清处理和脱钙处理，以及脱除生物素的处理。一般糖蜜原料的谷氨酸发酵脱除生物素的处理。一般糖蜜原料的谷氨酸发酵生产中，所说的预处理，一般是指前两者生产中，所说的预处理，一般是指前两

12、者(即澄清即澄清处理或脱钙处理）而言的。处理或脱钙处理）而言的。v后者的脱除生物素处理，可使生物素过剩的糖蜜后者的脱除生物素处理，可使生物素过剩的糖蜜原料，做淀粉水解糖一样地用于发酵生产谷氨酸。原料，做淀粉水解糖一样地用于发酵生产谷氨酸。（1）糖蜜的澄清处理糖蜜的澄清处理v 1糖蜜澄清处理的目的糖蜜澄清处理的目的v 糖蜜中由于含有大量的灰分和胶体，不但影糖蜜中由于含有大量的灰分和胶体，不但影响菌体营养，也影响谷氨酸的纯度，待别是胶体响菌体营养，也影响谷氨酸的纯度，待别是胶体的存在，致使发酵中产生大量泡沫，也影响谷氨的存在，致使发酵中产生大量泡沫，也影响谷氨酸结晶提炼。因此，糖蜜在投入谷氨酸发酵

13、之前，酸结晶提炼。因此，糖蜜在投入谷氨酸发酵之前，要进行适当的澄清处理。要进行适当的澄清处理。 2.硫酸处理法硫酸处理法v 糖蜜加水（糖蜜加水（1:1)，再加硫酸，再加硫酸，PH2.0，于，于95-100加热加热20Min，以使胶体分解，并促使蔗糖，以使胶体分解，并促使蔗糖转化，也可以在此时驱除可能存在的有碍于菌体转化，也可以在此时驱除可能存在的有碍于菌体的亚硝酸，然后用的亚硝酸，然后用15%右灰乳中和处理，由于右灰乳中和处理，由于生成大量的石膏，以及钙离子的离子置换作用，生成大量的石膏，以及钙离子的离子置换作用，可除去大量的钾、钠等金属元素，从而得到澄清可除去大量的钾、钠等金属元素，从而得到

14、澄清糖液。糖液。 3石灰处理法石灰处理法v 糖蜜加水糖蜜加水(1:1)，加，加15新鲜石灰乳，调节新鲜石灰乳，调节PH7.5-7.2，加热至，加热至100，煮沸，煮沸30min，使，使胶体破坏，然后以硫酸中和，静置澄清数小时，胶体破坏，然后以硫酸中和，静置澄清数小时，便得到澄清透明的糖液。便得到澄清透明的糖液。（2）糖蜜的脱钙处理糖蜜的脱钙处理v 1糖蜜脱钙处理的目的糖蜜脱钙处理的目的v 糖蜜中含有较多的钙盐，影响谷氨酸的结晶提糖蜜中含有较多的钙盐，影响谷氨酸的结晶提取，影响所提取的谷氨酸的纯度，故需进行脱钙取，影响所提取的谷氨酸的纯度，故需进行脱钙处理。处理。 2脱钙处理的常用方法脱钙处理的

15、常用方法v作为钙质的沉淀剂，通常有作为钙质的沉淀剂，通常有Na2SO3 、Na2CO3、Na2SiO3、Na3PO4、草酸和草酸钾等。目前常、草酸和草酸钾等。目前常用用Na2CO3(纯碱纯碱)作为钙盐沉淀剂进行处理。作为钙盐沉淀剂进行处理。（3）糖蜜中生物素的脱除处理糖蜜中生物素的脱除处理v 1脱除糖蜜中生物素的目的脱除糖蜜中生物素的目的v 由于糖蜜中所含生物素量，远远超过了谷氨酸由于糖蜜中所含生物素量，远远超过了谷氨酸生产菌发酵生产谷氨酸时，所需要的生物素量生产菌发酵生产谷氨酸时，所需要的生物素量(亚亚适量适量)，即所谓生物素过剩。因此，糖蜜原料发酵，即所谓生物素过剩。因此，糖蜜原料发酵生产

16、谷氨酸，不能原封不动地采用淀粉水解糖原生产谷氨酸，不能原封不动地采用淀粉水解糖原料的发酵方法。否则，由于生物素过高，会导致料的发酵方法。否则，由于生物素过高，会导致光长菌体，不生产谷氨酸的后果。光长菌体，不生产谷氨酸的后果。v 因此，作为糖蜜原料发酵生产谷氨酸的一种方法，因此，作为糖蜜原料发酵生产谷氨酸的一种方法，即糖蜜预处理法，即将糖蜜中的过剩生物素脱除，即糖蜜预处理法，即将糖蜜中的过剩生物素脱除，以便像淀粉水解糖原料一样地投入谷氨酸发酵。以便像淀粉水解糖原料一样地投入谷氨酸发酵。v 脱除糖蜜中的生物素的方法，主要有：脱除糖蜜中的生物素的方法，主要有：活性炭活性炭法、水解活性炭处理法、树脂处

17、理法、亚硝酸处法、水解活性炭处理法、树脂处理法、亚硝酸处理法，以及理法，以及射线照射法等。射线照射法等。2活性炭处理法活性炭处理法v为了降低糖蜜中的生物素含量，可以用活性炭吸为了降低糖蜜中的生物素含量，可以用活性炭吸附除掉生物素。但此法活性炭消耗量大，多达至附除掉生物素。但此法活性炭消耗量大，多达至糖蜜的糖蜜的30-40。为此，有的在用活性炭吸附之。为此，有的在用活性炭吸附之前，先加次氯酸钠，或通入氯气处理糖蜜，耗炭前，先加次氯酸钠，或通入氯气处理糖蜜，耗炭量可减至量可减至10-20（对全糖对全糖）。 3.水解水解-活性炭处理法活性炭处理法v 国内曾采用盐酸水解甘蔗糖蜜，再用活性炭处国内曾采用

18、盐酸水解甘蔗糖蜜，再用活性炭处理的方法，去掉生物素。经在理的方法，去掉生物素。经在5000L罐上进行多罐上进行多批扩大发酵试验，谷氨酸发酵产量稳定在批扩大发酵试验，谷氨酸发酵产量稳定在4以以上。上。 4.树脂处理法树脂处理法v 甜菜糖蜜可用非离子化脱色树脂，脱除生物甜菜糖蜜可用非离子化脱色树脂，脱除生物素。处理时，将糖蜜加水及盐酸，冲淡至素。处理时，将糖蜜加水及盐酸，冲淡至11.0的糖浓度的糖浓度(PH2.5)，120，灭菌，灭菌20min，再，再加加NaoH调调PH4.0，通入脱色树脂，通入脱色树脂(树脂容积与树脂容积与糖重量比例为糖重量比例为1：0.67)交换柱交换柱v然后，将所得溶液调然后，将所得溶液调PH7.0，用于调制培养基。，用于调制培养基。经乳糖发酵短杆菌发酵后，谷氨酸对糖的转化率经乳糖发酵短杆菌发酵后，谷氨酸对糖的转化率为为51.8。而用不处理的糖蜜发酵时，谷氨酸对。而用不处理的糖蜜发酵时，谷氨酸对糖的转化率只有糖的转化率只有10.3。 5亚硝酸处理法亚硝酸处理法v用亚硝酸处理糖蜜，可以破坏生物素。处理时先用亚硝酸处理糖蜜，可以破坏生物素。处理时先将糖蜜稀