发酵工程精品课程-第二章

1、第二章 淀粉水解糖的制备1. 制备方法生产的意义质量要求各种制备方法的优缺点1.1 生产的意义糖化：淀粉 葡萄糖淀粉水解糖：通过糖化制得的水解糖液。氨基酸生产菌种不能直接利用淀粉。1.2 淀粉水解糖液的质量要求糖液透光率90%（420nm）。不含糊精、蛋白质（起泡物质）。转化率90%。DE值（Dextrose equivalent，葡萄糖当量值）还原糖浓度16%。糖液不能变质。1.3 各种制备方法的优缺点酸法酶法酶酸法2 酸法水解制糖的原理催化剂：无机酸酸法水解包括三种反应：水解反应复合反应分解反应2.1 水解反应宏观上：动力学角度：反应物淀粉水（量很大，参与反应的水可忽略不记）。无机酸（催化

2、剂，浓度不变）。 属于假一级反应反应速度与反应物浓度的关系2.2 复合反应 淀粉水解生成的葡萄糖受酸和热的催化作用，又聚合为复合二糖、低聚糖等，反应是可逆的。这些糖不能被微生物利用，造成发酵残糖高，提取困难。复合二糖：龙胆二糖（-1，6） 异麦芽糖（-1，6）低聚糖：潘糖（三糖）复合反应进行的程度及所生成复合糖的种类因反应条件（如淀粉乳的浓度、酸的种类、酸的浓度、温度和时间等）不同而不同。 淀粉乳的浓度 DE值在28以下，复合糖几乎不能生成。但随着DE值的增加，复合糖量逐步增加。为了验证淀粉水解过程中复合糖生成量与淀粉乳浓度之间的关系，曾用淀粉乳进行的糖化实验与由葡萄糖实验的结果比较，结果见下

3、表，结果基本一致。淀粉乳浓度（Bx）2624222019181716糖液还原值（DE）89.1789.2789.9291.1091.3092.7792.8193.01 酸的种类和浓度不同种酸对于葡糖复合反应作用不同。曾有人用不同浓度的HCl、H2SO4、H2C2O4混于50%浓度的葡糖液，与98加热10h，测复合糖生成量，结果见下图。 作用温度与时间复合反应随着温度的上升，时间的延长而增加，并超过水解反应速度。2.3 分解反应 葡糖受酸和热的影响发生分解反应，生成5-羟甲基糠醛，与氨基化合物经美拉德反应，产生腐殖质；或5-羟甲基糠醛自身分解产生甲酸和乙酰丙酸。 分解反应进行的程度受反应条件（如

4、淀粉乳的浓度、酸的种类、酸的浓度、温度和时间等）的影响。 淀粉乳的浓度 分解反应进行的程度与淀粉乳的浓度有关，随着乳浓度的提高，分解反应加剧，色素加深。例如，用不同浓度的葡糖做实验，结果见下表。葡萄糖浓度（%）1105-羟甲基糠醛（%）0.00390.036 酸的浓度pH3.0时， 5-羟甲基糠醛生成量最少，色素最浅。3.0pH3.0，色素逐渐加深。作用温度与时间分解反应随着温度的上升，时间的延长而增加，造成糖损失，色素增加，后提取精制困难。3 酸水解工艺3.1工艺流程3.2 影响糖质量的因素 淀粉乳的浓度 合理控制，一般12-13Beo。 酸的种类和浓度 H2C2O4 H2SO4 HCl 一

5、般选用HCl，浓度0.6-0.8g/g干淀粉，pH1.2-1.7。 作用温度与时间 温度高，时间短，糖液质量好。HTST。 温度高，时间长，糖液质量差。 一般0.28-0.3 mPa，15-20 min。 糖化设备与糖化操作 密闭糖化罐，D：H为1：1.15-2.5，耐腐蚀。为保证糖化均匀，罐体不能太大，一般不超过6 m3。糖化终点控制3.3水解糖液的中和、脱色中和 放罐水解液pH1.5左右，冷却至60左右，加Na2CO3调至pH4.6-5.0。脱色除杂 脱色方法： a.粉末活性炭0.1%左右。 b.颗粒活性炭。 c.离交树脂。4 酶法制糖工艺4.1 工艺流程淀粉的液化（利用-淀粉酶使淀粉分子水解成小分子糊精或低聚糖，粘度迅速下降的过程。）液化方法：喷射液化升温液化液化条件 温度105-110 、 pH 6.4-6.5、加酶量10-12U/g干淀粉、液化时间30-60min。淀粉的糊化 不同来源的淀粉颗粒，其淀粉分子以不同的排列方式形成具有不同的结晶型结构，加水、加热使淀粉颗粒吸水膨胀，使原来排列整齐的淀粉层结晶结构遭到破坏，变成复杂的网状结构，粘度增加的过程。不同来源的淀粉颗粒具有不同的糊化温度（包括开始膨胀温度、开始糊化温度和糊化终了温度）。例如，小麦分别为50 、65 、67.5 ；玉米分别为50 、55 、62.5 ；马铃薯分别为46.258.7 62.5