第五章淀粉生产与淀粉制糖.ppt

图5－1１ 直接加热式管道糖化设备示意图 1.淀粉，2.酸，3.水，4.混合桶，5.泵，6.加热器， 7.蒸汽，8.进料罐，9.糖化管，l0.放料阀，11.急骤蒸发器，12.糖化液，13.蒸汽 第四节 淀粉糖化原理及工艺 图5-8 α-淀粉酶活力与温度曲线 酶浓度：1.７５－３.０５Novo单位／毫升　ph５.７ 第四节 淀粉糖化原理及工艺 图5-９α-淀粉酶活力与ph值关系 底物，可溶性淀粉 酶浓度：1.７５－１７.４Novo单位／毫升　温度：３７℃ 第四节 淀粉糖化原理及工艺 从图5-8可见，Novo淀粉酶在pH5.7时，温度为70℃酶活力最高。图5-9表示在3712温度下，Novo淀粉酶最大活力范围pH5-7，以pH6时酶活力最高。随着作用温度的提高，酶作用的适宜pH值有所提高。但不能超过pH7，工业上多采用耐高温的。α-淀粉酶，可在85-90℃温度下进行液化，适宜的pH值是在6-6.5。 第四节 淀粉糖化原理及工艺 钙离子的存在对α-淀粉酶的活力和稳定性有显著的提高。分析认为钙离子并不直接参与酶和底物分子生成络合结构，但使酶分子保持适当的构型，以保证酶具有高的活力和活力稳定性。所以工业生产上，淀粉液化过程中总是要加入一定量的钙离子。 第四节 淀粉糖化原理及工艺 (1) β-淀粉酶的来源： β-淀粉酶存在于多数高级植物中，特别是谷物如大麦、小麦等，在甘薯和大豆中也有存在，微生物中也有发现，动物体中不存在。工业上所用的酶主要来自发芽大麦，俗称麦芽酶。 麦芽酶用于酿酒和饴糖生产已有悠久的历史。工业上所用麦芽糖酶的提取是将大麦用水浸湿，在一定温度下发芽，发芽大麦中β-淀粉酶含量比未发芽大麦增加2-3倍，然后干燥制得。这种方法制得的麦芽糖酶实际上是α-淀粉酶和β-淀粉酶的混合酶。这种混合酶对淀粉的糖化是有利的。 麦麸皮中也含有β-淀粉酶，用相当于麦麸皮质量4倍的温水(20一40℃)浸泡约1.5小时，经离心机分离，得到浸出液可供糖化用。 2.β-淀粉酶 第四节 淀粉糖化原理及工艺 (2) β-淀粉酶的水解作用特点 β-淀粉酶能水解淀粉分子的α-l，4糖苷键，不能水解α-l，6糖苷键，并且遇到此键，水解作用即停止，不能越过此键继续水解。β-淀粉酶水解淀粉是从淀粉分子的非还原尾端开始，不能从内部开始，因此属于外酶。β-淀粉酶水解淀粉是相隔一个α-l，4糖苷键切断一个α-l，4糖苷键，水解所得的麦芽糖转化成β-构型，再不能被该酶水解。因此，直链淀粉的最终水解产物是麦芽糖。 第四节 淀粉糖化原理及工艺 对于支链淀粉，由于β-淀粉酶从淀粉分子的非还原尾端开始水解，且遇分枝的α-l，6糖苷键时水解作用停止，剩余的末水解部分称为“界限糊精”，界限糊精分子很大，遇碘呈紫色。所以，支链淀粉用β-淀粉酶催化水解，麦芽糖产量根据支链淀粉分子中α-l，6糖苷键的比例大水而定。一般支链淀粉中，支链程度较大的，麦芽糖产量只有40%--50%。 由于工业提取的麦芽糖酶中既有β-淀粉酶，又有α-淀粉酶，影响二者酶活力的因素又不尽相同，所以可通过控制反应温度等因素改变麦芽酶的水解方式。 第四节 淀粉糖化原理及工艺 (3)影响β-淀粉酶活力的因素 在室温情况下，大麦β-淀粉酶在pH4.5左右，活力最高，也相当稳定。钙离子对其稳定性有降低的影响。这与α-淀粉酶的情况恰好相反。β-淀粉酶的热稳定性较低，在７０℃受热几分钟，活力会全部消失，适当提高pH值，对稳定性可适当提高。 第四节 淀粉糖化原理及工艺 (1)葡萄糖淀粉酶的来源 工业上生产的葡萄糖淀粉酶制剂主要来自黑曲霉、根霉和拟内孢霉。从三种霉菌中提取出来的葡萄糖淀粉酶都能将淀粉水解成葡萄糖，而且产率都很高。但催化水解的作用特点、作用条件、活力稳定性方面有一定差别。酶制剂有液体和固体两种，液体酶制剂的价格比较便宜，使用也方便。生产提取时，将培养液过滤除去菌体，蒸发到适当浓度即为液体酶制剂。这种液体酶制剂需加0.1％的苯甲酸钠以防止贮存期间酵母生长。酶制剂应在干燥、较低温度下储存。 工业生产的酶制剂中，所含的酶主要为葡萄糖淀粉酶，此外还有微量其它种酶类，如葡萄糖基转移酶，α-淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶等等。 3.葡萄糖淀粉酶 第四节 淀粉糖化原理及工艺 (2)葡萄糖淀粉酶的水解作用特点： 葡萄糖淀粉酶水解淀粉，从非还原性的尾端开始作用，也属“外酶”。能水解所有的α-1，4糖苷键，产物为葡萄糖。分离出来的葡萄糖发生构型转变，即为β-构型。葡萄糖淀粉酶除作用于淀粉分子外，对糊精、低聚糖、麦芽糖等都能水解。葡