2.2淀粉水解糖制备.ppt.ppt

第三节 淀粉制备葡萄糖的生产技术 一、淀粉的组成及其特性 （一）淀粉的组成 淀粉为白色无定形的结晶粉末，存在于各种植物组织中。 淀粉一般有直链淀粉和支链淀粉两部分，如图2-1所示。直链淀粉由不分支的葡萄糖链构成，葡萄糖分子间以α-1，4糖苷键聚合而成，聚合度（一般为100~6000。支链淀粉的直链由葡萄糖分子以α-1，4糖苷键相连结，而支链与直链葡萄糖分子以α-1，6糖苷键相连结，它的分子呈树枝状，形成分枝结构。支链淀粉分子较大，聚合度在1000~3000000之间，一般在6000以上。普通谷类和薯类淀粉含直链淀粉17~27%，其余为支链淀粉；而粘高梁和糯米等则不含直链淀粉，全部为支链淀粉。 （二）淀粉的特性 淀粉没有还原性，也没有甜味，不溶于冷水、酒精、醚等有机溶剂中。淀粉在热水中能吸收水分而膨胀，致使淀粉颗粒破裂，淀粉分子溶解于水中形成带有粘性的淀粉糊，这个过程称为糊化。糊化过程一般经历三个阶段：①可逆性地吸收水分，淀粉颗粒稍微膨胀，此时将淀粉冷却、干燥，淀粉颗粒可恢复原状；②当温度升至65℃左右，淀粉颗粒不可逆性地吸收大量水分，体积膨胀数十倍至百倍，并扩散到水中，粘度增加很大；③当温度继续升高，大部分的可溶性淀粉浸出，形成半透明的均质胶体，即糊化液。 淀粉与碘作用，反应强烈，生成鲜明蓝色的“淀粉－碘”复合物。若进行加热，呈现的蓝色消失，冷却后又重复出现。如果加热温度太高，冷却后蓝色有可能不重现，这是因为碘经加热全部逸出的缘故。 二、淀粉水解糖的制备方法 制备淀粉的农产品主要有薯类、玉米、小麦、大米等。根据原料淀粉的性质及采用的催化剂不同，淀粉制备葡萄糖的方法有酸解法、酶解法和酸酶结合法三种。 （一）酸解法 酸解法又称酸糖化法，它是利用酸为催化剂，在高温高压下将淀粉水解转化为葡萄糖的方法。 1. 酸解法原理 淀粉乳在加酸、加热的条件下，淀粉可发生水解反应转变为葡萄糖。水解反应的同时，一部分葡萄糖发生复合反应和分解反应。其化学反应的关系如图2-2所示。 ① 水解反应 酸催化作用下，α-1，4糖苷键与α-1，6糖苷键逐步被无序地切断，淀粉颗粒结构被破坏，同时有有糊精、低聚糖、麦芽糖和葡萄糖的生成。但随着水解作用的进行，中间产物逐渐减少，生成物质的分子量逐渐变小，最后生成葡萄糖。 ② 复合反应 在淀粉酸水解过程中，一部分生成的葡萄糖在酸和热的催化作用下，能通过糖苷键聚合，失掉水分子，生成二糖、三糖和其它低聚糖等，这种反应称为复合反应。 ③ 分解反应 在淀粉的酸水解过程中，由于反应温度过高和时间过长，使部分葡萄糖脱水，发生分解反应，生成5′-羟甲基糠醛。实验证明，葡萄糖因分解反应所损失的量并不多，但有色物质的存在将影响葡萄糖液的质量。 2. 酸解法制备葡萄糖工艺 ① 工艺流程 淀粉酸水解的工艺流程如图2-3所示。 ② 工艺条件 淀粉酸解法制备葡萄糖的操作有间歇单罐糖化法和连续喷射糖化法两种方式。一般的工艺条件如表2-1所示。 3. 酸解法制备葡萄糖的优缺点 酸解法具有工艺简单，水解时间短，生产效率高，设备周转快的优点。但是，由于水解作用是在高温、高压以及在一定酸浓度条件下进行的，因此，酸解法要求设备耐腐蚀、耐高温和耐压，同时，淀粉在酸水解过程中存在一些副反应，所生成的副产物多，影响糖液纯度，使淀粉实际收率降低。采用酸解法生产的糖液，一般DE值只有90%左右。 工业上用DE值（也称葡萄糖值）表示淀粉糖的糖组成。糖化液中的还原糖含量（以葡萄糖计算）占干物质的百分率称为DE值。可用下式计算： 另外，酸解法对淀粉原料要求较严格，要求淀粉颗粒度均匀，颗粒过大会使水解不完全。淀粉乳浓度不宜过高，过高的淀粉乳浓度会使淀粉转化率下降。 （二）酶解法 酶解法是用专一性很强的淀粉酶和糖化酶作为催化剂将淀粉水解成为葡萄糖的方法。酶解法制备葡萄糖可分为两步：第一步是液化过程，利用α-淀粉酶将淀粉液化，转化为糊精及低聚糖。第二步是糖化过程，利用糖化酶将糊精或低聚糖进一步水解为葡萄糖。淀粉的液化和糖化都在酶的作用下进行的，故酶解法又称为双酶法。 1. 酶解法原理 ① 液