第七章第七章 淀粉制糖淀粉制糖1 1概述概述2 2淀粉制糖的一般理论淀粉制糖的一般理论3 3主要淀粉糖品的生产工艺主要淀粉糖品的生产工艺4 4 3.1 3.1 液体葡萄糖液体葡萄糖5 5 3.2 3.2 结晶葡萄糖结晶葡萄糖6 6 3.3 3.3 麦芽糖浆（饴糖、高麦芽糖麦芽糖浆（饴糖、高麦芽糖浆、超高麦芽糖浆）浆、超高麦芽糖浆）7 7 3.4 3.4 果葡糖浆果葡糖浆 1 概概 述述 淀粉糖是以淀粉为原料，通过酸或酶淀粉糖是以淀粉为原料，通过酸或酶的催化水解反应而生产的糖品的总称。的催化水解反应而生产的糖品的总称。 DE DE（Dextrose EquivalentDextrose Equivalent）值：国际糖）值：国际糖化率的简称，表示淀粉水解的程度，工业上化率的简称，表示淀粉水解的程度，工业上常用还原糖占总干固物的百分率表示。常用还原糖占总干固物的百分率表示。1.1 1.1 淀粉糖行业的现状淀粉糖行业的现状1.2 1.2 淀粉糖的种类淀粉糖的种类淀粉糖按其成分组成可分为：淀粉糖按其成分组成可分为：液体葡萄糖液体葡萄糖 结晶葡萄糖结晶葡萄糖麦芽糖浆麦芽糖浆( (饴糖、高麦芽糖浆、超高麦芽糖浆饴糖、高麦芽糖浆、超高麦芽糖浆) ) 果葡糖浆果葡糖浆1.3 1.3 淀粉糖的性质及应用淀粉糖的性质及应用2.1 淀粉糖的酸糖化工艺淀粉糖的酸糖化工艺2.1.1 酸糖化机理酸糖化机理 （C6H10O5）n + n H2O nC6H12O62 2 淀粉制糖的一般理论淀粉制糖的一般理论淀粉淀粉 葡萄糖葡萄糖 龙胆二糖和其他低聚糖龙胆二糖和其他低聚糖 5-羟甲基糠醛羟甲基糠醛 有色聚合物有色聚合物 甲酸和其他有机酸甲酸和其他有机酸 以盐酸的水解力为 100，硫酸为 50.35,草酸为 20.42,亚硫酸为 4.82,醋酸为 。 盐酸水解用碳酸钠中和，硫酸水解后，用石灰中和（硫酸钙微溶），草酸用石灰中和（草酸钙不溶）。2.1.2 2.1.2 影响酸糖化的因素影响酸糖化的因素2.1.2.1 2.1.2.1 酸的种类和浓度酸的种类和浓度 酸水解时，生产上常控制 。同一种酸，浓度增大，能增进水解作用，但两者之间并不表现为等比例关系。2.1.2 2.1.2 影响酸糖化的因素影响酸糖化的因素2.1.2.1 2.1.2.1 酸的种类和浓度酸的种类和浓度 2.1.2.2 2.1.2.2 淀粉乳浓度淀粉乳浓度 生产淀粉糖浆淀粉乳浓度一般控制在生产淀粉糖浆淀粉乳浓度一般控制在222224Be24Be，结晶葡萄糖则为，结晶葡萄糖则为121214 Be14 Be。浓度过高，水解糖液中葡萄糖浓度越大，浓度过高，水解糖液中葡萄糖浓度越大，葡萄糖的复合分解反应就越强，生产龙胆葡萄糖的复合分解反应就越强，生产龙胆二糖（苦味）和其他低聚糖也多，影响制二糖（苦味）和其他低聚糖也多，影响制品品质，降低葡萄糖产率。品品质，降低葡萄糖产率。 2.1.2.3 2.1.2.3 温度、压力、时间温度、压力、时间温度，压力，时间的增加均能促进水解作用，温度，压力，时间的增加均能促进水解作用，但过高引起不良后果。但过高引起不良后果。 淀粉糖浆一般控制在淀粉糖浆一般控制在，温度，温度142142145145，时，时间间8 89min9min；结晶葡萄糖则采用；结晶葡萄糖则采用3.5atm,3.5atm,温度温度138138147,147,时间时间161635min35min。2.1.3 2.1.3 酸糖化工艺酸糖化工艺 工业上常用的糖化方法有两种，一种是工业上常用的糖化方法有两种，一种是间断糖化法，另一种是连续糖化法。间断糖化法，另一种是连续糖化法。2.2 2.2 淀粉的酶糖化工艺淀粉的酶糖化工艺 淀粉的酶水解是用专一性很强的淀粉的酶水解是用专一性很强的淀粉酶将淀粉水解成相应的糖。淀粉酶将淀粉水解成相应的糖。2.2 2.2 淀粉的酶糖化工艺淀粉的酶糖化工艺 在葡萄糖及淀粉糖浆生产时应用在葡萄糖及淀粉糖浆生产时应用-淀淀粉酶和糖化酶的协同作用。粉酶和糖化酶的协同作用。-淀粉酶将高分子的淀粉割断为短链糊精，淀粉酶将高分子的淀粉割断为短链糊精，糖化酶迅速将短链糊精水解成葡萄糖。糖化酶迅速将短链糊精水解成葡萄糖。生产饴糖时则用生产饴糖时则用-淀粉酶和淀粉酶和-淀粉酶。淀粉酶。 2.2.1 2.2.1 液化液化液化是使糊化后的淀粉发生部分水解，暴露出更液化是使糊化后的淀粉发生部分水解，暴露出更多可被糖化酶作用的非还原性末断。多可被糖化酶作用的非还原性末断。淀粉乳淀粉乳加热加热糊化糊化黏度黏度大，搅拌困难，糊化均匀度大，搅拌困难，糊化均匀度不好。不好。-淀粉酶催化糊化的淀粉水解，分解到淀粉酶催化糊化的淀粉水解，分解到糊精和低聚糖大小的小分子，黏度急速糊精和低聚糖大小的小分子，黏度急速下降，流动性增高。下降，流动性增高。液化机理液化机理 糊化糊化 液化液化淀粉淀粉(晶体晶体)结构结构加热吸水膨胀加热吸水膨胀链间交错形成相互链间交错形成相互联系的网状结构联系的网状结构外膜破裂解体外膜破裂解体粘稠状液体粘稠状液体体积增加体积增加50-10050-100倍倍糊化液体糊化液体 -淀粉酶淀粉酶直链淀粉水解成低聚糖、直链淀粉水解成低聚糖、少量麦芽糖和葡萄糖。少量麦芽糖和葡萄糖。支链淀粉支链淀粉 -1,4键被键被任意分任意分解，但解，但 -1,6键不被分解。键不被分解。(1) 液化液化 2.2.1 2.2.1 液化液化2.2.1.1 2.2.1.1 液化的目的液化的目的（1 1）降低粘度，增加流动性；）降低粘度，增加流动性；（2 2）为下一步的糖化创造条件。）为下一步的糖化创造条件。 利用利用-淀粉酶，水解淀粉和其水解产物分子淀粉酶，水解淀粉和其水解产物分子中的中的-1,4-1,4糖甙键，使分子断裂，粘度降低。糖甙键，使分子断裂，粘度降低。-淀粉酶属于内酶，水解从分子内部进行，不能水解淀粉酶属于内酶，水解从分子内部进行，不能水解支链淀粉的支链淀粉的-1,6-1,6葡萄糖苷键，但葡萄糖苷键，但-淀粉酶能越淀粉酶能越过过-1,6-1,6键继续水解键继续水解-1,4-1,4键，不过键，不过-1,6-1,6键的存键的存在，对于水解速度有降低的影响，所以在，对于水解速度有降低的影响，所以-淀粉酶淀粉酶水解支链淀粉的速度较直链淀粉慢。水解支链淀粉的速度较直链淀粉慢。2.2.1.2 2.2.1.2 液化机理液化机理 2.2.1.3 2.2.1.3 液化程度液化程度 根据生产实践，淀粉在酶液化工序中根据生产实践，淀粉在酶液化工序中水解到葡萄糖值水解到葡萄糖值15 15 20 20范围合适。范围合适。2.2.1.4 2.2.1.4 液化方法液化方法 液化方法有三种：升温液化法、液化方法有三种：升温液化法、高温液化法和喷射液化法。高温液化法和喷射液化法。 2.2.2 2.2.2 糖化糖化 糖化是利用葡萄糖淀粉酶进一步将液糖化是利用葡萄糖淀粉酶进一步将液化液水解成葡萄糖。化液水解成葡萄糖。2.2.2.1 2.2.2.1 糖化机理糖化机理 葡萄糖淀粉酶从淀粉水解产物的非还原葡萄糖淀粉酶从淀粉水解产物的非还原性尾端开始水解性尾端开始水解-1,4-1,4葡萄糖苷键，使葡萄葡萄糖苷键，使葡萄糖单位逐个分离出来，从而产生葡萄糖。糖单位逐个分离出来，从而产生葡萄糖。2.2.2.2 2.2.2.2 糖化操作糖化操作 糖化操作比较简单，将淀粉液化液糖化操作比较简单，将淀粉液化液引入糖化桶中，调节到适当的温度和引入糖化桶中，调节到适当的温度和pHpH值，混入需要量的糖化酶制剂，保持值，混入需要量的糖化酶制剂，保持2 23d 3d 达到最高的葡萄糖值，即得糖化达到最高的葡萄糖值，即得糖化液。液。 不同来源的葡萄糖淀粉酶在糖化的适宜不同来源的葡萄糖淀粉酶在糖化的适宜温度和温度和pHpH存在差别。存在差别。例如例如 曲霉糖化酶为曲霉糖化酶为55556060，； 根霉糖化酶为根霉糖化酶为50505555，； 拟内孢酶为拟内孢酶为5050，。2.2.2.2 2.2.2.2 糖化条件糖化条件 2.3 2.3 精制和浓缩精制和浓缩 糖化液精制的方法，包括糖化液精制的方法，包括中和、过中和、过滤、活性炭脱色和离子交换脱盐滤、活性炭脱色和离子交换脱盐等。等。2.3.1 2.3.1 中和中和 采用酸糖化工艺，需要中和，酶法糖化采用酸糖化工艺，需要中和，酶法糖化不用中和。使用盐酸作为催化剂时，用碳酸不用中和。使用盐酸作为催化剂时，用碳酸钠中和；用硫酸作为催化剂时，用碳酸钙中钠中和；用硫酸作为催化剂时，用碳酸钙中和。和。 2.3.2 2.3.2 过滤过滤 过滤就是除去糖化液中的不溶性杂质，过滤就是除去糖化液中的不溶性杂质，目前普遍使用板框过滤机。目前普遍使用板框过滤机。2.2.3 2.2.3 脱色脱色除去糖液中的有色物质和一些杂质，得到澄清除去糖液中的有色物质和一些杂质，得到澄清透明的糖浆产品。透明的糖浆产品。工业上一般采用骨炭和活性炭脱色。工业上一般采用骨炭和活性炭脱色。 2.2.3 2.2.3 脱色脱色 脱色工艺条件：糖液的温度为脱色工艺条件：糖液的温度为8080；pHpH为为； 脱色时间为脱色时间为25 min 25 min 30 min 30 min。2.3.3 2.3.3 离子交换树脂处理离子交换树脂处理糖液经活性炭处理后，仍有部分无机盐和有糖液经活性炭处理后，仍有部分无机盐和有机杂质存在，工业上采用离子交换树脂处理机杂质存在，工业上采用离子交换树脂处理糖液，起到离子交换和吸附的作用。糖液，起到离子交换和吸附的作用。 2.3.3 2.3.3 离子交换树脂处理离子交换树脂处理离子交换树脂除去蛋白质、氨基酸、羟甲基离子交换树脂除去蛋白质、氨基酸、羟甲基糠醛和有色物质等的能力比活性炭强。糠醛和有色物质等的能力比活性炭强。 离子交换树脂分为阳离子交换树脂和阴离子离子交换树脂分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两种，目前普遍应用的工艺为阳交换树脂两种，目前普遍应用的工艺为阳- -阴阴- -阳阳- -阴四只滤床串联使用阴四只滤床串联使用 。 浓缩，除去糖液中大部分水分，使浓缩，除去糖液中大部分水分，使之达到要求的浓度。之达到要求的浓度。 淀粉糖浆为热敏性物料，受热易着淀粉糖浆为热敏性物料，受热易着色，所以一般在真空状态下进行蒸发，色，所以一般在真空状态下进行蒸发，温度不宜超过温度不宜超过6868。2.3.4 2.3.4 浓缩浓缩 3.1.1 性质及应用3.1.2 生产工艺（1）生产工艺（酶法）3 3 主要淀粉糖品的生产工艺主要淀粉糖品的生产工艺3.1 3.1 液体葡萄糖液体葡萄糖淀粉淀粉 调浆调浆 液化液化 糖化糖化 脱色脱色 离子交换离子交换 真空浓缩真空浓缩 液体葡萄糖液体葡萄糖 （2 2）操作要点）操作要点3.2 3.2 结晶葡萄糖（包括全糖）结晶葡萄糖（包括全糖）3.2.1 3.2.1 工艺流程（工艺流程（酶法） 液化酶液化酶 糖化酶糖化酶 淀粉乳淀粉乳 液化液化 糖化糖化 精制精制 浓缩浓缩 浓糖浆浓糖浆 蒸发结晶蒸发结晶 分蜜分蜜 干燥干燥 无水无水-葡萄糖葡萄糖 蒸发结晶蒸发结晶 分蜜分蜜 干燥干燥 无水无水-葡萄糖葡萄糖 冷却结晶冷却结晶 分蜜分蜜 干燥干燥 含水含水-葡萄糖葡萄糖 凝固凝固 粉碎粉碎 干燥干燥 全糖全糖 喷雾干燥喷雾干燥 全糖全糖 3.3 3.3 麦芽糖浆（饴糖、高麦芽糖浆、麦芽糖浆（饴糖、高麦芽糖浆、超高麦芽糖浆）超高麦芽糖浆） 麦芽糖浆是以淀粉为原料，经酶法或麦芽糖浆是以淀粉为原料，经酶法或酸酶结合的方法水解而制成的一种以麦芽酸酶结合的方法水解而制成的一种以麦芽糖为主糖为主(40%(40%50%50%以上以上) )的糖浆，按制法与麦的糖浆，按制法与麦芽糖含量不同可分为饴糖浆、高麦芽糖浆芽糖含量不同可分为饴糖浆、高麦芽糖浆和超高麦芽糖浆等。和超高麦芽糖浆等。3.3.1 3.3.1 饴糖饴糖 饴糖生产有固体糖化法与液体酶法，前饴糖生产有固体糖化法与液体酶法，前者用大麦芽为糖化剂，劳动强度大，生产效者用大麦芽为糖化剂，劳动强度大，生产效率低，后者先用率低，后者先用-淀粉酶液化淀粉浆，再用淀粉酶液化淀粉浆，再用麸皮或麦芽进行糖化，现已普遍使用。麸皮或麦芽进行糖化，现已普遍使用。液体酶法生产的工艺流程如下：液体酶法生产的工艺流程如下：大米大米 清洗清洗 浸渍浸渍 磨浆磨浆 调浆调浆 液化液化 糖化糖化 过滤过滤 浓缩浓缩 成品成品3.4 3.4 果葡糖浆（高果糖浆）果葡糖浆（高果糖浆）3.4.1 3.4.1 果葡糖浆的起源与型号果葡糖浆的起源与型号 果葡糖浆（高果糖浆）是淀粉经果葡糖浆（高果糖浆）是淀粉经-淀粉淀粉酶液化，葡萄糖淀粉酶糖化，得到的葡萄糖酶液化，葡萄糖淀粉酶糖化，得到的葡萄糖液，用葡萄糖异构酶进行转化，将一部分葡液，用葡萄糖异构酶进行转化，将一部分葡萄糖转变成含有一定数量果糖的糖浆，其浓萄糖转变成含有一定数量果糖的糖浆，其浓度度71%71%，糖分组成为果糖，糖分组成为果糖42%42%，葡萄糖，葡萄糖52%52%，低，低聚糖聚糖6%6%。3.4.2 3.4.2 果葡糖浆的性质与应用果葡糖浆的性质与应用 3.4.3.1 3.4.3.1 液化液化3.4.3.2 3.4.3.2 糖化糖化3.4.3.3 3.4.3.3 异构化（葡萄糖异构酶）异构化（葡萄糖异构酶）3.4.3 果葡糖浆生产的机理 -淀粉酶淀粉酶 葡萄糖淀粉酶葡萄糖淀粉酶 淀粉淀粉 调浆调浆 液化液化 糖化糖化 脱色脱色 压滤压滤 离子交换离子交换 初浓缩初浓缩 异构化异构化脱色脱色离子交换离子交换 葡萄糖异构酶葡萄糖异构酶浓缩浓缩 果葡糖浆果葡糖浆(果糖果糖42%，葡萄糖，葡萄糖53%) 3.4.4 3.4.4 生产工艺生产工艺3.4.4.1 3.4.4.1 生产工艺流程生产工艺流程果葡糖浆淀粉 葡萄糖 混合糖浆42%果糖 果糖 52%葡萄糖 葡萄糖 70%90%果糖6%低聚糖液化糖化酶异构酶脱色精制浓缩分离异构酶果葡果葡糖浆糖浆高果糖浆高果糖浆（HFCS) 3.4.4.2 3.4.4.2 异构化异构化(1) (1) 固定化葡萄糖异构酶制备固定化葡萄糖异构酶制备 葡萄糖异构酶为水溶性酶，在异构化反葡萄糖异构酶为水溶性酶，在异构化反应过程中，游离于反应底物中不能回收。固应过程中，游离于反应底物中不能回收。固定化后变成水不溶性酶可以连续使用。固定定化后变成水不溶性酶可以连续使用。固定方法有包埋法、吸附法和共价交联法等等。方法有包埋法、吸附法和共价交联法等等。(2) (2) 葡萄糖液配制葡萄糖液配制 精制葡萄糖液配成浓度精制葡萄糖液配成浓度 42 4245%45%，然后，然后添加添加 MgSO MgSO4 4 2.510 2.510-3-3 mol/L mol/L、NaHSONaHSO3 3 510510-3-3 mol/L mol/L，用，用 NaOH NaOH调整调整 ，温度，温度60606565。(3) (3) 异构化反应异构化反应 经异构反应放出的糖液，经脱色、离经异构反应放出的糖液，经脱色、离子交换处理后，用盐酸或柠檬酸调子交换处理后，用盐酸或柠檬酸调 ，真，真空浓缩至浓度空浓缩至浓度 71% 71%，即成，即成 42% 42% 果葡糖浆果葡糖浆（4242型果葡糖浆）。型果葡糖浆）。3.4.5 3.4.5 异构糖精制、异构糖精制、浓缩浓缩思考题1.简述玉米淀粉的生产流程及工艺要点。亚硫酸浸泡的目的？2.淀粉糖的生产原理和工艺。酶液化和酶糖化的工艺方法和工艺要点。