淀粉水解糖的制備方法

發布時間：2014-1-7 14:23

微生物工業常用的原料之一是淀粉質原料，大多數生產菌由于都不能直接利用或利用淀粉很小，所以必須將淀粉質原料水解為葡萄糖等可發酵性糖類，才能被生產菌利用。在工業生產上將淀粉水解為葡萄糖的過程稱為淀粉的糖化，所制得的糖液稱為淀粉水解糖。在發酵中，菌體可以利用糖液中的葡萄糖、麥芽糖、氮基酸、脂肪酸等營養物質，而不能利用某些低聚糖及復合糖類。淀粉水解糖中所含成分主要是葡萄糖，還有數量不等的少量麥芽糖等復合二糖、低聚糖。由于葡萄糖是碳源中最易利用單糖，大部分微生物都能利用葡萄糖，因此，由淀粉經水解制備的葡萄糖（或葡萄糖液）被廣泛應用于發酵工業中的氨基酸，抗生素、有機酸、多糖等發酵產品生產中。根據采用的水解催化劑不同，水解方法可分為以下三種方法。酸水解法酸水解法是一種傳統水解方法，又稱酸糖化法，以酸（無機酸或有機酸）為催化劑，在高溫高壓下將淀粉水解為葡萄糖的方法。酸水解法優點是簡單的生產工藝、簡易的設備、較短的生產周期、設備生產能力大等。但是，由于水解反應是在高溫、高壓及較高酸濃度條件下進行的，因此，該法要求有耐腐蝕、耐高溫、耐高壓設備，并且酸水解法對淀粉原料要求嚴格，必須是精制淀粉，淀粉顆粒大小要均勻，不宜過大，否則易造成水解不透徹。淀粉乳濃度也不宜過高，過高則淀粉轉化率低。因此目前酸解法已逐步被酶解法所取代。酶水解法因采用了酶液化和酶糖化工藝，故也稱為雙酶水解法。酶水解法制葡萄糖可分為兩步：第一步是利用液化酶使糊化淀粉水解成糊精和低聚糖等，降低黏度，增高流動性，所以工業上稱為液化。第二步是利用糖化酶將糊精或低聚糖進一步水解為葡萄糖，在生產上稱為糖化。酶水解法（雙酶水解法）優點：
　　①在酶的作用下進行淀粉水解，酶解反應條件較溫和，因此不需耐高溫、耐高壓、耐酸設備。同時，酶在反應過程中不產生腐蝕性物質，對設備要求低，改善勞動衛生條件。
　　②微生物酶作用具有專一性強，效率高，淀粉水解副反應少的特點，因而水解糖液純度高，較高淀粉轉化率，較淺糖液顏色，較純凈，無異味，質量高，有利于糖液充分利用。
　　③可在較高淀粉乳濃度下水解，水解糖液還原糖含量可達到30%以上
　　④可采用粗原料，省去粗原料加工成精制淀粉生產過程，避免淀粉加工的原料流失，減少糧食消耗。
　　⑤由于微生物酶制劑中菌體細胞的自溶，使得糖液的營養物質較豐富，簡化了發酵培養基。酶水解法（雙酶水解法）缺點是：生產周期較長（一般48 h）；要求設備較多，設備投資大；由于酶本身是蛋白質，易造成糖液過濾困難。但是，隨著酶制劑生產及應用技術提高和酶制劑大量生產，酶水解法制糖逐漸代替酸法制糖，已成為淀粉水解制糖一個發展趨勢。酸酶結合水解法酸酶結合水解法是集酸法和酶法制糖優點而成的生產工藝。此法又可分為酸酶（水解）法或酶酸（水解）法。酸酶水解法即先以酸為催化劑將淀粉水解成糊精和低聚糖，然后再用糖化酶將其水解為葡萄糖工藝。由于糖化是在糖化酶作用下完成，因此對液化液要求不高。針對玉米、小麥等谷類淀粉，由于淀粉顆粒堅實，用淀粉酶液化短時間內液化不。采用酸將淀粉水解到一定程度，然后將水解液降溫、中和，再加入糖化酶進行糖化。用酸酶水解淀粉制糖，液化速度快，采用較高淀粉乳濃度，生產效率提高；產品顏色淺，糖液質量高酶酸水解法是將淀粉乳先用淀粉酶液化到一定程度，然后用酸水解成葡萄糖的工藝方法，稱為酶酸水解法。因淀粉顆粒大小存在差別，若用酸法水解，常導致水解不均勻，淀粉糖轉化率低。上述情況可先用淀粉酶液化，過濾除雜后，再用酸法水解成葡萄糖。用酶酸法制糖，采用粗原料淀粉，原料損失減少，一般可提高原料利用率15%左右；生產較易控制，采用較高淀粉濃度；生產周期短，生產效率提高；酸水解PH可控制稍高，淀粉水解副反應減少，糖液色澤較淺，質量較好。總之，采用不同水解制糖工藝，各有優缺點。從淀粉水解操作周期來看，酸水解法最短，雙酶法最長。但從水解糖液質量及降低糖耗，提高原料利用率方面來考慮，則是以雙酶水解法最好，其次是酸酶結合水解法，酸水解法最差。

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