淀粉糖是以淀粉为原料,通过酸或酶的催化水解反映生产的糖品的总称,是淀粉深加工的首要产品。在usa,淀粉糖年产量已达1 000万t,占玉米深加工总量的60%,从20世纪80年代中期开始,usa国内淀粉糖消费量已超过蔗糖。我国淀粉糖工业目前仍处于发展的开始走阶段,从20世纪90年代以来,由于现代生物工程技术的应用,生产淀粉糖所用酶制剂品种的增加及质量的提高,使淀粉糖行业得到快速发展,产量以年均10%的速度增加,而且品种也日益增加,形成了各类不同甜度及功能的麦芽糊精、葡糖、麦芽糖、功能性糖及糖醇等几大系列的淀粉糖产品。

淀粉糖的原料是淀粉,不论什么含淀粉的农作物,如玉米、大米、木薯等均可用来生产淀粉糖,生产不受地区和季节的限制。淀粉糖在口感、功能性上比蔗糖更能适应不同消费者的需要,并可改善食品的品质和加工性能,如低聚异麦芽糖可以增殖双歧杆菌、防龋齿;麦芽糖浆、淀粉糖浆在糖果、蜜饯打造中代替部分蔗糖可防止“返砂”、“发烊”等,这些个都是蔗糖无可比拟的。因此,淀粉糖具有很好的发展前景。

第一节淀粉糖的品类及特性

1、淀粉糖的品类

淀粉糖品类按成分组成来分大致可分为液体葡糖、结晶葡糖(全糖)、麦芽糖浆(饴糖、高麦芽糖浆、麦芽糖)、麦芽糊精、麦芽低聚糖、果葡糖浆等。

1液体葡糖:是控制淀粉适度水解得到的以葡糖、麦芽糖以及麦芽低聚糖组成的混合糖浆,葡糖和麦芽糖均属于还原性较强的糖,淀粉水解程度越大,葡糖等含量越高,还原性越强。淀粉糖工业上经常使用葡糖值(dextrose equivalent)略称DE值(糖变液中还原性糖全数当做葡糖计算,占干物质的百分率称葡糖值)来表示淀粉水解的程度。液体葡糖按转化程度可分为高、中、低3大类。工业上产量最大、应用最广的中等转化糖浆,其DE,值为30%～50%,其中DE值为42%左右的又称为标准葡糖浆。高转化糖浆DE!值在50%～70%,低转化糖浆DE值30%以下。不同DE值的液体葡糖在性能方面有一定差异,因此不同用途可选择不同水解程度的淀粉糖。

2葡糖:是淀粉经酸或酶纯粹水解的产物,由于生产工艺的不同,所得葡糖产品的纯度也不同,一般可分为结晶葡糖和全糖两类,其中葡糖占干物质的95%～97%,其余为少量因水解不纯粹而剩下的低聚糖,将所得的糖变液用活性炭脱色,再流经离子交换树脂柱,除去无机物等杂质,便得到了无色、纯度高的精制糖变液。将此精制糖变液浓缩,在结晶罐冷却结晶,得含水α一葡糖结晶产品;在真空罐中于较高温度下结晶,得到无水β一葡糖结晶产品;在真空罐中结晶,得无水α一葡糖结晶产品。

3果葡糖浆:如果把精制的葡糖液流经固定化葡糖异构酶柱,使其中葡糖一部分发生异构化反映,改变成其异构体果糖,得到糖分组成首要为果糖和葡糖的糖浆,再经活性炭和离子交换树脂精制,浓缩得到无色透明的果葡糖浆产品。这类产品的质量分数为71%,糖分组成为果糖42%(干基计),葡糖53 %,低聚糖5%,这是国际上在20世纪60年代末开始大量生产的果葡糖浆产品,甜度等于蔗糖,但风味更好,被称为第一代果葡糖浆产品。20世纪70年代末期世界上研究成功用无机分子筛分离果糖和葡糖技术,将第一代产品用分子筛模拟移动床分离,得果糖含量达94%的糖液,再与适量的第一代产品混合,得果糖含量分别为55%和90 %两种产品。甜度高过蔗糖分别为蔗糖甜度的1.1倍和1.4倍,也被称为第2、第三代产品。第二代产品的质量分数为77%,果糖55%(干基计),葡糖40%,低聚糖5%。第三代产品的质量分数为80%,果糖90%(干基计),葡糖7%,低聚糖3%。

4麦芽糖浆:是以淀粉为原料,经酶或酸联合法水解制成的一种淀粉糖浆,和液体葡糖比拟,麦芽糖浆中葡糖含量较低(一般在10%以下),而麦芽糖含量较高(一般在40%～90%),按制法和麦芽糖含量不同可分别称为饴糖、高麦芽糖浆、超高麦芽糖浆等,其糖分组成主如果麦芽糖、糊精和低聚糖。

2、淀粉糖的性质

不同淀粉糖产品在许多性质方面存在差别,如甜度、黏度、胶黏度、增稠性、吸潮性和保潮性,渗透压力和食品收藏性、颜色稳定性、焦化性、发酵性、还原性、防止蔗糖结晶性、泡沫稳定性等等。这些个性质与淀粉糖的应用紧密亲密相关,不同的用途,需要选择不同品类的淀粉糖品。下面简单的叙述淀粉糖的有关特性。

1甜度

甜度是糖类的重要性质,但影响甜度的因素很多,特别是浓度。浓度增加,甜度增高,但增高程度不同糖类之间存在差别,葡糖溶液甜度随浓度增高的程度大于蔗糖,在较低的浓度,葡糖的甜度低于蔗糖,但随浓度的增高差别减小,当含量达到40%以上两者的甜度相等(表6—1)。淀粉糖浆的甜度随转化程度的增高而增高,这个之外,不同糖品混合使用有彼此提高的效果。下面是几种糖类的甜度。

表6-1 几种糖类的相对甜度

糖类名称

相对甜度

糖类名称

相对甜度

蔗糖

1.0

果葡糖浆(42型)

1.0

葡糖

0.7

淀粉糖浆(DE值42)

0.5

果糖

1.5

淀粉糖浆(DE值70)

0.8

麦芽糖

0.5

2溶解度

各类糖的溶解度不不异,果糖最高,其次是蔗糖、葡糖。葡糖的溶解度较低,在室温下浓度约为50%,过高的浓度则葡糖结晶析出。为防止有结晶析出,工业上储存葡糖溶液需要控制葡糖含量42%(干物质)以下,高转化糖浆的糖分组成保持葡糖35%～40%,麦芽糖35%～40%,果葡糖浆(转化率42%)的质量分数一般为71%。

3结晶性质

蔗糖易于结晶,晶体能生长很大。葡糖也容易结晶,但晶体藐小。果糖难结晶。淀粉糖浆是葡糖、低聚糖和糊精的混合物,不能结晶,并能防止蔗糖结晶。糖的这类结晶性质与其应用有关。例如,硬糖果打造中,单独使用蔗糖,熬煮到水分1.5%以下,冷却后,蔗糖结晶,破裂,不能得到坚韧、透明的产品。若添加部分淀粉糖浆可防止蔗糖结晶,防止产品储存历程中返砂,淀粉糖浆中的糊精,还能增加糖果的韧性、强度和黏度,使糖果不易破碎,这个之外,淀粉糖浆的甜度较低,有冲淡蔗糖甜度的效果,使产品甜味温和。

4吸湿性和保湿性

不同品类食品对于糖吸湿性和保湿性的要求不同。例如,硬糖果需要吸湿性低,避免遇潮湿天气吸收水分导致溶化,所以宜选用蔗糖、低转化或中转化糖浆为好。转化糖和果葡糖浆含有吸湿性强的果糖,不宜使用。但软糖果则需要保持一定的水分,面包、糕点类食品也需要保持松软,应使用高转化糖浆和果葡糖浆为宜。果糖的吸湿性是各类糖中最高的。

5渗透压力

较高浓度的糖液能抑制许多微生物的生长,这是由于糖液的渗透压力使微生物菌体内的水分被吸走,生长受到抑制。不同糖类的渗透压力不同,单糖的渗透压力约为二糖的两倍,葡糖和果糖都是单糖,具有较高的渗透压力和食品收藏效果,果葡糖浆的糖分组成为葡糖和果糖,渗透压力也较高,淀粉糖浆是多种糖的混合物,渗透压力随转化程度的增加而升高。这个之外,糖液的渗透压力还与浓度有关,随浓度的增高而增加。

6黏度

葡糖和果糖的黏度较蔗糖低,淀粉糖浆的黏度较高,但随转化度的增高而降低。利用淀粉糖浆的高黏度,可应用于多种食品中,提高产品的稠度和适口性。

7化学稳定性

葡糖、果糖和淀粉糖浆都具有还原性,在中性和碱性条件下化学稳定性低,受热易分解生成有色物质,也容易与卵白质类含氮物质起羰氨反映生成有色物质。蔗糖不具有还原性,在中性和弱碱性条件下化学稳定性高,但在pH值9以上受热易分解孕育发生有色物质。食品一般是偏酸性的,淀粉糖在酸性条件下稳定。

8发酵性

酵母能发酵葡糖、果糖、麦芽糖和蔗糖等,但不能发酵较高的低聚糖和糊精。有的食品需要发酵,如面包、糕点等;有的食品不需要发酵,如蜜饯、果酱等。淀粉糖浆的发酵糖分为葡糖和麦芽糖,且随转化程度而增高。生产面包类发酵食品应用发酵糖分高的高转化糖浆和葡糖为好。

第二节淀粉糖的酸糖变工艺

淀粉在酸或淀粉酶的催化作用下发生水解反映,其水解最终产物随所用的催化剂品类而异。在酸作用下,淀粉水解的最终产物是葡糖,在淀粉酶作用下,随酶的品类不同而产物各异。

1、酸糖变机理

淀粉乳加入稀酸后加热,经糊化、溶解,继续往前葡糖苷链裂解,形成各类聚合度的糖类混合溶液。在稀溶液的情况下,最终将全数变成葡糖。在此,酸仅起催化作用。淀粉的酸水解反映可由化学式简示于下:

(C6H10O5)n + nH2OnC6H12O6

在淀粉的水解历程中,颗粒结晶结构被破坏。α一1,4糖甙键和α一1,6糖甙键被水解生成葡糖,而α一1,4糖甙键的水解速度大于α一1,6糖甙键。

淀粉水解生成的葡糖受酸和热的催化作用,又发生复合反映和分解反映。复合反映是葡糖分子通过α一1,6键联合生成异麦芽糖、龙胆二糖、潘糖和其他具有α-1,6键的低聚糖类。复合糖可再次经水解改变成葡糖,此反映是可逆的。分解反映是葡糖分解成5L羟甲基糠醛、有机酸和有色物质等。葡糖的复合反映和分解反映简示于下如图6—1所示:

淀粉——葡糖龙胆二糖和其他低聚糖

↓

5-羟甲基糠醛——有色聚合物

↓

甲酸和其他有机酸

图6—1葡糖的复合反映和分解反映

在糖变历程中,水解、复合和分解3种化学反映同时发生,而水解反映是首要的。复合与分解反映是非主要的,且对糖浆生产是倒霉的,降低了产品的收得率,增加了糖液精制的困难,所以要尽可能降低这两种反映。

二 、影响酸糖变的因素

1酸的品类和浓度

由于各类酸的电离常数不同,虽摩尔数不异,但H+浓度不同,因而水解能力不同。若以盐酸的水解力为100,则硫酸为50.35,草酸为20.42,亚硫酸为4.82,CH3COOH为6.8。

因此淀粉糖工业经常使用盐酸来水解淀粉。盐酸水解,用碳酸钠中和,生成的氯化钠存在于糖液中,若生成大量的氯化钠,就会增加灰分和咸味,且盐酸对设备的腐蚀性很大,对葡糖的复合反映催化作用也强。

硫酸催化效率仅次于盐酸,用硫酸水解后,经石灰中和,生成的硫酸钙沉淀在过淋时大部分可除去,但它仍具有一定的溶解度,会有少量溶于糖液中,在糖液蒸发时,形成结水垢,影响蒸发效率,且糖浆在储存中,硫酸钙会慢慢析出而变混浊,因此,工业上很少使用硫酸。

草酸虽则催化效率不高,但生成的草酸钙不溶于水,过淋时可全数除去,而且可减少葡糖的复合分解反映,糖液的色泽较浅,不过草酸价格贵,因此,工业上也较少采用。

酸水解时,生产上常控制糖变液pH值为1.5～2.5。同一种酸,浓度增大,能增进水解作用,但两者之间并不体现为等比例关系,因此,酸的浓度就不宜过大,否则会引起不良后果。

2淀粉乳浓度

酸催化淀粉水解生成的葡糖,在酸和热的作用下,会发生复合和分解反映,影响葡糖的产率和增加糖变液精制的困难。所以生产上要尽可能降低这两种副反映,有效的要领是通过调节淀粉乳的浓度来控制,生产淀粉糖浆一般淀粉乳浓度控制在22～24波美度,结晶葡糖则为12～14波美度。淀粉乳浓度越高,水解糖液中葡糖浓度越大,葡糖的复合分解反映就强烈,生成龙胆二糖(苦味)和其他低聚糖也多,影响制品品质,降低葡糖产率;但淀粉乳浓度太低,水解糖液中葡糖浓度也过低,设备利用率降低,蒸发浓缩耗能大。

3温度、压力、时间

温度、压力、时间的增加均能增进水解作用,但过高温度、压力或过长时间,也会引起不良后果。生产上对淀粉糖浆一般控制在283～303 kPa,温度142～145℃,时间8～9 min;结晶葡糖则采用252～353 kPa,温度138～147lC,时间16～35 min。

三、酸糖变工艺

1间断糖变法

这类糖变要领是在一密闭的糖变罐内举行的,糖变进料前,首先开启糖变罐进汽阀门,解除罐内冷空气。在罐压保持0.03～O.05 MPa的情况下,连续进料,为了使糖变匀称,尽量缩短进料时间。进料完毕,迅速升压至规定压力,并立即快速放料,避免过度糖变。由于间断糖变在放料历程中仍可接续举行糖变反映,为了避免过度糖变,其中间品的DE值要比成品的DE值标准略低。

2连续糖变

由于间断糖变操作麻烦,糖变不匀称,葡糖的复合、分解反映和糖液的转化程度控制困难,又难以实现生产历程的自动化,许多国度采用连续糖变技术。连续糖变分为直接加热式和间接加热式两种。

1 ) 直接加热式

直接加热式的工艺历程是淀粉与水在一个贮槽内调配好,酸液在另一个槽内储存,然后在淀粉乳调配罐内混合,调整浓度和酸度。利用定量泵输送淀粉乳,通过蒸汽喷射加热器升温,并送至维持罐,流入蛇管反映器举行糖变反映,控制一定的温度、压力和流速,以完成糖变历程。尔后糖变液进入分离器闪急冷却。二次蒸汽急速排出,糖变液迅速至常压,冷却到100℃以下,再进入贮槽举行中和。

2 ) 间接加热式

间接加热式的工艺历程为:淀粉浆在配料罐内连续自动调节pH值,并用高压泵打人3套管式的管束糖变反映器内,被内外间接加热。反映一定时间后,经闪急冷却后中和。物料在流动中可孕育发生搅动效果,各部分受热匀称,糖变纯粹,糖变液颜色浅,有帮助于精制,热能利用效率高。蒸汽耗量和脱色用活性炭比间断糖变法节约

第三节淀粉的酶液化和酶糖变工艺

1、淀粉酶

淀粉的酶水解法是用专一性很强的淀粉酶将淀粉水解成相应的糖。在葡糖及淀粉糖浆生产时应用α一淀粉酶与糖变酶(葡糖苷酶)的协同作用,前者将高分子的淀粉割断为短链糊精,后者便迅速地把短链糊精水解成葡糖。同理,生产饴糖时,则用α一淀粉酶与β一淀粉酶共同,α一淀粉酶改变的短链糊精被β一淀粉酶水解成麦芽糖。

1 α-淀粉酶

1)作用点: α一淀粉酶属内切型淀粉酶,它作用于淀粉时从淀粉分子内部以RAND的体式格局切断α一1,4糖苷键,但水解位于分子中间的α一1,4键的概率高于位于分子末端的α一1,4键,a一淀粉酶不能水解支链淀粉中的α一1,6键,也不能水解相邻分支点的α一1,4键;不能水解麦芽糖,但可水解麦芽三糖及以上的含α一1,4键的麦芽低聚糖。由于在其水解产物中,还原性末端葡糖分子中C,的构型为α一型,故称为α一淀粉酶。

α一淀粉酶作用于直链淀粉时,可分为两个阶段,第一个阶段速度较快,能将直链淀粉全数水解为麦芽糖、麦芽三糖及直链麦芽低聚糖;第二阶段速度很慢,如酶量充分,最终将麦芽三糖和麦芽低聚糖水解为麦芽糖和葡糖。α一淀粉酶水解支链淀粉时,可任意水解α一1,4键,不能水解α一1,6键及相邻的α一1,4键,但可越过分支点接续水解α一1,4键,最终水解产物中除葡糖、麦芽糖外还有一系列带有α一1,6键的极限糊精,不同来历的α一淀粉酶生成的极限糊精结构和大小不尽不异。

2)酶源来历于芽孢杆菌的α一淀粉酶水解淀粉分子中的α一1,4键时,最初速度很快,淀粉分子急速减小,淀粉浆黏度迅速下降,工业上称之为“液化”。随后,水解速度变慢,分子接续断裂、变小,产物的还原性也逐渐增高,用碘液检验时,淀粉遇碘变蓝色,糊精随分子由大至小,分别呈紫、红和棕色,到糊精分子小到一定程度(聚合度小于6个葡糖单位时)就不起碘色反映,因此实际生产中,可用碘液来检验α一淀粉酶对淀粉的水解程度。

3)酶的性质α一淀粉酶较耐热,但不同来历的α一淀粉酶具有不同的热稳定性和最适反映温度。目前市售酶制剂中,以地衣芽孢杆菌所产α一淀粉酶耐热性最高,其最适反映温度达95℃左右,刹时可达105～110℃,因此该酶又称耐高温淀粉酶。由枯草杆菌所孕育发生的α一淀粉酶,最适反映温度为70℃,称为中温淀粉酶。来历于真菌的α一淀粉酶,最适反映温度仅为55℃左右,为非耐热性α一淀粉酶,一般作为糖变酶使用。

一般而言,工业生产用α一淀粉酶均不耐酸,当pH值低于4.5时,活力基本消掉。在pH值为5.O～8.0之间较稳定,最适pH值为5.5～6.5。不同来历的α一淀粉酶在此规模内略有差异。

不同来历的α一淀粉酶均含有钙离子,钙与酶分子联合紧密,钙能保持酶分子最适空间构象,使酶具有最高活力和最大稳定性。钙盐对细菌α一淀粉酶的热稳定性有很大的提高,液化操作时,可在淀粉乳中加少量Ca2+,对α一淀粉酶有保护作用,可增强其耐热力至90~C以上,因此最适液化温度为85～90℃.

2β-淀粉酶

1)作用点: B-淀粉酶是一种外切型淀粉酶,它作用于淀粉时从非还原性末端依次切开相隔的β一1,4键,顺次将它分解为两个葡糖基,同时发生尔登转化作用,最终产物全是B一麦芽糖。所以也称麦芽糖酶。β-淀粉酶能将直链淀粉全数分解,如淀粉分子由偶数个葡糖单位组成,最终水解产物全数为麦芽糖;如淀粉分子由奇数个葡糖单位组成,则最终α水解产物除麦芽糖外,还有少量葡糖。但β一淀粉酶不能水解支链淀粉的α一1,6键,也不能跨过分支点接续水解,故水解支链淀粉是不纯粹的,残留下β一极限糊精。β一淀粉酶水解淀粉时,由于从分子末端开始,总有大分子存在,因此黏度下降慢,不能作为糖变酶使用;而β一淀粉酶水解淀粉水解产物如麦芽糖、麦芽低聚糖时,水解速度很快,可作为糖变酶使用。

β淀粉酶活性中心含有巯基(一SH),因此,一些氧化剂、重金属离子以及巯基试剂均可使其掉活,而还原性的谷胱甘肽、半胱氨酸对其有保护作用。

2)酶源:β一淀粉酶以大麦芽及麸皮中含量最富厚。

3)性质:最适PH 5.0-5.4最适温度60℃

3糖变酶(葡糖淀粉酶)

1)作用点: 糖变酶(葡糖淀粉酶)对淀粉的水解作用是从淀粉的非还原性末端开始,依次水解α一1,4葡糖苷键,顺次切下每一个葡糖单位,生成葡糖。

葡糖淀粉酶专一性差,除水解α一1,4葡糖苷键外,还能水解。α一1,6键和α一1,3键,但后两种键的水解速度较慢,由于该酶作用于淀粉糊时,糖液黏度下降较慢,还原能力上升很快,所以又称糖变酶,不同微生物来历的糖变酶对淀粉的水解能力也有较大区别。

2)酶原和性质:不同来历的葡糖淀粉酶在糖变的最适温度和pH值上存在一定的差异。其中,黑曲霉为55～60℃,pH值3.5～5.O;根霉50～55℃,pH值4.5～5.5;拟内孢霉为50℃,pH值4·8～5·0。糖变时间根据相应淀粉糖质量指标中DE值的要求而定,一般为12～48 h;糖变温度一般采用55℃以上可避免长时间保温历程中细菌的生长;糖变pH值一般为弱酸性,不易生成有色物质,有帮助于提高糖变液的质量。

4脱支酶

脱支酶是水解支链淀粉、肝糖等大分子化合物中α一1,6糖苷键的酶,脱支酶可分为直接脱支酶和间接脱支酶两大类,前者可水解未经改性的支链淀粉或肝糖中的α一1,6糖苷键,后者仅可作用于经酶改性的支链淀粉或肝糖,这里仅讨论直接脱支酶。

根据水解底物专一性的不同,直接脱支酶可分为异淀粉酶和普鲁蓝酶两种。异淀粉酶只能水解支链结构中的α一1,6糖苷键,不能水解直链结构中的α—l,6糖苷键;普鲁蓝酶不仅能水解支链结构中的a一1,6糖苷键,也能水解直链结构中的α-1,6糖苷键,因此它能水解含α一1,6糖苷键的葡糖聚合物。

脱支酶在淀粉制糖工业上的首要应用是和β一淀粉酶或葡糖淀粉酶协同糖变,提高淀粉转化率,提高麦芽糖或葡糖得率。

2、液化

液化是使糊化后的淀粉发生部分水解,暴露出更多可被糖变酶作用的非还原性末端。它是利用液化酶使糊化淀粉水解到糊精和低聚糖程度,使黏度大为降低,流动性增高,所以工业上称为液化。酶液化和酶糖变的工艺称为双酶法或全酶法。液化也可用酸,酸液化和酶糖变的工艺称为酸酶法。

由于淀粉颗粒的结晶性结构,淀粉糖变酶无法直接作用于生淀粉,必需加热生淀粉乳,使淀粉颗粒吸水膨胀,并糊化,破坏其结晶结构,但糊化的淀粉乳黏度很大,流动性差,搅拌困难,难以获得匀称的糊化结果,特别是在较高浓度和大量物料的情况下操作有困难。而α一淀粉酶对于糊化的淀粉具有很强的催化水解作用,能很快水解到糊精和低聚糖规模大小的分子,黏度急速降低,流动性增高。这个之外,液化还可为下一步的糖变创造有帮助条件,糖变使用的葡糖淀粉酶属于外酶,水解作用从底物分子的非还原尾端举行。在液化历程中,分子被水解到糊精和低聚糖规模的大小程度,底物分子数目增多,糖变酶作用的机会增多,有帮助于糖变反映。

1液化机理

液化使用α一淀粉酶,它能水解淀粉和其水解产物分子中的α一1,4糖苷键,使分子断裂,黏度降低。α一淀粉酶属于内酶,水解从分子内部举行,不能水解支链淀粉的α一1,6葡糖苷键,当α一淀粉酶水解淀粉切断α一1,4键时,淀粉分子支叉地位的α一1,6键仍然留在水解产物中,得到异麦芽糖和含有α一1,6键、聚合度为3～4的低聚糖和糊精。但α一淀粉酶能越过α一1,6键接续水解α一1,4键,不过α一1,6键的存在,对于水解速度有降低的影响,所以α一淀粉酶水解支链淀粉的速度较直链淀粉慢。

国内经常使用的α一淀粉酶有由芽孢杆菌BF一7658产的液化型淀粉酶和由枯草杆菌孕育发生的细菌糖变型α一淀粉酶以及由霉菌孕育发生的α一淀粉酶。因其来历不同,各类酶的性能和对淀粉的水解效能亦各有差异。

2液化程度

在液化历程中,淀粉糊化、水解成较小的分子,应当达到何种程度合适?葡糖淀粉酶属于外酶,水解只能由底物分子的非还原尾端开始,底物分子越多,水解生成葡糖的机会越多。但是,葡糖淀粉酶是先与底物分子生成络合结构,尔后发生水解催化作用,这需要底物分子的大小具有一定的规模,有帮助于生成这类络合结构,过大或太小都失当。根据生产实践,淀粉在酶液化工序中水解到葡糖值15～20规模合适。水解超过此程度,倒霉于糖变酶生成络合结构,影响催化效率,糖变液的最终葡糖值较低。

利用酸液化,情况与酶液化相似,在液化工序中需要控制水解程度在葡糖值15～20之间为宜,水解程度高,则影响糖变液的葡糖值降低;若液化到葡糖值15以下,液化淀粉的凝沉性强,易于重新联合,对于过淋性质有倒霉的影响。

3液化要领

液化要领有3种:升温液化法、高温液化法和喷射液化法。

1 ) 升温液化法

这是一种最简单的液化要领。30%～40%的淀粉乳调节pH值为6.0～6.5,加入CaCl2调节钙离子浓度到O.01 mol/L,加入需要量的液化酶,在保持剧烈搅拌的情况下,喷入蒸汽加热到85～90℃,在此温度保持30～60 min达到需要的液化程度,加热至100℃以终止酶反映,冷却至糖变温度。此法需要的设备和操作都简单,但因在升温糊化历程中,黏度增加使搅拌不匀称,料液受热不匀称,致使液化不纯粹,液化效果差,并形成难于受酶作用的不溶性淀粉粒,引起糖变后糖变液的过淋困难,过淋性质差。为革新这类错误谬误,液化完后加热煮沸10 min,谷类淀粉(如玉米)液化较困难,应加热到140℃,保持几分钟。虽则如此加热处理能革新过淋性质,但仍不及其他要领好。

2 ) 高温液化法

将淀粉乳调节好pH值和钙离子浓度,加入需要量的液化酶,用泵打经喷淋头引入液化桶中约90℃的热水中,淀粉受热糊化、液化,由桶的底部流出,进入保温桶中,于90℃保温约40 min或更长的时间达到所需的液化程度。此法的设备和操作都比较简单,效果也不差。错误谬误是淀粉不是同时受热,液化欠匀称,酶的利用也不纯粹,后加入的部分作用时间较短。对于液化较困难的谷类淀粉(如玉米),液化后需要加热处理以凝结卵白质类物质,革新过淋性质。在130℃加热液化5～10 min或在150℃加热1～1.5 min。

3 ) 喷射液化法

先通蒸气人喷射器预热到80～90℃,用位移泵将淀粉乳打入,蒸气喷入淀粉乳的薄层,引起糊化、液化。蒸气喷射孕育发生的湍流使淀粉受热快而匀称,黏度降低也快。液化的淀粉乳由喷射器下方卸出,引入保温桶中在85～90℃保温约40 min,达到需要的液化程度。此法的长处是液化效果好,卵白质类杂质的凝结好,糖变液的过淋性质好,设备少,也适于连续操作。马铃薯淀粉液化容易,可用40%浓度;玉米淀粉液化较困难,以27%～33%浓度为宜,若浓度在33 %以上,则需要提高用酶量两倍。

酸液化法的过淋性质好,但最终糖变程度低于酶液化法。酶液化法的糖变程度较高,但过淋性质较差。为了利用酸和酶液化法的长处,有酸酶合并液化法,先用酸液化到葡糖值约4,再用酶液化到需要程度,经用酶糖变,糖变程度能达到葡糖值约97,稍低于酶液化法,但过淋性质好,与酸液化法相似。此法只能用管道设备连续举行,因为调节pH值、降温和加液化酶的时间快,也避免回流。若不用管道设备,则由于低葡糖值淀粉液的黏度大,凝沉性也强,过淋性质差。

三、糖变

在液化工序中,淀粉经α一淀粉酶水解成糊精和低聚糖规模的较小分子产物,糖变是利用葡糖淀粉酶进一步将这些个产物水解成葡糖。纯淀粉通过纯粹水解,会增重,每一100份淀粉纯粹水解能生成lll份葡糖,但此刻工业生产技术尚无达到这类水平。双酶法工艺的此刻水平,每一100份纯淀粉只能生成105～108份葡糖,这是因为有水解不纯粹的残剩物和复合产物如低聚糖和糊精等存在。如果在糖变时采取多酶协同作用的要领,例如除葡糖淀粉酶之外,再加上异淀粉酶或普鲁蓝酶并用,能使淀粉水解率提高,且所得糖变液中葡糖的百分率可达99%以上。

双酶法生产葡糖工艺的此刻水平,糖变2 d葡糖值达到95～98。在糖变的初阶段,速度快,第一天葡糖达到90以上,往后的糖变速度变慢。葡糖淀粉酶对于α一1,6糖苷键的水解速度慢。提高用酶量能加速糖变速度,但考虑到生产资本和复合反映,不能增加过多。降低浓度能提高糖变程度,但考虑到蒸发费用,浓度也不能降低过多,一般采用浓度约30%。

1糖变机理

糖变是利用葡糖淀粉酶从淀粉的非还原性尾端开始水解α一1,4葡糖苷键,使葡糖单位逐个分离出来,从而孕育发生葡糖。它也能将淀粉的水解初产物如糊精、麦芽糖和低聚糖等水解孕育发生B一葡糖。它作用于淀粉糊时,反映液的碘色反映消掉很慢,糊化液的黏度也下降较慢,但因酶解产物葡糖不断积累,淀粉糊的还原能力却上升很快,最后反映几乎将淀粉100%水解为葡糖。

葡糖淀粉酶不仅由于酶源不同造成对淀粉分解率有差异,即使是同一菌株孕育发生的酶中也会出现不同类型的糖变淀粉酶。如将黑曲菌孕育发生的粗淀粉酶用酸处理,使其中的α一淀粉酶破坏,然后用玉米淀粉吸附分级,获得易吸附于玉米淀粉的糖变型淀粉酶I及不吸附于玉米淀粉的糖变型淀粉酶Ⅱ二个分级,其中I能100%地分解糊化过的糯米淀粉和较多的a一1,6键的肝糖及B一界限糊精,而酶Ⅱ仅能分解60%～70%的糯米淀粉,对于肝糖及B一界限糊精则难以分解。除开淀粉的分解率因酶源不同而有差异外,耐热性、耐酸性等性质也会因酶源不同而有差异。

不同来历的葡糖淀粉酶在糖变的适宜温度和pH值也存在差别。例如曲霉糖变酶为55～60℃,pH值3.5～5.0;根霉的糖变酶为50～55℃,pH值4.5～5.5;拟内孢酶为50℃,pH值4.8～5.O。

2糖变操作

糖变操作比较简单,将淀粉液化液引入糖变桶中,调节到适当的温度和pH值,混入需要量的糖变酶制剂,保持2～3 d达到最高的葡糖值,即得糖变液。糖变桶具有夹层,用来通冷水或热水调节和保持温度,并具有搅拌器,保持适当的搅拌,避免发生局部温度不匀称征象。

糖变的温度和pH值决定于所用糖变酶制剂的性质。曲霉一般用60℃,pH值4.O～4.5,根霉用55℃,pH值5.O。根据酶的性质选用较高的温度,可使糖变速度较快,感染杂菌的危险较小。选用较低的pH值,可使糖变液的色泽浅,易于脱色。加入糖变酶之前要注意先将温度和pH值调节好,避免酶与不适当的温度和pH值接触,活力受影响。在糖变反映历程中,pH值稍有降低,可以调节pH值,也可将开始的pH值稍高一些。

达到最高的葡糖值往后,应当停止反映,否则,葡糖值趋向降低,这是因为葡糖发生复合反映,一部分葡糖又重新联合生成异麦芽糖等复合糖类。这类反映在较高的酶浓度和底物浓度的情况下更为显著。葡糖淀粉酶对于葡糖的复合反映具有催化作用。

糖变液在80℃,受热20 min,酶活力全数消掉。实际上没必要单独加热,脱色过

程中即达到这类目的。活性炭脱色一般是在80℃保持30 min,酶活力同时消掉。

提高用酶量,糖变速度快,最终葡糖值也增高,能缩短糖变时问。但提高有一定的限度,过多反而引起复合反映严重,导致葡糖值降低。

第四节精制和浓缩

淀粉糖变液的糖分组成因糖变程度而不同,如葡糖、低聚糖和糊精等,另外还有糖的复合和分解反映产物、原存在于原料淀粉中的各类杂质、水带来的杂质以及作为催化剂的酸或酶等,成分是很复杂的。这些个杂质对于糖浆的质量和结晶、葡糖的产率和质量都有倒霉的影响,需要对糖变液举行精制,以尽可能地除去这些个杂质。

糖变液精制的要领,一般采用碱中和、活性炭吸附、脱色和离子交换脱盐。

1、 中和

采用酸糖变工艺,需要中和,酶法糖变不用中和。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,用碳酸钙中和。在这里并不是中和到真正的中和点(pH=7.O),而是中和大部分催化用的酸,同时调节pH值到胶体物质的等电点。糖变液中卵白质类胶体物质在酸性条件下带阳电荷,当糖变液被逐渐中和时,胶体物质的阳电荷也逐渐消掉,当糖变液的pH值达到这些个胶体物质的等电点(pH=4.8～5.2)时,电荷全数消掉,胶体凝结成絮状物,但并不纯粹。若在糖变液中加入一些带负电荷的胶性黏土如膨润土为澄清剂,能更好地促进卵白质类物质的凝结,降低糖变液中卵白质的含量。

2、 过淋

过淋就是除去糖变液中的不溶性杂质,目前普遍使用板框过淋机,同时最好用硅藻土为助滤剂,来提高过淋速度,延长过淋周期,提高滤液澄清度。一般采用预涂层的办法,以保护滤布的毛细孔不被一些藐小的胶体粒子堵塞。

为了提高过淋速率,糖液过淋时,要保持一定的温度,使其黏度下降,同时要正确地掌握过淋压力。因为滤饼具有可压缩性,其过淋速度与过淋压力差紧密亲密相关。但当超过一定的压力差后,接续增加压力,滤速也不会增加,反而会使滤布外貌形成一层紧密的滤饼层,使过淋速度迅速下降。所以过淋压力应迟缓加大为好。不同的物料,使用不同的过淋机,其最适压力要通过试验确定。

三、 脱色

糖液中含有的有色物质和一些杂质必需除去,才能得到澄清透明的糖浆产品。工业上一般采用骨炭和活性炭脱色。活性炭又分颗粒和粉末炭2种。骨炭和颗粒炭可以再生反复使用,但因设备复杂,仅在大型工厂使用。一般中小型工厂使用粉末活性炭,反复使用2或3次后弃掉,成本高,但设备简单,操作利便。

1脱色工艺条件

1) 糖液的温度

活性炭的外貌吸附力与温度成反比,但温度高,吸附速率快。在较高温度下,糖液黏度较低,加速糖液渗透到活性炭的吸附内外貌,对吸附有帮助。但温度不能太高,以免引起糖的分解而着色,一般以80℃为宜。

2) pH值

糖液pH值对活性炭吸附没有直接关系,但一般在较低pH值下举行,脱色效率较高,葡糖也稳定。工业上均以中和操作的pH值作为脱色的pH值。

3)脱色时间

一般认为吸附是刹时完成的,为了使糖液与活性炭充分混合匀称,脱色时间以25～30 min为好。

4) 活性炭用量

活性炭用量少,利用率高,但最终脱色差;用量大,可缩短脱色时间,但单位质量的活性炭脱色效率降低。因此要恰当掌握,一般采取分次脱色的办法,并且前脱色用废炭,后脱色用好炭,以充分发挥脱色效率。

2脱色设备

糖液脱色是在具有防腐材料制成的脱色罐内完成的。罐内设有搅拌器和保温管,罐顶部有排汽筒。脱色后的糖液颠末滤得到无色透明的液体。

四、离子交换树脂处理

糖液经活性炭处理后,仍有部分无机物质的盐类和有机杂质存在,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。离子交换树脂除去卵白质、氨基酸、羟甲基糠醛和有色物质等的能力比活性炭强。经离子交换树脂处理的糖液,灰分可降低到原来的1/10,对有色物质去除彻底,因而,不单产品澄清度好,而且久置也不变色,有帮助于产品的保存。

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一阴一阳一阴4只滤床,即2对阳、阴离子交换树脂滤床串联使用。

五、浓缩

颠末净化精制的糖液,浓度比较低,不便于运输和储存,必需将其中大部分水分去掉,即采用蒸发使糖液浓缩,达到要求的浓度。

淀粉糖浆为热敏性物料,受热易着色,所以在真空状况下举行蒸发,以降低液体的沸点。一般蒸发温度不宜超过68℃。蒸发操作有间歇式、连续式和循环式3种。

采用间歇式蒸发,糖液受热时间长,倒霉于糖浆的浓缩,但设备简单,最终浓度容易控制,有的小型工厂还在采用。

采用连续式蒸发,糖液受热时间短,适应于糖液浓缩,处理量大,设备利用率高,但最终浓度控制不易,在浓缩比很大时难于一次蒸发财到要求。

采用循环式蒸发可使一部分浓缩液返回蒸发器,物料受热时间比间歇式短,浓度也较易控制,合适糖液的浓缩。蒸发操作中的首要费用是蒸汽消耗量,为了节约蒸汽,可采用多效蒸发,充分利用二次蒸汽,又节约大量的冷却用水。

更多信息请查阅云南糖网http://www.yntw.com或http://www.ynsugar.com

编辑保举

开家赚钱面馆抢占数亿黎民桌

一天能赚1万多块钱的实惠茶干

2万教你开家生意好到爆的白馍店

年卖千万块牛排 私房菜秘籍

小本豆花店2万块赚钱高招

丝巢燕窝 赚取女人口袋里的钱

38元一块牛仔骨 垂涎欲滴

教你开家当时的风尚赚钱的冰淇淋店