淀粉酶在酒精厂的应用研究

淀粉酶在酒精厂的应用研究

摘要：淀粉酶是一种研究较多、生产最早、产量最大、应用最广泛的酶。特

别是二十世纪六十年代以来，由于淀粉酶在淀粉糖工业生产和食品工业中的大规

模应用，对淀粉酶的需求日益增加。到目前为止，它几乎占酶制剂总产量的50%。在工业生产中，一般以纯枯草芽孢杆菌为淀粉原料，采用深通风发酵生产中温

a-淀粉酶。以高产、高纯的黑曲霉为原料，利用马铃薯淀粉发酵生产糖化酶。所

以在微生物发酵酶液体不能完全提取淀粉酶除了含有约20%,不能完全反映成分。

因此，实验的主要目的是将酶制剂与酒精生产行业结合起来共同创收，使企业获

得更大的收益。

关键词：酒精生产；酶废液；酵母生长；

研究了高浓度乙醇发酵过程中复合淀粉酶的工艺条件和工艺参数对发酵成熟

醪质量的影响，以及在清液回用过程中复合淀粉酶对发酵成熟醪质量的影响。分

析了液化温度、时间、pH值和淀粉酶用量对糊化和液化粘度的影响，分析了复合

淀粉酶在生产和应用中具有优势的原因。

一、燃料乙醇液化工艺的发展现状

1.液化的原则。a-淀粉酶是一种能从淀粉分子内部随机地切开a-1，4糖苷键、能跨越不能切分支点的a-1，6键而切开内部的a-1，4糖苷键的内切酶，因

产物的还原性末端葡萄糖残基上的C1碳原子呈a-．构型(光学)，所以称为a-

．淀粉酶。其作用于直链淀粉和支链淀粉，切断其中的a-1，4糖苷键。因此，

它的特点是底物溶液的减少和碘反应的消失。直链淀粉的产物主要是葡萄糖和少

量的麦芽糖和麦芽糖。除了麦芽糖，葡萄糖和麦芽糖，还生成分支部分具有a-1，6一键的a-糊精。水解成糊精、低聚糖等小分子，物料粘度降低，流动增强过程。

2.液化过程分析。仪-淀粉酶是内切酶，可以从淀粉分子的内部任意切开a-1，4糖苷键。淀粉在糊化之前a-．淀粉酶是难以直接进入淀粉颗粒内部与淀粉分子

发生作用的，a-淀粉酶水解淀粉颗粒和水解糊化淀粉的速度比约为1：20，000，

所以淀粉一定要经过糊化阶段，酶才能开始发生作用。糊化:将淀粉乳加热到一

定温度，淀粉颗粒开始膨胀，极化十字消失。温度继续上升,淀粉粒继续扩大,几

次到几十次原来的体积,由于粒子的扩张,晶体结构消失,体积膨胀,接触,成糊状

液体,虽然停止搅拌,淀粉不会沉淀,这种现象叫做“凝胶化。凝胶化分为三个阶段。1)预糊化:淀粉颗粒吸收少量的水(水分子只进入非结晶区)，体积膨胀很小，淀粉乳粘度增加较少，如果冷却、干燥，淀粉颗粒的性质与原来没有区别。2)凝

胶化:淀粉颗粒突然扩大很多,体积扩大几倍几十倍,吸收大量的水(水分子进入结

晶区)很快就失去了十字架,淀粉牛奶粘度大大增加,透明度也增加了,还有一小部

分淀粉溶解在水中,淀粉牛奶成淀粉糊。3)溶解:继续加热，糊化后的淀粉溶于水。

3.液化过程分析。(1)生产中使用的淀粉酶pH稳定范围在5.0 ~ 10.0，有效pH范围在5.0 ~ 8.0，最优pH范围在5.5 ~ 7.0。在原料质量差、液体再利用的

情况下，TpH值一般在4.6 - 5.0之间。淀粉酶需要调节pH值才能发挥作用，而

物料的pH值需要通过氨水或氢氧化钠调节到5.5左右，从而增加了成本。如果

你想进一步增加清澈液体的返回量，氨或氢氧化钠的成本会进一步增加。（2）

液化过程分析。(1)生产中使用的淀粉酶稳定pH范围为5.0 ~ 10.0，有效pH范

围为5.0 ~ 8.0，最优pH范围为5.5 ~ 7.0。在原材料质量较差、液体再利用的

情况下，TpH值一般在4.6 - 5.0之间。淀粉酶需要调节pH值来发挥作用，而材

料的pH值需要通过氨水或氢氧化钠来调节到5.5左右，从而增加了成本。如果

你想进一步增加透明液体的回收率，氨或氢氧化钠的成本将进一步增加。(3)温

度对酶的反应速率有两个影响:一方面，温度升高，反应速率加快，一般为每升

高10。C，酶反应速率提高1.2倍;另一方面，随着温度的升高，酶逐渐失活。高

温a -淀粉酶是一种能随机水解淀粉、可溶性糊精和低聚糖中的a - 1,4糖苷键

的内淀粉酶。经酶作用后，糊化后的淀粉粘度可迅速降低，成为液化淀粉，水解

生成糊精和少量葡萄糖、麦芽糖。在高温下，葡萄糖和蛋白质会转化为非发酵的

异乳糖、糖酯、糖肽等，造成不必要的浪费。(4)液化的质量要求。乙醇的生产

需要均匀的液化。液化程度过低，液化产物分子数少，糖化酶与底物接触的几率低，降低了糖化率。同时，大分子糊精和淀粉用量的增加会导致成熟醪中淀粉残

留量高，粮食消耗量增加。液化度过高，液化产物中小分子量糊精较多。因为小

分子量葡聚糖不利于形成复杂结构的绑定和糖化酶,从而降低糖化酶的糖化效率

的糊精发酵成熟将会增加,粮食消费量将增加,DDGS产品的颜色将受到影响。根据生产经验，以玉米原料的脱氢值来判断液化程度。液化后的DE值控制在12.18%比较合适，小麦原料的DE值控制在20.30%比较合适。一般通过控制液化时间、注射温度和酶添加量来控制液化程度。

二、实验的方案

1.无机盐溶液的制备。尿素:0.0666g/100g原料;磷酸二氢铵:0.0333g/100g 原料;硫酸镁:0.0133g/100g原料。

2.实验流程。

3.酶法废液对乙醇产率的影响。发酵培养基组成比见表1。对照组和正式组分别进行4个平行实验。发酵72h，蒸馏测定酒精含量。

表1发酵培养基的配置方案

1.

酶废液对酵母生长的影响。每12小时用血细胞计数板测定酵母细胞数。

三、实验的结果

1.酶法废液对乙醇产率的影响。发酵72h后，将发酵液倒入蒸馏瓶，加入200mL水，连接蒸馏设备进行蒸馏，两次蒸馏200mL酒精。每次用酒精计测量酒精，通过酒精计温度和浓度换算表在20℃下校准酒精。每100g木薯粉的产醇量