淀粉水解糖的制备方法

↓
过滤
↓
→N子a交+型换阳树离脂
→ 蒸发→ 贮存→ 灌装→ 产品
二次蒸发 → 贮存→ 灌装→ 产品
三、间断糖化
• 方法1：加压罐法，间歇操作 —— 旧方法 • 方法2：管道法，连续操作 —— 新方法
糖化终点的确定
• 碘色试验：以淀粉及水解物遇碘呈色上的差异判
断糖化终点。 ✓ 方法：将10mL稀释碘液（0.25%）于小试管
• 复合二糖 • 复合三糖 • 脱水葡萄糖—1,6-脱水-β-D-六环葡萄糖
葡萄糖复合反应生成的二糖
2. 影响复合反应的条件因素
① 葡萄糖浓度 • 低浓度不发生反应，浓度增高发生复合反应，浓
度越高，复合反应进行程度越高。 ② 酸的浓度与种类 • 盐酸>硫酸>草酸 • 酸的浓度加大，复合进行程度增加。 ③ 反应温度 • 在葡萄糖复合反应没有达到平衡之前，随着温度
• 淀粉通过酸水解生成糖浆，在酸和热的作 用下，糖浆中的葡萄糖又会发生复合反应 和分解反应。
• 主要反应：淀粉水解 • 次要反应：葡萄糖的复合和分解
一、淀粉的水解反应
• 淀粉颗粒由直链淀粉和支链淀粉两种分子 组成，在酸作用下，颗粒结构被破坏，两 种淀粉分子中的α-1,4和α-1,6糖苷键被水解 成游离态的葡萄糖，用化学反应式表示为： • (C6H10O5)n+nH2O → nC6H12O5
• 特点：与酸法工艺相比，酸酶结合法有了较大的
进步，但它仍然要采用酸和高温，复合反应和分 解反应虽有所减少，但仍不可避免，糖化终点 值 还不够高，而且液化结束后，仍要用碱来中和， 依然会产生相当数量的盐分。
三、双酶法
• 概念：采用酶液化和酶糖化的工艺称为双酶法或全酶法。
• 操作：先加温并添加液化酶以液化淀粉，产生相当低DE
5. 化学增重
(C6H10O5)n+nH2O → nC6H12O6
162 18
180
• 理论收率：纯淀粉通过完全水解，每个葡萄糖
单位（C6H10O5）能转化成葡萄糖（C6H12O6）， 即葡萄糖的理论收率为111.11%。
• 淀粉转化率：100份淀粉中有多少份淀粉转化成
葡萄糖。
转化率=实际收率/1.11
化学增重 因数
1.0292 1.0400 1.0424 1.0576 1.0643 1.0751
葡萄糖值
80 90 93 94 95 100
化学增重 因数
1.0872 1.0992 1.1028 1.1040 1.1052 1.1111
二、葡萄糖的复合反应
• 复合反应定义：淀粉酸水解所生成的葡萄糖，在酸
1. 淀粉颗粒结构对水解的影响
• 有序结构： 难水解，直链淀粉组成 • 无定形结构：易水解，支链淀粉组成 • 紧密程度对酸水解的影响：
• 马铃薯淀粉颗粒大、结构松散，较玉米、小麦、高粱等谷 类淀粉易水解；
• 谷类淀粉相对而言又较稻米淀粉易水解，米淀粉颗粒小， 结构紧密，对酸作用的抵抗力较强，酸侵入颗粒内部的速 度较慢，水解起来也就比较困难。
• 淀粉经水解所生成的糖化液的糖分组成是很复杂 的，水解程度不同，生成不同葡萄糖质的淀粉糖 化液，它们之间的各种糖分组成百分率有显著差 别。
• 水解过程的糖苷键断裂是杂乱无章的，单糖（葡 萄糖）在水解反应开始即有生成，二糖、三糖等 小分子低聚糖在水解开始阶段也有生成，只是这 些小分子糖所占糖的组成百分率较低，随着反应 时间的延长，早期水解得到的高分子糊精、低聚 糖被进一步水解，糖组分中的小分子糖比重逐渐 上升，大分子糖比重有所下降。
浊，工业上称为硫酸钙混浊。
由于上述原因，工业上使用硫酸糖化并不多，采用阴离子 交换树脂精制工艺的工厂，因阴离子交换树脂对硫酸吸附 能力比较强，才选择硫酸进行淀粉的酸水解。
•
（3）草酸
• 缺点：催化效能相对较低，只为盐酸的20.42%。 • 使用量：淀粉的0.2%～0.5%。
• 糖化后用碳酸钙中和，生成的草酸钙沉淀能全部 过滤除掉。
二、酸酶结合法
• 淀粉酶特性：对淀粉的水解具有高度专一性，只 按照一定的方式水解一定种类和一定位置的葡萄 糖苷键，酸水解则没有这种专一性，水解方式也 没有一定的规律。
• 酶水解特点：催化能力强，能在低温下进行，但 时间较长，液化后过滤困难。
酸酶结合法
• 概念：用与酸法相同的转化工艺作为糖浆的初步 转化，此后接着用酶转化。
值的液化液，再进一步用酶转化。
• 优点：
✓
不需要耐高温、耐高压、耐酸设备和设备要求低，
水解条件相对温和；
✓ 糖浆的化合物组分可以控制；
✓ 糖浆的品质好，杂质（羟甲基糠醛、色素、非发酵性 异麦芽糖和龙胆二糖、蛋白质、灰分等）含量低。
✓ 缺点：生产周期长，尤其是夏天，糖液易变质。
第二节 淀粉酸水解法原理
间断糖化缺点
• 操作麻烦、劳动强度大、耗能高、糖化不 均匀、葡萄糖的复合分解反应和糖液的转 化程度控制困难。
四、连续糖化
• 采用管道糖化方法，将加酸的淀粉乳用泵 输送，流经管道，用蒸汽加热，使淀粉乳 糊化、糖化。
• 方式1：直接加热式 • 方式2：间接加热式
1. 直接加热式
2. 间接加热式
• 特点： ✓ 过滤性能好（酸法液化） ✓ 糖化程度高（酶法液化） • 基本操作：先用酸液 化到葡萄糖值3～5%后，中
和冷却加入糖化酶，经用酶糖化，糖化程度能达 到DE值95%左右。
酸酶结合法
• 设备要求：利用管道设备连续进行，因为这样
调节 、降温和加液化酶的时间快，还可避免回流， 若不用管道设备则由于葡萄糖液的黏度大，凝沉 性强，过滤性质差而难以进行。
第一节 淀粉水解糖的制备方法
一、酸解法 • 概念：是最早出现的工业化淀粉水解方法，它是
淀粉分子和水分子反应，使淀粉分子中糖苷键加 水分解生成糖浆，需要在用加热、加压和有酸存 在的条件下才能使水解淀粉分子的反应得以进行。 • 酸的作用：触媒的作用，淀粉分子的水解程度取 决于时间、温度、压力和触媒。 • 水解程度判断：淀粉分子水解为基本葡萄糖分子 的程度称为糖化度，通常用DE值表示。
• 化学增重：水解反应的重量增加。
化学增重的应用
• 1.0000 份的淀粉水解
✓ 麦芽糖（二糖）—— 1.0556
✓ 高糖（三糖） —— 1.0324
✓ 糊精
—— 看做没有
• 可以根据糖化液中葡萄糖、麦芽糖、高糖和糊精 的含量百分率计算不同葡萄糖值下的淀粉糖化的 化学增重。
葡萄糖值
30 40 42 55 60 70
升高和加热时间延长，有利于复合反应的发生。 ④ 时间 • 随加热时间延长，复合二糖和脱水葡萄糖的量增
加。
• 酸的种类与浓度。不同种酸对于葡萄糖复合反应 的催化作用不同。
• 温度和时间。在葡萄糖复合反应没有达到平衡之 前，随着温度升高和加热时间延
• 长，有利于复合反应的发生。表 • 是葡萄糖液用 • 酸化，加热 • 和℃条件下，时复合糖生成量，随加热时间延长，
• 使用盐酸的缺点：对设备腐蚀性较强，需要采
用防腐蚀设备。
（2）硫酸
• 优点：ห้องสมุดไป่ตู้腐蚀设备 • 缺点： ✓ 中和 — 用石灰，会使产品中溶有一定量的硫酸钙存
在，在蒸发时，在加热面上生成锅垢影响传热。
✓ 脱色 — 用骨灰，硫酸钙又会沉淀于骨灰颗粒上，影
响骨灰的再生使用
✓ 储存 — 溶解在糖液中的硫酸钙会慢慢析出而变得混
• 酸的种类：无机酸，如盐酸、硫酸、草酸等。 • 优点：适合任何精制淀粉，工艺简单，水解时间短，生
产效率高，设备周转快，所得到糖化液过滤性能好。
• 缺点：酸液化需在高温、高压和酸性条件下进行，酸液
化会发生葡萄糖的复合反应和分解反应，影响葡萄糖的产 率，DE值低，为90% 左右，酸水解的副产物多，增加糖化 液精制的困难。 • 酸水解的规律不能自行控制，定向生产各种糖类有一定难 度。 • 酸水解DE值低于30 时，由于长的直链聚合物沉淀，糖浆 会出现凝沉现象，酸水解DE值超过55时，又会有过量的葡 萄糖降解产品产生并很难去除，使终产品呈黄色。
中加入5 滴糖液混匀，观察颜色变化。 • 将已知DE值的糖浆和稀碘液混匀制成标准色管，
将糖化液。
• 酒精试验：生产结晶葡萄糖需要的糖化程度较高，
要用酒精试验糖化进行程度。 ✓ 方法：取糖化液试样，滴几滴于酒精中，呈白
色糊精沉淀，随糖化进行，糊精被水解，白色沉淀 也逐渐减少，当无白色沉淀生成，再糖化几分钟， 值即可达，立即放料。
和热的催化影响下，部分葡萄糖又会通过糖苷键相聚合， 失掉水分子，相应地生成二糖、三糖和其他较高分子的低 聚糖等，这种反应称为复合反应。
• 复合反应现象：水分子生成，干物质浓度有所减低，
出现化学减重现象。
• 两个葡萄糖分子复合成二糖的变化可表示为：
2C6H12O6
C6H22O11 + H2O
1. 复合糖种类
糊精等组成（称为淀粉糖浆） ✓ 低转化糖浆：DE<20% ✓ 中转化糖浆：DE38%~42% ✓ 高转化糖浆：DE60%~70%
淀粉
二、酸水水→解配↓淀料粉糖浆生产工艺流程
酸→ ↓
糖化
纯碱 → ↓
中和
↓
碳 泥
活性炭
↓
碳泥
过滤
↓
一次脱色
碳 泥
↓
过滤
↓
→
蒸发 →
贮存 →
灌装 → 产品
一次蒸发
↓
二次脱色
• 糖苷键对水解的影响：
• 通过麦芽糖和异麦芽糖水解速度比较实验，α-1,4键的水 解速度比键α-1,6键快3倍多。
2. 反应机理
• 途径1：首先酸催化剂的H+离子与糖苷键的氧原
子结合生成共轭酸（Ⅰ ），共轭酸的O-C1 键断 裂生成C1正碳原子（Ⅱ ）， 水分子再与具有正 电荷的C1结合生成（Ⅲ ）， （Ⅲ ）失掉H+离子 得到还原糖（Ⅳ）。
• （Ⅱ ）还可以通过共振作用，氧原子上的一对电 子移向O-C1键生成双键，使氧原子具有正电荷， 形成（Ⅴ ）。
• 途径2：
oxonium salt）和离子，完
成水解作用，但与上述的路线相比不占优势。
糖苷键水解反应过程 途径1
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
快
慢
快
快
→
→
→
→
H+
H2O
+
-H+
R`OH
↑
↓
H2O
Ⅴ
3. 糖化液的组成
4. 无机酸的选择
（1）盐酸
• 使用盐酸糖化，盐酸使用量为淀粉的0.1%～0.5% （pH1.8～2.3），糖化后用NaOH或Na2CO3中和， 生成的NaCl溶于糖液中会增加糖液的灰分，并且 具有咸味，会影响糖液质量，但因盐酸的催化效 能高，用量少，生成NaCl 量有限，对产品风味影 响不大，所以工业生产上仍多选盐酸为催化剂。
复合二糖和脱水葡萄糖 • 都有一定程度的增加。
三、葡萄糖的分解反应
• 葡萄糖受酸和热的影响发生脱水反应，生 成5-羟甲基糠醛，生成的物质不够稳定， 会进一步分解成乙酰丙酸和甲酸，或分子 间脱水生成有色物质。
反应机理
5-羟甲基糠醛分解：
第三节 淀粉酸水解工艺
一、酸水解淀粉糖浆的种类 • 完全糖化 ——葡萄糖 • 不完全糖化——葡萄糖、麦芽糖、低聚糖、