粮油工艺学-第七章

⑵高温液化法（液化欠均匀）
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 40min或更长时间，达到所需的液化程度。
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粮油加工学
第七章
淀粉制糖
葡萄糖的复合反应和分解反应
在糖化过程中，水解、复合和分解3种化学反应同时发生， 而水解反应是主要的。复合与分解反应是次要的，且对糖 浆生产是不利的，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应。
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草酸催化效率不高，但生成的草酸钙不溶于水，过滤时可全部除去， 而且可减少葡萄糖的复合分解反应，糖液的色泽较浅。不过草酸价格 贵，因此，工业上也较少采用。
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第七章
淀粉制糖
2、淀粉乳浓度 淀粉乳浓度越高，水解糖液中葡萄糖浓度越大，葡萄糖的 复合分解反应就强烈，生成龙胆二糖(苦味)和其他低聚糖也 多，影响制品品质，降低葡萄糖产率；但淀粉乳浓度太低， 水解糖液中葡萄糖浓度也过低，设备利用率降低，蒸发浓 缩耗能大。 生产淀粉糖浆一般淀粉乳浓度控制在22-24波美度。 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8-9min；结 晶葡萄糖则采用252-353kPa，温度138-147℃，时间1635min。
酵母能发酵葡萄糖、果糖、麦芽糖和蔗糖等，但不能发酵较高的低聚糖和糊精。淀粉糖 浆的发酵糖分为葡萄糖和麦芽糖，且随转化程度而增高。生产面包类食品用发酵糖分高 的高转化糖浆和葡萄糖为好。

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第七章
淀粉制糖
第二节 淀粉糖的酸糖化工艺
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第七章


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第七章
淀粉制糖
第一节 淀粉的种类及特性


一、淀粉糖的种类
淀粉糖种类按成分组成来分大致可分为液体葡萄糖、结晶 葡萄糖(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。
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淀粉制糖 含水α-葡萄糖
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淀粉制糖
2、液化程度

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葡萄糖淀粉酶是先与底物分子生成络合结构，而后发生水 解催化作用，这需要底物分子的大小具有一定的范围，有 利于生成这种络合结构，过大或过小都不适宜。根据生产 实践，淀粉在酶液化工序中水解到葡萄糖值DE15～20范围 合适。水解超过此程度，不利于糖化酶生成络合结构，影 响催化效率，糖化液的最终葡萄糖值较低。 利用酸液化，情况与酶液化相似，在液化工序中需要控制 水解程度在葡萄糖值15～20之间为宜，水解程度高，则影 响糖化液的葡萄糖值降低；若液化到葡萄糖值15以下，液 化淀粉的凝沉性强，易于重新结合，对于过滤性质有不利 的影响。
淀粉制糖
第二节 淀粉糖的酸糖化工艺

淀粉在酸或淀粉酶的催化作用下发生水解反应，其水解最终产物随所 用的催化剂种类而异。在酸作用下，淀粉水解的最终产物是葡萄糖， 在淀粉酶作用下，随酶的种类不同而产物各异。 一、酸糖化机理 淀粉乳加入稀酸后加热，经糊化、溶解，进而葡萄糖苷链裂解，形成 各种聚合度的糖类混合溶液。在稀溶液的情况下，最终将全部变成葡 萄糖。在此，酸仅起催化作用。
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淀粉制糖
3、液化方法
⑴升温液化法（最简单，但效果差）
将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0.01mol/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30-60min达到需要的液化程度，加热至100℃ 终止酶反应，冷却至糖化温度。
淀粉制糖
淀粉糖工业上常用葡萄糖值（dextrose equivalent）简称 DE 值来表示淀粉水解的程度。将糖化液中还原糖全部当 作葡萄糖计算，占干物质的百分率称葡萄糖值。
葡 麦 糖 浆
低转化糖浆（DE值30％以下）
转化 程度
中转化糖浆（DE值30％～50％） 高转化糖浆（DE值50％～70％）
第七章 淀粉制糖
第一节 淀粉糖的种类和性质 第二节 食品制造中的酵母菌及其应用 第三节 食品制造中的霉菌及其应用 第四节 微生物酶制剂及其在食品工业中的应用
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淀粉制糖
淀粉糖是以淀粉为原料，通过酸或酶的催化水解反应生产 的糖品的总称，是淀粉深加工的主要产品。 淀粉糖行业得到快速发展，形成了各种不同甜度及功能的 麦芽糊精、葡萄糖、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，任何含淀粉的农作物，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，因此，淀粉 糖具有很好的发展前景。
不同来源的α-淀粉酶均含有钙离子，钙与酶分子结合紧密， 钙能保持酶分子最适合空间构象，使酶具有最高活力和最 大稳定性。液化操作时，可在淀粉乳中加少量Ca2+对酶起 保护作用，可增强其耐热力到90℃以上。
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淀粉制糖
2、β-淀粉酶 β-淀粉酶是一种外切酶，它作用于淀粉时从非还原性末端依次切开相间 隔的β-1，4键。 β-淀粉酶最适合pH值为5.0-6.5，但其热稳定性不佳，一般70℃以上就 失活。
淀粉制糖
2、连续糖化法
⑴直接加热式 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， 流入蛇管反应器进行糖化反应，控制一定的温度、压力和 流速，以完成糖化过程。 ⑵间接加热式 淀粉浆在配料罐内连续自动调节pH值，并用高压泵打入3 套管式的管束糖化反应器内，被内外间接加热。反应一定 时间后，经闪急冷却后中和。

(C6 H10O5 )n nH2O nC6 H12O6
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淀粉制糖
淀粉水解生成的葡萄糖受酸和热的催化作用，又发生复合反应和分解 反应。 复合反应是葡萄糖分子结合生成异麦芽糖、龙胆二糖、潘糖和其他低 聚糖。


分解反应是葡萄糖分解成5-羟甲基糠醛、有机酸和有色物质等。
（25-40℃结晶）
液体葡萄糖 结晶葡萄糖 按 成 分 组 成
无水α-葡萄糖
（60-70℃真空结晶）
无水-β葡萄糖
（85-110℃真空结晶）
全糖
麦芽糖浆 葡麦糖浆 麦芽低聚糖 果葡糖浆
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饴糖 麦芽糖 高麦芽糖浆
42型(第一代) 55型(第二代) 90型(第三代) 生物医药工程系
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淀粉制糖
二、淀粉液化

液化是使糊化后的淀粉发生部分水解，暴露出更多 可被糖化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。
液化还可以为下一步的糖化创造有利条件，糖化使 用的糖化酶属于外切酶，在液化过程中，分子被水 解到糊精和低聚糖范围的大小程度，底物分子增多， 糖化酶作用的机会增多。


3、糖化酶
糖化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α1,4糖苷键，生成葡萄糖。 不同来源的葡萄糖淀粉酶在糖化最适温度和pH值上有一定的差异。由 黑曲霉来源的糖化酶为55-60℃，pH值3.5-5.0；根酶50-55℃，pH值4.55.5；拟内孢酶为50℃，pH值4.8-5.0。 4、脱支酶 脱支酶是水解支链淀粉、糖原等大分子化合物中α-1，6糖苷键的酶。 脱支酶在淀粉制糖工业上的主要应用是和β-淀粉酶或糖化酶协同糖化， 提高淀粉转化率，提高麦芽糖或葡萄糖得率。 商洛学院 生物医药工程系
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淀粉制糖
三、酸糖化工艺
1、间断糖化法 ⑴设备 密闭的糖化罐 ⑵步骤（罐压保持0.03～0.05 MPa） ①排除罐内冷空气 ②连续进料


③迅速升压
③快速放料（避免过度糖化 ）
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1、α-淀粉酶
α-淀粉酶属于内切型淀粉酶，它作用于淀粉分子内部以随 即的方式切断α-1,4糖苷键。

α-淀粉酶较耐热，以地衣芽孢杆菌所产α-淀粉酶耐热性最 高，可达95℃，因此又称为高温淀粉酶。由枯草杆菌所产 生的α-淀粉酶，最适反应温度为70℃，称为中温淀粉酶。 来源于真菌的α-淀粉酶，最适温度仅为55℃，为非耐热α淀粉酶。最适pH值为5.5-6.5


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6.黏度 葡萄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 淀粉糖浆的高粘度，可应用于多种食品中，提高产品的稠度和可口性。 7.化学稳定性


葡萄糖、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，也易与蛋白质类含氮物质起羰氨反应生成有色物质。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以上受热易分解产生有色物质。 食品一般是偏酸性的，淀粉糖在酸性条件下稳定。 8. 发酵性

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二 、影响淀粉酸糖化的因素 1、酸的种类和浓度 若盐酸的水解力为100，则硫酸为50.35，草酸为20.42，亚硫酸为4.82， 醋酸为6.8。 淀粉糖工业常用盐酸来水解淀粉。盐酸水解，用碳酸钠中和，生成的 氯化钠。盐酸对设备的腐蚀性很大，对葡萄糖的复合反应催化作用也 强。 工业上很少使用硫酸。用硫酸水解后，会有少量溶于糖液中，在糖液 蒸发时，形成结垢，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。
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二、淀粉糖的性质
甜度
溶解度
结晶性质 性质
吸湿性和保湿性
渗透压力
黏度
化学稳定性
发酵性
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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。淀粉糖浆的甜度还随转化程度的增高而增高，此 外，不同糖品混合使用有互相提高的效果。
2. 溶解度 各种糖的溶解度不相同，果糖最高，其次是蔗糖、葡萄糖。 葡萄糖的溶解度较低，在室温下浓度约为50%，过高的浓 度则葡萄糖析出。

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3. 结晶性质 蔗糖易于结晶，晶体能生长很大。葡萄糖更易结晶，但晶体细小。果糖难结晶。 淀粉糖浆是葡萄糖、低聚糖和糊精的混合物，不能结晶，并能防止蔗糖结晶。 4. 吸湿性和保湿性 不同种类食品对于糖吸湿性和保湿性的要求不同。果糖的吸湿性是各种糖中最 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 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 力约为双糖的两倍。

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1、液化机理
液化使用α-淀粉酶，它能水解淀 粉和其水解产物分子中的α-1，4 糖苷键，使分子断裂，黏度降低。 α-淀粉酶属于内切酶，水解从分 子内部进行，不能水解支链淀粉 的α-1，6葡萄糖苷键，当α-淀粉 酶水解淀粉切断α-1，4键时，淀 粉分子支叉地位的α-1，6键仍然 留在水解产物中，得到异麦芽糖 和含有α-1，6键、聚合度为3-4 的低聚糖和糊精。
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第三节 淀粉的酶液化和酶糖化工艺


一、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。 如在葡萄糖及淀粉糖浆生产时应用α-淀粉酶与糖化 酶(葡萄糖苷酶)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 葡萄糖。