第四章酶法淀粉糖(双酶法液化糖化)生产技术
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一、 α-淀粉酶 1.作用方式： α-淀粉酶是内切型淀粉酶，它作用于淀粉时是从淀粉分子 内部任意切开α-1，4键，使淀粉分子迅速降解，失去粘性 和碘的呈色反应，同时使水解物的还原性增加，这种现象 也称为液化作用，因此α-淀粉酶也被称为液化酶。 α-淀粉酶可以任意切开α-1，4键，但是不能切开分支点的 α-1，6键，也不能切开分支点附近的α-1，4键，他可以越 过α-1，6键而切开内部的α-1，4键。
2. α -淀粉酶的水解反应
a-淀粉酶
直链淀粉
液 化 a-淀粉酶
麦芽糖、麦芽三糖、 低聚糖
支链淀粉
液 化
麦芽糖、葡萄糖、 糊精
3. 影响α-淀粉酶作用的因素
3.1 温度：不同来源的α-淀粉酶具有不同的热稳定性和最适 反应温度。根据对温度的适应性，可以分为：耐高温 （100℃以上）、耐热性（中温酶70～90℃）、非耐热性 （低温酶50～55℃） 3.2 pH值：稳定范围5～8，最适范围5～6 3.3 钙离子：钙离子具有保持α-淀粉酶最适构象的作用，是 维持酶最大活性与稳定性所必需。尤其是低温酶和中温酶， 在使用过程中需要添加适量的钙离子。
2.脱支酶的水解反应 脱支酶和支链淀粉酶的联合使用可以得到95％ 以上的麦芽糖。
脱支酶
支链淀粉、糊精
脱 支
麦芽糖
3.影响脱支酶作用的因素 3.1 温度：最适温度50～55 ℃ 3.2 pH值：5.5~6.0 3.3 酶的来源：产气气杆菌、芽孢杆菌、假单胞菌
液化酶、糖化酶、脱支酶的作用方式
糖化酶
淀粉糖的制备原理
淀粉 水解 葡萄糖 复合 复合二糖 分解 5'-羟甲基糠醛
复合低聚糖
有机酸、有色物质等
淀粉糖的生产路线（酶法和酸法）
a-淀粉酶 淀粉 液 化 糖 化 过滤、 精制 浓 缩 葡萄糖浆
糖化酶
酸液
淀粉
高 温 酸解
冷 却 、 过滤、 品生产用酶制剂
普鲁兰酶
真菌淀粉酶或β－淀 粉酶
五、固定化葡萄糖异构酶 1.葡萄糖异构酶的作用形式： 葡萄糖异构酶（Glucose Isomerase，EC.5.4.1.5） 又称为木糖异构酶，能将D-木糖、D-葡萄糖、D核糖等转化为相应的酮糖。葡萄糖异构酶的生产 菌种主要有放线菌、芽孢菌、节杆菌等。 葡萄糖异构酶可以将葡萄糖分子还原端的醛基团 转变为酮基团，从而使葡萄糖转变为果糖。
第四章 酶法淀粉糖（双酶法液化糖化） 生产技术
第一节 淀粉糖品生产用酶制剂 一、α-淀粉酶 二、淀粉葡萄糖苷酶 三、β -淀粉酶 四、脱支酶 五、葡萄糖异构酶 第二节 液化技术 一、淀粉液化技术 二、低压蒸汽喷射液化工艺流程及 工艺条件 三、液化关键设备：低压蒸汽喷射 液化器 第三节 糖化技术 一、糖化理论 二、糖化工艺流程及工艺条件控制 三、双酶法制糖过滤问题的考虑 第四节 其他淀粉糖品的生产 一、果葡糖浆生产 二、麦芽糖浆生产 三、麦芽糊精生产 四、低聚果糖生产
2. β -淀粉酶的水解反应
β-淀粉酶 糖 化
淀粉
麦芽糖、糊精
3.影响β -淀粉酶作用的因素 3.1 温度：最适50～65℃，然而在70℃下30～60min 内完全失活。 3.2 pH值：稳定范围5.0～8.0，最适范围5.5～6.0 3.3 酶的来源：大豆、大麦、小麦、甘薯、细菌
四、脱支酶
1.脱支酶的作用形式和分类： 脱支酶是水解支链淀粉或糖原等大分子化合物中的α-1， 6键的酶。它切开分支点的α-1，6键而使整个侧支切下成为 短直链糊精，以利于β -淀粉酶的作用。 根据对底物专一性的不同，直接脱支酶可以分为支链 淀粉酶（普鲁兰酶）和异淀粉酶。
糖 化
葡萄糖
3. 影响葡萄糖苷酶作用的因素 3.1 温度：50～65 ℃ 3.2 pH值：3.5～5.5 3.3 葡萄糖转移酶的干扰
三、 β -淀粉酶（α-1，4葡聚糖麦芽糖水解酶）
1.β -淀粉酶是一种外切型淀粉酶，他作用于淀粉时从非还原 端依次切开α-1，4键，生成麦芽糖。 β -淀粉酶不能水解 支链淀粉的α-1，6键，也不能跨过分支点的α-1，6键而切 开内部的α-1，4键，也不能水解分支点附近的2～3个α-1， 4键。在生成50％～65％麦芽糖就不再进一步水解而残留 下糊精。β -淀粉酶即使作用于直链淀粉时，也只能使淀 粉的70％～90％水解成麦芽糖。
淀粉糖生产技术概述
淀粉糖是利用淀粉水解制取的各种糖品。淀 粉水解常常有酸法，酸酶法和双酶法。 其中酸法水解淀粉工艺因为设备要求高，环 保难度大及对产品质量和下游产业不利等已经逐 渐被淘汰，而酶法则因为提高了转化率，复合、 分解反应少，条件温和等逐渐成为目前比较理想 的制糖方法。 双酶法是用专一性很强的淀粉酶和糖化酶作 为催化剂将淀粉水解成为葡萄糖的方法。
2. 葡萄糖转移酶的转移反应
葡萄糖异构酶 葡萄糖
异 构 化
果糖
3.影响葡萄糖异构酶作用的因素
3.1 异构酶的应用：现在普遍采用固定化酶床反应器法。 3.2 最适pH值:6.5～8.5 3.3 生产pH值：6.5～7.0 3.4 温度：随温度升高，反应有利于生成果糖，异构化反应 温度以60～70。现在已有耐高温异构酶的产品，最适温度 接近100度，可在高温条件下提高果糖的产量。
二、淀粉葡萄糖苷酶（糖化酶） 1.作用方式： 葡萄糖苷酶是一种外切型淀粉酶，能从淀粉 分子非还原端依次水解α-1，4键，切下葡萄糖单 位。它也水解麦芽糖和支链淀粉分支点的α-1，6 键，只是水解速度慢，仅为水解α-1，4键的1/10。
2. 葡萄糖苷酶的水解反应
葡萄糖苷酶
糊精、直链淀粉
第二节 液化技术
一、双酶法制备淀粉糖 1.基本原理： 酶解法制备葡萄糖可分为两步：第一步是液 化过程，利用α -淀粉酶将淀粉液化，转化为糊精 及低聚糖。第二步是糖化过程，利用糖化酶将糊 精或低聚糖进一步水解为葡萄糖。淀粉的液化和 糖化都在酶的作用下进行的，故酶解法又称为双 酶法。双酶法的优点是淀粉转化率高、条件温和、 产物葡萄糖的复合分解少。 (双酶是指用于淀粉液化和糖化作用的两个系列 的酶。）
2. α -淀粉酶的水解反应
a-淀粉酶
直链淀粉
液 化 a-淀粉酶
麦芽糖、麦芽三糖、 低聚糖
支链淀粉
液 化
麦芽糖、葡萄糖、 糊精
3. 影响α-淀粉酶作用的因素
3.1 温度：不同来源的α-淀粉酶具有不同的热稳定性和最适 反应温度。根据对温度的适应性，可以分为：耐高温 （100℃以上）、耐热性（中温酶70～90℃）、非耐热性 （低温酶50～55℃） 3.2 pH值：稳定范围5～8，最适范围5～6 3.3 钙离子：钙离子具有保持α-淀粉酶最适构象的作用，是 维持酶最大活性与稳定性所必需。尤其是低温酶和中温酶， 在使用过程中需要添加适量的钙离子。
2.脱支酶的水解反应 脱支酶和支链淀粉酶的联合使用可以得到95％ 以上的麦芽糖。
脱支酶
支链淀粉、糊精
脱 支
麦芽糖
3.影响脱支酶作用的因素 3.1 温度：最适温度50～55 ℃ 3.2 pH值：5.5~6.0 3.3 酶的来源：产气气杆菌、芽孢杆菌、假单胞菌
液化酶、糖化酶、脱支酶的作用方式
糖化酶
淀粉糖的制备原理
淀粉 水解 葡萄糖 复合 复合二糖 分解 5'-羟甲基糠醛
复合低聚糖
有机酸、有色物质等
淀粉糖的生产路线（酶法和酸法）
a-淀粉酶 淀粉 液 化 糖 化 过滤、 精制 浓 缩 葡萄糖浆
糖化酶
酸液
淀粉
高 温 酸解
冷 却 、 过滤、 品生产用酶制剂
普鲁兰酶
真菌淀粉酶或β－淀 粉酶
五、固定化葡萄糖异构酶 1.葡萄糖异构酶的作用形式： 葡萄糖异构酶（Glucose Isomerase，EC.5.4.1.5） 又称为木糖异构酶，能将D-木糖、D-葡萄糖、D核糖等转化为相应的酮糖。葡萄糖异构酶的生产 菌种主要有放线菌、芽孢菌、节杆菌等。 葡萄糖异构酶可以将葡萄糖分子还原端的醛基团 转变为酮基团，从而使葡萄糖转变为果糖。
第四章 酶法淀粉糖（双酶法液化糖化） 生产技术
第一节 淀粉糖品生产用酶制剂 一、α-淀粉酶 二、淀粉葡萄糖苷酶 三、β -淀粉酶 四、脱支酶 五、葡萄糖异构酶 第二节 液化技术 一、淀粉液化技术 二、低压蒸汽喷射液化工艺流程及 工艺条件 三、液化关键设备：低压蒸汽喷射 液化器 第三节 糖化技术 一、糖化理论 二、糖化工艺流程及工艺条件控制 三、双酶法制糖过滤问题的考虑 第四节 其他淀粉糖品的生产 一、果葡糖浆生产 二、麦芽糖浆生产 三、麦芽糊精生产 四、低聚果糖生产
2. β -淀粉酶的水解反应
β-淀粉酶 糖 化
淀粉
麦芽糖、糊精
3.影响β -淀粉酶作用的因素 3.1 温度：最适50～65℃，然而在70℃下30～60min 内完全失活。 3.2 pH值：稳定范围5.0～8.0，最适范围5.5～6.0 3.3 酶的来源：大豆、大麦、小麦、甘薯、细菌
四、脱支酶
1.脱支酶的作用形式和分类： 脱支酶是水解支链淀粉或糖原等大分子化合物中的α-1， 6键的酶。它切开分支点的α-1，6键而使整个侧支切下成为 短直链糊精，以利于β -淀粉酶的作用。 根据对底物专一性的不同，直接脱支酶可以分为支链 淀粉酶（普鲁兰酶）和异淀粉酶。
糖 化
葡萄糖
3. 影响葡萄糖苷酶作用的因素 3.1 温度：50～65 ℃ 3.2 pH值：3.5～5.5 3.3 葡萄糖转移酶的干扰
三、 β -淀粉酶（α-1，4葡聚糖麦芽糖水解酶）
1.β -淀粉酶是一种外切型淀粉酶，他作用于淀粉时从非还原 端依次切开α-1，4键，生成麦芽糖。 β -淀粉酶不能水解 支链淀粉的α-1，6键，也不能跨过分支点的α-1，6键而切 开内部的α-1，4键，也不能水解分支点附近的2～3个α-1， 4键。在生成50％～65％麦芽糖就不再进一步水解而残留 下糊精。β -淀粉酶即使作用于直链淀粉时，也只能使淀 粉的70％～90％水解成麦芽糖。
淀粉糖生产技术概述
淀粉糖是利用淀粉水解制取的各种糖品。淀 粉水解常常有酸法，酸酶法和双酶法。 其中酸法水解淀粉工艺因为设备要求高，环 保难度大及对产品质量和下游产业不利等已经逐 渐被淘汰，而酶法则因为提高了转化率，复合、 分解反应少，条件温和等逐渐成为目前比较理想 的制糖方法。 双酶法是用专一性很强的淀粉酶和糖化酶作 为催化剂将淀粉水解成为葡萄糖的方法。
2. 葡萄糖转移酶的转移反应
葡萄糖异构酶 葡萄糖
异 构 化
果糖
3.影响葡萄糖异构酶作用的因素
3.1 异构酶的应用：现在普遍采用固定化酶床反应器法。 3.2 最适pH值:6.5～8.5 3.3 生产pH值：6.5～7.0 3.4 温度：随温度升高，反应有利于生成果糖，异构化反应 温度以60～70。现在已有耐高温异构酶的产品，最适温度 接近100度，可在高温条件下提高果糖的产量。
二、淀粉葡萄糖苷酶（糖化酶） 1.作用方式： 葡萄糖苷酶是一种外切型淀粉酶，能从淀粉 分子非还原端依次水解α-1，4键，切下葡萄糖单 位。它也水解麦芽糖和支链淀粉分支点的α-1，6 键，只是水解速度慢，仅为水解α-1，4键的1/10。
2. 葡萄糖苷酶的水解反应
葡萄糖苷酶
糊精、直链淀粉
第二节 液化技术
一、双酶法制备淀粉糖 1.基本原理： 酶解法制备葡萄糖可分为两步：第一步是液 化过程，利用α -淀粉酶将淀粉液化，转化为糊精 及低聚糖。第二步是糖化过程，利用糖化酶将糊 精或低聚糖进一步水解为葡萄糖。淀粉的液化和 糖化都在酶的作用下进行的，故酶解法又称为双 酶法。双酶法的优点是淀粉转化率高、条件温和、 产物葡萄糖的复合分解少。 (双酶是指用于淀粉液化和糖化作用的两个系列 的酶。）