第四章 淀粉制糖工艺 教 学 内 容 1、淀粉水解糖的制备方法 2、淀粉酸水解工艺 3、酶解法制糖工艺 4、糖化
第四章 淀粉制糖工艺 教 学 内 容 1、淀粉水解糖的制备方法 2、淀粉酸水解工艺 3、酶解法制糖工艺 4、糖化
谷 氨 酸 和 味 精 生 产 工 艺 就目前的状况而言，发酵工业所用的原料作以淀粉或糖质为主，而许多微 生物并不能直接利用淀粉。例如，在以糖质为原料发酵生产氨基酸过程中，几乎所 有的氨基酸生产菌都不能直接利用（或只能微弱地利用）淀粉和糊精。同样在酒精 发酵过程中，酵母菌也不能直接利用淀粉或糊精，这些淀粉或糊精必须经过水解制 成淀粉糖以后才能被酵母菌所利用。此外，在抗生素、有机酸、有机溶剂以及酶制 剂发酵过程中，大都也要求对淀粉进行加工处理以提供给微生物可利用的碳源。当 然有些微生物能够直接利用淀粉作原料，但这一过程必须在微生物分解出胞外淀粉 酶类以后才能进行，过程非常缓慢，致使发酵过程周期过长，实际生产上无法被采 用。 玉米淀粉、谷物、马铃薯、 木薯淀粉 淀粉 蓝糊精 红糊精 无色糊精 麦芽糖 葡萄糖 （C6H10O5 )n+nH2O n C6H12O6 酸或酶
谷 氨 酸 和 味 精 生 产 工 艺 就目前的状况而言，发酵工业所用的原料作以淀粉或糖质为主，而许多微 生物并不能直接利用淀粉。例如，在以糖质为原料发酵生产氨基酸过程中，几乎所 有的氨基酸生产菌都不能直接利用（或只能微弱地利用）淀粉和糊精。同样在酒精 发酵过程中，酵母菌也不能直接利用淀粉或糊精，这些淀粉或糊精必须经过水解制 成淀粉糖以后才能被酵母菌所利用。此外，在抗生素、有机酸、有机溶剂以及酶制 剂发酵过程中，大都也要求对淀粉进行加工处理以提供给微生物可利用的碳源。当 然有些微生物能够直接利用淀粉作原料，但这一过程必须在微生物分解出胞外淀粉 酶类以后才能进行，过程非常缓慢，致使发酵过程周期过长，实际生产上无法被采 用。 玉米淀粉、谷物、马铃薯、 木薯淀粉 淀粉 蓝糊精 红糊精 无色糊精 麦芽糖 葡萄糖 （C6H10O5 )n+nH2O n C6H12O6 酸或酶
一、淀粉水解糖的制备方法 葡萄糖值-DE值 工业上用DE值（也称葡萄糖值）表示淀粉糖的糖组成。糖化液中的还原糖含量 （以葡萄糖计算）占干物质的百分率称为。 还原糖含量 DE值 = 100% 干物质含量 用于制备淀粉的原料主要有薯类、玉米、小麦、大米等富含淀粉的农产品。根据 原料淀粉的性质及采用的催化剂不同，淀粉水解为葡萄糖的方法有酸解法、酶解法以 及酸酶结合法等三种。 1、酸解法 又称酸糖化法，它是以酸为催化剂在 高温下将淀粉水解转化为葡萄糖的方法。 优点:P46 缺点
一、淀粉水解糖的制备方法 葡萄糖值-DE值 工业上用DE值（也称葡萄糖值）表示淀粉糖的糖组成。糖化液中的还原糖含量 （以葡萄糖计算）占干物质的百分率称为。 还原糖含量 DE值 = 100% 干物质含量 用于制备淀粉的原料主要有薯类、玉米、小麦、大米等富含淀粉的农产品。根据 原料淀粉的性质及采用的催化剂不同，淀粉水解为葡萄糖的方法有酸解法、酶解法以 及酸酶结合法等三种。 1、酸解法 又称酸糖化法，它是以酸为催化剂在 高温下将淀粉水解转化为葡萄糖的方法。 优点:P46 缺点
酶解法是利用专一性很强的淀粉酶及糖化酶将淀粉水解为葡萄糖的方 法。酶解法 可分为两步：第一步，利用α-淀粉酶将淀粉液化；第二步，利用糖化 酶将糊精或低聚 糖进一步水解转化为葡萄糖。生产上这两步分别称为液化和糖化。由 于在该过程中淀 粉的液化和糖化都是在酶的作用下进行的。因此酶解法又称为双酶法 或多酶法。 2、酶解法
酶解法是利用专一性很强的淀粉酶及糖化酶将淀粉水解为葡萄糖的方 法。酶解法 可分为两步：第一步，利用α-淀粉酶将淀粉液化；第二步，利用糖化 酶将糊精或低聚 糖进一步水解转化为葡萄糖。生产上这两步分别称为液化和糖化。由 于在该过程中淀 粉的液化和糖化都是在酶的作用下进行的。因此酶解法又称为双酶法 或多酶法。 2、酶解法
4 2 5 1 3 0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011 缺点 • 酶解法是在酶的作用下进行的，反应条件较温和，不需要耐高温高压 或 而酸腐蚀的设备； • 酶作为催化剂的特点是专一性强，副反应少，故水解糖液纯度高，淀 粉转化率高； • 可在较高的淀粉乳浓度下水解。如酸解法一般使用10-12Bx（含18%- 20%淀粉）的淀粉乳，而酶解法可用20—23Bx（含34%-40%淀粉）的 淀粉乳，并且可以采用粗原料。 • 用酶解法制得的糖液较纯净、颜色浅、无苦味、质量高，有利于糖液 的充分利用。 酶解法反应时间较长，设备要求较多，且酶是蛋白质，易引起糖液过滤 困难。当然，随着酶制剂生产及应用技术的提高，酶解法制糖将逐渐取代 酸解法制糖。 优点
4 2 5 1 3 0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011 缺点 • 酶解法是在酶的作用下进行的，反应条件较温和，不需要耐高温高压 或 而酸腐蚀的设备； • 酶作为催化剂的特点是专一性强，副反应少，故水解糖液纯度高，淀 粉转化率高； • 可在较高的淀粉乳浓度下水解。如酸解法一般使用10-12Bx（含18%- 20%淀粉）的淀粉乳，而酶解法可用20—23Bx（含34%-40%淀粉）的 淀粉乳，并且可以采用粗原料。 • 用酶解法制得的糖液较纯净、颜色浅、无苦味、质量高，有利于糖液 的充分利用。 酶解法反应时间较长，设备要求较多，且酶是蛋白质，易引起糖液过滤 困难。当然，随着酶制剂生产及应用技术的提高，酶解法制糖将逐渐取代 酸解法制糖。 优点
3、酸酶结合法 酸酶结合法是集中了酸解法和酶解法制糖的优点而采用的生产方法，它又可分为： • 酸酶法 • 酶酸法 看书2分钟，回答问题 分别说说适用范围 二、淀粉酸水解工艺 1、酸水解法原理 2、酸水解工艺
3、酸酶结合法 酸酶结合法是集中了酸解法和酶解法制糖的优点而采用的生产方法，它又可分为： • 酸酶法 • 酶酸法 看书2分钟，回答问题 分别说说适用范围 二、淀粉酸水解工艺 1、酸水解法原理 2、酸水解工艺
1、酸水解法原理 淀粉结构式： 包括 跳过 淀粉 蓝糊精 红糊精 无色糊精 麦芽糖 葡萄糖 水解过程： 水解过程中存在三大化学反应： 复合二糖 复合低聚糖 水解 淀粉 葡萄糖 1 5-羟甲基糖醛 有机酸、有色物质 3 2
1、酸水解法原理 淀粉结构式： 包括 跳过 淀粉 蓝糊精 红糊精 无色糊精 麦芽糖 葡萄糖 水解过程： 水解过程中存在三大化学反应： 复合二糖 复合低聚糖 水解 淀粉 葡萄糖 1 5-羟甲基糖醛 有机酸、有色物质 3 2
CH2OH OH O OH CH2OH OH O OH CH2OH OH O OH CH2OH OH O OH CH2OH OH O OH CH2OH OH O OH CH2OH OH O OH CH2OH OH O OH CH2 OH O OH O CH2OH OH O OH 直链淀粉 (15-25%) 支链淀粉 (75-85%) 返 回 麦芽糖 纤维二糖 α-1,4 异芽糖 龙胆二糖 α-1,6
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1、水解反应 （C6H10O5 )n+nH2O n C6H12O6 酸 影响水解反应速度常数k的几个因素 k=α·N·δ·λ 1） α为催化剂活性系数 催化剂 HCl H2SO4 H3PO4 HAC HBr HI α值 1 0.5-0.52 0.3 0.025 1.7 2.5 各种酸的α值 说出结论P48 2） N为酸的摩尔浓度P49 3） δ为多糖的水解性常数 多糖的种类 棉花 淀粉 木材稻草 半纤维素 蔗糖 δ值 1 400 2.0-2.5 10-400 100
1、水解反应 （C6H10O5 )n+nH2O n C6H12O6 酸 影响水解反应速度常数k的几个因素 k=α·N·δ·λ 1） α为催化剂活性系数 催化剂 HCl H2SO4 H3PO4 HAC HBr HI α值 1 0.5-0.52 0.3 0.025 1.7 2.5 各种酸的α值 说出结论P48 2） N为酸的摩尔浓度P49 3） δ为多糖的水解性常数 多糖的种类 棉花 淀粉 木材稻草 半纤维素 蔗糖 δ值 1 400 2.0-2.5 10-400 100
4） λ为水解温度 不同温度下淀粉水解反应速度常数 温度℃ 119 133 138 143 k值 0.125 0.470 0.770 1.200 结论：淀粉水解所用的催化剂种类、浓度、反应温度均对水解反应速度有很大的 影响，是我们在水解过程中必须注意的主要因素。 2、葡萄糖的复合反应 2C6H12O6 C12H22O11+H2O 酸和热 复合反应中两个葡萄糖分子通过 复合反应聚合成二糖时，并不是经过1， 4-糖苷键聚合成为麦芽糖，而主要是 经由1，6-糖苷键聚合成异麦芽糖或经 由1，6-糖苷键聚合成龙胆二糖。当然 此复合反应是可逆的，复合糖可以再 水解变成葡萄糖
4） λ为水解温度 不同温度下淀粉水解反应速度常数 温度℃ 119 133 138 143 k值 0.125 0.470 0.770 1.200 结论：淀粉水解所用的催化剂种类、浓度、反应温度均对水解反应速度有很大的 影响，是我们在水解过程中必须注意的主要因素。 2、葡萄糖的复合反应 2C6H12O6 C12H22O11+H2O 酸和热 复合反应中两个葡萄糖分子通过 复合反应聚合成二糖时，并不是经过1， 4-糖苷键聚合成为麦芽糖，而主要是 经由1，6-糖苷键聚合成异麦芽糖或经 由1，6-糖苷键聚合成龙胆二糖。当然 此复合反应是可逆的，复合糖可以再 水解变成葡萄糖