糖化,液化作用

1、什么叫做糖化？其目的是什么3.1 什么叫做糖化？其目的是什么？淀粉质原料通过蒸煮以后，把颗粒状态的淀粉变成了溶解状态的糊精，这时的糊精还不能被酵母直接利用，发酵产生酒精和二氧化碳，还必须采取添加糖化剂（萩曲、液体曲、糖化酶）的办法，把醪液中的淀粉、糊精转化为可发酵性糖等物质后，才能被酵母所利用，发酵产生酒精。这个将可溶性淀粉、糊精转化为糖的过程，生产中就叫做糖化。淀粉糖化的目的，是通过糖化剂中的曲霉菌体里所具有的各种酶系作用，将淀粉、糊精进行水解。其中所含的a-淀粉酶（又叫做液化酶）能使淀粉液化，醪液粘度下降，有利于醪液输送和酵母的发酵，它还能将淀粉中的直键淀粉最终水解，生成87%的麦芽糖和1

2、3%的葡萄糖。利用菌种中淀粉1,4葡萄糖甘酶（也叫做糖化酶）或者叫做葡萄糖生成酶，作用于淀粉分子中结合的1,4糖昔键，从分子长链的非还原端，一个一个地水解为葡萄糖水子，虽然它不能切断1,6键，但是切到分支点时可绕过1,6键而将1,4键水解，水解后的产物几乎全部生成葡萄糖。该酶也能分解麦芽糖，生成两分子的葡萄糖。利用糖化酶中的1,6葡萄糖甘酶，分解醪液中的界限糊精，生成可发酵性糖。利用菌体中的磷酸糊精酶，使醪液中磷酸与醇式羟基结合成酯的磷酸糊精水解成为葡萄糖，同时释出磷酸。利用其中的单宁酶、果胶酶分解原料中所含的单宁和果胶质，从而减少生产中的有害物质。利用蛋白酶分解原料中的蛋白质，生成酵母的营养

3、物质-蛋白陈或肽。糖化酶系中，还有一种转移葡萄糖甘酶，它的作用是把可发酵糖变成不发酵性糖如异麦芽糖或潘糖，糖化剂中，该酶含量越少越好。总之，糖化的作用也就是把溶解状态的淀粉、糊精转化为能够被酵母利用的可发酵性物质（当然也有不发酵性物质生成，这主要是由于转移葡萄糖甘酶等的作用），降低醪液的粘度，有利于酵母的发酵和酵液的输送。3.2 什么叫做糖化力？糖化力是生产中用来测定液体或固体曲中淀粉1,4葡萄糖甘酶和淀粉1,6葡萄糖甘酶转化可溶性淀粉生成糖的能力。当然也包括其它酶对原科中组成物作用生成还原性物质的能力。目前国内酒精生产行业中，对糖化力测量单位尚无统一的规定。例如有的厂采用1ml液体曲或1g固

4、体曲，在50C、pH4.8时，60分钟内分解可溶性淀粉生成1mg葡萄糖称为1个糖化力单位。也有的厂是采用1ml液体曲或1g固体曲在40C、pH4.6时，1小时能将2%的可溶性淀粉水解生成1mg»萄糖时，定为一个糖化力单位。但是多数厂是以下列方法来测定液体曲和固体曲的糖化力液体曲，以每ml液体曲于40C、pH4.6,l小时内分解可溶性淀粉变为葡萄糖,生成多少mg葡萄糖，就有多少个糖化力单位。即C6H1206mgml液曲260min240c2PH4.6。固体曲，1g绝干的固体曲在30C、pH4.6时，1小时内水解可溶性淀粉生成葡萄糖多少mg就是多少个糖化力单位。即C6H1206mgg固体

5、曲260min240c2PH4.6。3.3 什么叫做液化力？液化力，系用于测定液体曲或固体曲中a-淀粉酶对淀粉的液化能力，其中也包括有其它酶液化淀粉的综合能力。测定方法如下：液体曲，每ml液体曲，在60C、pH6.0时，1小时内液化淀粉的mggL即是:(C6H10O5)nmg/ml液曲260c2PH6.0260min。固体曲，每g曲在60C、pH6.0,l小时液化淀粉的g数。即是(C6H10O5)ng/g周曲260c2pH6.020.60min。3.4 4如何选择糖化菌种？生产中糖化菌种的选择要求如下：(1)选择那些酶活性强、糖化力高、后糖化力好、具有一定的液化力的糖化菌种。(2)选择酶系较多

6、，而且耐酸、耐温、抗杂菌能力强，具有一定的分解蛋白、果胶、单宁能力的糖化菌种。选择那些容易培养、容易保藏，生产性能稳定、变异性小，产品对人体健康无害的糖化菌种。总之，选择糖化菌种最基本的要求是具有强活性、高单位酶活的菌株。选择具有分解原料活力强，可生成大量可发酵物，少产生有害物质的菌株，菌株的生长性能良好。生产中选用的菌种常常不是完全符合上列要求，有时满足了其中一条.又缺少另一条，这就要求我们从生产需要出发，加强菌种选育，找出生产中最佳糖化菌种。用于生产的糖化菌种有哪些？它们有些什么特性？酒精生产中，原料通过粉碎、蒸煮，仅仅是淀粉质原料生产酒精的第一工序。到目前为止，我国还没有选出能够直接利用

7、淀粉转化为酒精的菌种供生产使用，所以说所有发酵法生产酒精的工厂包括白酒厂，都是先将淀粉转化为糖后，再被酵母转化为酒精。为此就要设立专门的糖化岗位、制备专门的糖化剂、培养生产糖化剂的菌种。制备糖化剂常用的菌种，随着菌种使用的不断更新，我国近代先后使用的有根霉、米曲霉、乌沙米曲霉、黄曲霉、黑曲霉等。现在生产性能最好的糖化菌是黑曲霉As324309菌株，它是中国科学院微生物研究所诱变育种的糖化酶菌种。用它生产的糖化剂有较高的糖化力，酶系较纯，酶活性强，在一定的酸度范围内酶活力损失较小，即具有较强的耐酸能力，但液化力较弱。此菌体抱子萌发迟缓，培养时间长，营养要求高，易发生糖化力下降快等现象。尽管如此，

8、它与现阶段的其它糖化菌种相比，还是一种出色的糖化菌种。现就常用糖化菌种的种类、特性、用途列表31:表3-1常用糖化菌类特性、用途表类别适宜PH适宜温度C菌落颜色用途黑曲霉4.55.03237黑褐色大生产中制备糖化剂米曲霉3.56.03640黄褐色制备米曲汁黄曲霉4.05.53537黄绿色产生毒素，已不使用乌沙米曲霉3.54.53335黑褐色大生产中制备糖化剂n东酒T462832浅褐色大生产中制备糖化剂AS32430984.54.632黑褐色用于制备液体曲、固体曲液体曲生产易产生哪些异常现象?把曲霉糖化菌接入液体培养基（又叫发酵液）中，进行扩大生长和繁殖，使它产生大量的酶，这种含酶的液体就叫做液

9、体曲。液体曲在生产的过程中，往往由于各种因素的影响，容易出现一些不正常的现象,这些现象主要表现为糖化力下降、液化力低和杂菌污染，现分述如下：（一）糖化力下降.菌种性能对糖化力的影响液体曲糖化力的高低，首先决定于所用糖化菌种的性能，即产生糖化酶活力的能力。各种糖化菌的细胞结构中，是否具有完整的酶系统，是否是优良菌株，这个问题是解决糖化力的关键问题，只要用于液体曲生产中的糖化菌具有强活性、高酶活位的特性，就基本上能使糖化力达到某一范围。目前，在我国酒精生产和白酒生产中的制曲糖化菌种是As3.4309菌，它用于生产，具有用曲量少、原料出酒率高、经济效果较显著等特点。.培养室培养阶段的影响首先决定于试

10、管培养阶段所用的培养基，即所用培养基是否适宜。若培养基不适宜，其菌体生长缓慢、瘦弱，投入液体曲扩大培养时，其糖化力大大下降。例如将As324309菌在试管培养阶段接入米曲汁琼脂基上培养，其糖化力最高只能达到15002000个单位，而用察氏培养基，糖化力可达30005000个单位。所以，适宜的培养基是保证高糖化力的重要措施之一。另外，在培养室培养阶段的培养温度、培养时间、保藏期的移种时间、传代次数等，都对生产液体曲的糖化力的高低产生影响。一般说来，As324309菌在培养室内培养最适培养基为察氏合成培养基，其最适培养温度为32C,斜面试管培养时间为144168小时，保藏46个月应移种一次，传代次

11、数在5代以内，其糖化力与原始糖化力相比，基本上变化不大。.扩大培养基营养的影响当糖化菌种结束培养室的培养，转入扩大培养基-液体曲发酵液中培养时，其发酵液中的碳源、氮源、无机盐、生长素等，对培养后的液体曲糖化力影响甚大。因为，碳源是糖化菌生长、繁殖的能量来源，是组成细胞结构和内贮物的原材料，如果碳源不足，就不能进行正常的新陈代谢，糖化酶的产生就要受到抑制。氮源是构成菌体和酶的主要成分，缺少氮源时糖化菌的菌丝生长缓馒，产酶少，且酶活力不高。无机盐是糖化菌生长和产菌的必要物质，是组成许多辅酶的重要组成成分。缺少无机盐时，就会对糖化酶的生成产生影响。生长素主要是指发酵液中的B族维生素，它是糖化菌的生长

12、要素和营养物之一。所以，发酵液中缺少这些物质或含量不足时，具液体曲糖化力就不会增高，酶的活性就会受到影响。有人曾作过实验，在利用As324309糖化菌生产液体曲时，在其它条件相同的情况下，适当改变发酵液中的底物浓度（也就是营养物浓度），可使糖化力改变25003000单位，因此说发酵液中营养物质酸度的高低，对糖化力高低影响甚大。.液体曲生产设备的影响用于生产液体曲培养罐、拌料桶等设备是否符合糖化菌生长的要求、有无有害离子，通风性能和溶氧性能是否能满足糖化菌产酶的需要等，这些培养设备方面的因素也会对糖化力的高低产生影响。.培养条件的影响液体曲的培养条件，主要是指发酵液中的pH值、培养温度、培养时间

13、、通风量的大小等，它们的适宜度，也将对搪化力产生影响。例如，采用As324309培养液体曲时，发酵液pH值控制在4.34.6、培养温度为32C、培养时间为80100小时，其通风量，前期为发酵液：风=1：0.30.4,中期为1：0.6,后期为1:0.50.3.污染杂菌的影响当液体曲培养过程中遇到杂菌污染后，其糖化力就会大大下降，主要是由于杂菌大量繁殖，抑制了糖化菌的生长。（二）液化力不强糖化菌种液化酶少、活力较弱引起液体曲的液化力不强。如采用As324309所生产的液体曲，液化力弱这一缺点就很明显，它主要是由于含a-淀粉酶较少，在使用它生产液体曲时，可以同时加入一些a-淀粉酶以增强糖化时的液化作

14、用，或者适当增大加曲量。a-淀粉酶的添加量，根据原料的不同，约为原料量的0.05一0.1%。为什么说使用液体曲比使用固体曲好？淀粉原料生产酒精，淀粉是通过添加液体曲或固体曲糖化剂先水解成糖类、再由酵母作用的，从目前看来，产量较大的工厂几乎都是采用液体曲作糖化剂，而只有产量较小的工厂仍在使用传统的固体曲作糖化剂。在我国，液体曲是在七十年代后期发展成熟的一种新工艺糖化剂生产法。随着液体曲生产技术的日趋完善，正在广泛地应用于酒精生产上，它与传统的固体曲生产相比大约有以下几方面的优点。(1)液体曲能较好地解决酒精生产连续化、自动化问题，具有生产效率高、劳动强度小、占地面积少，能满足大生产中的需要。(2

15、)液体曲比固体曲糖化力可提高100倍以上，每吨酒精耗粮下降到3吨以下。所以使用液体曲比使用固体曲的吨酒精耗曲量减少，吨酒精耗粮降低，原料利用率提高。(3)液体曲能较好地保证曲的纯度，曲中含杂菌很少，而固体曲的纯度一般都不高，并且含杂菌较多，生产中易引起杂菌污染。(4)液体曲使用方便、添加均匀，而固体曲使用时需进行乳化、拌匀等过程，使用麻烦，同时，损失曲多，当采用连续糖化时，往往难使曲均匀地加入糖化醪中。(5)生产固体曲耗原料较多，而生产液体曲省料得多.据某厂实验，用浓体曲比用固体曲吨酒精耗曲粮减少8590%。生产成本可以大大降低。由此可见，酒精生产中采用液体曲作为糖化剂比使用固体曲优越，随着发

16、酵工业的发展，液体曲将会越来越广泛地被采用。糖化工艺主要控制哪些数据？淀粉质原料生产酒精的糖化工艺，在我国还存在着连续糖化和间歇糖化两种方法。这里就两种方法的工艺控制数据加以简述：(一)间歇糖化法1.加水量一般采用间歇蒸煮的厂也采用间歇糖化。从目前生产实际来看，间歇蒸煮后的蒸煮醪中，含水量较连续蒸煮后的蒸煮醪含水量要少、醪液浓度较高，如不添加水就直接加曲糖化，则不利于糖化酶的糖化和酵母的发酵。所以，在糖化前要加入一定的水冲稀醪液，使糖化后的醪液能保持14-16Bx之间，也可根据所用菌种的抗渗透压能力，略为提高或降低12Bx。其加水量，干原料应满足总加水量为原料的3.04.0倍。总加水量=蒸煮前

17、加水量+糖化时加水量（蒸煮原料时冷凝水量和排出二次蒸气量中含水量均可忽略不计）。还可按酵母发酵中实际耐酒精的能力，确定发酵醪的浓度，计算糖化时的加水量计算公式为：糖化加水=蒸煮醪总重量3（蒸煮醪浓度-要求浓度）/要求浓度2,温度间歇糖化的温度是糖化工艺控制的关键数据。当加曲、加水、加酸拌匀后，可使糖化醪温度保持在60±1C内，如果采用As324309制备的液体曲时，可把糖化温度控制在58-60C0.加曲量糖化时的加曲量要根据曲的质量而定，对于较好的曲，可适当少加，对于采用As324309菌种所制备的糖化剂，由于该菌含液化酶较少，液化能力较弱，使用时，可适当考虑多加。不要为了少加曲，而

18、降低原料的利用率，反而使产品成本上升。生产中，固体曲使用量为原料量的47%,使用液体曲时，可按每克原料（含淀粉65%以上）加入200-250个酶活单位，或者按每生产1g酒精加800900个酶活单位的曲液。.pH值糖化剂中酶作用的pH值，多数在4.06.0之间，生产中为了保证糖化酶不受pH的影响，又能使糖化过程中能抑制杂菌的生长，一般多把糖化醪pH控制在4.04.6以内。.糖化时间间歇糖化时间，从加完曲拌匀后开始计算时间，用于培养酒母的糖化醪，大约需1.52小时，很多厂采用11.5小时。但在大生产中的发酵用糖化醪，一般为2545分钟。.糖化效率糖化效率的控制，如果是用于培养酒母的糖化醪，糖化率可

19、控制在5060%左右，用于大生产中的糖化醪，通常在3550%之间较好。有的工厂采用控制还原糖的办法，一般情况下，使糖化醪中的还原糖有34.5%。在糖化过程中，不宜使糖化效率和还原糖过高，否则会产生糖抑制，影响后糖化和酵母的生长。糖化效率嘲化醪中还原糖3100%/糖化醪中总糖（二）连续糖化法连续糖化工艺与间歇糖化工艺不同，前者的糖化过程中，进科、加曲、降温是同时在不同的设备中进行，且不断地从上面加料，不断地从下面出料，整个过程连续化。而间歇糖化，糖化的整个过程都始终处于糖化锅中，一锅一锅地糖化，糖化一锅又重换一锅。连续糖化一般不需加水，它的浓度就能满足工艺的要求。其余各项工艺指标控制，基本上和间

20、歇糖化相同，糖化时间略偏低，大约为2030分钟，糖化效率为2840%。两种搪化方法工艺流程比较如下:1.间歇糖化法蒸煮醪一糖化锅+加水+冷却（12060C+加酸十加曲十糖化十冷却（60-30C）一发酵罐（或洒母罐）?/P>为什么糖化时间不宜过长？在糖化过程中，不管是使用固体曲还是液体曲作糖化剂，糖化时间都不宜过长。通常为2040分钟，如果加曲量足够时，就能使糖化效率达到3550%左右。在一定范围内，延长糖化时间，可以增加糖化醪中还原糖的生成量，但随着还原糖的增加，糖化速度越来越低。糖化时间过长，糖化醪中还原糖增加太多，发生糖抑制效应即溶液渗透压增高，影响酶反应与酵母生长，影响糖化酶的后糖

21、化作用，淀粉的利用率反而得不到提高。同时降低了设备的利用率。在曲霉糖化菌所产生的糖化酶中，如果存在转移葡萄糖甘酶时，在长时间的糖化作用中，会把麦芽糖上水解下来的葡萄糖，又转移给另一分子作为“受体”的葡萄糖上，生成异麦芽糖或潘糖，成为不能被酵母利用的非发酵性糖，加上酶系中a-淀粉酶长期作用，生成大量的麦芽糖也会被转移葡萄甘酶利用，这样也会降低淀粉的出酒率。酶系中的蛋白酶长时间的作用，会产生大量的氨基酸，促使糖化醪的酸度有所上升，不利于酵母发酵。其次，在糖化过程中，长时间保持5860C温度，使糖化酶一直处在“高速”转化过程中，会使糖化酶后糖化力减弱，长时间的高温致使酶部分失活造成糖化酶钝化，最终使

22、部分淀粉或糊精因糖化酶失活或糖化能力减弱而不能生成还原糖，使发酵醪残糖上升，淀粉利用率下降。在酒精生产的发酵过程中，要求糖化酶要具有较强的后糖化力，才能使原料中的可发酵成分充分利用。另外，当酵母处于高糖度的醪液中发酵时，其发酵能力要受到抑制，繁殖速度和发酵速度都要减慢。有人实验，在加曲量足够的条件下，采用2分钟的糖化时间和采用2小时的糖化时间，最后发酵成熟后的含酒率几乎相等。因此，糖化时间不宜过长，采用连续糖化时，一般可在2030分钟就行了，在夏天，糖化时间还可略短一些。影响糖化醪质量的主要因素有哪些？糖化醪的质量通常用糖度、总糖、还原糖、酸度等指标来衡量，正常的糖化醪糖度为1218Bx、总糖1017%、还原糖36%、酸度2-4°,生产中影响糖化醪质量的主要因素有以下几个方面。（一）原料的影响原料的化学组成与糖化醪质量的好坏有直接关系。即使有优良的糖化剂，没有好原料作基础，生产出的糖化醪同样质量不高。同时，较好的原料，而因蒸煮不透，糊化率达不到要求，同样也会影响糖化醪的质量。所以，在选择酒精生产的原料时，