淀粉的酶水解糖化要点

1、第五章淀粉的酶水解糖化or其他原料为原料,应用酸水解法制葡萄糖(Glu,由于需要高温高压和盐酸催化剂,因此在生产葡萄糖(Glu的同时,伴有葡萄糖(Glu的复合、分解反响,生产一些不行发酵性糖及其一系列有色物质,这不仅降低淀粉转化率,而且由于生产的糖液质量差,对后道精制带来不利影响,降低葡萄糖(Glu的收率。40年月学术界已对酶水解理论取得共识。60年月末期,国外酶水解理论争辩的进展,促进淀粉酶水解取得重大突破。日本领先实现工业化生产,其他国家也相继糊化淀粉水解成糊精和低聚糖等,使粘度大为降低,流淌性增高,所以工业上称为液 Glu工艺,是以作用专一的酶制剂作为催化剂,反响条件温存,复合分解反响较

2、少,Glu,提高了淀粉原料的转化率及糖液浓度,改善了糖液质量,是目前最为抱负的制糖方法。第一节液化糖化使用的葡萄糖淀粉酶属于外切酶,水解作用从底物分子的非复原末端进,加快(由于液化淀粉转化成糊精、低聚糖等,底物分子数量增大,尾端增多糖化反响速度,-淀粉酶将大分子的淀粉水解成糊精和低聚糖。液化的目的是为糖化制造有利条件;淀粉糊黏度大,难于操作。但是淀粉颗-淀粉酶水解淀粉颗粒和水解1:20220。由于这种缘由,不能使液化酶直接作用淀粉,需要先加热淀粉乳使淀粉颗粒吸水膨胀,糊化,破坏其结晶构造。,黏度大,流淌性差,搅拌困,难获得均匀的糊化结果,特别是在较高浓度和大量物料的状况下操作有困难。-淀粉酶对

3、于糊化的淀粉具有很强的催化水解作用,能很快水解到糊精和低聚糖,黏度急剧降低,流淌性增加.-淀粉酶混入淀粉乳中,加热,淀粉30-40%,液化后的流淌性高,操作无困难。一、液化酶-E,-1,4糖苷键,使分子淀粉酶属内酶,水解从分子内部进展,-1,6糖苷键,但能越过此键连续水解。-pH6.0-7.0,30-40%淀粉乳中,液化 T:85- 90,Ca+提高其稳定性,0.01mol/LNaclNa+0.02mol/L,也提高其稳定性。并有助于杂质分散,改善过滤性质。-淀粉酶(Termamyl-淀粉酶约20Ca+。干淀粉(or 1kg/吨干淀粉二、液化程度在液化过程中,淀粉糊化,水解成较小的分子,应当到

4、达何种程度适宜?由于葡萄糖淀粉酶属外酶,水解只能由底物分子的非复原尾端开头,底物分子越多,水解生成葡Glu的时机越多。但是,葡萄糖淀粉酶是先与底物分子生成络合构造,而后发生水解催化作用,这需要底物分子的大小具有确定的范围,有利于生成这种络合物,过大或过小都不适宜。依据生产实践,EDE1520范围适宜,所以水解超过这程度,不利于糖化酶生成络合物,影响催化效率,Glu值较DE15以下,液化淀粉的凝沉性强。对于过滤有不利的影响。影响糖化速度,粘度大,难于操作。三、不同淀粉的液化性质5-25-2 P145-6。到达最低粘度的时间少,易液化,及最高粘度高也不易液化,最低粘度低,易液化。,承受不同淀粉为原

5、料时,有时需要转变液化工艺条件或液化5-3 P146四、液化的方法与选择,效果不一,这里将逐一介绍并加以争辩。同时针对不同原料,不同的生产条件(如蒸汽压力凹凸,液化液不同的用途,推举好的液化方法,以获得最正确液化效果和糖化结果。液化方法,以水解动力不同可分为酸法、酸酶法、酶法及机械液化法;以生产工艺不同可分为间歇式、半连续式和连续式;以设备不同可分为管式、罐式、喷射式;以加酶方式不同可分为一次加酶、二次加酶、三次加酶液化法以酶制剂耐温性不同可分为中温酶法、高温酶法、中温酶与高温酶混合法;以原料精粗分淀粉质原料直接液化法与精制淀粉液化法等。每一种方法又可分为几个类方法, 并且各分类方法又存在穿插

6、现象(31。(2各种液化方法介绍酸液化法:这种液化方法的根本条件:30%,pH1.82.0,135时,l0min,DEl5%18%。此法优点:适合任何精制淀粉,所得到的糖化液过滤性好。此法缺点:由于酸液化发生葡萄糖的复合分解反响,生成约有色物及复合糖类,降低了淀粉的转化率及糖液质量。另外,此法的液化液用来酶法糖化时,糖化最终会有微量醇不溶性糊精存在。年,日本葡萄糖生产厂家开头改用细菌淀粉酶进展液化,后来在推广过程中又找到了解决液化中消灭不溶性淀粉颗粒的方法,1968年小牧(Komaki 和田治(TaJi提出了”两次加酶法(twodose”工艺,完善了酶法工艺。生产实际中,酶法液化的方法繁多,现

7、将主要方法介绍如下:间歇液化法(又称直接升温液化法:此为酶法液化中最简洁的一种,具体工艺过pH6.5,参与所需要的钙离子(0.01mol/L和液化酶,8590,3060min,以到达所需的液化程度(DE值为15%18%,碘试反响呈棕红色(或称碘液本色。假设搅拌缺乏,则需要分段液化加热。如液化玉米淀粉,72,粘度到达最高程度,l5min,粘度下降,再连续8590。此法需要的设备简洁,操作也简洁,但与喷射液化相比液化效果差,经糖化后物料的过滤性差,糖的浓度也低(33。为改进此法过滤性差的缺点,l0min。谷类淀粉(如玉米液化较为困难,140,保持几分钟,虽然如此处理能改进过滤性质,但仍不及其他方法

8、好。半连续液化法(又称高温液化法或称喷淋液化法:在液化桶内放入底水并加热90,然后将调配好待液化的淀粉乳,用泵送经喷淋头引入液化桶内,并便桶内物料温度始终保持在(90 土 2。淀粉受热糊化、液化,由桶底流入保温桶中,在(90 土2时,3060min,到达所需的液化程度。对液化困难的玉米等谷物淀粉,液化后最好再加热处理(14035min,以分散蛋白质,改进过滤性能。,效果比直接升温法要好,但与喷射液化法相比有如下缺点:,故料液溅出而烫伤操作人员的事故时有发生,安全性差。,故蒸汽用量大;与喷射液化相比多用煤15%。由于喷淋液化是开口的,-淀粉酶作用的最正确温度(105。因此,喷淋法与喷射法相比,液

9、化效果差,糖化液过滤性能也差。喷射液化法:喷射液化技术的问世,逐步取代了其他液化技术。喷射液化技术的关键设备喷射液化器,依据推动力不同,主要分为两大类。一类是以美国道尔澳利沃公司(DorrOli.cerC.P为代表的高压蒸汽喷射液化器;一类是国内开发的低压蒸汽喷射液化器。由于国内蒸汽压力普遍偏低且不稳定,因此在本节所讲的喷射液化(在以后章节中特地介绍低压蒸汽液化喷射技术。-淀粉酶,在高温下喷射液化,蛋白质絮凝效果好,不产生不溶性淀粉颗粒,不发生老化现象,液化液清亮、透亮;并且在高温下喷射液化还可阻挡小分子(如麦芽二糖、三糖等前体物质的生成,有利于提高葡萄糖的收率,-淀粉酶,本钱比用中温酶低。因

10、此,-淀粉酶为催化剂的低压蒸汽喷射液化技术。依据加酶方式不同,喷射液化可分为:一次加酶法,二次加酶法,三次加酶法。,应用时机不多见,在此不加争辩。下面我们重点争辩一次加酶工艺及二次加酶工艺。a.一次加酶喷射液化aNovo公司供给的工艺(32其工艺条件如下:30%58minpH6.59512h1050.1%(固形物bStaley公司供给的工艺(33其工艺条件如下:30%pH34(pH自然15016048mi95pH5.66.2,0.1(固形物12hcDDS公司供给的工艺(34其工艺条件如下:30%pH6.50.1%(固形物1109512hd其他公司供给的工艺(35其工艺条件把握如下:30%pH6

11、.50.06%(固形物959760min1105min95在隔板式罐保持 12hb.两次加酶喷射液化a淮海工学院生物技术争辩中心供给的工艺(36其工艺条件如下:30%pH6.50.15%(固形物0.03%(固形物9597,60min14535min95970.02%(固形物,30minbDDS公司供给的工艺(3-7其工艺条件如下:30%pH6.5005%(固形物110,5min136,5min9597,0.05%(固形物,12h酸酶液化法:为了削减酸法液化中所产生的杂糖,DE值的方法,但DE值的液化液易老化(DE10的各类淀粉,DE值5%7%(4%-淀粉酶,以分解易老化的成分,DE值提高15%

12、18%,这便是酸酶联合液化法。这种方法兼有酸法液化的过滤性能好和酶法液化的糖化程度高的优点。此法的根本操作为:30%的淀粉乳,pH2.2,1405min,葡萄糖值到达5%7%,pH6.5,冷却至(902,参与液化酶,30min左右,到达需要的反响程度。,过滤性能也好。此法最好利用管道设备连续进展液化,以到达最正确液化效果。不过这种方法工艺过程较为简洁。机械液化法:此法不使用任何催化剂,使淀粉浆喷射入一个旋转的蒸汽加热器中,受热淀粉马上糊化,在猛烈的机械剪力的作用下(喷射温度160,使淀粉分散。然后急剧冷却,200300,较高于,DE99%,而且此方法适用于,在酒精生产企业,还承受淀粉膨化的方法

13、。液化方法的选择(1淀粉液化效果好坏的标准液化要均匀。蛋白絮凝效果好。液化要彻底(60时液化液要稳定,不消灭老化现象,不含不溶性淀粉颗粒,液化液透亮、清亮。(2液化原料的特点液化所处理的原料,主要分为两大类:一类是薯类淀粉,如木;另一类是谷物类淀粉,如玉米、大米、小麦、蚕豆等等。这两类淀粉组成及性质有如下区分:蛋白质含量:薯类淀粉含蛋白质量0.1%,而谷物类淀粉中的蛋白质含量一般0.3%,0.6%1.0%,次级小麦淀粉中的蛋白质含量更高。“不溶性淀粉颗粒”含量:酶法“不溶性淀粉颗粒”是直链淀粉与油脂形成的络呈螺旋构造,组织严密,在糖化过程中不能水解。它的样在不但降低了糖化率,而且造成过滤出难,

14、滤液浑浊。2%的“不溶性淀粉颗粒”(0.4%0.5%蛋白质0.2%0.4%,1.9%1.5%0.25肘的“不溶性淀粉颗粒”。淀粉老化产生凝胶体强度(32:谷物类淀粉产生的凝胶体强度大,特别是小麦淀粉,淀粉糊冷却时结成的凝胶体强度很强,而薯类淀粉的凝胶体强度很弱。淀粉颗粒大小与坚硬程度(31:谷物类淀粉颗粒小且坚硬,而薯类原料淀粉颗粒大且疏松。(3液化液的用途(产品。这种糖液期望葡萄糖含量高、色DE值的酶法糖液过滤速度快。用途之二是生产中转化糖浆。这种糖浆的糖化液过滤性相对较差。,但是这种葡萄糖是作为发酵工业的碳源(如味精、甘油、青霉素等等来使用。这种糖液的粘度凹凸,直接打算后道提取的难易,因此

15、这种葡萄糖液的过滤速度要求特别快。,且稳定,但大多数生产厂家蒸汽压力不高,且不稳定。,选用低压蒸汽喷射液化较为适宜。低压蒸汽喷射液化工艺分为一次加酶工艺与两次加酶工艺。前面我们已经就以上两种液化工艺进展了争辩,并提出了淀粉液化效果好坏的现在我们就针对不同原料的特点,不同的液化液用途,推举好的液化方法,以获得最正确液化效果和糖化结果。,低压蒸汽喷射液化工艺就必需选用两次加酶法,以改善糖浆的过滤性能。,作为味精、甘油、青霉素等发酵工业的碳源,为了提高后道的提取收率,宜选用两次加酶法,以求降低糖液的粘度。玉米、小麦淀粉,假设淀粉质量好(0.3%,考虑到一次加酶工艺简洁, 节约蒸汽,糖液色泽浅,可以承

16、受一次加酶工艺。假设玉米、小麦等淀粉质量差(蛋白0.6%1.0%,加上此类淀粉易老化,易产生“不溶性淀粉颗粒”,因此选用两次加酶工艺更为牢靠。(如大米、玉米直接酶液化,由于原料中蛋白含量高,且原料颗粒大,必需承受两次加酶法,液化才能彻底。,液化方法主要量以两次加酶为主。因此下面我们所提的液化方法是-淀粉酶为催化剂,承受低压蒸汽喷射器,两次加酶的液化方法。(三液化程度的把握,淀粉糊化,水解成较小的分子。液化程度不能太低,由于:(1液化程度低,粘度大,难于操作。,水解只能由底物分子的非复原末端开头,底物分子越少,水解时机越小,因此影响糖化速度。(3液化程度低,易老化,不利于糖化,特别是糖化液过滤性

17、相对较差。液化程度也不能太高,由于葡萄糖淀粉酶是先与底物分子生成络合构造,而后发;不利于糖化酶生成络合构造,影响催化效率,糖化液的最终葡萄糖值低(3-8。,DE值越低越好。液化方法(或直接升温液化法3040%浓度的淀粉乳液PH6.06.5,CaCl2Ca0.01 mol/l, 参与适量的枯草杆菌液化酶,再猛烈搅拌下,85-90,30-60min中,以到达所需液化程度。假设搅拌缺乏,则需分段加热。如液化玉米淀粉乳,72,粘度到达最高程度,15分钟后,粘度开头下降,85-90。此法需要设备和操作简洁,但液化效果差,糖化液的过滤性质差。为了改进该缺10140,保持几分钟。但仍不如其他方法。半连续液化

18、法(or高温液化法,喷淋液化法将淀粉乳调整好 PH和 Ca离子浓度,参与液化酶,用泵送经喷淋头引入液化桶中,90的热水。淀粉受热糊化液化,由桶底流入保温捅中,在90230-60min到达所需要的液化程度。对液化困难的玉米淀粉,液化后最好再加热处理(140,3-5min ,Pr,改进过滤性能。3术的关键设备-5-3，P147。要点是蒸汽直接喷射入淀粉乳由于蒸汽喷射产生的湍流使淀粉受热快而均匀，粘度降390-588Kpa85-9040min1DDS 公司供给的工艺 E 调 乳 泵 58min 层流罐 30% ph6.5 105110 95-0.1%952DDS 闪蒸罐 30%， ph6.5 110 5min E ：0.05%？ 层流罐 9597 12h 耐热性液化酶Termamyl能在较高温度液化，效果好，工充：选择液化方法，淀粉糖品手册？P82-84 P148E法液化所得的液化液中总存在有微量不溶物质，工业上称为“不溶淀粉颗粒” E水解，降GluvGlu液中不溶颗粒最多，适 2%E 物组成为淀粉，脂肪和 pr E水解。酸法液化产生的？H-bend结Glu，产品质量与用淀粉为原料生产的产品相