糖类的生物分离与纯化概要课件

1、糖类糖类糖类的定义与分类糖类物质是多羟基(2个或以上)的醛类(aldehyde)或酮类(Ketone)化合物，在水解后能变成以上两者之一的有机 化合物。在化学上，由于其由碳、氢、氧元素构成，在 化学式的表现上类似于“碳”与“水”聚合，故又称之为碳 水化合物。糖类主要分为单糖、多糖、低聚糖。所有的糖都是以 单糖为基本单位构成，从单糖开始，如葡萄糖和果糖， 可以形成双糖、 三糖或四糖，甚至有上亿个糖分子组 成的复合聚合物多糖。糖类的定义与分类糖类物质是多羟基(2个或以上)的醛类(ald单糖 单糖指不能被水解为更小单位的糖类物质，一般是含有36个碳原子的多羟基醛或多羟基酮。单糖分为丙糖、丁糖、戊糖、

2、己糖等。食品中的单糖主要有葡萄糖、果糖、甘露糖、半乳糖、山梨糖等。 下面介绍最常见的葡萄糖的生产工艺。单糖 单糖指不能被水解为更小单位的糖类物质，葡萄糖生产工艺葡萄糖的化学名：-D-（+）六环葡萄糖。 葡萄糖的理化性质：为白色结晶性颗粒或粉末，无臭、 味甜，易溶于水，微溶于乙醇， 比旋度为+52.5+53.0葡萄糖的生产原理：以玉米淀粉为原料，采用全酶法工艺生产葡萄糖。其技术特点是：采用高温液化喷射技术连续液化，同时对结晶机进行了改进。实现了连续规模化生产，提高了淀粉的水解率和葡萄糖的产品质量。葡萄糖生产工艺葡萄糖的化学名：-D-（+）六环葡萄糖。 葡萄糖生产工艺流程图玉米淀粉乳一次喷射配乳二

3、次喷射冷却调pH糖化蛋白预处理一次脱色阴阳离交蒸发浓过滤冷却结晶分离干燥包装葡萄糖母液外排母液回配葡萄糖生产工艺流程图玉米一次配乳二次冷却糖化蛋白低聚糖 低聚糖又称寡糖。低聚糖是指含有2-10个糖苷键聚合而成的化合物，糖苷键是一个单糖的苷羟基和另一单糖的某一羟基缩水形成的。最常见的低聚糖是二糖,亦称双糖,是两个单糖通过糖苷键结合而成的。低聚糖可分为普通低聚糖和功能性低聚糖两大类。普通低聚糖包括蔗糖、麦芽糖、乳酸糖、海藻糖和麦芽三糖等，它们可被机体消化吸收；功能性低聚糖包括低聚异麦芽糖、大豆低聚糖、果糖低聚糖、低聚半乳糖、壳聚糖、 壳低聚糖、低聚木糖等，因在人体肠道内不具备分 解消化它的酶系统，

4、故不能被消化吸收，而是在人 体发挥独特的生理功能。低聚糖 低聚糖又称寡糖。低聚糖是指含有2-10个糖苷键聚合而蔗糖生产工艺原料糖汁提取糖汁清净糖汁加热蔗糖结晶分蜜干燥包装 与蒸发 成糖提汁从甘蔗提取蔗汁的方法有压榨法与渗出法清净借助清净剂和加热所起的化学和物理化学作用，并通过固液分离方法， 尽可能除去混合汁中影响蔗糖结晶的各种非糖物质，获得色值较低、 清晰、较纯净的清净汁。甘蔗制糖方法是以清净过程中使用的主要清 净剂来命名。目前，各产糖国家用甘蔗生产白砂糖、粗糖的通用清净 方法主要有亚硫酸法、石灰法和碳酸法。 蔗糖生产工艺原料糖汁提取糖汁清净糖汁加热蔗糖结晶分糖汁提取甘蔗压榨法 压榨提汁原理主

5、要是将甘蔗斩切成丝状与片状的蔗料，入压榨机，使充满蔗汁的甘蔗细 胞的细胞壁受到压榨机辊和油压的压力而破裂，蔗料被压缩，细胞被压扁的同时排出蔗 汁；借助于渗浸系统将从压榨机排出、开始膨胀的蔗渣进行加水或稀汁渗浸，以稀释细 胞内的糖分，提取更多的蔗汁。蔗料相继通过几座三辊压榨机被多次压榨。在蔗料进入末座压榨机之前加水渗浸。加入 的水称渗浸水，一般用量为甘蔗量的1525%。从末座榨出的汁称末座榨出汁，它随即 被泵入前一座压榨机作为渗浸液，渗浸进入该座压榨机的蔗料，所榨出的稀汁再作前一 座压榨机的渗浸液，如此直至第二座压榨机，这就是糖厂普遍使用的复式渗浸法。由第 一座及第二座压榨机压出的汁合并成混合汁

6、，送清净处理。从末座压榨机排出的蔗料称 为蔗渣。蔗渣中水分为4550%，糖分14%，纤维分4552%，可溶性固体物1.56%。 蔗渣送锅炉作燃料，或另作其他工业原料。衡量提汁方法的提糖效率用糖分抽出率，其 定义为从甘蔗中已被提取的蔗糖对甘蔗中蔗糖的质量百分数。甘蔗糖厂糖分抽出率在92 97%之间。压榨法耗用钢材与电力较多，但它具有的处理甘蔗能力适应性强、技术管理方便和运行 可靠等优点，使之迄今仍是甘蔗提汁的主要方法。 糖汁提取甘蔗压榨法 糖汁提取甘蔗渗出法甘蔗渗出法的基本原理是利用甘蔗细胞中的细胞质与细胞壁之间有一层细胞质膜，对细胞外面的物质能起选择吸收的渗透作用。因此，可以应用固液萃取的浸沥

7、操作，通过洗涤、稀释、浸透和扩散作用把甘蔗中蔗糖分子转移于渗出汁中，达到提取糖分的目的。甘蔗渗出法提汁工艺主要包括甘蔗预处理、糖分渗出和湿蔗渣脱水。渗出工艺又可分成两类：一类是蔗丝渗出,甘蔗经预处理成蔗丝后进入渗出器,经渗出水和稀汁渗浸得渗出汁；一类是蔗渣渗出，是甘蔗预处理后的蔗丝先经一台压榨机，榨取相当于甘蔗含糖的6080的原蔗汁后,再进入渗出器作进一步的渗出提汁,压榨出原蔗汁与渗出汁合并成混合汁送清净处理。从渗出器出来的蔗料称湿蔗渣,水分约85,入脱水设备脱水，将水分降至50以下，送锅炉作燃料或作其他工业原料。脱水设备所得稀汁称脱水汁，通常经加入磷酸、石灰和加热等化学、物理方法清净处理，清

8、汁导回渗出器以助萃取和多回收糖分。渗出提汁法具有省钢材、省动力、省投资、省维修费用等优点。但技术管理要求较高， 耗用蒸汽较多。糖汁提取甘蔗渗出法糖汁清净亚硫酸法工艺原理主要是利用亚硫酸离子与钙离子反应生成亚硫酸钙粒子，吸附蔗汁中的色素；加热凝聚胶体物质与加速沉降；调节中和pH值而达到某些非糖物的凝聚点而生成沉淀等化学和物理化学的作用以达到清净的目的。预灰与一次加热对蔗汁中微生物的繁殖亦会起到抑制的作用。采用石灰和二氧化硫为主要清净剂。混合汁经预灰、一次加热、硫熏中和、二次加热后入沉降器,分离出清净汁和泥汁泥汁经过滤得滤清汁，它与清净汁混合再经加热、多效蒸发成糖浆，再经糖浆硫熏得清糖浆作结晶原料

9、。亚硫酸具还原性，是一种漂白剂。它把色素暂时还原成无色物质，当与空气长期接触又会渐渐呈色。这就是亚硫酸法制得的白砂糖放置时间较长会变黄的原因之一。石灰法以石灰为主要清净剂。将混合汁预灰至pH6.4，加热至60,然后加灰中和至pH7.68.0，再加热至 100102，入沉降器分离出清净汁与泥汁。泥汁过滤得滤清汁与清净汁混合，经多效蒸发得糖 浆以供结晶用。石灰法流程简单，设备少，只靠加灰中和蔗汁生成较少量的沉淀物与加热的凝聚作用，清净过程 除去的非糖物和色素较少，适用于生产粗糖。糖汁清净亚硫酸法糖汁清净碳酸法工艺原理主要是利用一碳饱充过程反应生成的大量碳酸钙粒子对胶体、色素及其他非糖分的良好吸附作

10、用,达到降低色值和提高清汁纯度的目的但由于蔗汁含还原糖较多,为了避免在高温,强碱条件下分解，一碳加石灰量为蔗汁的1.52.0，一碳适宜的pH为10.511,相当于0.030.05克CaO/100ml的饱充碱度。随后的二碳饱充控制pH为8.08.4二碳饱充是通过进入CO，尽可能完全地沉淀溶解在一碳清汁中的石灰和钙盐，并吸附部分杂质和色素，进一步提高清净汁的质量。以石灰和二氧化碳为主要清净剂的蔗汁清净法。其工艺流程为:混合汁经一次加热、预灰， 然后再加入过量的石灰乳的同时通入二氧化碳进行一次碳酸饱充,使产生大量钙盐沉淀,随即 加热、过滤得一碳清汁，再经第二次碳酸饱充，然后加热、过滤，得二碳清汁，又

11、经硫熏、 加热、蒸发成糖浆。然后进行硫漂使pH降至5.86.4，供结晶之用。碳酸法的清净效果优于亚硫酸法，产品质量较好。但清净耗用物料较多，成本较高，且滤泥 处理比较困难。碳酸法工艺流程比亚硫酸法复杂，操作技术要求较高。糖汁清净碳酸法多糖多糖（polysaccharide）是由糖苷键结合的糖链，至少要超过10个以上的单糖组成的聚合糖高分子碳水化合物，可用通式（c6h10o5）n表示。由相同的单糖组成的多糖称为多糖，如淀粉、纤维素和糖原；以没的单糖组成的多糖称为杂多糖，如阿拉伯胶是由戊糖和半乳糖等组成。多糖不是一种纯粹的化学物质，而是聚合程度不同的物质的混合物。多糖类一般不溶于水，无甜味，不能形成结晶，无还原性和变旋现象。多糖也是糖苷，所以可以水解，在水解过程中，往往产生一系列的中间产物，最终完全水解得到单糖。多糖主要有：淀