淀粉水解糖的制备方法

发布时间:2014-1-7 14:23
微生物工业常用的原料之一是淀粉质原料,大多数生产菌由于都不能直接利用或利用淀粉很小,所以必须将淀粉质原料水解为葡萄糖等可发酵性糖类,才能被生产菌利用。 在工业生产上将淀粉水解为葡萄糖的过程称为淀粉的糖化,所制得的糖液称为淀粉水解糖。在发酵中,菌体可以利用糖液中的葡萄糖、麦芽糖、氮基酸、脂肪酸等营养物质,而不能利用某些低聚糖及复合糖类。淀粉水解糖中所含成分主要是葡萄糖,还有数量不等的少量麦芽糖等复合二糖、低聚糖。由于葡萄糖是碳源中最易利用单糖,大部分微生物都能利用葡萄糖,因此,由淀粉经水解制备的葡萄糖(或葡萄糖液)被广泛应用于发酵工业中的氨基酸,抗生素、有机酸、多糖等发酵产品生产中。 根据采用的水解催化剂不同,水解方法可分为以下三种方法。 酸水解法 酸水解法是一种传统水解方法,又称酸糖化法,以酸(无机酸或有机酸)为催化剂,在高温高压下将淀粉水解为葡萄糖的方法。酸水解法优点是简单的生产工艺、简易的设备、较短的生产周期、设备生产能力大等。但是,由于水解反应是在高温、高压及较高酸浓度条件下进行的,因此,该法要求有耐腐蚀、耐高温、耐高压设备,并且酸水解法对淀粉原料要求严格,必须是精制淀粉,淀粉颗粒大小要均匀,不宜过大,否则易造成水解不透彻。淀粉乳浓度也不宜过高,过高则淀粉转化率低。因此目前酸解法已逐步被酶解法所取代。 酶水解法 因采用了酶液化和酶糖化工艺,故也称为双酶水解法。 酶水解法制葡萄糖可分为两步:第一步是利用液化酶使糊化淀粉水解成糊精和低聚糖等,降低黏度,增高流动性,所以工业上称为液化。第二步是利用糖化酶将糊精或低聚糖进一步水解为葡萄糖,在生产上称为糖化。 酶水解法(双酶水解法)优点:
  ①在酶的作用下进行淀粉水解,酶解反应条件较温和,因此不需耐高温、耐高压、耐酸设备。同时,酶在反应过程中不产生腐蚀性物质,对设备要求低,改善劳动卫生条件。
  ②微生物酶作用具有专一性强,效率高,淀粉水解副反应少的特点,因而水解糖液纯度高,较高淀粉转化率,较浅糖液颜色,较纯净,无异味,质量高,有利于糖液充分利用。
  ③可在较高淀粉乳浓度下水解,水解糖液还原糖含量可达到30%以上
  ④可采用粗原料,省去粗原料加工成精制淀粉生产过程,避免淀粉加工的原料流失,减少粮食消耗。
  ⑤由于微生物酶制剂中菌体细胞的自溶,使得糖液的营养物质较丰富,简化了发酵培养基。
酶水解法(双酶水解法)缺点是:生产周期较长(一般48 h);要求设备较多,设备投资大;由于酶本身是蛋白质,易造成糖液过滤困难。但是,随着酶制剂生产及应用技术提高和酶制剂大量生产,酶水解法制糖逐渐代替酸法制糖,已成为淀粉水解制糖一个发展趋势。 酸酶结合水解法 酸酶结合水解法是集酸法和酶法制糖优点而成的生产工艺。此法又可分为酸酶(水解)法或酶酸(水解)法。 酸酶水解法即先以酸为催化剂将淀粉水解成糊精和低聚糖,然后再用糖化酶将其水解为葡萄糖工艺。由于糖化是在糖化酶作用下完成,因此对液化液要求不高。针对玉米、小麦等谷类淀粉,由于淀粉颗粒坚实,用淀粉酶液化短时间内液化不。采用酸将淀粉水解到一定程度,然后将水解液降温、中和,再加入糖化酶进行糖化。用酸酶水解淀粉制糖,液化速度快,采用较高淀粉乳浓度,生产效率提高;产品颜色浅,糖液质量高 酶酸水解法是 将淀粉乳先用淀粉酶液化到一定程度,然后用酸水解成葡萄糖的工艺方法,称为酶酸水解法。因淀粉颗粒大小存在差别,若用酸法水解,常导致水解不均匀,淀粉糖转化率低。上述情况可先用淀粉酶液化,过滤除杂后,再用酸法水解成葡萄糖。用酶酸法制糖,采用粗原料淀粉,原料损失减少,一般可提高原料利用率15%左右;生产较易控制,采用较高淀粉浓度;生产周期短,生产效率提高;酸水解PH可控制稍高,淀粉水解副反应减少,糖液色泽较浅,质量较好。 总之,采用不同水解制糖工艺,各有优缺点。从淀粉水解操作周期来看,酸水解法最短,双酶法最长。但从水解糖液质量及降低糖耗,提高原料利用率方面来考虑,则是以双酶水解法最好,其次是酸酶结合水解法,酸水解法最差。
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