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30淀粉糖培训教材-2
三）、细菌淀粉酶（中温α-淀粉酶）；以无锡星达生物工程有限公司产品为例，对细菌淀粉酶；1.作用方式；细菌淀粉酶能水解淀粉分子中的α-1，4葡萄糖苷键；2.PH稳定性；细菌淀粉酶在PH6.0-7.0时较稳定，最适PH；3.热稳定性；细菌淀粉酶在60℃以下较为稳定，最适作用温度60；4.与淀粉浓度的关系；淀粉和淀粉的水解产物糊精浓度的增加对细菌淀粉酶活；5.钙离
三）、细菌淀粉酶（中温α-淀粉酶）
以无锡星达生物工程有限公司产品为例，对细菌淀粉酶（中温α-淀粉酶）作如下介绍
1.作用方式
细菌淀粉酶能水解淀粉分子中的α-1，4葡萄糖苷键，任意切断成长短不一的短链糊精及少量的低分子量糖类、直链淀粉和支链淀粉，均以无规则的形式进行分解，从而使淀粉糊的粘度迅速下降，即“液化”作用，故细菌淀粉酶又称液化酶。
2.PH稳定性
细菌淀粉酶在PH6.0-7.0时较稳定，最适PH6.0，PH5.0以下严重失活。
3.热稳定性
细菌淀粉酶在60℃以下较为稳定，最适作用温度60-70℃，在70-90℃之间，随着温度的升高，其反应速度加快，但失活也加快，适用于最高达90℃的液化过程。
4.与淀粉浓度的关系
淀粉和淀粉的水解产物糊精浓度的增加对细菌淀粉酶活力的稳定性有很大的提高作用，即淀粉浓度增加，酶活力稳定性增加。
5.钙离子浓度对酶活力的影响
钙离子对细菌淀粉酶活力的稳定性有提高作用，没有钙离子，酶活力完全消失。
6.PH稳定性与钙的关系
钙的存在，细菌淀粉酶活力的PH范围增广；不含钙的酶，酶的PH值范围狭窄。
（四）、β-淀粉酶
以无锡星达生物工程有限公司产品为例，对β-淀粉酶作如下介绍。β-淀粉酶，又称淀粉-1，4麦芽糖苷酶，它与淀粉底物作用时，从α-1，4糖苷键的非还原性末端顺次切下麦芽糖单位，它不能水解淀粉分支处α-1，6键，当它从淀粉中切下两个葡萄糖单位时，同时发生转位反应，使产物由α-型麦芽糖变成β-麦芽糖。
1.PH对β-淀粉酶活力的影响
按照测酶活力的条件，测定不同PH对β-淀粉酶活力的影响，PH6.5时，酶活力最高，即最适PH为6.5。
2.温度对β-淀粉酶活力的影响。
按照测酶活力的方法，分别于30℃、40℃、50℃、60℃、70℃测定β-淀粉酶的活力，50℃是酶的最适温度，45-55℃时酶的活力也比较高。
3.酶液的热稳定性
通过酶的热稳定性实验表明：在40℃、50℃时，β-淀粉酶的稳定性很好，酶活力损失很少，55℃时酶的稳定性也较好，60℃时失活较快。
4.某些金属离子对β-淀粉酶活力的影响大于10-3mol/l的Fe3+离子完全抑制β-淀粉酶的活力，大于10-3mol/l的Ca2+有抑制作用，Mg2+对其活力影响不大。
（五）、真菌淀粉酶
以美国Genencor公司产品为例，对真菌淀粉酶作如下介绍。
真菌淀粉酶能对淀粉进行液化和糖化，能尽快地水解α-1，4键内葡萄糖苷键，使用该酶能得到高含量麦芽糖和低含量的葡萄糖。
1.PH的影响
真菌淀粉酶的最适PH范围为PH4.8-5.4（40℃），作用PH范围为PH4.0-6.6（40℃）
2.温度的影响
真菌淀粉酶的最适作用温度为50℃，温度作用范围为45-65℃，在高浓度淀粉浆保护下，65℃时也能有效地作用于淀粉。
（六）、异淀粉酶
以无锡星达生物工程有限公司产品为例，对异淀粉酶作如下介绍
异淀粉酶是采用产气气杆菌经发酵提炼精制而成的。该酶能专一地分解支链淀粉型多糖α-1，6键苷键形成直链淀粉和糊精。
最适作用温度：45-50℃最适PH5.6-7.2。热稳定性：该酶在40℃较为稳定，随温度的上升，酶活力损失加快，50-60℃酶活力损失显著，60℃时10min剩余酶活力仅6.37%。
PH稳定性：该酶在PH5.0以下很不稳定，但有耐碱性，在PH10时酶活力仍很稳定。
金属离子对酶活力的影响：Mg2+、Ca2+有激活作用Hg2+、Cu2+、Fe2+、Al3+有抑制作用。
（七）、普鲁兰酶
以美国Genencor公司产品为例，对普鲁兰酶作如下介绍。
普鲁兰酶能水解淀粉和糊精中的支链α-D-1，6葡萄糖苷键生成含有α-D-1，4葡萄糖苷键的直链低聚糖。所以，该酶可以和糖化酶或者β-淀粉酶一起使用，生产高麦芽糖浆。
1.PH对普鲁兰酶活力的影响
该酶的有效PH范围为4.0-5.0，最适PH范围为4.2-4.6
2.温度对普鲁兰酶活力的影响
该酶的有效温度范围可达65℃，最适温度范围为55-65℃。
酶法液化与糖化
酶法液化与糖化
淀粉水解成葡萄糖的过程包括液化和糖化。液化过程中，淀粉颗粒首先在受热过程中吸水膨胀，体积迅速增加，晶体结构破坏，颗粒外膜裂开，形成一种糊状的粘稠液体，这一过程被称为糊化。糊化是淀粉液化的第一阶段。淀粉来源不同，其糊化的温度也不同，如：
甘薯淀粉70-76℃
大米淀粉58-61℃
木薯淀粉59-70℃
小麦淀粉60-80℃
淀粉经过一阶段的糊化过程后，虽然原有的淀粉链还未真正打开，但是由于外膜已经裂开，晶体结构受到破坏，淀粉分子就直接暴露在酶分子的作用之下，分子链即迅速断开，变短，最终形成含有少量葡萄糖的低分子糊精溶液，液体粘度随之降低。这就是淀粉的液化过程。
糖化是将液化后的低分子糊精在糖化酶的作用下继续水解成为葡萄糖。在酸法制糖工艺中，由于淀粉的液化和糖化反应速度极快，时间极短，所以糖化液的DE值不易控制，操作需要十分小心。特别在生产中转化淀粉糖浆时，经验操作显得十分重要。酶法制糖工艺，由于液化和糖化反应是通过2种或2种以上不同的酶来完成的，加之酶反应比酸反应温和得多，操作过程中，可通过调整酶制剂的用量和反应时间来控制反应速度和反应进程，并获得所需要的淀粉糖浆。
糖化酶对未经糊化的生淀粉的作用是十分有限的，所以淀粉在被糖化酶作用
之前，首先进行糊化和液化。在生产上，淀粉液化和糖化是两个关键的工艺过程。特别是液化过程，直接影响后道的糖化操作和糖化液的质量，所以有人这样认为：液化决定糖化，糖化出问题，首先检查液化。这是生产上的说法，不管这种说法的正确程度如何，淀粉糖生产的第一步，抓好淀粉的液化质量是无容置疑的。
第一节液化
酶是一种生物催化剂，酶对淀粉的催化水解具有高度的专一性。α-淀粉酶是一类内切酶，它从淀粉分子内部任意切开α-1，4葡萄糖苷键，从而使庞大的葡萄糖分子链迅速断开，变小、变短。但这种酶不能切开分子链中的α-1，6葡萄糖苷键。液化后，溶液中除了少量葡萄糖外，大部分是低分子糊精和低聚糖。
淀粉在糊化之前，α-淀粉酶是难以直接进入淀粉颗粒内部与淀粉分子发生作用的。淀粉原料的预处理，例如原料的粉碎细度、配水比例等都将影响淀粉的糊化效果酶制剂的种类、酶制剂的使用量、液化温度、液化PH等又将最终影响淀粉的液化质量。
（一）液化酶的选择
目前，国内使用的液化酶主要有两种，即中温淀粉酶和耐高温淀粉酶。这两种酶的有关特性在前面已有叙述，这里仅从工艺上提出两点。
（1）采用中温淀粉酶时，液化液的DE值上升速度比采用耐高温酶时快，所以，采用耐高温淀粉酶液化时，应有更多的液化时间保证液化过程的完成。例如，在实际生产中，使用中温淀粉酶液化时，液化时间一般为40-60min，而采用耐高温淀粉酶液化时，液化时间要求在60-100min。
（2）采用耐高温淀粉酶液化时，淀粉分子链的断裂比采用中温淀粉酶时更为均匀，或者说更加有利于糖化酶的糖化作用。所以，当采用耐高温淀粉酶液化时，即使液化液的DE值较低，其最终糖化液的DE值仍要高于采用中温淀粉酶液化的糖化液。
（二）液化DE值的控制
有人研究过液化液DE值与糖化液最终DE值之间的关系，认为液化液DE值对糖化液最终DE值有较大的影响，即液化液DE值越高，糖化液最终DE值越低，呈负相关关系。
生产上的经验也同时表明，液化液DE值过低，会增加液化液的粘度，降低过滤速度。而且还会不可避免地将一些液化不完全的大分子糊精带入糖化过程，直接影响糖化质量。所以，对于液化液的DE值，一般应控制在15%-20%。如果在使用糖化酶的同时，加入普鲁兰酶或异淀粉酶，则液化液DE值对糖化液最终DE值的影响将大为减小。
（三）液化液质量的判别
液化液质量直接影响糖化操作和糖化液质量，而如何判别液化液质量或是液化是否完全 ，各厂并不一致，但至少下列几项各厂是共同的：（1）液化液的DE值一般控制在15%-17%，不超过20%。
（2）碘液反应淀粉吸附碘分子的呈色反应是判别淀粉液化程度最常用的直观方法。淀粉分子链的长短与呈色反应有如下关系：
淀粉分子链
9 以下 （以葡萄糖计）
作为淀粉液化反应完全 的标准，一般应达到浅红色或棕色。
（3）蛋白质凝聚
一般淀粉质原料中均含有一定量的蛋白质，特别是玉米原料，
蛋白质含量可达10%左右，大米中蛋白质含量也可达到8%左右，这些蛋白质必须从液化液中尽可能地分离除去，否则会影响液化液、糖化液的过滤速度、糖化液的色泽和糖化液的透光率等。液化液中的蛋白质会变性而发生凝聚，反应温度PH值等也是影响蛋白质变性的重要因素。蛋白质凝聚并结团的好坏，决定了蛋白质从溶液中分离去除的效果。所以，在生产上将蛋白质的凝聚好坏作为判别液化质量的一项指标。
液化液的外观必须透明，无白色混浊。
液化液的粘度直接反映在过滤速度快、液化液流动性能好等方面。
（四）液化方法的选择
淀粉液化的方法很多，除酸法外，酶法制糖就有10多种液化形式，大致如下图所示，各厂可根据自己的具体条件加以选择。
下面将其中主要的一些液化形式作一介绍。
1.间歇液化和半连续液化
间歇液化是酶法液化中工艺最简单、设备最常用的一种，适合中小型工厂采用。缺点是料液与蒸汽混合不均匀，料液内部受热程度不一，所以液化质量不易控制。
间歇液化一般在罐内进行，可将原料调浆后一次性打入罐内，然后启动搅拌，直接通入蒸汽，迅速将料液加热到预定温度进行液化，直至用碘液检验合格后立即升温灭酶然后送去糖化，这就是间歇液化，或称直接升温法。如果料液在加热到预定温度后开始送入另一罐内继续保温液化直至液化完成，同时在原液化罐内连续进料进汽，保持预定的液化温度，那么这种边进料进汽、边出料继续液化至液化完成的形式就称为半连续式液化，或称喷淋式连续液化。
间歇液化的具体操作中，一些厂的作法是先在罐内放入一定量的水，称为底水，然后通入蒸汽将底水加热到预定温度，并在此温度下一边进料一边进汽，直至进料完毕，保温液化。这种方式可能对采用中温淀粉酶的液化有好处，可减少中温淀粉酶在进汽过程中局部受热损失。但不加底水的厂也不少，特别是采用耐高温淀粉酶液化的工厂。耐高温淀粉酶的热承受性强，一定的高温反会促进酶的液化能力的发挥。所以，在罐内是否放入底水，需由各厂的液化工艺来决定。
间歇液化或半连续式液化如果采用的液化罐是敞开和不密封的，则由于液化温度常常在100℃以下，所以通常适用于中温淀粉酶的液化工艺，液化温度为85-90℃。如果采用耐高温淀粉酶液化，液化温度应尽量维持在95℃以上或煮沸，以保证耐高温淀粉酶良好的作用能力。
2.连续液化
连续液化的优点是液化操作连续进行，产量大，料液与蒸汽混合均匀，液化质量有保证。特别是喷射式液化，料液与蒸汽的接触、混合是在喷射器内瞬间完成的，并通过在高温下短时间的停留达到彻底糊化的目的。这种糊化液十分有利于淀粉液化的最后完成。
连续液化的另一个优点是液化温度高，所以溶液中蛋白质凝聚好，结团好，料液过滤速度快，糖液透光率高。
连续液化的形式有多种，除目前普遍采用的喷射器喷射式连续液化法外，还有连消器连续液化等。
（1）连消器连续液化：连消器在我国发酵工业上应用已久，常用于物料的连续蒸煮和灭菌，在淀粉糖工业中，连消器可作为淀粉连续液化器使用。料液与蒸汽在连消器内混合后，料温已达液化温度，然后连续进入保温罐液化。这种液化形式虽然与罐内液化温度，料液与蒸汽的混合更为均匀，但这种混合并不彻底，蛋
白质的凝聚效果也不理想。所以，在喷射器应用于淀粉糖液化技术后，采用连消器液化的就不多了。
喷射式连续液化
喷射式连续液化采用的设备称为喷射器。 喷射器的应用最早是在石化、制冷等部门。在淀粉糖工业中，70年代曾应用于饴糖生产中，采用的是中温淀粉酶，喷射温度89-90℃，应用面并不广，效果也不十分理想。由于耐高温淀粉酶的出现和喷射器结构的改进，喷射器在发酵工业、淀粉糖工业中的应用开始有了大的发展。喷射式液化，料液与蒸汽的混合是通过喷射器在微湍流的状态下完成的，所以比起其他形式的混合效果就更加完全、更加均匀。特别在采用耐高温淀粉酶后，喷射温度高达105-110℃，在此高温下，淀粉的液化就更加彻底，蛋白质的凝聚更加完全，淀粉的液化技术达到了新的水平。
喷射器的形式很多，从喷射的物料分不外乎两种：一种是喷射蒸汽，以带动料液，称为“汽带料”式一种是喷射料液，以带动蒸汽，称为“料带汽”式。这两种形式，无论是“汽带料”式或是“料带汽”式，喷射过程中蒸汽或者料液都是强制性的。具体说来，蒸汽的进入是靠蒸汽本身的压力，料液的进入是靠泵输送的。所以，协调好蒸汽和料液的进入达到稳定、均衡是喷射液化成功的关键。
3.难液化淀粉原料的液化方法
一段液化法广泛应用于各类淀粉，如玉米淀粉、木薯淀粉和诸如大米、木薯等粗原料中。但一段液化法对于那些蛋白质含量较高、杂质含量较多的难液化淀粉原料，如小麦、小麦淀粉、玉米等的液化效果往往并不理想，而常常需要采用二段液化法或多段液化法，通过高温处理和多次加酶液化的办法，促使这些难液化淀粉进一步膨胀断裂，蛋白质进一步凝聚结团，以提高液化效果。
二段液化的操作包括一次加酶二次加温和二次加酶二次加温两种形式。如果是二次加酶二次加温形式的，即在原料调浆时先调PH6.2-6.5，然后第一次先加入总量3/4的耐高温淀粉酶，采用喷射液化，喷射温度105℃，液化30-40min。接着，通过喷射器进行第二次喷射，喷射温度125-140℃，维持5-10min。随后迅速冷却到100℃以下，加入余下的1/4耐 高温淀粉酶，在95-97℃下保温30min。 如果有些厂采用的是先高温后中温液化方法，那么第二次喷射后加入的酶制剂应为中温淀粉酶，以便利用耐高温淀粉酶和中温淀粉酶两种不同酶的不同特性来提高淀粉液化的质量。采用这种液化方法时，第二次喷射后料温必须迅速冷却到90℃，然后加入 中温淀粉酶继续液化。
多段液化法包括更多的加酶次数和加温次数，形式很多，工艺也更复杂。多段液化法虽对难液化淀粉的液化质量有一定的好处，但因其工艺复杂，影响操作质量的因素增多，更重要的是，目前国内广为采用的二段液化法对于难液化淀粉的液化均取得了良好的效果，基本上都能满足生产上的工艺要求，所以在实际生产中真正采用多段液化法的厂家很少。
作者：niouniou
（五）喷射器的合理安装
喷射液化目前已被广泛应用，但喷射器的安装合理与否，却又直接影响其喷射效果。喷射器如安装不当，则会出现诸如喷射不畅、逆向返流、夹带生料等不该出现的现象。所以，喷射器的安装必须注意以下几点：
（1）喷射器必须垂直安装，喷射器出口到中间维持罐进口之间的垂直距离≥1.5m。
（2）由于 料液和蒸汽混合后的体积的增加，喷射器的出口管径必须大于进料管
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