淀粉糖的种类、特性和制造工艺

淀粉糖的种类、特性和制造工艺内容摘要：

酶与 糖化酶 (葡萄糖苷酶 )的协同作用，前者将高分子的淀粉割断为短链糊精，后者便迅速地把短链糊精水解成葡萄糖。 同理，生产饴糖时，则用 α一淀粉酶与 β一淀粉酶配合， α一淀粉酶转变的短链糊精被 β一淀粉酶水解成麦芽糖。 1 α淀粉酶 1）作用点： α一淀粉酶属内切型淀粉酶，它 作用 于淀粉时从淀粉分子内部以随机的方式切断 α一 1， 4 糖苷键，但水解位于分子中间的 α一 1， 4 键的概率高于位于分子末端的α一 1， 4 键， a一淀粉酶不能水解支链淀粉中的 α一 1， 6 键，也不能水解相邻分支点的α一 1， 4 键；不能水解麦芽糖，但可水解麦芽三糖及 以上的含 α一 1， 4 键的麦芽低聚糖。 由于在其水解产物中，还原性末端葡萄糖分子中 C，的构型为 α一型，故称为 α一淀粉酶。 α一淀粉酶作用于直链淀粉时，可分为两个阶段，第一个阶段速度较快，能将直链淀粉全部水解为麦芽糖、麦芽三糖及直链麦芽低聚糖；第二阶段速度很慢，如酶量充分，最终将麦芽三糖和麦芽低聚糖水解为麦芽糖和葡萄糖。 α一淀粉酶水解支链淀粉时，可任意水解 α一 1， 4 键，不能水解 α一 1， 6 键及相邻的 α一 1， 4 键，但可越过分支点继续水解 α一1， 4 键，最终水解产物中除葡萄糖、麦芽糖外还有一系列带有 α一 1， 6 键的极 限糊精，不同来源的 α一淀粉酶生成的极限糊精结构和大小不尽相同。 2）酶源 来源于芽孢杆菌的 α一淀粉酶水解淀粉分子中的 α一 1， 4键时，最初速度很快，淀粉分子急速减小，淀粉浆黏度迅速下降，工业上称之为 “液化 ”。 随后，水解速度变慢，分子继续断裂、变小，产物的还原性也逐渐增高，用碘液检验时，淀粉遇碘变蓝色，糊精随分子由大至小，分别呈紫、红和棕色，到糊精分子小到一定程度 (聚合度小于 6 个葡萄糖单位时 )就不起碘色反应，因此实际生产中，可用碘液来检验 α一淀粉酶对淀粉的水解程度。 3）酶的性质 α一 淀粉酶较耐热，但不同来源的 α一淀粉酶具有不同的热稳定性和最适反应温度。 目前市售酶制剂中，以地衣芽孢杆菌所产 α一淀粉酶耐热性最高，其最适反应温度达 95℃ 左右，瞬间可达 105～ 110℃ ，因此该酶又称耐高温淀粉酶。 由枯草杆菌所产生的 α一淀粉酶，最适反应温度为 70℃ ，称为中温淀粉酶。 来源于真菌的 α一淀粉酶，最适反应温度仅为 55℃ 左右，为非耐热性 α一淀粉酶，一般作为糖化酶使用。 一般而言，工业生产用 α一淀粉酶均不耐酸，当 pH值低于 4． 5 时，活力基本消失。 在 pH值为 5． O～ 8． 0 之间较稳定， 最适 pH值为 5． 5～ 6． 5。 不同来源的 α一淀粉酶在此范围内略有差异。 不同来源的 α一淀粉酶均含有钙离子，钙与酶分子结合紧密，钙能保持酶分子最适空间构象，使酶具有最高活力和最大稳定性。 钙盐对细菌 α一淀粉酶的热稳定性有很大的提高，液化操作时，可在淀粉乳中加少量 Ca2+，对 α一淀粉酶有保护作用，可增强其耐热力至90~C 以上，因此 最适液化温度为 85～ 90℃ ． 2 β淀粉酶 1）作用点： B淀粉酶是一种外切型淀粉酶，它 作用 于淀粉时从非还原性末端依次切开相隔的 β一 1， 4 键，顺次将它分解为两个葡萄糖基，同时发生尔登转 化作用，最终产物全是 B 一麦芽糖。 所以也称麦芽糖酶。 β淀粉酶能将直链淀粉全部分解，如淀粉分子由偶数个葡萄糖单位组成，最终水解产物全部为麦芽糖；如淀粉分子由奇数个葡萄糖单位组成，则最终 α水解产物除麦芽糖外，还有少量葡萄糖。 但 β一淀粉酶不能水解支链淀粉的 α一1， 6 键，也不能跨过分支点继续水解，故水解支链淀粉是不完全的，残留下 β一极限糊精。 β一淀粉酶水解淀粉时，由于从分子末端开始，总有大分子存在，因此黏度下降慢，不能作为糖化酶使用；而 β一淀粉酶水解淀粉水解产物如麦芽糖、麦芽低聚糖时，水解速度很快，可作为糖化酶使用。 β淀粉酶活性中心含有巯基 (一 SH)，因此，一些氧化剂、重金属离子以及巯基试剂均可使其失活，而还原性的谷胱甘肽、半胱氨酸对其有保护作用。 2）酶源： β一淀粉酶以大麦芽及麸皮中含量最丰富。 3）性质：最适 PH 最适温度 60℃ 3 糖化酶 (葡萄糖淀粉酶 ) 1）作用点： 糖化酶 (葡萄糖淀粉酶 )对淀粉的水解作用是从淀粉的非还原性末端开始，依次水解 α一 1， 4 葡萄糖苷键，顺次切下每个葡萄糖单位，生成葡萄糖。 葡萄糖淀粉酶专一性差，除水解 α一 1， 4 葡萄糖苷键外，还能水解。 α一 1， 6 键和 α一 1， 3 键，但后两种键的水解速度较慢，由于该酶作用于淀粉糊时，糖液黏度下降较慢，还原能力上升很快，所以又称糖化酶，不同微生物来源的糖化酶对淀粉的水解能力也有较大区别。 2）酶原和性质： 不同来源的葡萄糖淀粉酶在糖化的最适温度和 pH值上存在一定的差异。 其中，黑曲霉为 55～ 60℃ ， pH值 3． 5～ 5． O；根霉 50～ 55℃ ， pH值 4． 5～ 5． 5；拟内孢霉为 50℃ ， pH值 48～ 50。 糖化时间根据相应淀粉糖质量指标中 DE 值的 要求而定，一般为 12～ 48 h；糖化温度一般采用 55℃ 以上可避免长时间保温过程中细菌的生长；糖化 pH值一般为弱酸性，不易生成有色物质，有利于提高糖化液的质量。 4 脱支酶 脱支酶是水解支链淀粉、糖原等大分子化合物中 α一 1， 6 糖苷键的酶，脱支酶可分为直接脱支酶和间接脱支酶两大类，前者可水解未经改性的支链淀粉或糖原中的 α一 1， 6 糖苷键，后者仅可作用于经酶改性的支链淀粉或糖原，这里仅讨论直接脱支酶。 根据水解底物专一性的不同，直接脱支酶可分为异淀粉酶和普鲁蓝酶两种。 异淀粉酶只能水解支链结构中的 α一 1， 6 糖苷键，不能水解直链结构中的 α—l， 6 糖苷键；普鲁蓝酶不仅能水解支链结构中的 a一 1， 6 糖苷键，也能水解直链结构中的 α1， 6 糖苷键，因此它能水解含 α一 1， 6 糖苷键的葡萄糖聚合物。 脱支酶在淀粉制糖工业上的主要应用是和 β一淀粉酶或葡萄糖淀粉酶协同糖化，提高淀粉转化率，提高麦芽糖或葡萄糖得率。 二、液化 液化是使糊化后的淀粉发生部分水解，暴露出更多可被糖化酶作用的非还原性末端。 它是利用液化酶使糊化淀粉水解到糊精和低聚糖程度，使黏度大为降低，流动性增高，所以工业上称为液化。 酶液化和酶糖化的工艺 称为双酶法或全酶法。 液化也可用酸，酸液化和酶糖化的工艺称为酸酶法。 由于淀粉颗粒的结晶性结构，淀粉糖化酶无法直接作用于生淀粉，必需加热生淀粉乳，使淀粉颗粒吸水膨胀，并糊化，破坏其结晶结构，但糊化的淀粉乳黏度很大，流动性差，搅拌困难，难以获得均匀的糊化结果，特别是在较高浓度和大量物料的情况下操作有困难。 而α一淀粉酶对于糊化的淀粉具有很强的催化水解作用，。