淀粉水解糖和糖蜜模板演示教學(xué)

1、淀粉水解糖和糖蜜模板v 發(fā)酵用淀粉水解糖的發(fā)酵用淀粉水解糖的要求要求：還原糖含量要高，不：還原糖含量要高，不含糊精；外觀要潔凈，透明，呈淡黃色；不可變質(zhì)。含糊精；外觀要潔凈，透明，呈淡黃色；不可變質(zhì)。v 制備淀粉水解糖的原料主要有玉米，小麥，大米制備淀粉水解糖的原料主要有玉米，小麥，大米和薯類等。和薯類等。方法方法酸解法酸解法酶解法酸酶結(jié)合法v水解不完全水解不完全：浪費(fèi)，逃液，染菌。：浪費(fèi)，逃液，染菌。 v水解過度水解過度：產(chǎn)生羥甲基糠醛，進(jìn)而形成類黑素，不僅產(chǎn)生羥甲基糠醛，進(jìn)而形成類黑素，不僅浪費(fèi)浪費(fèi)，而且而且抑制菌體抑制菌體生長。生長。 v淀粉原料中淀粉原料中蛋白蛋白含量含量過多過多，當(dāng)糖

2、液中和，過濾時(shí)除去當(dāng)糖液中和，過濾時(shí)除去不徹底，會(huì)引起發(fā)酵不徹底，會(huì)引起發(fā)酵逃液和染菌逃液和染菌。 1.淀粉水解糖對發(fā)酵的影響淀粉水解糖對發(fā)酵的影響v葡萄糖的理論收率：葡萄糖的理論收率：111%指指標(biāo)標(biāo)實(shí)際實(shí)際收率收率葡萄糖值葡萄糖值淀粉淀粉轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化率v2.淀粉制糖過程中考察的指標(biāo)淀粉制糖過程中考察的指標(biāo)葡萄糖的理論收率 (C6H10O5)n+nH2O nC6H12O6 162 18 180 理論收率是111.11%葡萄糖的實(shí)際收率 糖液體積(V) 糖液葡萄糖含量(c)投入淀粉量(m) 淀粉含量(c)100%實(shí)際收率 = 淀粉轉(zhuǎn)化率糖液體積(V) 糖液葡萄糖含量(c)投入淀粉量(m) 淀粉含

3、量(c) 1.11100%轉(zhuǎn)化率 = DE值：葡萄糖值，工業(yè)上用DE值表示淀粉的水解程度或糖化程度。還原性糖濃度()干物質(zhì)濃度() 糖液相對濃度(d)100%DE值值 = DX值：糖液中葡萄糖含量占干物質(zhì)的百分率。葡萄糖濃度()干物質(zhì)濃度() 糖液相對濃度(d)100%DX值 = DE值和DX值的區(qū)別：糖液中葡萄糖的含量稍低于葡萄糖值，因還有少量的還原性低聚糖存在。隨糖化程度的升高，二者的差別減少。（一）淀粉酸水解法（一）淀粉酸水解法v以酸為催化劑，在高溫高壓下，將淀粉轉(zhuǎn)化為葡萄糖的以酸為催化劑，在高溫高壓下，將淀粉轉(zhuǎn)化為葡萄糖的方法。方法。v優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)簡單，方便，水解時(shí)間短，設(shè)備生產(chǎn)能力

4、大。生產(chǎn)簡單，方便，水解時(shí)間短，設(shè)備生產(chǎn)能力大。v缺點(diǎn)缺點(diǎn)：要求特殊設(shè)備；易產(chǎn)生副反應(yīng)；對原料要求高要求特殊設(shè)備；易產(chǎn)生副反應(yīng)；對原料要求高，淀粉顆粒度及濃度均低。淀粉顆粒度及濃度均低。v原理：原理：v淀粉淀粉 各種糊精各種糊精 麥芽糖麥芽糖 葡萄糖葡萄糖v 二、不同淀粉水解糖制備方法二、不同淀粉水解糖制備方法影響水解反應(yīng)速率的關(guān)鍵因素：影響水解反應(yīng)速率的關(guān)鍵因素：vv 淀粉淀粉 羥甲基糠醛羥甲基糠醛 乙酰丙酸乙酰丙酸+蟻酸蟻酸+有色物質(zhì)等。有色物質(zhì)等。 其它副反應(yīng)其它副反應(yīng)縮短反應(yīng)時(shí)間，縮短反應(yīng)時(shí)間，控制反應(yīng)，控制反應(yīng)，降低葡萄糖的濃度降低葡萄糖的濃度減少減少v（二）（二）雙酶水解法雙酶水解

5、法v 淀粉酶和糖化酶優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)條件溫和，無需特殊設(shè)備條件溫和，無需特殊設(shè)備無副反應(yīng)，產(chǎn)品純度高，無副反應(yīng)，產(chǎn)品純度高，淀粉轉(zhuǎn)化率高。淀粉轉(zhuǎn)化率高?？稍诟叩矸蹪舛认滤饪稍诟叩矸蹪舛认滤鈺r(shí)間長，時(shí)間長，設(shè)備多，設(shè)備多，過濾難過濾難。 淀粉雙酶法制糖工藝主要包括淀粉雙酶法制糖工藝主要包括: :淀粉的液化和糖化兩個(gè)步驟。淀粉的液化和糖化兩個(gè)步驟。（1 1）液化：利用液化酶即）液化：利用液化酶即- -淀粉酶，使淀粉水解到糊精和低淀粉酶，使淀粉水解到糊精和低聚糖的程度，粘度降低。聚糖的程度，粘度降低。 - -淀粉酶切開淀粉的淀粉酶切開淀粉的-1-1，4 4糖苷鍵，不能切開支鏈淀粉糖苷鍵，不能切開

6、支鏈淀粉的的-1-1，6 6糖苷鍵。糖苷鍵。（2 2）糖化：用糖化酶（葡萄糖淀粉酶）將液化產(chǎn)物進(jìn)一步徹底）糖化：用糖化酶（葡萄糖淀粉酶）將液化產(chǎn)物進(jìn)一步徹底水解成葡萄糖的過程。水解成葡萄糖的過程。 （三）酸酶結(jié)合法（三）酸酶結(jié)合法 1、酸酶法：先將淀粉用酸水解成糊精或低聚糖，、酸酶法：先將淀粉用酸水解成糊精或低聚糖，然后用糖化酶將其水解為葡糖糖。然后用糖化酶將其水解為葡糖糖。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：液化快，淀粉乳濃度高，用酸量較少，糖液化快，淀粉乳濃度高，用酸量較少，糖色淺，糖液質(zhì)量高。色淺，糖液質(zhì)量高。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：不適合粗淀粉，要求淀粉顆粒小且均勻，不適合粗淀粉，要求淀粉顆粒小且均勻，糖化過程較慢，純度

7、較雙酶法差。糖化過程較慢，純度較雙酶法差。（三）酸酶結(jié)合法（三）酸酶結(jié)合法 2、酶酸法：先將淀粉用、酶酸法：先將淀粉用-淀粉酶液化到一定程度，淀粉酶液化到一定程度，然后用酸將其水解為葡糖糖。然后用酸將其水解為葡糖糖。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：可用粗淀粉，淀粉濃度較酸法高，水解副可用粗淀粉，淀粉濃度較酸法高，水解副反應(yīng)少，糖色較淺。反應(yīng)少，糖色較淺。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：液化過程較慢，對糖化設(shè)備有要求，對質(zhì)液化過程較慢，對糖化設(shè)備有要求，對質(zhì)地硬的淀粉效果較差。地硬的淀粉效果較差。v 根據(jù)來源的不同，糖蜜分為甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜和高級糖根據(jù)來源的不同，糖蜜分為甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜和高級糖蜜等。蜜等。v 甘蔗糖蜜含有甘蔗糖蜜

8、含有30%-36%的蔗糖與的蔗糖與20%的轉(zhuǎn)化糖。的轉(zhuǎn)化糖。v 甜菜糖蜜含糖分甜菜糖蜜含糖分50%左右，糖蜜中干物質(zhì)的濃度大，含左右，糖蜜中干物質(zhì)的濃度大，含5%-12%的膠體物質(zhì)以及的膠體物質(zhì)以及10%-12%的灰分。的灰分。v 其中的高級糖蜜是指甘蔗榨汁其中的高級糖蜜是指甘蔗榨汁(糖漿糖漿)加入適量的硫酸或用加入適量的硫酸或用酵母的轉(zhuǎn)化酶處理，制成轉(zhuǎn)化糖，該蜜由于提高了溶解度，酵母的轉(zhuǎn)化酶處理，制成轉(zhuǎn)化糖，該蜜由于提高了溶解度，可使糖濃度提高到可使糖濃度提高到70-85。三、糖蜜的預(yù)處理v此外，還有兩種廢糖蜜：一種是精制粗糖時(shí)所分此外，還有兩種廢糖蜜：一種是精制粗糖時(shí)所分離出的糖蜜，稱為粗

9、糖蜜，另一種是葡萄糖工業(yè)離出的糖蜜，稱為粗糖蜜，另一種是葡萄糖工業(yè)上，不能再結(jié)晶葡萄糖的母液稱為葡萄糖蜜。上，不能再結(jié)晶葡萄糖的母液稱為葡萄糖蜜。 如不進(jìn)行預(yù)處理，則微生物無法生長和發(fā)酵，如不進(jìn)行預(yù)處理，則微生物無法生長和發(fā)酵，故糖蜜在發(fā)酵前的預(yù)處理非常重要。故糖蜜在發(fā)酵前的預(yù)處理非常重要。1、糖蜜的產(chǎn)量及利用、糖蜜的產(chǎn)量及利用v1糖蜜的產(chǎn)量糖蜜的產(chǎn)量v 廢糖蜜，以含糖廢糖蜜，以含糖(總糖分）總糖分）50為標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行為標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行計(jì)算。甘蔗糖蜜的產(chǎn)量為所處理甘蔗量的計(jì)算。甘蔗糖蜜的產(chǎn)量為所處理甘蔗量的3左左右。甜菜糖蜜的產(chǎn)量為所處理甜菜量的右。甜菜糖蜜的產(chǎn)量為所處理甜菜量的3.5左左右。右。v

10、我國黃河以北等地區(qū)出產(chǎn)甜菜，浙、閩及兩廣我國黃河以北等地區(qū)出產(chǎn)甜菜，浙、閩及兩廣等地區(qū)出產(chǎn)甘蔗。糖蜜基本是自產(chǎn)自用。等地區(qū)出產(chǎn)甘蔗。糖蜜基本是自產(chǎn)自用。 2.糖蜜的利用糖蜜的利用v目前國內(nèi)用糖蜜，以工業(yè)化規(guī)模進(jìn)行生產(chǎn)的產(chǎn)品目前國內(nèi)用糖蜜，以工業(yè)化規(guī)模進(jìn)行生產(chǎn)的產(chǎn)品有：酒精、丙酮丁醇、檸檬酸、谷氨酸、酵母、有：酒精、丙酮丁醇、檸檬酸、谷氨酸、酵母、甘油、醋酸、乳酸、衣康酸、琥珀酸、草酸、葡甘油、醋酸、乳酸、衣康酸、琥珀酸、草酸、葡萄糖酸和抗生素等。另外也用作飼料。萄糖酸和抗生素等。另外也用作飼料。 3、糖蜜原料的性質(zhì)和組成、糖蜜原料的性質(zhì)和組成v糖蜜的外觀，是一種粘稠、黑褐色、呈半流動(dòng)狀糖蜜的外

11、觀，是一種粘稠、黑褐色、呈半流動(dòng)狀的物體。的物體。PH5.5左右。相對密度左右。相對密度1.43。v 糖蜜的組成，因制糖原料的種植、貯藏及加工方糖蜜的組成，因制糖原料的種植、貯藏及加工方法等條件的不同而有差異。其一般組成見表法等條件的不同而有差異。其一般組成見表8-1。各種糖蜜中的糖類組成也不相同。各種糖蜜中的糖類組成也不相同。4、糖蜜的預(yù)處理、糖蜜的預(yù)處理v糖蜜的預(yù)處理，包括澄清處理和脫鈣處理，以及糖蜜的預(yù)處理，包括澄清處理和脫鈣處理，以及脫除生物素的處理。一般糖蜜原料的谷氨酸發(fā)酵脫除生物素的處理。一般糖蜜原料的谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)中，所說的預(yù)處理，一般是指前兩者生產(chǎn)中，所說的預(yù)處理，一般是指前兩

12、者(即澄清即澄清處理或脫鈣處理）而言的。處理或脫鈣處理）而言的。v后者的脫除生物素處理，可使生物素過剩的糖蜜后者的脫除生物素處理，可使生物素過剩的糖蜜原料，做淀粉水解糖一樣地用于發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸。原料，做淀粉水解糖一樣地用于發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸。（1）糖蜜的澄清處理糖蜜的澄清處理v 1糖蜜澄清處理的目的糖蜜澄清處理的目的v 糖蜜中由于含有大量的灰分和膠體，不但影糖蜜中由于含有大量的灰分和膠體，不但影響菌體營養(yǎng)，也影響谷氨酸的純度，待別是膠體響菌體營養(yǎng)，也影響谷氨酸的純度，待別是膠體的存在，致使發(fā)酵中產(chǎn)生大量泡沫，也影響谷氨的存在，致使發(fā)酵中產(chǎn)生大量泡沫，也影響谷氨酸結(jié)晶提煉。因此，糖蜜在投入谷氨酸發(fā)酵

13、之前，酸結(jié)晶提煉。因此，糖蜜在投入谷氨酸發(fā)酵之前，要進(jìn)行適當(dāng)?shù)某吻逄幚?。要進(jìn)行適當(dāng)?shù)某吻逄幚怼?2.硫酸處理法硫酸處理法v 糖蜜加水（糖蜜加水（1:1)，再加硫酸，再加硫酸，PH2.0，于，于95-100加熱加熱20Min，以使膠體分解，并促使蔗糖，以使膠體分解，并促使蔗糖轉(zhuǎn)化，也可以在此時(shí)驅(qū)除可能存在的有礙于菌體轉(zhuǎn)化，也可以在此時(shí)驅(qū)除可能存在的有礙于菌體的亞硝酸，然后用的亞硝酸，然后用15%右灰乳中和處理，由于右灰乳中和處理，由于生成大量的石膏，以及鈣離子的離子置換作用，生成大量的石膏，以及鈣離子的離子置換作用，可除去大量的鉀、鈉等金屬元素，從而得到澄清可除去大量的鉀、鈉等金屬元素，從而得到

14、澄清糖液。糖液。 3石灰處理法石灰處理法v 糖蜜加水糖蜜加水(1:1)，加，加15新鮮石灰乳，調(diào)節(jié)新鮮石灰乳，調(diào)節(jié)PH7.5-7.2，加熱至，加熱至100，煮沸，煮沸30min，使，使膠體破壞，然后以硫酸中和，靜置澄清數(shù)小時(shí)，膠體破壞，然后以硫酸中和，靜置澄清數(shù)小時(shí)，便得到澄清透明的糖液。便得到澄清透明的糖液。（2）糖蜜的脫鈣處理糖蜜的脫鈣處理v 1糖蜜脫鈣處理的目的糖蜜脫鈣處理的目的v 糖蜜中含有較多的鈣鹽，影響谷氨酸的結(jié)晶提糖蜜中含有較多的鈣鹽，影響谷氨酸的結(jié)晶提取，影響所提取的谷氨酸的純度，故需進(jìn)行脫鈣取，影響所提取的谷氨酸的純度，故需進(jìn)行脫鈣處理。處理。 2脫鈣處理的常用方法脫鈣處理的

15、常用方法v作為鈣質(zhì)的沉淀劑，通常有作為鈣質(zhì)的沉淀劑，通常有Na2SO3 、Na2CO3、Na2SiO3、Na3PO4、草酸和草酸鉀等。目前常、草酸和草酸鉀等。目前常用用Na2CO3(純堿純堿)作為鈣鹽沉淀劑進(jìn)行處理。作為鈣鹽沉淀劑進(jìn)行處理。（3）糖蜜中生物素的脫除處理糖蜜中生物素的脫除處理v 1脫除糖蜜中生物素的目的脫除糖蜜中生物素的目的v 由于糖蜜中所含生物素量，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了谷氨酸由于糖蜜中所含生物素量，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了谷氨酸生產(chǎn)菌發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸時(shí)，所需要的生物素量生產(chǎn)菌發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸時(shí)，所需要的生物素量(亞亞適量適量)，即所謂生物素過剩。因此，糖蜜原料發(fā)酵，即所謂生物素過剩。因此，糖蜜原料發(fā)酵生產(chǎn)

16、谷氨酸，不能原封不動(dòng)地采用淀粉水解糖原生產(chǎn)谷氨酸，不能原封不動(dòng)地采用淀粉水解糖原料的發(fā)酵方法。否則，由于生物素過高，會(huì)導(dǎo)致料的發(fā)酵方法。否則，由于生物素過高，會(huì)導(dǎo)致光長菌體，不生產(chǎn)谷氨酸的后果。光長菌體，不生產(chǎn)谷氨酸的后果。v 因此，作為糖蜜原料發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸的一種方法，因此，作為糖蜜原料發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸的一種方法，即糖蜜預(yù)處理法，即將糖蜜中的過剩生物素脫除，即糖蜜預(yù)處理法，即將糖蜜中的過剩生物素脫除，以便像淀粉水解糖原料一樣地投入谷氨酸發(fā)酵。以便像淀粉水解糖原料一樣地投入谷氨酸發(fā)酵。v 脫除糖蜜中的生物素的方法，主要有：脫除糖蜜中的生物素的方法，主要有：活性炭活性炭法、水解活性炭處理法、樹脂處

17、理法、亞硝酸處法、水解活性炭處理法、樹脂處理法、亞硝酸處理法，以及理法，以及射線照射法等。射線照射法等。2活性炭處理法活性炭處理法v為了降低糖蜜中的生物素含量，可以用活性炭吸為了降低糖蜜中的生物素含量，可以用活性炭吸附除掉生物素。但此法活性炭消耗量大，多達(dá)至附除掉生物素。但此法活性炭消耗量大，多達(dá)至糖蜜的糖蜜的30-40。為此，有的在用活性炭吸附之。為此，有的在用活性炭吸附之前，先加次氯酸鈉，或通入氯氣處理糖蜜，耗炭前，先加次氯酸鈉，或通入氯氣處理糖蜜，耗炭量可減至量可減至10-20（對全糖對全糖）。 3.水解水解-活性炭處理法活性炭處理法v 國內(nèi)曾采用鹽酸水解甘蔗糖蜜，再用活性炭處國內(nèi)曾采用

18、鹽酸水解甘蔗糖蜜，再用活性炭處理的方法，去掉生物素。經(jīng)在理的方法，去掉生物素。經(jīng)在5000L罐上進(jìn)行多罐上進(jìn)行多批擴(kuò)大發(fā)酵試驗(yàn)，谷氨酸發(fā)酵產(chǎn)量穩(wěn)定在批擴(kuò)大發(fā)酵試驗(yàn)，谷氨酸發(fā)酵產(chǎn)量穩(wěn)定在4以以上。上。 4.樹脂處理法樹脂處理法v 甜菜糖蜜可用非離子化脫色樹脂，脫除生物甜菜糖蜜可用非離子化脫色樹脂，脫除生物素。處理時(shí)，將糖蜜加水及鹽酸，沖淡至素。處理時(shí)，將糖蜜加水及鹽酸，沖淡至11.0的糖濃度的糖濃度(PH2.5)，120，滅菌，滅菌20min，再，再加加NaoH調(diào)調(diào)PH4.0，通入脫色樹脂，通入脫色樹脂(樹脂容積與樹脂容積與糖重量比例為糖重量比例為1：0.67)交換柱交換柱v然后，將所得溶液調(diào)然后，將所得溶液調(diào)PH7.0，用于調(diào)制培養(yǎng)基。，用于調(diào)制培養(yǎng)基。經(jīng)乳糖發(fā)酵短桿菌發(fā)酵后，谷氨酸對糖的轉(zhuǎn)化率經(jīng)乳糖發(fā)酵短桿菌發(fā)酵后，谷氨酸對糖的轉(zhuǎn)化率為為51.8。而用不處理的糖蜜發(fā)酵時(shí)，谷氨酸對。而用不處理的糖蜜發(fā)酵時(shí)，谷氨酸對糖的轉(zhuǎn)化率只有糖的轉(zhuǎn)化率只有10.3。 5亞硝酸處理法亞硝酸處理法v用亞硝酸處理糖蜜，可以破壞生物素。處理時(shí)先用亞硝酸處理糖蜜，可以破壞生物素。處理時(shí)先將糖蜜稀