雙酶法選擇的理論基礎(chǔ)

1、雙酶法選擇的理論基礎(chǔ)前言淀粉質(zhì)原料是微生物工業(yè)常用的原料之一，但由于大多數(shù)生產(chǎn)菌都不能直接利用或僅微弱利用淀粉，所以必須將淀粉質(zhì)原料水解為葡萄糖等可發(fā)酵性糖類，才能被生產(chǎn)菌利用。在工業(yè)生產(chǎn)上將淀粉水解為葡萄糖的過程成為淀粉的糖化，所制得的糖液成為淀粉水解糖。本次設(shè)計選用原料為玉米，關(guān)于玉米淀粉的糖化方法有很多種，根據(jù)采用的水解催化劑的不同可以分為三種：酸水解法、酶水解法和酸酶結(jié)合水解法。第一章 制備淀粉水解糖的方法1酸水解法酸水解法又稱酸糖化法，是一種傳統(tǒng)的水解方法。以酸(無機酸或有機酸)為催化劑，在高溫高壓下將淀粉水解為葡萄糖的方法。該法具有生產(chǎn)工藝簡單、設(shè)備簡易、生產(chǎn)周期短、設(shè)備生產(chǎn)能力大

2、等優(yōu)點。但是，由于水解反應(yīng)是在高溫、高壓及較高酸濃度條件下進行的，因此，該法要求有耐腐蝕、耐高溫、耐高壓的設(shè)備。此外，淀粉在酸水解過程中所發(fā)生的副反應(yīng)較多，造成葡萄糖量減少以及不可發(fā)酵性糖類、色素等物質(zhì)增多。這不僅降低淀粉轉(zhuǎn)化率，而且由于生產(chǎn)的糖液質(zhì)量差，對而后的發(fā)酵、提取都帶來不利影響。并且酸水解法對淀粉原料要求嚴(yán)格，必須是精制淀粉，淀粉顆粒大小要均勻，不宜過大，否則易造成水解不透徹。淀粉乳濃度也不宜過高，過高則淀粉轉(zhuǎn)化率低。因此目前酸解法已逐步被酶解法所取代。2酶水解法酶水解法制葡萄糖可分為兩步：第一步是利用液化腳化淀粉水解成糊精和低聚糖等，使黏度大為降低，流動性增高，所以工業(yè)上稱為液化。

3、第二步是利用糖化酶將糊精或低聚糖進一步水解為葡萄糖，在生產(chǎn)上稱為糖化。由于采用了酶液化和酶糖化工藝，故也稱為雙酶水解法。酶水解法(雙酶水解法)的優(yōu)點：(1)淀粉水解是在酶的作用下進行的，酶解反應(yīng)條件較溫和，因此不需耐高溫、耐高壓、耐酸的設(shè)備。同時，酶在反應(yīng)過程中也不產(chǎn)生腐蝕性物質(zhì)，對設(shè)備要求低，也改善了勞動衛(wèi)生條件。(2)微生物酶作用的專一性強，效率高，淀粉水解的副反應(yīng)少，因而水解糖液的純度高，淀粉轉(zhuǎn)化率高，糖液顏色淺，較純凈，無異味，質(zhì)量高，有利于糖液的充分利用。(3)可在較高淀粉乳濃度下水解，水解糖液的還原糖含量可達到30以上。(4)可采用粗原料，省去粗原料加工成精制淀粉的生產(chǎn)過程，避免淀

4、粉加工中的原料流失，減少糧食消耗。(5)由于微生物酶制劑中菌體細胞的自溶，使得糖液的營養(yǎng)物質(zhì)較豐富，簡化了發(fā)酵培養(yǎng)基。酶水解法(雙酶水解法)的缺點是：生產(chǎn)周期較長(一般48 h)；要求的設(shè)備較多，設(shè)備投資人：由于酶本身是蛋白質(zhì)，易造成糖液過濾困難。但是，隨著酶制劑生產(chǎn)及應(yīng)用技術(shù)的提高和酶制劑的大量生產(chǎn)，酶水解法制糖逐漸代替酸法制糖，已成為淀粉水解制糖的一個發(fā)展趨勢。3酸酶結(jié)合水解法酸酶結(jié)合水解法是集酸法和酶法制糖的優(yōu)點而成的生產(chǎn)工藝。此法又可分為酸酶(水解)法或酶酸(水解)法。(1)酸酶水解法酸酶水解法即先以酸為催化劑將淀粉水解成糊精和低聚糖，然后再用糖化酶將其水解為葡萄糖的工藝。玉米、小麥等

5、谷類淀粉，淀粉顆粒堅實，如果用淀粉酶液化在短時間內(nèi)往往不徹底。因此，針對這種情況，采用酸將淀粉水解到一定程度，然后將水解液降溫、中和，再加入糖化酶進行糖化。由于糖化是在糖化酶作用下完成的，因此對液化液要求不高。用酸酶水解淀粉制糖，液化速度快，可采用較高的淀粉乳濃度，提高了生產(chǎn)效率；用酸量較少產(chǎn)品顏色淺，糖液質(zhì)量高。(2)酶酸水解法酶酸水解法是將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藝方法。耐于顆粒大小不一的淀粉(如碎米淀粉等)，如果用酸法水解，則常導(dǎo)致水解不均勻，淀粉糖轉(zhuǎn)化率低。針對此種情況可先用淀粉酶液化，過濾除雜后，再用酸法水解成葡萄糖。用酶酸法制糖，能采用粗原料淀粉，減

6、少原料損失，一般可提高原料利用率15左右；生產(chǎn)較易控制，可采用較高的淀粉濃度；生產(chǎn)周期短，提高了生產(chǎn)效率；酸水解pH可控制稍高，減少了淀粉水解副反應(yīng)的發(fā)生，糖液色澤較淺，質(zhì)量較好?？傊?，采用不同的水解制糖工藝，各有其優(yōu)缺點。從淀粉水解操作周期來看，酸水解法最短，雙酶法最長。但從水解糖液的質(zhì)量及降低糖耗，提高原料利用率方面來考慮，則是以雙酶水解法最好，其次是酸酶結(jié)合水解法，酸水解法最差。表1 各種糖化方法比較序 號項 目糖化方法雙酶水解法酸酶結(jié)合水解法酸水解法1糖液質(zhì)量：葡萄糖值（DE）989590葡萄糖含量/%（干基）979386灰分/%0.10.41.6蛋白質(zhì)/%0.10.080.085-羥甲基糠醛/%0.030.080.3顏色（2Be下測定）0.20.310.02淀粉糖轉(zhuǎn)化率/%98