杰能科酶制劑講義

淀粉糖工業(yè)酶制劑基礎知識淀粉淀粉糖酶制劑基礎知識酶制劑概念酶制劑的特性影響酶反應的因素酶制劑常用品種及其性能酶制劑概念

酶的定義：

酶是一種由活細胞產(chǎn)生的生物催化劑。它是一種蛋白質(zhì)，在生物體的代謝中起著非常重要的作用。酶制劑應用的優(yōu)點：能在常溫常壓下進行酶的催化作用，可簡化設備，降低成本。收得率高。比酸法水解淀粉轉(zhuǎn)化率高6—8%。純度高。由于酶的專一性強，與原料中雜質(zhì)不作用。符合食品要求。操作方便。根據(jù)酶的特性，控制工藝參數(shù)，可生產(chǎn)不同產(chǎn)品。費用低。投資低，成本低。綜合利用，無污染。

酶制劑的特性高效性

可在常溫常壓和溫和的酸堿度下高效地進行，催化能力比一般催化劑大1000萬倍到10萬億倍。專一性一種酶只能催化一種或一類物質(zhì)反應，即酶是一種僅能促進特定化合物、特定化學鍵、特定化學變化的催化劑。酶的化學本質(zhì)酶是高分子膠體物質(zhì)，且是兩性電解質(zhì)。紫外線、熱、表面活性劑、重金屬鹽以及酸堿變性劑等能使酶失活。酶本身能被水解蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)水解酶分解而喪失活力。酶或者是單純的蛋白質(zhì)，或者是蛋白質(zhì)與小分子組成的絡合物。1969年第一次從氨基酸人工合成了具有催化活力的酶。影響酶反應的因素底物濃度的影響酶濃度對反應速度的影響激活劑的影響抑制劑的影響溫度對酶反應的影響PH的影響作用時間的影響工藝及設備情況

耐高溫α-淀粉酶

SPEZYME?Xtra888耐高溫—α淀粉酶

a)

產(chǎn)品簡介：

SPEZYME?Xtra888是一種在低PH條件下具有良好穩(wěn)定性的耐高溫a—淀粉酶。

b)產(chǎn)品特點：

1、快速降低粘度，可以提高干物濃度；

2、不需要添加鈣同樣具有優(yōu)越的性能；

3、在低PH條件下，具有極高的穩(wěn)定性（PH范圍5.0—6.5）；

4、過程控制的彈性增大；

5、對一些廠家由于蒸汽不穩(wěn)定造成的噴射溫度偏差大有極強的適應性；

6、酶活力高,添加量小，蛋白凝聚好，去除率高，濾速快；C）典型特征：

外觀：透明的棕色液體

PH：5.0—6.5

比重：1.18—1.22g/ml

耐高溫α-淀粉酶

GC262SP高性能（低鈣、低PH、熱穩(wěn)定）a-淀粉酶a)

產(chǎn)品簡介：

GC262SP是由經(jīng)過基因工程改造的地衣芽孢桿菌而制的的，具有高熱、低PH穩(wěn)定性。b)產(chǎn)品特點：

1.在大多數(shù)條件下無需加鈣，且表現(xiàn)出優(yōu)越的性能

2.低PH條件下的高穩(wěn)定性

3.過程控制的彈性大

4.粘度降低塊而不產(chǎn)生大分子量淀粉板塊

5.減少有色物質(zhì)的形成

6.減少非發(fā)酵糖的形成C）典型特征：外觀：不透明的棕色溶液活力:>22,125LAU/g（最小）

PH:>5.0

比重：1.10---1.25g/ml

GC262SP的活力單位是以細菌淀粉酶單位LAU來表示糖化酶OPTIMAX7525HP高效糖化酶

OPTIMAX7525HP高效糖化酶是用來從液化淀粉漿生產(chǎn)高葡萄糖漿的味精專用復合糖化酶。a)

產(chǎn)品特點：

1、

能生產(chǎn)更高的葡萄糖；

2、

縮短糖化時間；

3、

糖化可在更高的干物量下進行；

4、

穩(wěn)定性好，逆反應少；b)

物理特性：

1、

外觀：淺棕色液體

2、

PH：4.0—4.53、

比重：1.10g/ml糖化酶強效糖化酶OPTIMAX4060VHP

OPTIMAX4060VHP強效糖化酶是由糖化酶與一種低PH，熱穩(wěn)定性好的普魯蘭酶優(yōu)化復合而成。

a)

產(chǎn)品特點：

1、

可用于制造高于96%的葡萄糖；

2、

糖化可在更高的干物量下進行；

3、

減少逆反應的發(fā)生，具有更高的穩(wěn)定性；

4、

提高操作過程的靈活性；

b)

典型特性：

1、

外觀：淺棕色液體

2、

PH；4.0—4.53、

比重：1.14g/ml左右

4、

OPTIMAX4060VHP強效糖化酶基本上不含轉(zhuǎn)苷酶活力，因此，產(chǎn)生幾乎定量的葡萄糖。糖化酶GA-LNEW新型液體糖化酶

GA-LNEW新型液體糖化酶是由黑曲霉優(yōu)良菌種經(jīng)深層發(fā)酵提煉而成。a)

產(chǎn)品特點：相對于固體糖化酶，該產(chǎn)品具有純度高，轉(zhuǎn)化率更高的特點。

b)

典型特性：外觀：淺棕色液體糖化酶活力：100，000WU/mlPH：3.0-5.0

比重：1.08-1.25g/ml

酶活力定義：1ml酶液在40、PH4.6的條件下，1小時水解可溶性淀粉產(chǎn)生1mg葡萄糖的酶量為1個酶活力單位（WU）。

℃糖化酶OPTIMAXL—1000低PH，熱穩(wěn)定性普魯蘭酶a）產(chǎn)品簡介：

普魯蘭酶是一種經(jīng)過基因工程改造的地衣芽孢桿菌經(jīng)發(fā)酵、提取精制而成。該酶在高溫酸性下穩(wěn)定，并可水解液化淀粉中的α—1，6—D糖苷鍵而產(chǎn)生包含1，4-α-D葡糖鍵的直鏈多聚糖。b）產(chǎn)品特點：

1、增加產(chǎn)量；

2、提高反應速度；

3、反應可在更高的干物量下進行；

4、提高工廠的生產(chǎn)能力；

5、減少能量消耗；

6、為高純度葡萄糖、麥芽糖生產(chǎn)商業(yè)化創(chuàng)造條件；真菌淀粉酶CLARASEL真菌淀粉酶

a)

產(chǎn)品簡介：

CLARASEL是一種a-淀粉酶，是通過米曲霉發(fā)酵而產(chǎn)生。該酶既可用于淀粉的糊化（液化），亦可用于糖化（產(chǎn)生麥芽糖和葡萄糖）。b）典型特征：活力：≥40，000SBU/g

外觀：琥珀色至棕色溶液比重：1.14g/ml左右

PH:5.5-6.5

溶解度：與水混溶一個酶活力單位SKBU是指特定的分析條件下，每小時可液化1.0克限定的糊精底物。大麥β—淀粉酶OPTIMALTBBA大麥β-淀粉酶a)

產(chǎn)品簡介：OPTIMAITBBA學名為大麥1，4-a-D葡聚糖麥芽水解酶，通常稱為B淀粉酶。b）典型特征：活力：1230DP°(最低)

外觀：棕色澄清液體溶解性：完全可溶于水比重：1.16-1.28g/m

酶活力定義：OPTIMALTBBA的活力以糖化力的程度來表示。一個DP°單位是指在0.1ml5%濃度的酶樣品溶液與100ml特定底物在20℃反應1小時能夠還原5ml菲林試劑所需要的酶量

淀粉淀粉的物理性質(zhì)淀粉分子呈現(xiàn)由化學鍵相連的結(jié)晶膠束狀形態(tài)在水中加熱達到一定溫度，淀粉分子會吸水膨脹—“糊化”玉米淀粉的糊化溫度范圍是64--72℃

超過糊化溫度繼續(xù)加熱，淀粉顆粒將持續(xù)膨脹在100—160℃

的高溫蒸煮下，淀粉才會溶解玉米淀粉需125℃

以上才可真正溶解淀粉淀粉的化學組分水分蛋白質(zhì)類脂體灰分磷

淀粉淀粉的化學組分對加工的影響類脂體與直鏈淀粉形成復合物

此復合物抑制谷類淀粉顆粒膨脹和溶解在水中加熱高于125℃才能分解蛋白質(zhì)降低糖液透光及增加過濾離交負擔液化理論

糖化使用的葡萄糖淀粉酶屬于外酶，水解作用從底物分子的非還原末端進行，為了增加糖化酶作用的機會，加快糖化反應速度，必須用α－淀粉酶將大分子的淀粉水解成糊精和低聚糖。但是淀粉顆粒的結(jié)晶性結(jié)構(gòu)對酶作用的抵抗力強。由于這種原因，不能使淀粉酶直接作用于淀粉，需要先加熱淀粉乳，使淀粉顆粒吸水膨脹、糊化，破壞其結(jié)晶結(jié)構(gòu)。液化淀粉液化的目的及基本過程：目的：

降低淀粉乳粘度并使其能較容易地被輸送到下一工序。蛋白質(zhì)凝聚為糖化提供理想的底物基本過程淀粉調(diào)漿淀粉糊化液化淀粉糖—液化淀粉分解第一步

糊化淀粉分子受熱吸水膨脹分子結(jié)晶結(jié)構(gòu)被打開

淀粉糖—糊化

糊化過程糊化分成三個階段：

第一階段：預糊化

淀粉顆粒吸收少量水分（水分子僅進入非結(jié)晶區(qū)），體積膨脹很少，淀粉乳的粘度增加也少，若冷卻、干燥，所得淀粉顆粒的性質(zhì)于原來無區(qū)別。第二階段：糊化淀粉顆粒膨脹很多，偏光十字消失，透明度增高。第三階段：溶解

若繼續(xù)加熱，糊化的淀粉溶解于水中。淀粉糖—糊化淀粉糊化的目的及方法目的：打破淀粉分子的結(jié)晶結(jié)構(gòu)初步凝聚蛋白質(zhì)方法：高溫高壓噴射淀粉糖—糊化糊化工藝參數(shù)淀粉乳濃度15—21oBé

PH值5.4—5.8噴射溫度105—110℃

噴射后帶壓維持5—7分鐘淀粉糖—糊化保壓的作用保證淀粉顆粒完全膨脹降低料液粘度保證混合溫度均衡保證了淀粉顆粒的糊化效果淀粉糖—糊化閃蒸通過卸壓打開淀粉分子的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，以利于酶的進一步作用。瞬間降溫至酶的最佳溫度反應區(qū)間。一般在94--98℃

淀粉糖—液化淀粉分解第二步：

液化液化實際上是淀粉由懸浮液變?yōu)橥该髂z體的過程淀粉糖—液化

α－淀粉酶是內(nèi)切型淀粉酶，它作用于淀粉時是從淀粉分子的內(nèi)部任意切開α－1，4鍵，使淀粉分子迅速降解，失去粘性和碘的呈色反應，同時使水解物的還原力增加，這種現(xiàn)象稱液化作用。

淀粉糖—液化液化目的及方法目的：酶解糊化液，降低粘度提高DE值進一步凝聚蛋白為糖化提供均勻一致的液化液暴露出更多可受糖化酶作用的非還原性末端。方法；酶法多級液化（噴射液化法）升溫法、間歇法、連續(xù)法淀粉糖—液化液化工藝參數(shù)溫度94--98℃PH值5.4—5.8添加量280—450ml/TDS維持時間90—120分鐘碘色棕紅色DE值12—16淀粉糖—液化液化程度的控制液化程度不能太低，因為：液化程度低，粘度大，難于操作。葡萄糖淀粉酶屬于外酶，水解只能由底物分子的非還原末端開始，底物分子越少，水解機會越小，影響糖化速度。液化程度低，易老化不利于糖化，糖化液過濾性差。液化程度也不能太高，因為：葡萄糖淀粉酶是先于底物分子生成絡合結(jié)構(gòu)，而后發(fā)生水解催化作用。液化超過一定程度，不利于糖化酶生成絡合結(jié)構(gòu)，影響催化效率，糖化液的最終DE值低。液化程度應該是：碘試本色的前提下，液化液DE值越低越好。淀粉糖—液化什么是老化淀粉？老化淀粉是由于中度聚合的低聚糖分子冷卻后重新聚合。即使極小的溫降也會導致老化淀粉的產(chǎn)生。老化淀粉極難液化，它不會被糖化，從而不會發(fā)酵。脂類物質(zhì)在液化過程中會置于重新聚合的螺旋結(jié)構(gòu)中央，阻礙碘分子與淀粉分子復合產(chǎn)生顏色。典型的碘試顏色即使在老化淀粉存在的情況下為黃或紅色。

淀粉糖—液化淀粉糊的重要性質(zhì)－－老化直連淀粉易老化，直連淀粉難老化DE值越小，越易老化堿性條件下有抑制老化的作用在高溫（大于60℃）條件下，淀粉糊極不易老化，快速升降溫不易老化濃度過高淀粉糊極易老化影響液化液老化的主要因素？PH值堿性條件下有抑制老化作用，酸性條件下易于老化時間其液化時間長或液化時生降溫速度慢，都會加快液化液老化淀粉糖—液化淀粉糖—液化

老化淀粉的檢測

90℃下加熱液化液5分鐘，溶解脂類物質(zhì)，然后將溶液冷卻至15℃，用碘液檢測。淀粉糖—液化液化不理想的幾種情況：底物濃度過高PH偏低加酶量及酶活蒸氣壓力過低老化淀粉工藝不合理淀粉糖—液化評價液化效果的指標DE值碘反應測試粘度測試經(jīng)驗目測淀粉糖—液化好液化的評價標準合理的DE值控制一般12—16%理想的碘試結(jié)果碘本色較好的流動性25-50ml/4分鐘蛋白質(zhì)凝聚充分無麥芽酮糖檢出淀粉糖—糖化糖化目標對于結(jié)晶糖或高純葡萄糖漿，獲得更高的純葡萄糖值的糖化液，是提高收率、增加效益的關鍵。淀粉糖—糖化影響糖化效果的因素PH溫度時間酶及加量液化液質(zhì)量淀粉糖—糖化糖化效果的評價DE值DX值（液相色譜分析）醇不溶物測試濾速測試發(fā)酵殘?zhí)菣z測淀粉糖—糖化影響葡萄糖轉(zhuǎn)化率的因素？麥芽酮糖降低了葡萄糖含量。高濃度底物，導致較多的復合反應，降低了葡萄糖含量。較高的加酶量，導致較快的復合反應，降低了葡萄糖含量。微生物生長消耗葡萄糖。PH值調(diào)不準。過糖化生成異麥芽糖，降低了葡萄糖得率。淀粉糖—糖化普魯蘭酶的作用能夠水解1，6-α糖苷鍵，使得支鏈淀粉變成直鏈淀粉，從而被糖化酶水解成葡萄糖。可抑制葡萄糖之間以1，6-α糖苷鍵的縮合，降低復合反應程度，從而獲得更高純度的葡萄糖漿。淀粉糖—糖化

復合反應葡萄糖+葡萄糖=異麥芽糖葡萄糖+麥芽糖=潘糖復合反應將使得葡萄糖純度下降，雜糖升高酶制劑用量與糖化液DE值的關系為加快糖化速度可提高糖化酶的用量，縮短糖化時間使用不同原料，不同糖化工藝及不同DE值的液化液，糖化時間與糖化酶用量關系略有調(diào)整提高酶加量，糖化速度快，但酶用量過大，反而復合反應嚴重，導致葡萄糖值降低。

糖化理論理論收率純淀粉通過完全水解，因水解增重的關系，每100克淀粉能生成111.11克葡萄糖，反應式：（C6H10O5）n+nH2OnC6H12O6

淀粉水葡萄糖

16218180100g111.11g

糖化理論實際收率從生產(chǎn)葡萄糖的要求，希望能達到淀粉完全水解的程度，但由于復合反應的發(fā)生及生產(chǎn)管理的過程損失，其實際收率一般為105—110%.

糖液量（L）×糖液葡萄糖含量（%）收率=

×100%

投入淀粉量（kg）×原料淀粉中純淀粉含量（%）

糖化理論淀粉轉(zhuǎn)化率淀粉—葡萄糖轉(zhuǎn)化率是指100份淀粉中有多少份淀粉轉(zhuǎn)化成葡萄糖糖液量（L）×糖液葡萄糖含量（%）

轉(zhuǎn)化率=×100%

投入淀粉量（kg）×原料淀粉中純淀粉含量（%）×1.11

糖化理論DE值與DX值1.DE值糖化液中的還原糖含量（以葡萄糖計算）占干物質(zhì)的百分率稱為DE值

還原糖含量（%）

DE值=

干物質(zhì)含量（%）2.DX值糖化液中的葡萄糖含量占干物質(zhì)的百分率稱為DX值