液化+糖化

郑州市博尔利科技有限公司创建于2010年，是一家专业从事生物酶制剂的研发，生产，销售为一体的科技型企业。专为小麦酒精生产研发的高级酶制剂，推出首款超强稳定小麦酒精淀粉酶。公司是由硕士，博士和博士后组成的研发团队， 并与河南农业大学联合建立了产品应用研发实验室。

液化+糖化

液化，顾名思义，就是将不可溶于水的淀粉颗粒转变成溶于水的过程。其原理是生淀粉颗粒在热力作用下，吸水膨胀，在淀粉酶的作用下，大分子的淀粉颗粒被降解成可溶于水的糊精和小分子的低聚糖。液化工序是葡萄糖生产的基础，没有优质的液化，就不会得到高质量的葡萄糖浆，因此液化工序显得尤为重要。在液化过程中，酶制剂的选择对液化的成功起着很重要的作用。

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液化条件对糖化的影响：

麦芽酮糖的形成　淀粉是由葡萄糖单元组成的具有网状结构的大分子聚合体，在酶的作用下，不断水解最后产生单个的葡萄糖分子。淀粉可分为直链淀粉和支链淀粉，淀粉链的一端具有还原性，称为还原性末端，而另外一端则称为非还原性末端。淀粉在高温及碱性条件下，淀粉链的还原性末端容易发生异构化形成一个果糖，通过糖化酶的外切作用，最终形成一个葡萄糖与果糖以α-1，4-葡萄糖苷键连接的双糖，称为“麦芽酮糖”（4-α-D-glucopyransoly-D-fructose）。

麦芽酮糖是二糖，由一个葡萄糖与一个果糖通过α-1，4-键连接而成。麦芽酮糖不能被糖化酶分解，因此麦芽酮糖的存在对葡萄糖生产有影响。同时麦芽酮糖还是一种不可发酵性的二糖，这对发酵用糖行业来讲，也是非常不利的，不仅会导致发酵产率的下降，同时还影响了原料的利用率。麦芽酮糖的形成与液化的、温度、时间、pH都有关。

在高温液化过程中，在一定的pH下，在淀粉链的还原性末端发生化学异构化，将葡萄糖残基转化成果糖残基，形成麦芽酮糖的前体。在糖化过程中，由于糖化酶是一种外切酶，只能从淀粉链的还原性末端逐一水解葡萄糖，从而会产生大量的麦芽酮糖。

在液化过程中，麦芽酮糖会有很少量的形成，在高温和高pH的情况下，主要是形成麦芽酮糖的前体。不同的液化pH也会产生不同的麦芽酮糖含量。图示显示，当液化进行100min时，液化pH 5.3与液化pH 6.2的麦芽酮糖含量基本相当，但都明显高于液化pH 5.5。随着液化时间的延长，麦芽酮糖的含量都在上升，但液化pH 5.5过程中的麦芽酮糖含量与前二者的差距大大拉开，前二者的麦芽酮糖含量上升很快，在液化190min时含量可以达到300mg/L。这说明液化的pH不宜过高或者过低。

在前面提到，液化过程中会形成麦芽酮糖的前体，因此大量的麦芽酮糖是在糖化过程中产生的。将不同液化pH，但相同液化时间的液化液作为底物，在加相同量的糖化酶的作用下，在相同的糖化时间取样检测麦芽酮糖的含量。

数据表明，麦芽酮糖含量的确大大升高，这也印证了之前讲到的麦芽酮糖形成机理，同时糖化液中的麦芽酮糖含量与液化的pH是相关的，液化pH 5.2与液化pH 6.2导致的糖化过程中的麦芽酮糖含量均要高于液化pH 5.6，特别是液化pH 6.2，这也就是为什么常说液化pH不宜高过6.0的原因。

有一点值得指出，业界流行这样一种说法，当液化pH低于5.4～5.5时，麦芽酮糖就不会形成，但实验数据表明液化pH控制得过低，对麦芽酮糖的形成还是有影响的，这可能与以前的认识、知识水平以及当时的分析手段等有关。

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糖化酶的影响：

潘糖的形成　潘糖是三糖，三个葡萄糖一个以α-1，6-键连接，另一个以α-1，4-键连接。如果α-淀粉酶在糖化中仍然保持一定活力，就会继续工作，产生一些短链的寡糖，这些寡糖是潘糖的前体，在糖化酶的继续作用下，最后生成潘糖。

在实际生产中，经常会碰到液化后，液化酶没有被及时灭活，由于现在的液化酶都经过基因改造而具有更加耐酸的特性，那么在糖化过程中，液化酶有可能会与糖化酶一起在糖化罐内工作。液化酶存在于糖化过程中，糖谱中的三糖含量明显升高，其中主要是潘糖的含量升高较多，进而导致葡萄糖值不高。

要减少潘糖的产生，首先必须从源头即液化着手。在液化时，要控制好液化的DE值，即水解度。当液化DE值过高导致液化过头，糊精的分子片段过小，产生奇数个葡萄糖单元的糊精分子片段将增多，在糖化酶和普鲁兰酶的作用下产生潘糖的概率也将升高。

控制好液化DE值的方法就是在液化结束后及时灭酶将反应终止。现在液化常规的工艺已经从二次喷射改为一次喷射，淀粉酶的灭活主要是通过糖化前调解pH。在调酸灭酶的操作上，每个工厂都有各自的操作流程，或受设备等硬件的影响，也有人为操作习惯的影响。液化结束后及时将淀粉酶灭活，尽可能做到迅速。

正确的做法是先将pH调解到淀粉酶的有效pH范围以外，然后再降温到糖化温度。这样做的好处是可以快速抑制和消除淀粉酶的影响。而降温虽降低了淀粉酶的反应速率，但并没有灭活淀粉酶，淀粉酶还会慢慢地水解淀粉，使液化DE值继续上升。图示是淀粉酶残余酶活力对糖化DX值的影响，从中可以看出残余淀粉酶使DP3升高，而DP3的主要组分就是潘糖。

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液化DE值对后期糖化的影响　

液化DE值对糖化的结果有影响。液化的DE值不宜过高，否则会导致糖化的DX值偏低。通过对不同DE值的液化液糖化结果分析发现，随着起始底物液化液DE值升高，糖化终点时糖化液中异麦芽糖、麦芽酮糖以及潘糖的含量都在升高，而葡萄糖值却在下降。这说明在液化过程中，DE值控制得过高，小分子链的低聚糖过多，对后续的糖化工序是不利的。

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液化时间对糖化的影响　

在液化后期副产物形成加快，因此如果能缩短液化时间，则能降低反应后期的杂糖形成。

糖化过程

目前厂家常用的复合糖化酶基本上是由糖化酶与一种低pH、热稳定好的普鲁兰酶优化复合而成。其中的普鲁兰酶是由经过基因工程改造的地衣芽孢杆菌发酵制得的，可快速水解液化淀粉中的α-D-1，6-葡萄糖苷键而产生直链糊精。其中的糖化酶是由黑曲霉发酵制得的，可快速水解液化淀粉中的α-D-1，4-糖苷键，也可缓慢水解α-D-1，6-糖苷键而产生葡萄糖。该酶可以在糖化短时间内，使DX值迅速升高。

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真菌淀粉酶在糖化中的应用　

为了加快反应速度，在复合糖化酶中添加真菌淀粉酶。真菌淀粉酶主要来源于曲霉和木霉，特点、作用方式与细菌淀粉酶作用相似，是内切酶，产生麦芽糖和三糖（部分是潘糖）。

真菌淀粉酶的添加在某种程度上加快反应速度，因为淀粉酶切割长链的速度会更快，从表中长链糖DPn的量可看出，但是葡萄糖的含量并没有增加，三糖的含量却有所增加，而这其中约70%是潘糖。

糖化结束不是制糖结束。无论对葡萄糖生产还是对发酵制糖的过程来讲，糖化放罐时的样品并不是真正的最终产品，因为糖化终点结束后，还有放罐、过滤、脱色、离交、浓缩等工序，这些操作中，都需要一定的时间来完成，而在此过程中，糖化酶还会继续发生反应，糖谱也会发生变化，后面表中显示了糖化酶灭酶前后的糖谱变化。糖谱显示出在糖化酶灭酶之后，虽然三糖和长链糖含量有所下降，但DX值却没有上升，反而下降了，而且二糖含量升高，这说明杂糖的含量还会随之变化，因此可以说糖化的结束不是制糖的结束。这在几个大工厂的实践数据中不断被证实，但行业中绝大多数生产商还未引起重视或改变制糖的监控点并做出适当的调整，包括酶种的选择、糖化时间的控制及后期时间和温度的控制。

不论是用来生产糖类产品还是去作为发酵的原料，葡萄糖浆的质量是生产中重要的一环，但对任何生产商来讲，要看的是综合的经济效益，并不是单纯追求糖的高质量。能量（蒸汽、电）的投入、化学品的消耗、水的需求和排放及对环境的影响，还有最终产品的价值等都要考虑。虽然影响因素多，但发展的趋势是高底物浓度液糖化。

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