糖的种类

淀粉糖的种类、特性和制造工艺

淀粉糖是以淀粉为原料，通过酸或酶的催化水解反应生产的糖品的总称，是淀粉深加工的主

要产品。在美国，淀粉糖年产量已达1000万t，占玉米深加工总量的60％，从20世纪80

年代中期开始，美国国内淀粉糖消费量已超过蔗糖。我国淀粉糖工业目前仍处于发展的起步

阶段，从20世纪90年代以来，由于现代生物工程技术的应用，生产淀粉糖所用酶制剂品种

的增加及质量的提高，使淀粉糖行业得到快速发展，产量以年均10％的速度增长，而且品

种也日益增加，形成了各种不同甜度及功能的麦芽糊精、葡萄糖、麦芽糖、功能性糖及糖醇

等几大系列的淀粉糖产品。

淀粉糖的原料是淀粉，任何含淀粉的农作物，如玉米、大米、木薯等均可用来生产淀粉糖，

生产不受地区和季节的限制。淀粉糖在口感、功能性上比蔗糖更能适应不同消费者的需要，

并可改善食品的品质和加工性能，如低聚异麦芽糖可以增殖双歧杆菌、防龋齿；麦芽糖浆、

淀粉糖浆在糖果、蜜饯制造中代替部分蔗糖可防止“返砂”、“发烊”等，这些都是蔗糖无

可比拟的。因此，淀粉糖具有很好的发展前景。

第一节淀粉糖的种类及特性

一、淀粉糖的种类

淀粉糖种类按成分组成来分大致可分为液体葡萄糖、结晶葡萄糖(全糖)、麦芽糖浆(饴

糖、高麦芽糖浆、麦芽糖)、麦芽糊精、麦芽低聚糖、果葡糖浆等。

1液体葡萄糖：是控制淀粉适度水解得到的以葡萄糖、麦芽糖以及麦芽低聚糖组成的

混合糖浆，葡萄糖和麦芽糖均属于还原性较强的糖，淀粉水解程度越大，葡萄糖等含量越高，

还原性越强。淀粉糖工生活照片男 业上常用葡萄糖值(dextroequivalent)简称DE值(糖化液中还原

性糖全部当做葡萄糖计算，占干物质的百分率称葡萄糖值)来表示淀粉水解的程度。液体葡

萄糖按转化程度可分为高、中、低3大类。工业上产量最大、应用最广的中等转化糖浆，其

DE,值为30％～50％，其中DE值为42％左右的又称为标准葡萄糖浆。高转化糖浆DE!值在

50％～70％，低转化糖浆DE值30％以下。不同DE值的液体葡萄糖在性能方面有一定差异，

因此不同用途可选择不同水解程度的淀粉糖。

2葡萄糖：是淀粉经酸或酶完全水解的产物，由于生产工艺的不同，所得葡萄糖产品

的纯度也不同，一般可分为结晶葡萄糖和全糖两类，其中葡萄糖占干物质的95％～97％，

其余为少量因水解不完全而剩下的低聚糖，将所得的糖化液用活性炭脱色，再流经离子交换

树脂柱，除去无机物等杂质，便得到了无色、纯度高的精制糖化液。将此精制糖化液浓缩，

在结晶罐冷却结晶，得含水一葡萄糖结晶产品；在真空罐中于较高温度下结晶，得到无

水一葡萄糖结晶产品；在真空罐中结晶，得无水一葡萄糖结晶产品。

3果葡糖浆：如果把精制的葡萄糖液流经固定化葡萄糖异构酶柱，使其中葡萄糖一部

分发生异构化反应，转变成其异构体果糖，得到糖分组成主要为果糖和葡萄糖的糖浆，再经

活性炭和离子交换树脂精制，浓缩得到无色透明的果葡糖浆产品。这种产品的质量分数为

71％，糖分组成为果糖42％(干基计)，葡萄糖53％，低聚糖5％，这是国际上在20世纪

60年代末开始大量生产的果葡糖浆产品，甜度等于蔗糖，但风味更好，被称为第一代果葡

糖浆产品。20世纪70年代末期世界上研究成功用无机分子筛分离果糖和葡萄糖技术，将第

一代产品用分子筛模拟移动床分离，得果糖含量达94％的糖液，再与适量的第一代产品混

合，得果糖含量分别为55％和90％两种产品。甜度高过蔗糖分别为蔗糖甜度的1．1倍和

1．4倍，也被称为第二、第三代产品。第二代产品的质量分数为77％，果糖55％(干基计)，

葡萄糖40％，低聚糖5％。第三代产品的质量分数为80％，果糖90％(干基计)，葡萄糖7％，

低聚糖3％。

4麦芽糖浆：是以淀粉为原料，经酶或酸结合法水解制成的一种淀粉糖浆，和液体葡

萄糖相比，麦芽糖浆中葡萄糖含量较低(一般在10％以下)，而麦芽糖含量较高(一般在

40％～90％)，按制法和麦芽糖含量不同可分别称为饴糖、高麦芽糖浆、超高麦芽糖浆等，

其糖分组成主要是麦芽糖、糊精和低聚糖。

二、淀粉糖的性质

不同淀粉糖产品在许多性质方面存在差别，如甜度、黏度、胶黏性、增稠性、吸潮性和

保潮性，渗透压力和食品保藏性、颜色稳定性、焦化性、发酵性、还原性、防止蔗糖结晶性、

泡沫稳定性等等。这些性质与淀粉糖的应用密切相关，不同的用途，需要选择不同种类的淀

粉糖品。下面简单的叙述淀粉糖的有关特性。

1甜度

甜度是糖类的重要性质，但影响甜度的因素很多，特别是浓度。浓度增加，甜度增高，

但增高程度不同糖类之间存在差别，葡萄糖溶液甜度随浓度增高的程度大于蔗糖，在较低的

浓度，葡萄糖的甜度低于蔗糖，但随浓度的增高差别减小，当含量达到40％以上两者的甜

度相等(表6—1)。淀粉糖浆的甜度随转化程度的增高而增高，此外，不同糖品混合使用有

相互提高的效果。下面是几种糖类的甜度。

表6-1几种糖类的相对甜度

糖类名称相对甜度糖类名称相对甜度

蔗糖1.0果葡糖浆（42型）1.0

葡萄糖0.7淀粉糖浆（DE值42）0.5

果糖1.5淀粉糖浆（DE值70）0.8

麦芽糖0.5

2溶解度

各种糖的溶解度不相同，果糖最高，其次是蔗糖、葡萄糖。葡萄糖的溶解度较低，在室温下

浓度约为50％，过高的浓度则葡萄糖结晶析出。为防止有结晶析出，工业上储存葡萄糖溶

液需要控制葡萄糖含量42％(干物质)以下，高转化糖浆的糖分组成保持葡萄糖35％～40％，

麦芽糖35％～40％，果葡糖浆(转化率42％)的质量分数一般为71％。

3结晶性质

蔗糖易于结晶，晶体能生长很大。葡萄糖也容易结晶，但晶体细小。果糖难结晶。淀粉

糖浆是葡萄糖、低聚糖和糊精的混合物，不能结晶，并能防止蔗糖结晶。糖的这种结晶性质

与其应用有关。例如，硬糖果制造中，单独使用蔗糖，熬煮到水分1．5％以下，冷却后，

蔗糖结晶，破裂，不能得到坚韧、透明的产品。若添加部分淀粉糖浆可防止蔗糖结晶，防止

产品储存过程中返砂，淀粉糖浆中的糊精，还能增加糖果的韧性、强度和黏性，使糖果不易

破碎，此外，淀粉糖浆的甜度较低，有冲淡蔗糖甜度的效果，使产品甜味温和。

4吸湿性和保湿性

不同种类食品对于糖吸湿性和保湿性的要求不同。例如，硬糖果需要吸湿性低，避免遇

潮湿天气吸收水分导致溶化，所以宜选用蔗糖、低转化或中转化糖浆为好。转化糖和果葡糖

浆含有吸湿性强的果糖，不宜使用。但软糖果则需要保持一定的水分，面包、糕点类食品也

需要保持松软，应使用高转化糖浆和果葡糖浆为宜。果糖的吸湿性是各种糖中最高的。

5渗透压力

较高浓度的糖液能抑制许多微生物的生长，这是由于糖液的渗透压力使微生物菌体内的

水分被吸走，生长受到抑制。不同糖类的渗透压力不同，单糖的渗透压力约为二糖的两倍，

葡萄糖和果糖都是单糖，具有较高的渗透压力和食品保藏效果，果葡糖浆的糖分组成为葡萄

糖和果糖，渗透压力也较高，淀粉糖浆是多种糖的混合物，渗透压力随转化程度的增加而升

高。此外，糖液的渗透压力还与浓度有关，随浓度的增高而增加。

6黏度

葡萄糖和果糖的黏度较蔗糖低，淀粉糖浆的黏度较高，但随转化度的增高而降低。利用

淀粉糖浆的高黏度，可应用于多种食品中，提高产品的稠度和可口性。

7化学稳定性

葡萄糖、果糖和淀粉糖浆都具有还原性，在中性和碱性条件下化学稳定性低，受热易分

解生成有色物质，也容易与蛋白质类含氮物质起羰氨反应生成有色物质。蔗糖不具有还原性，

在中性和弱碱性条件下化学稳定性高，但在pH值9以上受热易分解产生有色物质。食品一

般是偏酸性的，淀粉糖在酸性条件下稳定。

8发酵性

酵母能发酵葡萄糖、果糖、麦芽糖和蔗糖等，但不能发酵较高的低聚糖和糊精。有的食品需

要发酵，如面包、糕点等；有的食品不需要发酵，如蜜饯、果酱等。淀粉糖浆的发酵糖分为

葡萄糖和麦芽糖，且随转化程度而增高。生产面包类发酵食品应用发酵糖分高的高转化糖浆

和葡萄糖为好。

第二节淀粉糖的酸糖化工艺

淀粉在酸或淀粉酶的催化作用下发生水解反应，其水解最终产物随所用的催化剂种类而异。

在酸作用下，淀粉水解的最终产物是葡萄糖，在淀粉酶作用下，随酶的种类不同而产物各异。

一、酸糖化机理

淀粉乳加入稀酸后加热，经糊化、溶解，进而葡萄糖苷链裂解，形成各种聚合度的糖类

混合溶液。在稀溶液的情况下，最终将全部变成葡萄糖。在此，酸仅起催化作用。淀粉的酸

水解反应可由化学式简示于下：

(C

6

H

10

O

5

)n+nH

2

OnC

6

H

12

O

6

在淀粉的水解过程中，颗粒结晶结构被破坏。一1，4糖甙键和一1，6糖甙键被

水解生成葡萄糖，而一1，4糖甙键的水解速度大于一1，6糖甙键。

淀粉水解生成的葡萄糖受酸和热的催化作用，又发生复合反应和分解反应。复合反应是

葡萄糖分子通过一mou的复数形式 1，6键结合生成异麦芽糖、龙胆二糖、潘糖和其他具有-1，6键的

低聚糖类。复合糖可再次经水解转变成葡萄糖，此反应是可逆的。分解反应是葡萄糖分解成

5L羟甲基糠醛、有机酸和有色物质等。葡萄糖的复合反应和分解反应简示于下如图6—1所

示：

淀粉——葡萄糖龙胆二糖和其他低聚糖

↓

5-羟甲基糠醛——有色聚合物

↓

甲酸和其他有机酸

图6—1葡萄糖的复合反应和分解反应

在糖化过程中，水解、复合和分解3种化学反应同时发生，而水解反应是主要的。复合

与分解反应是次要的，且对糖浆生产是不利的，降低了产品的收得率，增加了糖液精制的困

难，所以要尽可能降低这两种反应。

二、影响酸糖化的因素

1酸的种类和浓度

由于各种酸的电离常数不同，虽摩尔数相同，但H+浓度不同，因而水解能力不同。若以盐酸

的水解力为100，则硫酸为50．35，草酸为20．42，亚硫酸为4.82，醋酸为6．8。

因此淀粉糖工业常用盐酸来水解淀粉。盐酸水解，用碳酸钠中和，生成的氯化钠存在于糖液

中，若生成大量的氯化钠，就会增加灰分和咸味，且盐酸对设备的腐蚀性很大，对葡萄糖的

复合反应催化作用也强。

硫酸催化效率仅次于盐酸，用硫酸水解后，经石灰中和，生成的硫酸钙沉淀在过滤时大部分

可除去，但它仍具有一定的溶解度，会有少量溶于糖液中，在糖液蒸发时，形成结垢，影响

蒸发效率，且糖浆在储存中，硫酸钙会慢慢析出而变混浊，因此，工业上很少使用硫酸。

草酸虽然催化效率不高，但生成的草酸钙不溶于水，过滤时可全部除去，而且可减少葡萄糖

的复合分解反应，糖液的色泽较浅，不过草酸价格贵，因此，工业上也较少采用。

酸水解时，生产上常控制糖化液pH值为1．5～2．5。同一种酸，浓度增大，能增进水

解作用，但两者之间并不表现为等比例关系，因此，酸的浓度就不宜过大，否则会引起不良

后果。

2淀粉乳浓度

酸催化淀粉水解生成的葡萄糖，在酸和热的作用下，会发生复合和分解反应，影响葡萄

糖的产率和增加糖化液精制的困难。所以生产上要尽可能降低这两种副反应，有效的方法是

通过调节淀粉乳的浓度来控制，生产淀粉糖浆一般淀粉乳浓度控制在22～24波美度，结晶

葡萄糖则为12～14波美度。淀粉乳浓度越高，水解糖液中葡萄糖浓度越大，葡萄糖的复合

分解反应就强烈，生成龙胆二糖(苦味)和其他低聚糖也多，影响制品品质，降低葡萄糖产率；

但淀粉乳浓度太低，水解糖液中葡萄糖浓度也过低，设备利用率降低，蒸发浓缩耗能大。

3温度、压力、时间

温度、压力、时间的增加均能增进水解作用，但过高温度、压力或过长时间，也会引起不良

后果。生产上对淀粉糖浆一般控制在283～303kPa，温度142～145℃，时间8～9min；结

晶葡萄糖则采用252～353kPa，温度138～147lC，时间16～35min。

三、酸糖化工艺

1间断糖化法

这种糖化方法是在一密闭的糖化罐内进行的，糖化进料前，首先开启糖化罐进汽阀门，排除

罐内冷空气。在罐压保持0．03～O．05MPa的情况下，连续进料，为了使糖化均匀，尽量

缩短进料时间。进料完毕，迅速升压至规定压力，并立即快速放料，避免过度糖化。由于间

断糖化在放料过程中仍可继续进行糖化反应，为了避免过度糖化，其中间品的DE值要比成

品的DE值标准略低。

2连续糖化

由于间断糖化操作麻烦，糖化不均匀，葡萄糖的复合、分解反应和糖液的转化程度控制

困难，又难以实现生产过程的自动化，许多国家采用连续糖化技术。连续糖化分为直接加热

式和间接加热式两种。

1）直接加热式

直接加热式的工艺过程是淀粉与水在一个贮槽内调配好，酸液在另一个槽内储存，然后

在淀粉乳调配罐内混合，调整浓度和酸度。利用定量泵输送淀粉乳，通过蒸汽喷射加热器升

温，并送至维持罐，流入蛇管反应器进行糖化反应，控制一定的温度、压力和流速，以完成

糖化过程。而后糖化液进入分离器闪急冷却。二次蒸汽急速排出，糖化液迅速至常压，冷却

到100℃以下，再进入贮槽进行中和。

2）间接加热式

间接加热式的工艺过程为：淀粉浆在配料罐内连续自动调节pH值，并用高压泵打人3套管

式的管束糖化反应器内，被内外间接加热。反应一定时间后，经闪急冷却后中和。物料在流

动中可产生搅动效果，各部分受热均匀，糖化完全，糖化液颜色浅，有利于精制，addidas 热能利用

效率高。蒸汽耗量和脱色用活性炭比间断糖化法节约

第三节淀粉的酶液化和酶糖化工艺

一、淀粉酶

淀粉的酶水解法是用专一性很强的淀粉酶将淀粉水解成相应的糖。在葡萄糖及淀粉糖浆生产

时应用一淀粉酶与糖化酶(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，则用一淀粉酶与一

淀粉酶配合，一淀粉酶转变的短链糊精被一淀粉酶水解成麦芽糖。

1-淀粉酶

1）作用点：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

式切断一1，4糖苷键，但水解位于分子中间的一1，4键的概率高于位于分子末端的

一1，4键，a一淀粉酶不能水解支链淀粉中的一1，6键，也不能水解相邻分支点的

一1，4键；不能水解麦芽糖，但可水解麦芽三糖及以上的含一1，4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，的构型为一型，故称为一淀粉酶。

一淀粉酶作用于直链爱国黑板报 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。一淀粉酶水解支链淀粉时，可任意水

解一1，4键，不能水解一1，6键及相邻的一1，4键，但可越过分支点继续水解

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一1，6键的极限糊

精，不同来源的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一淀粉酶水解淀粉分子中的一1，4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，可用碘液来检验一淀粉酶对淀粉的水解

程度。

3）酶的性质一淀粉酶较耐热，但不同来源的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。来源于真菌的一淀粉

酶，最适反应温度仅为55℃左右，为非耐热性一淀粉酶，一般作为糖化酶使用。

一般而言，工业生产用一淀粉酶均不耐酸，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。不同来源的一淀粉酶在

此范围内略有差异。

不同来源的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-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。-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，

则最终水解产物除麦芽糖外，还有少量葡萄糖。但一淀粉酶不能水解支链淀粉的

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，残留下一极限糊

精。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。

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：一淀粉酶以大麦芽及麸皮中含量最丰富。

3）性质：最适PH5.0-5.4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，除水解一1，4葡萄糖苷键外，还能水解。一1，6键和

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12～48h；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一1，6糖苷键，不能水解直链结构中的—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-1，6糖苷键，因

此它能水解含一1，6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

一淀粉酶对于糊化的淀粉具有很强的催化水解作用，能很快水解到糊精和低聚糖范围大

小的分子，黏度急速降低，流动性增高。此外，液化还可为下一步的糖化创造有利条件，糖

化使用的葡萄糖淀粉酶属于外酶，水解作用从底物分子的非还原尾端进行。在液化过程中，

分子被水解到糊精和低聚糖范围的大小程度，底物分子数量增多，糖化酶作用的机会增多，

有利于糖化反应。

1液南浦别 化机理

液化使用一淀粉酶，它能水解淀粉和其水解产物分子中的一1，4糖苷键，使分

子断裂，黏度降低。一淀粉酶属于内酶，水解从分子内部进行，不能水解支链淀粉的

一1，6葡萄糖苷键，当一淀粉酶水解淀粉切断一1，4键时，淀粉分子支叉地位的

一1，6键仍然留在水解产物中，得到异麦芽糖和含有一1，6键、聚合度为3～4的

低聚糖和糊精。但一淀粉酶能越过一1，6键继续水解一1，4键，不过一1，

6键的存在，对于水解速度有降低的影响，所以一淀粉酶水解支链淀粉的速度较直链淀

粉慢。

国内常用的一淀粉酶有由芽孢杆菌BF一7658产的液化型淀粉酶和由枯草杆菌产生

的细菌糖化型一淀粉酶以及由霉菌产生的一淀粉酶。因其来源不同，各种酶的性能和

对淀粉的水解效能亦各有差异。

2液化程度

在液化过程中，淀粉糊化、水解成较小的分子，应当达到何种程度合适?葡萄糖淀粉酶

属于外酶，水解只能由底物分子的非还原尾端开始，底物分子越多，水解生成葡萄糖的机会

越多。但是，葡萄糖淀粉酶是先与底物分子生成络合结构，而后发生水解催化作用，这需要

底物分子的大小具有一定的范围，有利于生成这种络合结构，过大或过小都不适宜。根据生

产实践，淀粉在酶液化工序中水解到葡萄糖值15～20范围合适。水解超过此程度，不利于

糖化酶生成络合结构，影响催化效率，糖化液的最终葡萄糖值较低。

利用酸液化，情况与酶液化相似，在液化工序中需要控制水解程度在葡萄糖值15～20

之间为宜，水解程度高，则影响糖化液的葡萄糖值降低；若液化到葡萄糖值15以下，液化

淀粉的凝沉性强，易于重新结合，对于过滤性质有不利的影响。

3液化方法

液化方法有3种：升温液化法、高温液化法和喷射液化法。

1）升温液化法

这是一种最简单的液化方法。30％～40％的淀粉乳调节pH值为6．0～6．5，加入

CaCl

2

调节钙离子浓度到O．01mol／L，加入需要量的液化酶，在保持剧烈搅拌的情况下，

喷入蒸汽加热到85～90℃，在此温度保持30～60min达到需要的液化程度，加热至100℃

以终止酶反应，冷却至糖化温度。此法需要的设备和操作都简单，但因在升温糊化过程中，

黏度增加使搅拌不均匀，料液受热不均匀，致使液化不完全，液化效果差，并形成难于受酶

作用的不溶性淀粉粒，引起糖化后糖化液的过滤困难，过滤性质差。为改进这种缺点，液化

完后加热煮沸10min，谷类淀粉(如玉米)液化较困难，应加热到140℃，保持几分钟。虽然

如此加热处理能改进过滤性质，但仍不及其他方法好。

2）高温液化法

将淀粉乳调节好pH值和钙离子浓度，加入需要量的液化酶，用泵打经喷淋头引入液化

桶中约90℃的热水中，淀粉受热糊化、液化，由桶的底部流出，进入保温桶中，于90℃保

温约40min或更长的时间达到所需的液化程度。此法的设备和操作都比较简单，效果也不

差。缺点是淀粉不是同时受热，液化欠均匀，酶的利用也不完全，后加入的部分作用时间较

短。对于液化较困难的谷类淀粉(如玉米)，液化后需要加热处理以凝结蛋白质类物质，改进

过滤性质。在130℃加热液化5～10min或在150℃加热1～1．5min。

3）喷射液化法

先通蒸气人喷射器预热到80～90℃，用位移泵将淀粉乳打入，蒸气喷入淀粉乳的薄层，

引起糊化、液化。蒸气喷射产生的湍流使淀粉受热快而均匀，黏度降低也快。液化的淀粉乳

由喷射器下方卸出，引入保温桶中在85～90℃保温约40min，达到需要的液化程度。此法

的优点是液化效果好，蛋白质类杂质的凝结好，糖化液的过滤性质好，设备少，也适于连续

操作。马铃薯淀粉液化容易，可用40％浓度；玉米淀粉液化较困难，以27％～33％浓度为

宜，若浓度在33%以上，则需要提高用酶量两倍。

酸液化法的过滤性质好，但最终糖化程度低于酶液化法。酶液化法的糖化程度较高，但

过滤性质较差。为了利用酸和酶液化法的优点，有酸酶合并液化法，先用酸液化到葡萄糖值

约4，再用酶液化到需要程度，经用酶糖化，糖化程度能达到葡萄糖值约97，稍低于酶液化

法，但过滤性质好，与酸液化法相似。此法只能用管道设备连续进行，因为调节pH值、降

温和加液化酶的时间快，也避免回流。若不用管道设备，则由于低葡萄糖值淀粉液的黏度大，

凝沉性也强，过滤性质差。

三、糖化

在液化工序中，淀粉经一淀粉酶水解成糊精和低聚糖范围的较小分子产物，糖化是

利用葡萄糖淀粉酶进一步将这些产物水解成葡萄糖。纯淀粉通过完全水解，会增重，每100

份淀粉完全水解能生成lll份葡萄糖，但现在工业生产技术还没有达到这种水平。双酶法工

艺的现在水平，每100份纯淀粉只能生成105～108份葡萄糖，这是因为有水解不完全的剩

余物和复合产物如低聚糖和糊精等存在。如果在糖化时采取多酶协同作用的方法，例如除葡

萄糖淀粉酶以外，再加上异淀粉酶或普鲁蓝酶并用，能使淀粉水解率提高，且所得糖化液中

葡萄糖的百分率可达99％以上。

双酶法生产葡萄糖工艺的现在水平，糖化2d葡萄糖值达到95～98。在糖化的初阶段，

速度快，第一天葡萄糖达到90以上，以后的糖化速度变慢。葡萄糖淀粉酶对于一1，6

糖苷键的水解速度慢。提高用酶量能加快糖化速度，但考虑到生产成本和复合反应，不能增

加过多。降低浓度能提高糖化程度，但考虑到蒸发费用，浓度也不能降低过多，一般采用浓

度约30％。

1糖化机理

糖化是利用葡萄糖淀粉酶从淀粉的非还原性尾端开始水解一1，4葡萄糖苷键，使葡

萄糖单位逐个分离出来，从而产生葡萄糖。它也能将淀粉的水解初产物如糊精、麦芽糖和低

聚糖等水解产生B一葡萄糖。它作用于淀粉糊时，反应液的碘色反应消失很慢，糊化液的黏

度也下降较慢，但因酶解产物葡萄糖不断积累，淀粉糊的还原能力却上升很快，最后反应几

乎将淀粉100％水解为葡萄糖。

葡萄糖淀粉酶不仅由于酶源不同造成对淀粉分解率有差异，即使是同一菌株产生的酶中

也会出现不同类型的糖化淀粉酶。如将黑曲菌产生的粗淀粉酶用酸处理，使其中的一淀

粉酶破坏，然后用玉米淀粉吸附分级，获得易吸附于玉米淀粉的糖化型淀粉酶I及不吸附于

玉米淀粉的糖化型淀粉酶Ⅱ2个分级，其中I能100％地分解糊化过的糯米淀粉和较多的a

一1，6键的糖原及B一界限糊精，而酶Ⅱ仅能分解60%～70％的糯米淀粉，对于糖原及B

一界限糊精则难以分解。除了淀粉的分解率因酶源不同而有差异外，耐热性、耐酸性等性质

也会因酶源不同而有差异。

不同来源的葡萄糖淀粉酶在糖化的适宜温度和pH值也存在差别。例如曲霉糖化酶为

55～60℃，pH值3．5～5．0；根霉的糖化酶为50～55℃，pH值4．5～5．5；拟内孢酶为

50℃，pH值4．8～5．O。

2糖化操作

糖化操作比较简单，将淀粉液化液引入糖化桶中，调节到适当的温度和pH值，混入需

要量的糖化酶制剂，保持2～3d达到最高的葡萄糖值，即得糖化液。糖化桶具有夹层，用

来通冷水或热水调节和保持温度，并具有搅拌器，保持适当的搅拌，避免发生局部温度不均

匀现象。

糖化的温度和pH值决定于所用糖化酶制剂的性质。曲霉一般用60℃，pH值4．O～4．5，

根霉用55℃，pH值5．O。根据酶的性质选用较高的温度，可使糖化速度较快，感染杂菌的

危险较小。选用较低的pH值，可使糖化液的色泽浅，易于脱色。加入糖化酶之前要注意先

将温度和pH值调节好，避免酶与不适当的温度和pH值接触，活力受影响。在糖化反应过程

中，pH值稍有降低，可以调节pH值，也可将开始的pH值稍高一些。

达到最高的葡萄糖值以后，应当停止反应，否则，葡萄糖值趋向降低，这是因为葡萄糖

发生复合反应，一部分葡萄糖又重新结合生成异麦芽糖等复合糖类。这种反应在较高的酶浓

度和底物浓度的情况下更为显著。葡萄糖淀粉酶对于葡萄糖的复合反应具有催化作用。

糖化液在80℃，受热20min，酶活力全部消失。实际上不必单独加热，脱色过

程中即达到这种目的。活性炭脱色一般是在80℃保持30min，酶活力同时消失。

提高用酶量，糖化速度快，最终葡萄糖值也增高，能缩短糖化时问。但提高有一定的限度，

过多反而引起复合反应严重，导致葡萄糖值降低。

第四节精制和浓缩

淀粉糖化液的糖分组成因糖化程度而不同，如葡萄糖、低聚糖和糊精等，另外还有糖的

复合和分解反应产物、原存在于原料淀粉中的各种杂质、水带来的杂质以及作为催化剂的酸

或酶等，成分是很复杂的。这些杂质对于糖浆的质量和结晶、葡萄糖的产率和质量都有不利

的影响，需要对糖化液进行精制，以尽可能地除去这些杂质。

糖化液精制的方法，一般采用碱中和、活性炭吸附、脱色和离子交换脱盐。

一、中和

采用酸糖化工艺，需要中和，酶法糖化不用中和。使用盐酸作为催化剂时，用碳酸钠中

和；用硫酸作为催化剂时，用碳酸钙中和。在这里并不是中和到真正的中和点(pH=7．O)，

而是中和大部分催化用的酸，酸奶过期能喝吗 同时调节pH值到胶体物质的等电点。糖化液中蛋白质类胶体

物质在酸性条件下带正电荷，当糖化液被逐渐中和时，胶体物质的正电荷也逐渐消失，当糖

化液的pH值达到这些胶体物质的等电点(pH=4．8～5．2)时，电荷全部消失，胶体凝结成絮

状物，但并不完全。若在糖化液中加入一些带负电荷的胶性黏土如膨润土为澄清剂，能更好

地促进蛋白质类物质的凝结，降低糖化液中蛋白质的含量。

二、过滤

过滤就是除去糖化液中的不溶性杂质，目前普遍使用板框过滤机，同时最好用硅藻土为

助滤剂，来提高过滤速度，延长过滤周期，提高滤液澄清度。一般采用预涂层的办法，以保

护滤布的毛细孔不被一些细小的胶体粒子堵塞。

为了提高过滤速率，糖液过滤时，要保持一定的温度，使其黏度下降，同时要正确地掌握过

滤压力。因为滤饼具有可压缩性，其过滤速度与过滤压力差密切相关。但当超过一定的压力

差后，继续增加压力，滤速也不会增加，反而会使滤布表面形成一层紧密的滤饼层，使过滤

速度迅速下降。所以过滤压力应缓慢加大为好。不同的物料，使用不同的过滤机，其最适压

力要通过试验确定。

三、脱色

糖液中含有的有色物质和一些杂质必须除去，才能得到澄清透明的糖浆产品。工业上一

般采用骨炭和活性炭脱色。活性炭又分颗粒和粉末炭2种。骨炭和颗粒炭可以再生重复使用，

但因设备复杂，仅在大型工厂使用。一般中小型工厂使用粉末活性炭，重复使用2或3次后

弃掉，成本高，但设备简单，操作方便。

1脱色工艺条件

1）糖液的温度

活性炭的表面吸附力与温度成反比，但温度高，吸附速率快。在较高温度下，糖液黏度较

低，加速糖液渗透到活性炭的吸附内表面，对吸附有利。但温度不能太高，以免引起糖的分

解而着色，一般以80℃为宜。

2）pH值

糖液pH值对活性炭吸附没有直接关系，但一般在较低pH值下进行，脱色效率较高，葡

萄糖也稳定。工业上均以中和操作的pH值作为脱色的pH值。

3）脱色时间

一般认为吸附是瞬间完成的，为了使糖液与活性炭充分混合均匀，脱色时间以25～30

min为好。

4）活性炭用量

活性炭用量少，利用率高，但最终脱色差；用量大，可缩短脱色时间，但单位质量的活

性炭脱色效率降低。因此要恰当掌握，一般采取分次脱色的办法，并且前脱色用废炭，后脱

色用好炭，以充分发挥脱色效率。

2脱色设备

糖液脱色是在具有防腐材料制成的脱色罐内完成的。罐内设有搅拌器和保温管，罐顶部有排

汽筒。脱色后的糖液经过滤得到无色透明的液体。

四、离子交换树脂处理

糖液经活性炭处理后，仍有部分无机盐和有机杂质存在，工业上采用离子交换树脂处理

糖液，起到离子交换和吸附的作用。离子交换树脂除去蛋白质、氨基酸、羟甲基糠醛和有色

物质等的能力比活性炭强。经离子交换树脂处理的糖液，灰分可降低到原来的1／10，对有

色物质去除彻底，因而，不但产品澄清度好，而且久置也不变色，有利于产品的保存。

离子交换树脂分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两种，目前普遍应用的工艺为阳一阴一

阳一阴4只滤床，即2对阳、阴离子交换树脂滤床串联使用。

五、浓缩

经过净化精制的糖液，浓度比较低，不便于运输和储存，必须将其中大部分水分去掉，即采

用蒸发使糖液浓缩，达到要求的浓度。

淀粉糖浆为热敏性物料，受热易着色，所以在真空状态下进行蒸发，以降低液体的沸点。一

般蒸发温度不宜超过68℃。蒸发操作有间歇式、连续式和循环式3种。

采用间歇式蒸发，糖液受热时间长，不利于糖浆的浓缩，但设备简单，最终浓度容易控制，

有的小型工厂还在采用。

采用连续式蒸发，糖液受热时间短，适应于糖液浓缩，处理量大，设备利用率高，但最终浓

度控制不易，在浓缩比很大时难于一次蒸发达到要求。

采用循环式蒸发可使一部分浓缩液返回蒸发器，物料受热时间比间歇式短，浓度也较易控制，

适合糖液的浓缩。蒸发操作中的主要费用是蒸汽消耗量，为了节约蒸汽，可采用多效蒸发，

充分利用二次蒸汽，又节约大量的冷却用水。