葡萄糖液化過程產(chǎn)生碘淀粉反應(yīng)的對(duì)策

李瑞 郄佳

（華北制藥康欣有限公司河北石家莊050015）

摘要：本文分析了雙酶法生產(chǎn)葡萄糖及其中間體過程中產(chǎn)生碘淀粉反映的機(jī)理和原因。在液化過程中，嚴(yán)格控制液化酶的質(zhì)量、PH值、溫度、鈣離子濃度等條件，可以減少碘淀粉反映的發(fā)生。生產(chǎn)過程中對(duì)碘淀粉反應(yīng)采取適當(dāng)?shù)膶?duì)策，以降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

關(guān)鍵詞:葡萄糖；中間體；碘淀粉反應(yīng)；對(duì)策Abstract：This paper has analyze the mechanism and reasons of induced by glucose in the process of glucose production by dual-enzymatic method.During the course of liquefaction,the incidence of iodoamylum reaction may be reduced by strictty controlling. The conditions such as quslity of enzyme,PH,temperature,and calcium ion concentration etc.proper measures are taken to deal with iodoamylum reaction of different degree so as to lower ower product cost and improve quality of product.in the production process.

Key words：Glucos Intermediate Iodoamylum reaction Measure

中圖分類號(hào):R94文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1004-4949(2013)05-0159-02 葡萄糖是我國目前淀粉糖工業(yè)中最主要的產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于糖果、糕點(diǎn)、飲料、冷飲、焙烤、罐頭、果醬、果凍、乳制品等各種食品中，還可作為醫(yī)藥、化工、發(fā)酵等行業(yè)的重要原料。其生產(chǎn)工藝分酸法、酸酶法和雙酶法，酸法、酸酶法由于工藝落后產(chǎn)質(zhì)量不穩(wěn)定等原因已經(jīng)基本淘汰，或僅存在小規(guī)模生產(chǎn)企業(yè)中應(yīng)用。雙酶法生產(chǎn)目前在國內(nèi)淀粉糖生產(chǎn)企業(yè)成為了主流生產(chǎn)工藝。

液化工序是雙酶法生產(chǎn)葡萄糖的關(guān)鍵工序，糖液出現(xiàn)碘淀粉反應(yīng)對(duì)生產(chǎn)將出現(xiàn)較大影響。本文就雙酶法生產(chǎn)中出現(xiàn)的碘淀粉反應(yīng)的原因進(jìn)行解析，并對(duì)所出現(xiàn)碘淀粉反應(yīng)應(yīng)采取的措施進(jìn)行探討。

1碘淀粉反應(yīng)出現(xiàn)的原因及影響

酶法生產(chǎn)工藝中，液化工序所得到的料液中常常存在有微量的不溶物質(zhì)，即“不溶性淀粉顆?！保@種不溶性淀粉顆粒在下一步糖化工序中很難被糖化酶水解，降低葡萄糖收率，影響糖化液的過濾速度，對(duì)于葡萄糖生產(chǎn)有不利影響。各種資料及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，玉米淀粉產(chǎn)生這種“不溶性淀粉顆?！奔s2%（干物質(zhì)），這種顆粒呈藍(lán)色碘色反應(yīng)。

在葡萄糖生產(chǎn)中，一旦出現(xiàn)碘淀粉反應(yīng)，將對(duì)生產(chǎn)造成較嚴(yán)重影響：在液化供需出現(xiàn)，需重新補(bǔ)加淀粉酶液化；在糖化工序出現(xiàn)，直接經(jīng)板框過濾困難；過濾后工序出現(xiàn)，需補(bǔ)加活性炭脫色；濃糖出現(xiàn)點(diǎn)色反應(yīng)，也需重新返工，防止影響結(jié)晶工序。

近十年來耐高溫α-淀粉酶的應(yīng)用，使雙酶法生產(chǎn)葡萄糖上了一個(gè)新臺(tái)階，其最主要優(yōu)勢(shì)在于酶單位高、耐高溫、酶用量少、適于噴射液化，而且生產(chǎn)證明酶專一性強(qiáng)。但液化之后，經(jīng)糖化、過濾、離交、濃縮后的中間體過程中偶爾出現(xiàn)碘反應(yīng)問題，不同于上述“不溶性淀粉顆?！保词褂猩倭坎蝗苄缘矸垲w粒，在糖化液中也分散均勻，取樣檢查無碘淀粉反應(yīng)現(xiàn)象。因此，生產(chǎn)過程中間體出現(xiàn)碘淀粉反應(yīng)值得研究，需制定對(duì)策加以解決。

2碘淀粉反應(yīng)出現(xiàn)的環(huán)節(jié)分析

2.1液化熱源保障問題

目前國內(nèi)葡萄糖生產(chǎn)廠配蒸汽鍋爐或直接使用熱電廠蒸汽，其蒸汽通常壓力基本穩(wěn)定在0.4MPa以上，但如果所使用蒸汽不穩(wěn)定，影響液化操作，糖化過程料液不均勻，特別是瞬間壓力降低，液化料液出現(xiàn)液化不完全，容易出現(xiàn)碘淀粉反應(yīng)。

2.2液化酶本身質(zhì)量問題

耐高溫α-淀粉酶受其他原因影響或由于自身質(zhì)量問題，造成酶活力下降，不能完全水解液化過程中的淀粉，使料液呈碘淀粉反應(yīng)。

2.3水質(zhì)

工藝用水中的鈣鎂離子含量或其他金屬離子對(duì)α-淀粉酶活性的影響。由于水質(zhì)中鈣離子和其他金屬離子是酶的保護(hù)劑和激活劑，因此系統(tǒng)中的鈣鎂離子對(duì)液化反映造成影響，也是可能導(dǎo)致液化過程中出現(xiàn)碘淀粉反應(yīng)的重要因素。

2.4液化的PH值和溫度

液化的PH值和溫度是液化非常重要的條件，PH值低于6.0和溫度低于95℃都很難達(dá)到液化酶活性最大值，容易出現(xiàn)液化不完全而產(chǎn)生碘淀粉反應(yīng)。

2.5淀粉老化現(xiàn)象

淀粉老化實(shí)際是淀粉在也花過程中，淀粉分子間氫鍵已斷裂的糊化淀粉又重新排列成氫鍵的過程，也是一個(gè)復(fù)結(jié)晶的過程。液化過程淀粉酶很難進(jìn)入老化淀粉結(jié)晶區(qū)，淀粉難液化，也是出現(xiàn)碘淀粉反映的原因之一。

2.6其他未知原因

歸結(jié)起來，碘淀粉反應(yīng)主要集中在液化過程，液化結(jié)束、糖化結(jié)束和脫色過濾等幾個(gè)環(huán)節(jié)；檢查可以發(fā)現(xiàn)，料液外觀透明度差，加碘液呈藍(lán)色，有一定粘度。

3液化工序及碘淀粉反應(yīng)的機(jī)理

眾所周知，淀粉與碘酒作用特異的藍(lán)色，糊精遇碘酒產(chǎn)生的顏色因分子的大小不同而不同，隨著糊精分子的變小，依次呈紫色、紅色、棕色到棕黃。糊精分子小到一定程度，遇碘酒不再變色。

酶解法是指利用淀粉酶將淀粉水解為葡萄糖的過程。酶解法制葡萄糖可分為兩步：第l步是利用α-淀粉酶將淀粉液化為糊精及低聚糖，使淀粉的可溶性增加，這個(gè)過程稱為液化；第2步是利用糖化酶將糊精或低聚糖進(jìn)一步水解，轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟堑倪^程，在生產(chǎn)上稱為糖化。淀粉的酶法液化是以α-淀粉酶為催化劑，該酶作用于淀粉的α-1,4糖苷鍵，從內(nèi)部隨機(jī)地水解淀粉，從而迅速將淀粉水解為糊精及少量麥芽糖，所以也稱內(nèi)切淀粉酶。淀粉受到α-淀粉酶的作用后，其碘色反應(yīng)發(fā)生如下變化：藍(lán)→紫→紅→淺紅→不顯色(即碘原色)。

4液化條件對(duì)耐高溫α-淀粉酶活性的影響

在淀粉乳濃度30%和酶活力20000ū/ml的前提下，分析液化過程鈣離子濃度、PH值、溫度對(duì)酶活性的影響。

4.1鈣離子濃度對(duì)酶活性的影響

耐高溫α-淀粉酶在液化過程中需要激活劑，凡能增加酶反應(yīng)速度的物質(zhì)都稱為激活劑。無機(jī)離子（金屬離子K+、Na+、Mg2+、Zn2+、Fe3+和Ca2+等陽離子，Cl-、Br-、H+陰離子及H+等）、中等大小的有機(jī)化合物（還原劑如半胱氨酸和金屬螯合劑如ED-TA）都是酶的激活劑。

目前，同行中大生產(chǎn)主要用的激活劑包括：Ca2+、Cl-、Na+,而以Ca2+和Cl-為主，即CaCl2居多。

4.2PH值對(duì)酶活力的影響

耐高溫α-淀粉酶PH值穩(wěn)定范圍為5.0-9.0，液化過程最佳PH值為5.5-7.5。

PH值5.5時(shí)，酶相對(duì)活性80%，PH值6.0時(shí)酶相對(duì)活性達(dá)95%。因此，PH值在6.2-6.5為液化實(shí)際最佳范圍。

因多種原因造成糖化后料液出現(xiàn)碘淀粉反應(yīng)，直接補(bǔ)加淀粉酶解決碘淀粉反應(yīng)是徒勞的，淀粉酶不耐酸，糖化液Ph4.0-4.5，而淀粉酶在此PH范圍容易失活，當(dāng)出現(xiàn)這類問題是，我們?cè)趯?shí)際生產(chǎn)中的做法是調(diào)糖化液PH至6.0左右，升溫至92℃以上，加液化酶，糾正碘淀粉反應(yīng)可以有立竿見影的效果。理論上使顯碘淀粉反應(yīng)的長(zhǎng)鏈糊精變?yōu)槎替満锌赡艿脑捴卣{(diào)PH至4.0-4.5，加少量糖化酶繼續(xù)糖化，否則糖化液直接過濾也很困難。

4.3溫度對(duì)酶活力的影響

野化溫度對(duì)酶活力影響很大，要使液化全面，達(dá)到酶最大活性，溫度需要95℃以上，處理碘淀粉反應(yīng)的料液溫度也相當(dāng)。

5液化過程中應(yīng)采取的措施

把好酶質(zhì)量關(guān)，糖化酶和液化酶經(jīng)采購后必須檢測(cè)其活力，并且在低于25℃保存。使用過程中，更應(yīng)該每星期至少測(cè)一次酶單位，對(duì)降低活性酶，應(yīng)及時(shí)調(diào)整其用量，嚴(yán)重時(shí)應(yīng)及時(shí)更換。

在液化工藝控制中，適當(dāng)提高PH值，防止液化過程淀粉的老化，形成糊精類物質(zhì)，影響液化反應(yīng)的正常進(jìn)行；

在蒸汽壓力波動(dòng)較大是，液化工序控制可采取減少進(jìn)料量，降低蒸汽使用量等措施進(jìn)行彌補(bǔ)，但液化蒸汽壓力至少應(yīng)≥0.2MPa。若低于蒸汽控制最低壓力，為保證液化質(zhì)量，必須停止進(jìn)料。

糖化液出現(xiàn)碘淀粉反應(yīng)時(shí)處理方法：①調(diào)PH值至6.0-6.8②升溫至92℃以上③補(bǔ)加原淀粉酶用量的1/2；④必要時(shí)重調(diào)PH至4.2左右繼續(xù)糖化；⑤增加活性炭用量吸附顯碘淀粉反映的長(zhǎng)鏈糊精。

參考文獻(xiàn)

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