酶在制糖工业应用的研究进展

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1、酶在制糖工业应用的研究进展广西轻工业GUANGXIJOURNALOFLIGHTINDUSTRY2011年9月第9期（总第154期）食品与生物广西90%以上的糖厂采用亚硫酸法工艺生产白砂糖，受亚硫酸法除杂澄清工艺的限制，产品很难达到优级糖标准，这也制约了我国白砂糖在高端食品、医药中的应用以及产品的出口。因此探寻一种安全、有效、经济的澄清方法，对白砂糖产品质量及安全性的提高、降低企业生产成本、提高我国食糖产品竞争力具有重要意义。蔗汁中的杂质主要有色素、胶体、灰分、蛋白质、有机酸、淀粉、葡聚糖等，在传统的亚硫酸

2、法工艺中主要通过石灰、二氧化硫、磷酸、絮凝剂等澄清剂来除去。近年来，国内外对制糖过程澄清方法也进行了大量研究，澄清手段包括离子交换技术、膜分离技术、高分子絮凝剂、活性炭等等，但这些方法成本高、技术性强，同时也不符合节能减排的理念。国外早在20世纪60年代就开始对酶在制糖过程的应用进行研究，我国近年来也有一些酶应用的报道。由于酶制剂具有高效、无污染、操作简单等优点，在制糖工业具有广阔的应用前景。1酶在制糖澄清中的应用1.1果胶酶甘蔗中的胶体主要包含果胶质和树胶质。果胶质是D-半乳糖醛酸通过α-1,4糖苷键连

3、接起来的聚合物，在酸碱作用下成为果胶酸，果胶酸与石灰作用得到粘性大且很难过滤的钙盐沉淀，这些钙盐只有在较高的pH条件下才会完全沉淀。树胶是半纤维素的水解产物，甘蔗中的半纤维素由D-木糖、L-阿拉伯糖及D-葡萄糖醛酸组成，半纤维素可被酸水解，但比果胶水解的慢，它不能被石灰所沉淀，因此在蔗汁中的半纤维素一直留在糖蜜中，成为一种造蜜物质而影响糖分的回收。果胶酶是指能分解果胶物质的多种酶的总称，一般认为它包括四种酶：原果胶酶、多聚半乳糖醛酸酶、裂解酶、果胶酯酶[1]。果胶酶对糖汁降低粘度、提高澄清度有较明显的作用

4、。陈健旋[2]以果胶酶对甘蔗汁进行澄清，果胶酶的添加量为200U/100ml蔗汁，甘蔗汁的透光率由5%提高到95%，粘度由3.9mPa·s下降到1.1mPa·s。黄康宁等[3]研究了果胶酶降解混合汁中果胶含量的影响，研究表明果胶的降解率在一定范围内与果胶酶的添加量成正比，pH越低，对酶的降解反应有促进作用，果胶的降解也随着时间的增长而增多。屠康等[4]研究了青皮甘蔗汁的澄清方法，果胶酶-明胶-硅溶胶合用的澄清效果比硅藻土、果胶酶-壳聚糖等方法的效果要好。1.2α-淀粉酶淀粉是葡萄糖的高分子缩合物，相对分子

5、质量由数万到数百万。甘蔗中的淀粉包含直链淀粉与支链淀粉，含量与种植地区、甘蔗品种和收割时间有很大的关系。淀粉不溶于水，受热时吸水膨胀、糊化，糊化的温度一般在56-76℃。糊化后的淀粉有很强的亲水性，不能被一般的方法凝聚或沉淀除去，因此亚硫酸法澄清对淀粉的除去率很低，仅为19~28%，影响泥汁过滤性能，增大糖膏粘度。白砂糖中淀粉含量过高，会增加产品混浊度和酸性絮凝物，影响产品质量[5]。α-淀粉酶是一种内切酶，可以无差别的切断α-1,4糖苷键，既作用于直链淀粉，也作用于支链淀粉。Bruijn等应用一种对热稳

6、定和无转化酶的α-淀粉酶对混合汁澄清，在70℃、pH6.5的条件下，淀粉除去率可达94%[6]。黎庆涛[7]等证实耐高温a-淀粉酶可有效降解混合汁中的淀粉，淀粉的降解率在一定范围内与淀粉酶的添加量成正比，酶的最佳用量为200U/mL，最适pH值在5.6~6.0，最适温度60℃，淀粉去除率72%~78%。1.3葡聚糖酶制糖工业中出现的葡聚糖主要是右旋糖酐，是葡萄糖通过a-1,6糖苷键链接而成的聚合物，相对分子量由数万到数百万。葡聚糖是在生产过程中由肠膜明串珠菌的繁殖将蔗糖中的葡萄糖转变而成的，呈胶粘状，粘度

7、随分子量和浓度的增加而增加。葡聚糖的存在使糖汁粘度明显增大，对澄清带来不利影响，它容易附着在过滤层的微细通道上，堵塞通道，妨碍糖汁过滤；它还增大糖膏的粘度，阻碍蔗糖结晶生长，对煮糖影响很大。葡聚糖酶根据切断不同的糖苷键而分为α-葡聚糖酶和β-葡聚糖酶，β-葡聚糖酶降解以β-糖苷键连接的葡聚糖，α-葡聚糖酶降解以α-糖苷键连接的葡聚糖。由肠膜明串珠菌产生的葡聚糖含有大量的α-1，6键和少量的α-1，2、α-1，3和α-1，4键，在糖汁中添加α-葡聚糖酶可显著降低葡聚糖含量。在国外，葡聚糖酶的使用已有50多年

8、的历史。1996/1997榨季，路易斯安那糖厂在混合汁中添加6g/t蔗汁的葡聚糖酶，作用时间12~15min，可降解50~85%的葡聚糖，降低了煮糖的粘度和糖蜜纯度，晶体中的葡聚糖含量也减少了80%[8]。1995-1999年古巴在不同糖厂进行了葡聚糖酶的试验，【作者简介】姜毅（1984-），女，硕士，助理工程师，研究方向：制糖工艺优化及蔗糖深加工。酶在制糖工业应用的研究进展姜毅，王元春，雷光鸿，韦艳君，曹敏（广西轻工业科学技