第3章淀粉质原料的糖化工艺4

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1、南阳师范学院课时教学计划章节第3章课题淀粉质原料的糖化工艺计划课时数4授课班级教学目的使学生掌握淀粉质原料的糖化工艺。教学重点1淀粉浆糊化（蒸煮）、液化、糖化原理2原料的糊化（蒸煮）工艺3液化工艺4糖化工艺5双酶法液化糖化工艺介绍教学难点双酶水解法教学方法和手段采用课堂理论讲授的教学模式，利用多媒体辅助教学方法，启发式教学。备注26教学内容备注本章主要内容：3.1淀粉浆糊化（蒸煮）、液化与糖化概述3.2淀粉浆糊化（蒸煮）、液化、糖化原理3.3原料的糊化（蒸煮）工艺3.4液化工艺3.5糖化工艺3.6双酶法液化糖化工艺介绍3.7关于糖化

2、过程的争议3.8展望第3章淀粉质原料的糖化工艺淀粉的糊化（蒸煮）、液化以及糖化过程是淀粉质原料制取酒精的重要部分，对于后续的发酵有着重要的意义。3.1淀粉浆糊化（蒸煮）、液化与糖化概述一般来说，含在原料细胞中的淀粉颗粒，由于植物细胞壁的保护作用，不易受到淀粉酶系统的作用。另外，不溶解状态的淀粉被常规糖化酶糖化的速度非常缓慢，水解程度也不高。所以，淀粉原料在进行液化、糖化之前通常要经过蒸煮，使淀粉从细胞中游离出来、并转化为溶解状态（即糊化），以便淀粉酶系统进行液化糖化作用，这就是原料蒸煮处理的主要目的。当然，蒸煮处理同时可以达到部分杀

3、菌的目的。糊化之后的淀粉浆要通过酶进行分解，酶解工艺主要包括淀粉的液化和糖化两个步骤。液化是利用液化酶使糊化的淀粉浆粘度降低，并将淀粉水解成糊精和低聚糖；糖化是利用糖化酶将液化得到的糊精和低聚糖彻底水解成葡萄糖，供酵母菌进行呼吸作用产生酒精。也就是说，淀粉质原料液化糖化实际上是淀粉在淀粉酶、糖化酶的作用下，使淀粉水解成葡萄糖的过程，其主反应式如下：(C6H10O6)n(C6H10O6)xC12H22O12C6H12O6淀粉糊精麦芽糖葡萄糖典型的糊化、液化与糖化全流程如图3-1所示。总之，为将薯类、谷类、野生植物等淀粉质原料中的淀粉水

4、解为可发酵糖类，一般需要经过糊化（水热处理）、液化与糖化三个步骤。3.2淀粉浆糊化（蒸煮）、液化、糖化原理3.2.1糊化（蒸煮）原理糊化（蒸煮）、液化和糖化的目的是将淀粉水解成可发酵糖类，即先通过α-淀粉酶将淀粉水解为糊精和低聚糖；然后利用糖化酶（淀粉葡萄糖苷酶）水解糊精或低聚糖释放葡萄糖。然而，为了使α-淀粉酶能够顺利和淀粉分子作用，首先必须打破淀粉的颗粒状结构，这一过程称为糊化。当谷物浆与水一起加热时，淀粉颗粒开始吸水膨胀，从而淀粉逐渐失去其晶体结构，变大，形成的凝胶囊往往填补所有可用空间，胶凝作用最高点也是糊状物的最大粘稠点。

5、图3-226，3-3和3-4显示的是玉米淀粉逐步糊化，图3-1中的颗粒与周围的液体中的边界相当清楚，可以很容易地与周围液体相分辨；图3-2中相同的颗粒已经产生了一定规模的膨胀，即一些液体已进入颗粒；图3-3显示的是颗粒已经成为模糊的实体，液体已经大量进入颗粒，颗粒已扩大到了相当大的规模。图3-1糊化、液化与糖化全流程示意图一般来说，淀粉以颗粒形态存在于谷物种子、薯类块根（甘薯）块茎（马铃薯）的细胞内，各种作物中的淀粉含量因品种、成熟度、气候、土质及其它生长环境不同而异。淀粉颗粒呈白色，不溶于冷水和有机溶剂，淀粉颗粒内呈复杂的结晶组织

6、，不同原料的淀粉颗粒具有不同的形状和大小，大体上分为圆形、椭圆形和多角形。淀粉颗粒具有抵抗外力作用较强的外膜，其化学组成与内层淀粉相同。但由于水分较少，密度较大，故强度较大。淀粉颗粒是由许多针状小晶体聚合而成的，而小晶体则是由淀粉分子链之间靠氢键的作用联结而成的。图3-2显微镜中67℃时糊化的玉米淀粉颗粒（在正常照明下）26图3-3显微镜下75℃糊化的玉米淀粉颗粒（正常照明）图3-4显微镜下85℃糊化的玉米淀粉（正常照明）淀粉属亲水胶体，遇水后，水分子在渗透压作用下，渗入淀粉颗粒内部使淀粉分子的体积和重量增加，这种现象称作膨胀。淀粉

7、在水中加热，即发生膨胀。这时淀粉颗粒好像是一个渗透系统，其中支链淀粉起着半渗透膜的作用，而渗透压的大小及膨胀程度则随温度升高而增加。从40℃开始膨胀的速度明显加快。当温度升高到60～80℃时，淀粉颗粒的体积可膨胀到原体积的50～100倍，淀粉分子间的结合削弱，引起淀粉颗粒的部分解体，形成均一的粘稠液体，这种无限膨胀的现象称为淀粉的糊化，对应的温度称为糊化温度。糊化温度与淀粉颗粒大小、水中盐分含量等有关。由于任何原料的淀粉颗粒大小都不均一，所以糊化温度应该是一个温度范围（从糊化开始到结束）。表3-1给出了不同作物淀粉颗粒的大小，以及糊

8、化液化温度。对于各种粉碎原料来说，其糊化温度要较相应品种的纯淀粉高一些。因为原料中存在的糖类、含氮化合物、电解质等物质会降低水的渗透作用，从而使膨胀作用速度变慢。淀粉在糊化过程中最明显的物理性状变化是醪液黏度的变化，变化情况如图3–5