【正文】 葡萄糖生產(chǎn) 工藝 1 ? 第一 葡萄糖的發(fā)現(xiàn)和命名 ? 歐洲人喜歡甜食，在 19世紀(jì)初，法國人曾時興研究用各種水果和許多種才料來制造糖品， 1801年，法國人樸羅斯特 試驗成功了由葡萄的汁液中提取出的糖即 葡萄糖 ， 葡萄糖的名稱由此得來 ，一直沿用到現(xiàn)在。 ? 用淀粉水解生產(chǎn)葡萄糖是由 德國化學(xué)家柯喬夫 ,在 1811年發(fā)現(xiàn)的；柯喬夫 最初是在研究一種膠粘劑，在一次試驗過程中，在用硫酸處理馬鈴薯淀粉時，原意是制造可能代替阿拉伯樹膠用的膠粘劑，但一不小心酸加多了；酸的作用過量，所得產(chǎn)物成為粘度很低的液體；清澄，具有甜味?？聠谭?乃開始研究制造淀粉糖。 ? 經(jīng)反復(fù)試驗，最后制成一種糖漿液；放置一定時間，有結(jié)晶析出， 用布袋裝起來，壓榨，除去大部分母液，得到固體產(chǎn)品。 2 ? 當(dāng)時歐洲正值拿破侖戰(zhàn)爭時代，由于戰(zhàn)爭封鎖，歐洲不能獲得甘蔗糖，不少工廠設(shè)立生產(chǎn)這種淀粉糖，這種淀粉糖暢銷一時，主要給釀造工業(yè)做原料。 1815年戰(zhàn)爭結(jié)束，甘蔗恢復(fù)進口，這種淀粉糖工廠相繼停工。 ? 法國化學(xué)家 沙蘇里 經(jīng)過長期研究證明，由淀粉制造的淀粉糖的化學(xué)反應(yīng)為水解反應(yīng)，水解的最終產(chǎn)品與葡萄汁中制成的糖為同一性質(zhì)的糖；它的分子式和分子結(jié)構(gòu)與葡萄汁中的葡萄糖完全相同。 ? ? 糖化酶、 60℃ /60h ? （ C6H10O5） n＋ nH2O nC6H12O6 ? 162 18 180 ? 100 ? 法國化學(xué)家沙蘇里于 1815年確定，淀粉經(jīng)水解生成的糖為葡萄糖 。 3 ? 第二 葡萄糖的性質(zhì)和用途 ? 一 葡萄糖的性質(zhì) ? 葡糖糖的構(gòu)型 ? 葡萄糖主要為六環(huán)結(jié)構(gòu) ? 應(yīng)用酶法糖化工藝，使用糖化酶催化水解，生成的葡萄糖是 223。 構(gòu)型；在酶水解的過程中構(gòu)型發(fā)生了轉(zhuǎn)變，生成的 223。 葡萄糖在水溶液中向 a構(gòu)型轉(zhuǎn)變，最后這兩種異構(gòu)體達到動態(tài)平衡。不論酸法還是酶法糖化工藝，所得淀粉糖化液中的葡萄糖都是不同異構(gòu)體的平衡體系。如葡萄糖投影結(jié)構(gòu)式示意圖所示（下頁）： 4 OH OH OH OH CH2OH O OH OH OH OH CH2OH O a葡萄糖 223。葡萄糖 OH H C | H— C— OH | OH— C— H O | H— C— OH | H— C | CH2OH H OH C | H— C— OH | OH— C— H O | H— C— OH | H— C | CH2OH CHO | H— C— OH | OH— C— H | H— C— OH | H— C— OH | CH2OH a葡萄糖 開鏈葡萄糖 223。葡萄糖 葡萄糖投影結(jié)構(gòu)式示意圖 5 ? 在水溶液中，葡萄糖主要是以六環(huán)結(jié)構(gòu)存在，但也有微量的開鏈異構(gòu)體。開鏈異構(gòu)體雖然微量，但是作用并不小， a和 223。異構(gòu)體的互相轉(zhuǎn)變都是經(jīng)過它為中間體。這 3種異構(gòu)體是呈動態(tài)平衡狀態(tài)存在， a和223。異構(gòu)體的比例為 36%和 64%。這種動態(tài)平衡受濃度和溫度的影響很小。在工業(yè)生產(chǎn)的糖化液中，葡萄糖異構(gòu)體間的轉(zhuǎn)變度已達到這動態(tài)的平衡。 ? a葡萄糖異構(gòu)體的比旋光度為 +,223。葡萄糖異構(gòu)體的比旋光度為 +。隨著異構(gòu)體的轉(zhuǎn)變，比旋光度也隨著轉(zhuǎn)變，這種現(xiàn)象稱為“變旋光”現(xiàn)象。若溶解 a葡萄糖于水中，葡萄糖溶液將向 223。異構(gòu)體轉(zhuǎn)變，比旋光度逐漸降低，達到平衡狀態(tài)時，比旋光度為 ，不在變化。若溶解 223。葡萄糖于水中，將向 a異構(gòu)體轉(zhuǎn)變，比旋光度逐漸升高，達到平衡狀態(tài)時，比旋光度達到相同的平衡值 +，不在變化 ? 。這個平衡比旋光度不屬于 a或 223。異構(gòu)體，是兩種異構(gòu)體旋光的總和。 ? 用方程式表示： 6 ? 物理性質(zhì)： ? 【 1】性狀：葡萄糖為 無色或白色結(jié)晶性或顆粒性粉末 ，無臭， 味甜，比重 、熔點 83℃ ； ? 【 2】溶解度：易溶于水， 在 20℃ 時， 100g水能溶解，水溶液中 溶解度可達 %，在 25℃ 時 ，100g水能溶解 111,42g葡萄糖，水溶液中 溶解度可達%。 在乙醇中微溶。 【 3】具有光學(xué)異構(gòu)現(xiàn)象：由于葡萄糖結(jié)構(gòu)中含有不對稱碳原子，因此具有旋光現(xiàn)象。比旋光度為 + — 。 二 葡萄糖的實用特性 甜味： 葡萄糖是由淀粉制成的甜味劑，在淀粉糖中其甜度僅次于果糖，而高于其他麥芽糖、山梨醇等， 以蔗糖甜度為 100計，葡萄糖甜度約為 75。 如和蔗糖混合使用，葡萄糖在代替 40%蔗糖時，葡萄糖的相對甜度可高達 90%，同時，葡萄糖的濃度與相對甜度關(guān)系也很大，所以，葡萄糖濃度增加甜度也會大幅提高。 7 ? 風(fēng)味 ：葡萄糖 具有特殊的風(fēng)味 ，甜味溫和，特別是味涼， 吃在口中有涼爽的感覺 ；葡萄糖在溶解時為吸熱反應(yīng)，固葡萄糖特別適用于夏季食品的甜味劑，如薄荷糖果，冷凍食品等。 ? 葡萄糖的另一特性為 冰點降低 ，相同濃度的葡萄糖液冰點液比蔗糖低， 如 30%濃度的葡萄糖溶液冰點為 6℃ ，而相同濃度的蔗糖溶液冰點為 4℃ ，這一特性非常有利于食品工業(yè)， 深度冷凍的液體飲料不易出現(xiàn)冰碴， 增強口感。 ? 溶解度 ：結(jié)晶葡萄糖易溶于水，微溶于乙醇和其他有機溶劑，溫度在 55℃ 以上時葡萄糖比蔗糖溶解快，低于55℃ 比蔗糖溶解略慢， 55℃ 是固相一水葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)闊o水葡萄糖的溫度。 ? 滲透壓 ：淀粉糖的分子量越小滲透壓越大，葡萄糖的分子量為 ，而蔗糖的分子量為 342，因此葡萄糖具有比蔗糖高得多的滲透壓，葡萄糖溶液的滲透壓高，用于各種食品有較強的保護作用，能抗微生物的侵蝕，可提高食品的貨架期。 8 還原性：葡萄糖具有還原性，能還原堿性硫酸銅溶液（費林式溶液）為氧化銅， 測定葡萄糖液的純度（ DE值）就是基于此原理，由于葡萄糖較強的還原能力和蛋白類物質(zhì)的相互作用，能促進食品系統(tǒng)的褐變現(xiàn)象。可使面包、蛋糕皮及烘烤食品增色。 發(fā)酵性 ：在有利條件下，葡萄糖容易被酵母菌完全發(fā)酵，產(chǎn)生 CO2和酒精，因而葡萄糖是飲料工業(yè)、各種發(fā)酵工業(yè)的主要原料，也是食品工業(yè)中肉食加工和泡菜等不可缺少的配料。 營養(yǎng)性：葡萄糖是動物代謝的基本能源 ，作為一種營養(yǎng)份，它 在人機體內(nèi)的能值是 ，葡萄糖是一種唯一能用于腦髓的營養(yǎng)成份， 吸收后進入血液系統(tǒng)，葡萄糖轉(zhuǎn)化為“血糖”能直接作為中間代謝物。除此之外，它能作為糖源貯存在肝臟或肌肉中，形成人體的貯備能。血液中的糖分為葡萄糖，含量為 80100㎎ /100ml,飯后 1小時內(nèi)增加到約 150㎎ /100ml，以后逐漸降低到正常含量。 9 ? 葡萄糖不經(jīng)消化能被身體直接吸收，所以適合病人食用；也能直接注射到血液中去，供病人急用；每克無水葡糖糖供給熱能 1874卡。 ? 醫(yī)藥用葡萄糖分為口服和注射兩種，注射用葡萄糖需要高純度，濃度一般為 5%，因為這個濃度與身體組織細胞具有相等的滲透壓力。 ? 高濃度的葡萄糖溶液具有較高的滲透壓力，注射到血液中，會將組織中的水分吸收到血液中來。但在特殊情況下，卻可利用這種作用治病，如治療腦水腫。還有利尿作用。 ? 葡萄糖常與生理食鹽水一并注射，這是因為當(dāng)身體損失大量水分的時候，不僅需要補充葡萄糖，還需要補充鈉和氯，以保持身體體液酸堿的平衡。 10 ? 第三 生產(chǎn)葡萄糖所用原料和一些主要輔助材料 ? 一、玉米淀粉： ? 淀粉的物理性狀 ? 【 1】顆粒：淀粉呈白色粉末狀，但在顯微鏡下觀察， 卻 是些形狀和大小都不同的透明小顆粒； 一斤玉米淀粉據(jù)估計約有 8500億個顆粒。 顆粒的性狀可大致分為圓形、卵形和三角形。玉米淀粉顆粒有圓形和多角形兩種，用顯微鏡觀察淀粉顆粒能鑒別不同的淀粉品種。 ? 【 2】 水分含量： 淀粉含有相當(dāng)高的水分，如玉米淀粉在一般情況下，含水約為 12%，其他淀粉含水有 20%。 雖然含有這樣高的水分，卻不顯潮濕而呈干燥的粉末狀 。這是因為淀粉分子中的羥基和水分子相互生成氫鍵的緣故。淀粉的水分含量受周圍空氣濕度的影響，在陰雨天，濕度大，淀粉吸收空氣中的水汽使水分含量增高；在干燥的天氣濕度小，淀粉失散水分，使淀粉水分降低。 11 ? 【 3】糊化：淀粉混于冷水中，經(jīng)攪拌成乳狀的懸浮液，稱淀粉乳。若停止攪拌，淀粉則慢慢沉淀。若將淀粉乳加熱到一定溫度，淀粉顆粒開始膨脹，溫度繼續(xù)上升，顆粒繼續(xù)膨脹，可達原體積的幾倍到幾十倍。由于顆粒的膨脹，晶體結(jié)構(gòu)的消失，體積脹大，互相接觸，變成粘稠糊狀液體。雖停止攪拌，淀粉也不再會沉淀，這種現(xiàn)象稱為糊化，發(fā)生此糊化現(xiàn)象的溫度稱為糊化溫（ 46— 72℃ ） ? 淀粉的化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì) ? 【 1】 淀粉顆粒含有微量的非碳水化合物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、脂肪酸、無機鹽等。這些非碳水化合物與淀粉的化學(xué)結(jié)構(gòu)沒有什么關(guān)系，淀粉是純粹的碳水化合物。淀粉是葡萄糖組成的多糖。 ? 【 2】直連淀粉和支鏈淀粉 ? 淀粉是由直連淀粉和支鏈淀粉所組成。玉米淀粉中直連淀粉和支鏈淀粉的含量因品種不同而不同，玉米含直連淀粉一般為 26%；高連玉米淀粉中直連淀粉為 70— 80%左右；粘玉米和糯米等含直連淀粉不超過 1%，基本上是支鏈淀粉，所以粘性大。 12 O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O 下圖為直連淀粉分子結(jié)構(gòu)示意圖 下圖為支連淀粉分子結(jié)構(gòu)示意圖 13 O ? 二、酶制劑 ? 液化酶 ? 液化酶采用地衣芽孢桿菌經(jīng)深層培養(yǎng)、提取等工序精制而成 ,能隨機水解淀粉等碳水化合物。使淀粉乳溶液迅速產(chǎn)生可容性糊精和麥芽糖的液化液。 液化酶的 PH范圍為 ； 有效溫度范圍在噴射液化工藝中瞬間溫度可達105℃ 145℃ 仍能有效水解淀粉乳。 ? 糖化酶 ? 糖化酶是由黑曲霉優(yōu)良菌種經(jīng)深層發(fā)酵精制提煉而成的。淀粉乳液化后產(chǎn)生較短鏈的糊精和麥芽糖，糖化酶則主要用于這些短鏈液化液的繼續(xù)水解而最終成為葡萄糖。糖化酶活力 pH范圍為 ， 最佳溫度范圍 5860℃ 。 ? 酶制劑的物理特性： ? 外觀 褐色液體； 氣味 無刺激性氣味 ? 溶解度 易容于水； 比重 :、 ? 14 ? 三、助濾劑： ? 硅藻土是一種生物成因的硅質(zhì)沉積巖，由古代硅藻的遺骸組成。它具有一些獨特的性能，如：多孔性、較低的濃度、較大的比表面積、相對的不可壓縮性及化學(xué)穩(wěn)定性，特點是多孔而輕，表面積很大。 ? 硅藻土的單體多成長針狀，沉積于濾布上形成硅藻土層的孔隙，比原濾布的濾孔小的多，能阻擋很細小的固體顆粒如糖液中的蛋白質(zhì)。 ? 硅藻土沒有化學(xué)活性，與糖液不起因何化學(xué)反應(yīng)，不影響葡萄糖溶液的物理或化學(xué)性質(zhì)。葡萄糖生產(chǎn)中使用硅藻土的目的就是吸附、過濾糖液中的蛋白質(zhì)等雜質(zhì)。 15 ? 四、糖用脫色活性炭 活性炭是一種多孔徑的炭化物，有極豐富的孔隙構(gòu)造，具有良好的吸附特性，它的吸附作用是借助于物理及化學(xué)的吸咐力而成的。其外觀色澤呈黑色。每克活性