【正文】 藍(lán)糊精 紅糊精 無(wú)色糊精 麥芽糖 葡萄糖 水解過(guò)程： 水解過(guò)程中存在三大化學(xué)反應(yīng)： 復(fù)合二糖 復(fù)合低聚糖 水解 淀粉 葡萄糖 5羥甲基糖醛 有機(jī)酸、有色物質(zhì) 1 3 2 21 （ 1）水解反應(yīng)速度 （ C6H10O5)n+nH2O n C6H12O6 酸 影響水解反應(yīng)速度常數(shù) k的幾個(gè)因素 k=α 從水解糖的質(zhì)量和降低糖耗， 提高原料的出糖率來(lái)看，酶解法最好，酸解法最差 。有些淀粉原料顆粒大小不一，如用酸法水解，則 常使水解不均勻，出糖率低 。 優(yōu)點(diǎn)： 酸液化速度快 ，糖化時(shí)可以采用較高的淀粉乳濃度， 提高生產(chǎn)效率 ；酸用量少，產(chǎn)品的色澤淺， 糖液質(zhì)量高 。 18 3酸酶結(jié)合法 酸酶結(jié)合法是集中了 酸解法和酶解法制糖的優(yōu)點(diǎn) 而采用的生產(chǎn)方法，它又可分為： A、酸酶法： 是先將 淀粉 用 酸水解成糊精或低聚糖 ，然后再用 糖化酶將其水解成葡萄糖 的工藝。 優(yōu) 點(diǎn) 17 缺點(diǎn) 酶解法 反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng) ， 設(shè)備要求較多， 且酶是蛋白質(zhì)，易 引起糖液過(guò)濾困難 。 如酸解法一般使用含 18%20%淀粉的淀粉乳 ， 而酶解法可用含34%40%淀粉的淀粉乳 ， 并且可以采用粗原料 。因此酶解法又稱(chēng)為 雙酶法或多酶法 。生產(chǎn)上這兩步分別稱(chēng)為 液化和糖化 。 酸解法 15 酶解法是利用專(zhuān)一性很強(qiáng)的 淀粉酶 及 糖化酶 將淀粉水解為葡萄糖的方法。 14 又稱(chēng) 酸糖化法 ，它是以酸為催化劑在高溫下將淀粉水解轉(zhuǎn)化為葡萄糖的方法。 還原糖含量 DE值 = ? 100% 干物質(zhì)含量 用于制備淀粉的原料主要有薯類(lèi)、玉米、小麥、 大米等富含淀粉的農(nóng)產(chǎn)品。 淀粉 藍(lán)糊精 紅糊精 無(wú)色糊精 麥芽糖 葡萄糖 （ C6H10O5)n+nH2O n C6H12O6 酸或酶 13 一、淀粉水解糖的制備方法 葡萄糖值 DE值 工業(yè)上用 DE值（也稱(chēng) G值）表示 淀粉糖的糖組成 。因此在氨基酸、抗生素有機(jī)酸等的生產(chǎn)中，都要求 先對(duì)淀粉或淀粉原料進(jìn)行糖化，制成淀粉水解糖后使用 。 選擇合適的原料 標(biāo)準(zhǔn)： 原料中碳的可利用率高； 發(fā)酵率高，而且盡可能使發(fā)酵殘余物少； 原料質(zhì)量好，成分穩(wěn)定，污染變質(zhì)少，易滅菌； 廉價(jià)，來(lái)源方便，易于保藏。 11 原料的選擇及處理 培養(yǎng)基是微生物生長(zhǎng)繁殖需要的營(yíng)養(yǎng)環(huán)境。 但液體深層發(fā)酵消耗能源多，設(shè)備復(fù)雜，需要較大的投資，有廢物排除等 缺點(diǎn) 。 將培養(yǎng)液放入不銹鋼制成的發(fā)酵罐，在罐內(nèi)進(jìn)行 深層發(fā)酵 。 8 液體發(fā)酵的方式： 將培養(yǎng)基放在瓷盤(pán)內(nèi)，進(jìn)行靜止培養(yǎng)，稱(chēng) 淺盤(pán)發(fā)酵（表面發(fā)酵） 。 6 固體發(fā)酵的 優(yōu)點(diǎn) ： 操作簡(jiǎn)便、發(fā)酵過(guò)程容易控制、對(duì)無(wú)菌要求相對(duì)較低、不易發(fā)生大面積的污染； 基質(zhì)含水量低，生物反應(yīng)器的體積??； 發(fā)酵的副產(chǎn)物可以綜合利用，不需廢水處理； 供氧由氣體擴(kuò)散或間接通風(fēng)完成，能耗低； 能在一定程度上解除產(chǎn)物抑制，可獲得較高的次級(jí)代謝產(chǎn)物。 兼性厭氧發(fā)酵： 產(chǎn)生酒精的酵母菌是一種兼性厭氧微生物，在缺氧條件下進(jìn)行酒精發(fā)酵，積累酒精，在大量通氣條件下則進(jìn)行好氧發(fā)酵，產(chǎn)生大量酵母細(xì)胞。如檸檬酸發(fā)酵、草酸發(fā)酵、谷氨酸發(fā)酵以及各種抗生素發(fā)酵等。完整的微生物發(fā)酵工程應(yīng)該包括從原料到獲得終產(chǎn)品的過(guò)程，即 菌種是基礎(chǔ)，發(fā)酵是關(guān)鍵，分離純化是保障 。現(xiàn)代微生物發(fā)酵及技術(shù)教程 2 微生物發(fā)酵的類(lèi)型 原料的選擇和處理 滅菌和空氣凈化工程 菌種的培養(yǎng) 發(fā)酵過(guò)程的分析檢驗(yàn) 發(fā)酵培養(yǎng)方法 3 發(fā)酵工程是利用微生物細(xì)胞的代謝過(guò)程生產(chǎn)有用的各種產(chǎn)物的過(guò)程，它由 三個(gè)核心部分 組成：一、生產(chǎn)特定產(chǎn)物的微生物 菌種的選育 ；二、利用適當(dāng)?shù)脑O(shè)備和技術(shù)為菌種 提供最佳條件 ，充分發(fā)揮菌種的生產(chǎn)能力；三、將發(fā)酵產(chǎn)生的產(chǎn)物經(jīng)分離、純化，以 提高收率獲得質(zhì)量合格的產(chǎn)品 。 微生物發(fā)酵工業(yè)以 發(fā)酵為主 ，發(fā)酵水平的好壞是整個(gè)生產(chǎn)的關(guān)鍵，但 后處理 在發(fā)酵生產(chǎn)中也占有重要的地位 。 4 微生物發(fā)酵的類(lèi)型 按照微生物對(duì) 氧氣的要求、發(fā)酵采用的方式、發(fā)酵產(chǎn)物的特性 ，將發(fā)酵分為不同的類(lèi)型： 按照微生物對(duì) 氧氣的要求分類(lèi) 好氧發(fā)酵： 指發(fā)酵產(chǎn)物形成時(shí) 需要充足的氧氣 。 厭氧發(fā)酵： 指發(fā)酵時(shí) 不需要提供氧氣 ，如丙酮 丁醇發(fā)酵、乳酸發(fā)酵、丙酸發(fā)酵、丁酸發(fā)酵等。 5 按微生物發(fā)酵采用的培養(yǎng)基狀態(tài)分類(lèi) 固體發(fā)酵 固態(tài)發(fā)酵是指沒(méi)有或幾乎沒(méi)有自由水存在下，在有一定濕度下的固態(tài)基質(zhì)中，用一種或多種微生物的一個(gè)生物反應(yīng)過(guò)程。 7 缺點(diǎn)： 廠房面積大； 生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)不夠完善； 難以準(zhǔn)確測(cè)定含水量、菌體量和二氧化碳生成量等發(fā)酵參數(shù)； 微生物生長(zhǎng)速度緩慢，容易污染； 只適合用于耐低活性水的菌等的發(fā)酵。該法存在不少的缺點(diǎn)，如勞動(dòng)強(qiáng)度大，占地面積大，產(chǎn)量小，易染雜菌等，因此迅速被液體深層發(fā)酵所取代。 9 液體深層發(fā)酵的 優(yōu)點(diǎn) ： 液體為懸浮狀態(tài)為許多微生物提供最適合生長(zhǎng)環(huán)境， 菌體生長(zhǎng)快，發(fā)酵產(chǎn)率高，發(fā)酵周期短 ； 在液體中，菌體、底物、產(chǎn)物以及發(fā)酵產(chǎn)生的熱量易于擴(kuò)散，使發(fā)酵可在均質(zhì)條件下進(jìn)行， 易于控制，便于擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模 ； 廠房面積小，生產(chǎn)效率高，易進(jìn)行自動(dòng)控制，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定 ； 產(chǎn)品 易于提取和精制 。 10 發(fā)酵的一般工藝過(guò)程 微生物發(fā)酵產(chǎn)物雖然多種多樣，發(fā)酵類(lèi)型不一，但總體上的 工藝流程 是相似的，包括以下過(guò)程： 原料的處理和滅菌； 空氣的凈化除菌； 菌種的擴(kuò)大培養(yǎng)； 發(fā)酵的條件控制； 產(chǎn)品的提取精制等階段。培養(yǎng)基成分包括碳源、氮源、無(wú)機(jī)鹽、微量元素和水等。 12 淀粉水解糖的制備 淀粉是由葡萄糖組成 的生物大分子，除少數(shù)霉菌可以直接利用淀粉外，目前 大多數(shù)微生物都不能直接利用淀粉 ，如氨基酸產(chǎn)生菌、酒精酵母、抗生素產(chǎn)生菌等。 將淀粉水解為葡萄糖的過(guò)程稱(chēng)為 糖化 ，制得的糖溶液叫 淀粉水解糖 。糖 化液中的還原糖含量（以 G計(jì)算）占干物質(zhì)的百分率稱(chēng)為。根據(jù) 原料淀粉的性質(zhì) 及 采 用的催化劑不同 ，淀粉水解為葡萄糖的方法有 酸解法 、 酶解法 以及 酸酶結(jié)合法 等三種。 優(yōu)點(diǎn)： 生產(chǎn)方便，設(shè)備簡(jiǎn)單，水解時(shí)間短，設(shè)備生產(chǎn)能力大； 缺點(diǎn)： a反應(yīng)在 高溫高壓及酸條件下進(jìn)行 ，對(duì)設(shè)備有耐腐蝕、耐高溫和耐高壓的要求； b發(fā)生副反應(yīng)，葡萄糖損失， 淀粉的轉(zhuǎn)化率低 ； c對(duì)原料要求嚴(yán)格 。 酶解法可分為兩步： 第一步，利用 α 淀粉酶 將淀粉 液化 ； 第二步，利用 糖化酶 將糊精或低聚糖進(jìn)一步水解轉(zhuǎn)化為 葡萄糖 。由于在該過(guò)程中淀粉的液化和糖化都是在酶的作用下進(jìn)行的。 酶解法 16 ? ， 反應(yīng)條件較溫和 ， 不需要耐高溫高壓或耐酸腐蝕的設(shè)備； ? ， 副反應(yīng)少 ，故水解糖液純度高 ， 淀粉轉(zhuǎn)化率高； ? 。 ? 、顏色淺、無(wú)苦味、質(zhì)量高， 有利于糖液的充分利用 。當(dāng)然，隨著酶制劑生產(chǎn)及應(yīng)用技術(shù)的提高，酶解法制糖將逐漸取代酸解法制糖。一般采用將淀粉先用酸水解到 DE值達(dá) 1015，在降溫中和后，用糖化酶進(jìn)行糖化。 19 B、酶酸法 ：是先將淀粉乳用 α 淀粉酶液化 到一定程度，再用 酸水解成葡萄糖 的工藝。生產(chǎn)中應(yīng)用 酶酸法 ，可采用粗淀粉為原料，粉料濃度較酸解法高， 生產(chǎn)易控制，耗時(shí)短，且酸解時(shí) PH值稍高，以減輕淀粉水解的副反應(yīng)。從制糖過(guò)程 所需的時(shí)間看，酸解法最短，酶解法最長(zhǎng) 。Nλ 1） α 為催化劑活性系數(shù) 催化劑 HCl H2SO4 H3PO4 HAC HBr HI α值 1 各種酸的 α值 2） N為酸的摩爾濃度 3） δ 為多糖的水解性常數(shù) 多糖的種類(lèi) 棉花 淀粉 木材稻草 半纖維素 蔗糖 δ值 1 400 10400 100 22 4） λ 為水解溫度 不同溫度下淀粉水解反應(yīng)速度常數(shù) 溫度 ℃ 119 133 138 143 k值 結(jié)論： 淀粉水解所用的 催化劑種類(lèi) 、 濃度 、 反應(yīng)溫度 均對(duì) 水解反應(yīng)速度有很大的影響 ，是我們?cè)谒膺^(guò)程 中必須注意的主要因素。當(dāng)然此復(fù)合反應(yīng)是可逆的，復(fù)合糖可以再水解變成葡萄糖。 酸法水解淀粉過(guò)程中，由于反應(yīng)溫度、壓力過(guò)高，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，葡萄糖受酸和熱的影響發(fā)生分解反