上期我们谈了液化的控制以及糖化的方式!

这期我们再来谈谈不同麦芽糖浆的生产工艺。

普通麦芽糖浆的麦芽糖含量不高,使用一种麦芽糖糖化酶就可以生产,一般多使用真菌淀粉酶进行糖化。真菌淀粉酶(EC 3.2.1.1,α-D-葡聚糖水解酶)源自米曲霉,可以迅速水解胶凝淀粉,任意切断直链淀粉和支链淀粉的α-1,4-葡糖苷键,产生可溶性糊精以及少量的葡萄糖与麦芽糖。

如果用此酶水解反应时间过长,就会产生含较高麦芽糖以及少量葡萄糖的糖浆。该酶也能水解麦芽三糖,产生葡萄糖和麦芽糖。

麦芽糖浆的特点和用途(麦芽糖浆的生产和控制)(1)

真菌淀粉酶对淀粉的水解度在40%~50%,因此产生的麦芽糖一般在50%左右。一般工厂在糖化过程中控制糖化DE值达到45%~48%,即可结束糖化反应。也有工厂在DE值达到45%后,添加少量糖化酶,使DE值达到50%以上。

糖化温度控制在55~58℃,适当提高糖化温度可以抑制杂菌的污染,但是不要超过60℃,否则会影响真菌淀粉酶的热稳定性,导致酶活力下降。糖化pH控制在5.0~5.5之间,选择耐酸型的高温淀粉酶,控制液化pH值低一些,可以省略糖化时再调节pH值的麻烦。糖化时间控制在12h以内,太长会增加染菌的危险。终止糖化反应可通过升温到80℃,并维持10~20min,或降低pH值低于4,使酶失去活力停止继续反应。高麦芽糖浆

麦芽糖浆的特点和用途(麦芽糖浆的生产和控制)(2)

普通麦芽糖浆采用的真菌淀粉酶,由于是内切酶,因此选择性不是太高,在产生大量麦芽糖的时候,由于其也可以水解麦芽三糖,所以也同时产生一定量的葡萄糖,从而影响到麦芽糖含量的进一进一步提高。因此要生产更高含量的麦芽糖,就要选择水解方式与真菌淀粉酶有所不同的酶,以降低葡萄糖的含量,通常选择从植物来源的选择性高的外切β-淀粉酶。

β-淀粉酶(1,4-α-D-葡萄糖麦芽水解酶,EC3.2.1.2)是由大豆、大麦麦芽、麸皮及其他来源中提取的,以大麦β-淀粉酶最好。β-淀粉酶是一种外切酶,它能够从液化淀粉的非还原性末端依次切断α-1,4-葡糖苷键,产生一个双糖(麦芽糖),但遇到淀粉的支点(α-1,6-葡糖苷键)水解即停止,所以会残留较多的β-极限糊精,葡萄糖少于1%。

麦芽糖浆的特点和用途(麦芽糖浆的生产和控制)(3)

生产高麦芽糖浆单独使用β-淀粉酶,麦芽糖的含量不会超过60%,必须配合普鲁兰酶的作用来打开支点,使β-淀粉酶继续作用。普鲁兰酶(E C 3.2.1.41)是一种脱支酶,催化支链淀粉和糊精中的α-1,6-D-葡糖苷键产生包含α-1,4-键的线性低聚糖。普鲁兰酶通常与糖化酶及β-淀粉酶共同使用来生产高葡萄糖浆和高麦芽糖浆。

 β-淀粉酶和普鲁兰酶的最适温度非常匹配,都可以在60℃下进行糖化,如果要抑制杂菌污染,糖化温度可以提高到62℃。在糖化pH上,普鲁兰酶更耐酸一些,最适pH比β-淀粉酶低一些,所以,使用这两种酶糖化时,pH值控制在5.0~5.2比较合适。

麦芽糖浆的特点和用途(麦芽糖浆的生产和控制)(4)

超高麦芽糖浆(>75%麦芽糖) 

据预测,世界上对超高麦芽糖浆(>80%麦芽糖)的需求将会大大增加。含麦芽糖60%及葡萄糖少于1%的高麦芽糖浆,可只用大麦β-淀粉酶(OPTIMALT BBA)来制得。β-淀粉酶既不能水解,也不能超越支链淀粉的α-1,6-D-葡糖键。如果添加脱支酶,如普鲁兰酶(E C 3.2.1.41)和异淀粉酶(E C 3.2.1.68),就有可能生产含70%~90%的麦芽糖浆。添加麦芽三糖酶的话,最高可以达到98%的麦芽糖浆。

由酶法得到麦芽糖浆的麦芽糖量还取决于反应条件,如干物量、液化DE值及酶添加量等。进一步可纯化到95%以上,通常使用的纯化方法有碳色谱、溶剂沉淀、膜分离及模拟移动床。

麦芽糖浆的特点和用途(麦芽糖浆的生产和控制)(5)

采用酶法生产超高麦芽糖浆时,对淀粉液化程度的控制非常关键,它直接影响到最终麦芽糖含量的高低。β-淀粉酶是一种外切酶,它能依次从直链淀粉的非还原性末端切下双糖(麦芽糖)。理论上,如果直链淀粉是由偶数个葡萄糖单元组成,则切下的都是双糖,不产生单糖(葡萄糖)。同样,如果直链淀粉是由奇数个葡萄糖单元组成,则将产生一个单糖。

可以想象,如果淀粉链的长度越长,则切下的单糖的概率就越少,反之,切下单糖的可能性就越大。

麦芽糖浆的特点和用途(麦芽糖浆的生产和控制)(6)

因此,控制淀粉的液化程度,就是要使淀粉链的长度控制在尽可能低的合理范围,使糖化最终产物中的葡萄糖含量尽可能地降低,也就能够产生更多的麦芽糖。

在实际生产中,选择性能优良的高压喷射器,适当提高喷射温度,控制好酶的添加量和整个液化过程的时间,将DE值最好控制在3%~5%之间,这些都是生产控制的关键。

由于液化的DE值偏低会使淀粉黏度增加,当冷却到一定温度后,淀粉会因为凝沉作用而产生老化现象,造成糊化淀粉非还原性再结晶,影响β-淀粉酶的水解效果。因此,淀粉乳的浓度可适当降低。液化后的灭酶也同样重要,否则,残余的淀粉酶会在糖化时增加葡萄糖的含量,从而降低麦芽糖的含量。

麦芽糖浆的特点和用途(麦芽糖浆的生产和控制)(7)

综上所述,这里给出不同类型的麦芽糖浆的生产方法。

普通麦芽糖浆推荐真菌淀粉酶或者β-淀粉酶;高麦芽糖浆推荐β-淀粉酶和普鲁兰酶;超高麦芽糖推荐β-淀粉酶、普鲁兰酶和中温淀粉酶。

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