食品加工技术：液化工序中的酶糖化

（一）淀粉酶（表1-5-2）

表1-5-2　淀粉酶种类及特点

（二）酶液化

1.定义

液化是使糊化后的淀粉发生部分水解，暴露出更多可被糖化酶作用的非还原性末端。它是利用液化酶使糊化淀粉水解到糊精和低聚糖程度，使黏度降低，流动性提高，工业上称为液化。酶液化和酶糖化的工艺称为双酶法或全酶法。液化也可用酸，酸液化和酶糖化的工艺称为酸酶法。液化采用的酶是α-淀粉酶，由芽孢杆菌BF-7658产的液化型淀粉酶和由枯草杆菌产生的细菌糖化型α-淀粉酶。

2.液化程度

葡萄糖淀粉酶属于外切酶，水解只能由底物分子的非还原尾端开始，底物分子越多，水解生成葡萄糖的机会就越多。但是葡萄糖淀粉酶是先与底物分子生成络合结构，而后发生水解催化作用，这需要底物分子的大小具有一定的范围，有利于这种络合结构。根据生产经验，淀粉的酶液化工序中水解到葡萄糖值15～20之间为宜。

3.液化方法

（1）升温液化法　30%～40%的淀粉乳调节pH值为6.0～6.5，加入CaCl2调节钙离子的浓度到0.01 mol/L，加入需要量的液化酶，在保持剧烈搅拌的情况下，喷入蒸汽加热到85～90℃，在此温度保持30～60 min，加热至100℃以终止反应。此法为最简单的液化方法，液化效果较差。

（2）高温液化法　将淀粉调节好pH值和钙离子浓度，加入需要量的液化酶，用泵打经喷淋头引入液化桶中约90℃热水中，淀粉受热糊化、液化，由桶的底部流出，进入高温桶中，于90℃保持40 min。此法效果较好，但液化欠均匀。

（3）喷射液化法　先通蒸汽入喷射器预热到80～90℃，用位移泵将淀粉乳打入，蒸汽喷入淀粉乳的薄层，引起糊化、液化。此法液化效果好，糖化液的过滤性质好，设备少，适合连续操作。

酸液化法的过滤性质好，但最终糖化程度低于酶液化法。酶液化法的糖化程度较高，但过滤性较差。为了利用两者的优点，有酸酶合并液化法，先用酸液化到葡萄糖值约4，再用酶液化到需要程度，这种液化法再经酶糖化后，糖化程度可达葡萄糖值97，稍低于酶液化法，但过滤性好。

（三）酶糖化(www.xing528.com)

在液化工序中，淀粉经α-淀粉酶水解成糊精和低聚糖范围的较小分子产物，糖化时利用葡萄糖淀粉酶进一步将这些产物水解成葡萄糖。纯淀粉通过完全水解，会增重，每100份淀粉完全水解能生成111份葡萄糖，但现在工业生产技术还没有达到这种水平。双酶法工艺的现在水平，每100份纯淀粉只能生成105～108份葡萄糖，这是因为有水解不完全的剩余物和复合产物如低聚糖和糊精等存在。如果在糖化时采取多酶协同作用的方法，例如除葡萄糖淀粉酶以外，再加上异淀粉酶或普鲁蓝酶并用，能使淀粉水解率提高，且所得糖化液中葡萄糖的百分率可达99%以上。

双酶法生产葡萄糖工艺的水平，糖化2 d葡萄糖值达到95～98。在糖化的初阶段，速度快，第一天葡萄糖达到90以上，以后的糖化速度变慢。葡萄糖淀粉酶对于α-1，6糖苷键的水解速度慢，提高用酶量能加快糖化速度，但考虑到生产成本和复合反应，不能增加过多。降低浓度能提高糖化程度，但考虑到蒸发费用，浓度也不能降低过多，一般采用浓度约30%。

1.糖化机理

糖化是利用葡萄糖淀粉酶从淀粉的非还原性尾端开始水解α-1，4葡萄糖苷键，使葡萄糖单位逐个分离出来，从而产生葡萄糖。它也能将淀粉的水解初产物如糊精、麦芽糖和低聚糖等水解产生β-葡萄糖。它作用于淀粉糊时，反应液的碘色反应消失很慢，糊化液的黏度也下降较慢，但因酶解产物葡萄糖不断积累，淀粉糊的还原能力却上升很快，最后反应几乎将淀粉100%水解为葡萄糖。

葡萄糖淀粉酶不仅由于酶源不同造成对淀粉分解率有差异，即使是同一菌株产生的酶中也会出现不同类型的糖化淀粉酶。如将黑曲菌产生的粗淀粉酶用酸处理，使其中的α-淀粉酶破坏，然后用玉米淀粉吸附分级，获得易吸附于玉米淀粉的糖化型淀粉酶Ⅰ及不吸附于玉米淀粉的糖化型淀粉酶 Ⅱ两个分级，其中Ⅰ能100%地分解糊化过的糯米淀粉和较多的α-1，6键的糖原及β-界限糊精，而酶 Ⅱ仅能分解60%～70%的糯米淀粉，对于糖原及β-界限糊精则难以分解。除了淀粉的分解率因酶源不同而有差异外，耐热性、耐酸性等性质也会因酶源不同而有差异。

不同来源的葡萄糖淀粉酶在糖化的适宜温度和pH值也存在差别。例如曲霉糖化酶为55～60℃，pH值3.5～5.0；根霉的糖化酶为50～55℃，pH值4.5～5.5；拟内孢酶为50℃，pH值4.8～5.0。

2.糖化操作

糖化操作比较简单，将淀粉液化液引入糖化桶中，调节到适当的温度和pH值，混入需要量的糖化酶制剂，保持2～3 d达到最高的葡萄糖值，即得糖化液。糖化桶具有夹层，用来通冷水或热水调节和保持温度，并具有搅拌器，保持适当的搅拌，避免发生局部温度不均匀现象。

糖化的温度和pH值决定于所用糖化酶制剂的性质。曲霉一般用60℃，pH值4.0～4.5，根霉用55℃，pH值5.0。根据酶的性质选用较高的温度，可使糖化速度较快，感染杂菌的危险较小。选用较低的pH值，可使糖化液的色泽浅，易于脱色。加入糖化酶之前要注意先将温度和pH值调节好，避免酶与不适当的温度和pH值接触，活力受影响。在糖化反应过程中，pH值稍有降低，可以调节pH值，也可将开始的pH值稍高一些。

达到最高的葡萄糖值以后，应当停止反应，否则，葡萄糖值趋向降低，这是因为葡萄糖发生复合反应，一部分葡萄糖又重新结合生成异麦芽糖等复合糖类。这种反应在较高的酶浓度和底物浓度的情况下更为显著。葡萄糖淀粉酶对于葡萄糖的复合反应具有催化作用。

糖化液在80℃，受热20 min，酶活力全部消失。实际上不必单独加热，脱色过程中即达到这种目的。活性炭脱色一般是在80℃保持30 min，酶活力同时消失。

提高用酶量，糖化速度快，最终葡萄糖值也增高，能缩短糖化时间。但提高有一定的限度，过多反而引起复合反应严重，导致葡萄糖值降低。