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jicunpeng

金虫 (小有名气)
akliuchao(金币+10, 博学EPI+1):我已经有了，不过还是谢谢，给你10个吧 2010-04-13 15:18
玉米淀粉加工结晶葡萄糖研究综述
董海洲，王兆升（山东农业大学，泰安  271000）

摘  要：本文综述了国内外淀粉加工结晶葡萄糖液化、糖化的方法以及葡萄糖结晶的方法，分析了液化、糖化及结晶存在的问题，指出了今后研究的重点。
关键词：淀粉；葡萄糖；液化；糖化；结晶

葡萄糖是自然界分布最广，也是最重要的单糖。植物器官与组织各部分、蜂蜜、动物的血液、淋巴液、脑脊液等中均有分布［1］。
葡萄糖的用途很广泛，特别是结晶葡萄糖，现在广泛应用在食品、医药、化学等行业。在食品加工中用在罐头、面包、糕点、果酱、果冻、低热量啤酒等生产中。医药中用来生产口服葡萄糖、注射葡萄糖液等。作为基质可以生产多类抗菌素及维生素，也可转化生产氨基酸。化工用来生产葡萄糖酸、葡萄糖醇、甘油、山梨酸、柠檬酸、苹果酸等有机酸及其衍生物［2］。
众所周知，葡萄糖是淀粉最重要的下游产品之一，同时也是玉米的重要深加工产品。尤其在美国，以玉米为原料生产的淀粉糖已全面代替了蔗糖，广泛进入了工业加工及家庭食用等各个领域［3］。在我国，淀粉糖产业的前景也相当广阔。
首先，我国有着非常丰富的玉米资源，2004年产量已达1.28亿t。同时，由于玉米易于运输和贮藏，可供周年生产，不受季节限制，淀粉含量高，制作较简便，主产品质量好，副产品种类多，利用价值高，所以玉米已逐渐成了我国制造淀粉的主要原料，玉米淀粉已占我国淀粉总产量的90％左右，因此，也就成了制造葡萄糖的理想选择［4］。
其次，从结晶葡萄糖的需求及生产情况来看，2000年全国的结晶葡萄糖的需求量为8万t，2001年为9万t，增长了12.5％；而2000年生产量仅为54700t，2001年生产量为57600t，增长了5.3％。目前，国内每年需求结晶葡萄糖30万t左右，且年需求以15％的速度递增。可见，结晶葡萄糖的生产增长速度远远跟不上市场的需求增长速度，生产规模还不能满足市场需要。因此，淀粉加工结晶葡萄糖，特别是玉米淀粉加工结晶葡萄糖对于促进农业经济发展，提高农民收入，以及推动玉米生产产业化的发展，具有重要的现实意义。
现就结晶葡萄糖加工中的关键技术加以综述。
1  淀粉液化、糖化的方法
目前国内外生产上采用淀粉加工葡萄糖的液化、糖化方法主要有：双酶法、酶酸法、酸法、酸酶法等几种［5］。
酸法水解淀粉最早始于西方，1811年化学家Kir.choff（柯尔乔夫）在添加硫酸于马铃薯淀粉乳以制胶粘剂时［6］，错误地多加了酸，得到了具有甜味的糖浆，这是淀粉制糖的开始。此后，淀粉水解制糖发展缓慢，直至20世纪20年代初，美国开始较大规模地用酸法技术制取葡萄糖和果糖糖浆等，酸法水解淀粉才开始快速发展，至今仍在有些地方沿用。但这种传统酸法水解工艺存在很多缺点：需要耐酸耐压设备；需要精制淀粉为原料；淀粉投料的质量分数较低，仅为20％左右；水解后必须中和，色泽深，精制费用大；淀粉转化为葡萄糖的收率低，不超过90％；水解过程中，由于葡萄糖的逆聚合反应而生成较多带苦味的低聚糖，葡萄糖必须用结晶法精制才能将苦味去除；久贮后还因生成氧化甲基糖醛而转变成褐色等。因此，这种传统工艺逐渐被新兴的酶法技术替代。
酶法制糖始于我国，我国饴糖的制造已有2000多年的历史，古籍早有记载：“饴，米蘖煮也”（《说文》），就是说饴糖是米饭与谷芽共同煮熬而成。古人不知道什么是酶，酶的概念的提出以及将酶提取出来使用，是19世纪才开始的。1833年Payer等［7］人从麦芽提取液中加酒精沉淀获得淀粉酶，可使2000倍的淀粉分解，不久淀粉酶被用于棉布退浆。1892年Calmette［8］从我国的药酒中分离出纯种根酶糖化酶，用于酒精发酵。1896年，本高峰让吉［9］首先用米曲霉固体培养法生产“他卡”淀粉酶，作为消化剂。1917年法国人Boidin与Effront等［10］又先后发现枯草菌可以分泌耐热且活性更强的α-淀粉酶［11］，并于1926年在德国设厂生产［8］，为微生物酶的工业化生产奠定了基础，直至1949年日本开始采用深层培养法生产细菌α-淀粉酶［10］后，微生物酶制剂的生产才进入大规模工业化的阶段。随着酶工业技术的进步，1955年德氏根酶与黑曲霉糖化酶首先被做成结晶［12］。1959年酶法生产葡萄糖获得成功［11］，大约1960年，日本开始用淀粉酶液化和葡萄糖淀粉酶糖化的双酶法生产结晶葡萄糖［8］。这不仅是葡萄糖工业的重大革新，也是葡萄糖生产史上的第一次大飞跃。
与传统酸法水解淀粉相比，酶法具有独特的优点［13］：可在常温常压和温和酸度下，高效地进行催化反应，简化了设备，改善了劳动条件和降低了成本；酶催化所需的活化能极低，催化效率远比无机酸高，α-淀粉酶与糖化酶共同作用于淀粉，得到的葡萄糖液DE值达98％以上；酶水解具有专一性，制得产品的纯度高；酶本身是蛋白质，无毒，对酸碱度极为敏感，故可简单地采用调节酸碱度、改变反应温度或添加抑制剂等方法来控制反应的进行；酶的来源广泛，许多动植物和微生物都可作为某些酶的原料；酶可以回收，重复利用。现在生产中大多使用此法。但是，普通的酶法制糖相对生产周期较长，糖液过滤困难。
约在1940年美国开始采用酸酶合并糖化工艺生产高甜度糖浆。传统的酶酸法是采用加酸至pH1.5左右再加压糖化，利用酸水解有效率高、速度快、时间短、过滤容易的特点，但酸水解选择性差，杂质分解多，颜色深，精制费用高［14］。
陈三宝在粗淀粉酶酸法生产液体葡萄糖新工艺的研究中表明，用粗淀粉原料生产液体葡萄糖，采用酶液化，离交酸化糖化新工艺，水解效率高，杂质分解少，精制费用低，过滤通畅，成品质量好，克服了传统酶酸法工艺杂质分解多，成品质量不稳定的缺点［14］。
近年来，连续喷射技术在淀粉液化、糖化中也得到了应用，与双酶法相得益彰，为促进结晶葡萄糖的生产起了非常重要的作用。
2  葡萄糖的结晶方法
在葡萄糖结晶工艺研究方面，19世纪由于对葡萄糖的几种异构体的化学和结晶规律缺乏了解，制造结晶葡萄糖的研究成就不大。到1920年，美国牛柯克发现含水葡萄糖比无水葡萄糖容易结晶，使用25％～30％湿晶种的冷却结晶法容易控制，并且所得结晶产品易于用离心机分离，产品质量高，因此被世界各国普遍采用，现在工业上基本上还应用此结晶工艺。
宋黎、李新兰在《酸法生产葡萄糖的冷却结晶》中针对糖液纯度、温度、搅拌、晶种、饱和度及结晶罐类型对结晶速度的影响做了研究，为生产中葡萄糖结晶速度的提高提供了理论依据［15］。
我国目前在制糖结晶过程中主要采用的结晶方式是间歇结晶，这种结晶方式的主要缺点是：设备庞大，单台设备劳动生产率低，难于平稳控制，产品质量不稳定。近年来，虽然对连续结晶进行了一些研究，但是由于结晶工艺较复杂，需要控制的参数较多，自动化控制难度较大，所以，尽管个别厂家试用了连续结晶，但从总的情况来看不尽如人意。
戴春红在《连续结晶器在柠檬酸及葡萄糖结晶中应用》中介绍了从国外引进的连续结晶生产线，该结晶器各项工艺点控制是由一系列液位变送器、温度变送器通过计算机来完成的，具有调整迅速、指标精确、连续性强的特点。工艺参数的微小变化，计算机都能及时调节，使生产稳定。它最大的特点就是连续性，不断地进料，迅速产生晶体，不断地进入下一工序［16］。
传统的结晶方法结晶率一般在72％以内，结晶时间一般需要72～120h［15］。笔者通过改变晶种的实验证明，葡萄糖结晶速度和结晶转化率还有进一步提高的可能。
3  今后研究的重点
根据以上分析，在玉米淀粉加工结晶葡萄糖的过程中，淀粉的液化、糖化速度，葡萄糖的转化率，葡萄糖的结晶速度、结晶率是制约葡萄糖生产的瓶颈问题。
因此，新的高温、高效淀粉酶的研制及液化、糖化作用的机理和条件控制将是淀粉加工结晶葡萄糖的第一个研究重点。今后研究的第二个重点应该是葡萄糖结晶速度和结晶率提高的问题。第三个重点是整个加工生产的连续化问题。
以上问题的研究，对于改变当前国内结晶葡萄糖加工企业生产效率低、生产规模小、产品质量差、在国际上竞争力差的现状，将具有重要的指导作用。◇

参考文献
［1］天津轻工业学院，无锡轻工业学院合编.食品生物化学.轻  工业出版社， 1988.
［2］ 罗明朗.淀粉水解产品的生产与应用.粮食与饲料工业，  1995，7：38.
［3］ 石桂春.美国玉米加工业的历史与现状.玉米科学，2001，  9（2）：83-84.
［4］ 孙义章.玉米淀粉制葡萄糖和果葡糖浆.贮藏加工，2001.
［5］ 林勇.淀粉与葡萄糖的生产.江西科学技术出版社，1986.
［6］ 张力田.果糖产品的发展.食品与发酵工业，1997，23（2）：
57-69.
［7］ Uhlig，Helmut.Industrial Enzymes and Their    Applications.New York：Wiley，1988.
［8］ Mayer F C，Larner J.Substrate cleavage point of the α-  and β-amylases.Am Chem Soc，1959，81：188-193.
［9］ Fukumoto J，Yamamoto T，Ichikawa K.Proc Fructose   production.Jap Acad，1915，27：352-358.
［10］ Wellk N E，Campell L L.Effect of carbin sourses on formation of α-amylase by bacillus stearothermophilus.Bact，1963，86：681-686.
［11］ Godfrey，Toffy.Industrial Enzymology：the application of enzymes in industry.New York：Nature Press，1983.
［12］ PazurJH，Knull H R，CepurA.Glycoenzymes：Structure  and  properties of the two for ms of glucoamylase from Aspergillus niger.Carbohydr Rer，1971，20：83-96.
［13］ 刘佐才，候平然.酶法生产果葡糖浆的发展.冷饮与速冻食品，2001，9：39-41.
［14］ 陈三宝.粗淀粉酶酸法生产液体葡萄糖新工艺的研究.西部粮油科技，1998，3：29-32.
［15］ 宋黎，李新兰.酸法生产葡萄糖的冷却结晶.辽宁化工，1997，5：160-167.
［16］ 戴春红.连续结晶器在柠檬酸及葡萄糖结晶中应用.中国甜菜糖业，1997，2：51-52

参考下这篇文章 最好联系下作者 呵呵 祝你好运
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敢于好高骛远，善于脚踏实地
2楼2010-04-12 18:44:11
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