一种制备淀粉糖的糖化工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种制备淀粉糖的糖化工艺，通过在淀粉乳经液化后得到的料液中添加微生物源天然防腐剂，以料液的体积为基准，微生物源天然防腐剂的添加量为0.1-10g/L。糖化过程中，取样检测料液的pH值，当料液的pH值低于糖化酶的最佳活性pH范围时，则通过加碱调节料液的pH值至糖化酶的最佳活性pH范围内，然后补充添加微生物源天然防腐剂，维持料液的pH值在糖化酶的最佳活性pH范围内。微生物源天然防腐剂的添加抑制了料液中微生物的产生，保持料液的pH值的稳定；减少了糖化过程中碱的使用量，大大降低了后续离子交换的负荷和工人操作上的难度；缩短了糖化时间，改善了糖化的最终效果。
【专利说明】一种制备淀粉糖的糖化工艺
【技术领域】
[0001] 本发明属于淀粉糖的制备领域，特别涉及淀粉糖制备工艺中的糖化工艺，尤其适 用于制备麦芽糖的糖化工艺。
【背景技术】
[0002] 利用含淀粉的粮食、薯类等为原料，经过酸法、酸酶法或双酶法制取的糖统称为淀 粉糖，包括麦芽糖、葡萄糖、果葡糖浆等。
[0003] 酸法是利用酸为催化剂，在高温高压下水解淀粉的方法。该方法工艺简单、生产周 期短，但对于设备的耐腐蚀性、耐高温性、耐高压性要求较高，而且生产过程中生成的副产 物较多，水解程度不易控制，目前工业上已较少使用酸法制备淀粉糖。酸酶法指将淀粉用酸 水解成糊精或低聚糖，然后再利用糖化酶进行糖化。双酶法指淀粉先经过液化酶液化成糊 精或低聚糖，再利用糖化酶进行糖化。酸酶法和双酶法在水解质量及原料利用率有较大优 势，为工业中常用的淀粉糖制备方法。
[0004] 酸酶法和双酶法均利用糖化酶进行糖化，为淀粉糖的生产中的关键工艺。糖化酶 作用于淀粉分子时，不仅可以水解α -1，4葡萄糖糖苷键，还能水解α -1，6葡萄糖糖苷键和 α-1，3葡萄糖糖苷键。糖化工艺的时间一般较长，而且糖化温度比较低，另外由于丰富碳源 的存在，很容易滋生微生物，微生物产生的二氧化碳、有机酸等会导致糖化液的pH值不断 的降低。但糖化酶的活性对pH值有较高的要求，过低的pH值会大大降低糖化酶的活性，甚 至失去活性。生产中一般通过在糖化过程中不断添加碱来稳定糖化液的pH值，以保证糖化 酶维持在较高的活性状态。但是碱的添加，一方面增加了人工控制的难度，另一方面也增加 了后续离子交换的负荷，从而大大增加了生产成本。
[0005] 微生物源天然防腐剂是通过微生物体产生的抑菌物质，主要有乳酸链球菌素、纳 他霉素、溶菌酶、ε-聚赖氨酸、曲酸、苯乳酸等。近年来，随着人们对食品安全性要求的提 高，天然防腐剂的应用也随之不断扩大。作为天然防腐剂中研究与应用最为深入的微生物 源天然防腐剂，以其抗菌能力强、对人体无毒无害、易溶水性、热稳定性强、pH值适用范围 广、不易被细菌利用、不影响食品本身风味口感等优点被广泛关注。微生物源天然防腐剂已 广泛应用于干酪、糕点、肉制品、水产品等食品中。
[0006] 乳酸链球菌素是以蛋白质为原料，通过乳酸链球菌发酵提取而成的一种多肽物 质。能够抑制大部分革兰氏阳性菌的生长和繁殖，还包括对产芽孢杆菌、耐热腐败菌、生孢 梭菌等的抑制作用。
[0007] 纳他霉素是一种由链霉菌发酵产生的天然抗真菌化合物，属于多烯大环内酯类。 既可以广泛有效的抑制各种霉菌、酵母菌的生长，又能抑制真菌毒素的产生。
[0008] 溶菌酶是一种能水解致病菌中黏多糖的碱性酶，以蛋清为原料富含碱性氨基酸。 其对革兰氏阳性菌、好气性孢子形成菌等均有良好的抗菌能力，尤其对溶壁微球菌的溶菌 能力最强。溶菌酶本身是一种无毒、无害、安全性很高的蛋白质，且具有一定的保健作用。
[0009] ε -聚赖氨酸是一类由25-30个L-赖氨酸中ε -氨基和α -羰基通过酰胺键结合 而成的直链状多聚氨基酸，在中性或微酸、微碱性环境中均有较强的抑菌性。ε -聚赖氨酸 具有较好的广谱抑菌性，对酵母菌、革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌及霉菌均有一定程度的抑 菌作用。
[0010] 苯乳酸亲水性较强，能够在各种食品体系中均匀分散，对热和酸的稳定性也较好。 苯乳酸具有较广的抑菌谱，能抑制食源性致病菌、腐败菌，特别是真菌的污染。
[0011] 曲酸为弱酸性有机物，一般由多种霉菌（米曲霉、黄曲霉、白色曲霉等）在生长过 程中经糖代谢产生。一定浓度的曲酸对大肠杆菌、枯草杆菌、金黄色葡萄球菌等食品中常见 污染细菌都具有良好的抑制作用。
【发明内容】
[0012] 本发明提供一种制备淀粉糖的糖化工艺，减少了糖化过程中碱的使用量，使后处 理操作简单，产品纯度提高。
[0013] 本发明所采取的技术方案为：
[0014] -种制备淀粉糖的糖化工艺，在淀粉乳经液化后得到的料液中添加微生物源天然 防腐剂，以料液的体积为基准，所述微生物源天然防腐剂的添加量为〇. 1-10. 〇g/L。
[0015] 所述微生物源天然防腐剂为乳酸链球菌素、纳他霉素、溶菌酶、ε -聚赖氨酸、曲酸 或苯乳酸中的至少一种。所述微生物源天然防腐剂应为食品级，满足食品安全要求。可以 针对不同微生物源天然防腐剂的抑菌范围，及实际需要，选择不同种类的微生物源天然防 腐剂。另外，可将不同种类的微生物源天然防腐剂进行复配，利用不同防腐剂之间可能产生 的协同作用，加强各种防腐剂对食品中杂菌的抑菌针对性，最终达到良好的抑菌效果。
[0016] 所述制备淀粉糖的糖化工艺，包括如下步骤：
[0017] (1)将淀粉乳经液化后得到的料液调节至糖化温度，然后将料液的pH值调节至糖 化酶的最佳活性pH范围内；
[0018] (2)在步骤⑴得到的料液中添加微生物源天然防腐剂，后添加糖化酶进行糖化；
[0019] (3)到达糖化终点后，料液经过灭酶、过滤处理，结束糖化过程；
[0020] 以料液的体积为基准，所述步骤（2)中微生物源天然防腐剂的添加量为 0.1-10. 0g/L〇
[0021] 在糖化工艺之前一般先进行液化工艺，液化是使淀乳粉发生部分水解，暴露出更 多可被糖化酶作用的非还原性末端，同时粘度下降，流动性增强，为糖化酶的作用提供有利 条件。所述淀粉乳的液化方法依据水解动力的不同可分为酸法或酶法，依据生产工艺的不 同可分为间歇式、半连续式或连续式，依据液化设备的不同可分为管式、罐式或喷射式。实 际应用中各类方法存在交叉现象，如间歇升温液化法、连续喷射液化法等。
[0022] 当采用酸进行液化时，在酸和热的作用下会发生复合和分解反应，影响产率，另外 还会增加淀粉糖精制工艺的困难。淀粉乳浓度越高，后续液化得到的料液中的葡萄糖浓度 越大，葡萄糖的复分解反应就越强烈，生成的带苦味的龙胆二糖和其他低聚糖越多；淀粉乳 浓度越低，料液中的葡萄糖浓度越低，设备利用率降低，蒸发浓缩耗能越大。作为优选，所述 淀粉乳的浓度为10-30° Β?。
[0023] 当采用液化酶进行液化时，液化达到终点后，通过升温或调整料液的pH值灭活液 化酶。所述液化酶包括α-淀粉酶等。
[0024] 所述糖化酶包括α -淀粉酶、β -淀粉酶、脱支酶等，可根据淀粉糖目标产物的不 同选择不同的糖化酶进行糖化。
[0025] 针对不同淀粉原料、不同液化程度，所述淀粉酶的用量不同。提高糖化酶用量，糖 化速率加快，糖化时间缩短，但超过一定限度，复合反应严重，导致淀粉糖产率下降。由于淀 粉酶的作用是首先要与底物分子生成络合物，然后才发生水解作用，使葡萄糖单位逐个从 糖苷键中裂解出来，因此应一次性添加足够的糖化酶，以利于糖化酶生成络合物。
[0026] 所述糖化温度为50_65°C。淀粉糖制备工艺中，液化温度一般高于糖化温度， 因此淀粉乳经液化后得到的料液在糖化之前需进行降温处理，料液经换热或闪蒸降温到 50-65。。。
[0027] 由于糖化酶的活性对pH值有较高的要求，过低的pH值会大大降低糖化酶的活性， 甚至失去活性，因此在添加糖化酶进行糖化之前，应调节料液的pH值至糖化酶的最佳活性 pH范围内。每一种糖化酶的最佳活性pH范围均有所差异，当糖化酶为多种时，可选择多种 糖化酶的最佳活性pH范围的交集。例如生产麦芽糖时，待糖化的料液的pH范围一般控制 为4. 5-5. 5 ;生产葡萄糖时，待糖化的料液的pH范围一般控制为4. 0-4. 5。
[0028] 为保证糖化过程中料液的pH值的稳定，作为优选，糖化过程中，取样检测料液的 pH值，当料液的pH值低于糖化酶的最佳活性pH范围时，则通过加碱调节料液的pH值至糖 化酶的最佳活性pH范围内，然后补充添加微生物源天然防腐剂，维持料液的pH值在糖化酶 的最佳活性pH范围内；以淀粉乳的干基为基准，所述碱的添加量为0.2-0. 5kg/t。现有技 术中采用只通过添加碱维持料液的pH值的稳定的方法，以淀粉乳的干基为基准，碱的用量 为1. 5-5. Okg/t，本发明大大减少了糖化过程中碱的使用量。
[0029] 当料液中的淀粉糖目标产物不再增加后，即达到糖化终点，通过升温或调整料液 的pH值灭活液化酶，结束糖化过程。
[0030] 作为优选，所述微生物源天然防腐剂为乳酸链球菌素，以料液的体积为基准，步 骤（2)中乳酸链球菌素的添加量为0.2-2. Og/L，补充添加的乳酸链球菌素的添加量为 0. 1-2. 0g/L〇
[0031] 所述微生物源天然防腐剂为曲酸，以料液的体积为基准，步骤（2)中曲酸的添加 量为0. 2-2. Og/L，补充添加的曲酸的添加量为0. 1-2. Og/L。
[0032] 此时糖化过程中只需要添加少量的碱来调节料液的pH值至糖化酶的最佳活性pH 范围内，然后补充添加微生物源天然防腐剂，维持料液的pH值在糖化酶的最佳活性pH范围 内，大大减少了糖化过程中碱的使用量。
[0033] 为使糖化过程中料液的pH值始终稳定在在糖化酶的最佳活性pH范围内，不需要 加碱来调节料液的pH值，进一步减少了糖化过程中碱的使用量。进一步地优选，所述微生 物源天然防腐剂为溶菌酶，以料液的体积为基准，步骤（2)中溶菌酶的添加量为0. 2-2. 0g/ L ;所述糖化酶为β -淀粉酶、普鲁兰酶和麦芽三糖酶，糖化后制备得到麦芽糖。
[0034] 所述微生物源天然防腐剂为纳他霉素，以料液的体积为基准，步骤（2)中纳他霉 素的添加量为〇. 5-5. 0g/L ;所述糖化酶为β -淀粉酶、普鲁兰酶和麦芽三糖酶，糖化后制备 得到麦芽糖。
[0035] 所述微生物源天然防腐剂为乳酸链球菌素和溶菌酶的复配剂，其中乳酸链球菌 素的重量百分比为30% -70% ;以料液的体积为基准，步骤（2)中所述复配剂的添加量为 0. 1-2. Og/L ;所述糖化酶为β -淀粉酶、普鲁兰酶和麦芽三糖酶，糖化后制备得到麦芽糖。
[0036] 本发明的有益效果：
[0037] 本发明通过在淀粉乳经液化后得到的料液中添加微生物源天然防腐剂，抑制了料 液中微生物的产生，保持料液的pH值的稳定；减少了糖化过程中碱的使用量，降低了后续 离子交换的负荷和工人操作上的难度；缩短了糖化时间，改善了糖化的最终效果。
【具体实施方式】
[0038] 实施例1
[0039] (1)配制波美度为14.5° Β?的淀粉乳，然后用纯碱调节淀粉乳的pH值至5. 2， 108°C下进行一次液化喷射，135°C下进行二次液化喷射。
[0040] (2)步骤（1)得到的料液分别经过一次闪蒸罐和二次闪蒸罐，闪蒸至75°C，然后经 过列管换热器，与步骤（1)中淀粉乳换热至60°C。
[0041] (3)测定步骤（2)中的料液pH值为5. 2,以料液的体积为基准，添加0· 2g/L的乳 酸链球菌素，以淀粉乳的干基为基准，然后添加1. 4kg/t的β -淀粉酶、1. 4kg/t的普鲁兰 酶、1. 8kg/t的麦芽三糖酶进行糖化。
[0042] (4)糖化过程中，每间隔6h取样检测料液的pH值，糖化30h左右，测得料液的pH 值小于4. 5,以淀粉乳的干基为基准，添加0. 2kg/t的NaOH调节料液的pH值至5. 2,以料液 的体积为基准，添加〇. lg/L的乳酸链球菌素，继续间隔6h取样检测料液的pH值，之后检测 料液的pH值比较稳定，基本稳定在5. 0-5. 2之间。糖化42h后，麦芽糖的含量达到了 89% 以上，升温至80°C，进行灭酶处理。
[0043] (5)步骤（4)所得的料液降温后，进行真空转鼓过滤，得到澄清的料液，测定料液 中淀粉糖产物的含量，25°C下测定料液的电导率。测定结果如下：
[0044] 料液中淀粉糖产物的含量分别为：麦芽糖89. 50%，麦芽三糖1.51%，葡萄糖 4. 91%。
[0045] 糖化后料液的电导率为376 μ s/cm。
[0046] 实施例2
[0047] 本实施例与实施例1的不同之处在于，步骤（3)中添加的微生物源天然防腐剂为 曲酸，以料液的体积为基准，添加量为〇. 35g/L ;糖化24h左右，测得料液的pH值小于4. 5， 以淀粉乳的干基为基准，添加〇. 2kg/t的NaOH调节料液的pH值至5. 2,以料液的体积为基 准，补充添加〇.2g/L的曲酸。其他过程同实施例1。测定结果如下：
[0048] 糖化时间为45h。
[0049] 料液中淀粉糖产物的含量分别为：麦芽糖90. 12%，麦芽三糖1.58%，葡萄糖 4. 53%。
[0050] 糖化后料液的电导率为378 μ s/cm。
[0051] 实施例3
[0052] 本实施例与实施例1的不同之处在于，步骤（3)中添加的微生物源天然防腐剂为 溶菌酶，以料液的体积为基准，添加量为〇. 2g/L ;糖化过程中测得料液的pH值比较稳定，基 本稳定在5. 0-5. 2之间，无需补加溶菌酶。其他过程同实施例1。测定结果如下：
[0053] 糖化时间为40h。
【权利要求】
1. 一种制备淀粉糖的糖化工艺，其特征在于，在淀粉乳经液化后得到的料液中添 加微生物源天然防腐剂，以料液的体积为基准，所述微生物源天然防腐剂的添加量为 0.1-10. 0g/L〇
2. 如权利要求1所述的制备淀粉糖的糖化工艺，其特征在于，所述微生物源天然防腐 剂为乳酸链球菌素、纳他霉素、溶菌酶、ε -聚赖氨酸、曲酸或苯乳酸中的至少一种。
3. 如权利要求1或2所述的制备淀粉糖的糖化工艺，其特征在于，包括如下步骤： (1) 将淀粉乳经液化后得到的料液调节至糖化温度，然后将料液的pH值调节至糖化酶 的最佳活性pH范围内； (2) 在步骤（1)得到的料液中添加微生物源天然防腐剂，后添加糖化酶进行糖化； (3) 到达糖化终点后，料液经过灭酶处理，结束糖化过程； 所述淀粉乳的浓度为10-30° Β? ; 以料液的体积为基准，所述步骤（2)中微生物源天然防腐剂的添加量为0. 1-10. Og/L。
4. 如权利要求3所述的制备淀粉糖的糖化工艺，其特征在于，糖化过程中，取样检测料 液的pH值，当料液的pH值低于糖化酶的最佳活性pH范围时，则通过加碱调节料液的pH值 至糖化酶的最佳活性pH范围内，然后补充添加微生物源天然防腐剂，维持料液的pH值在糖 化酶的最佳活性pH范围内； 以淀粉乳的干基为基准，所述碱的添加量为〇. 2-0. 5kg/t。
5. 如权利要求4所述的制备淀粉糖的糖化工艺，其特征在于，所述微生物源天然防腐 剂为乳酸链球菌素，以料液的体积为基准，步骤（2)中乳酸链球菌素的添加量为0. 2-2. 0g/ L，补充添加的乳酸链球菌素的添加量为0. 1-2. Og/L。
6. 如权利要求4所述的制备淀粉糖的糖化工艺，其特征在于，所述微生物源天然防腐 剂为曲酸，以料液的体积为基准，步骤（2)中曲酸的添加量为0. 2-2. 0g/L，补充添加的曲酸 的添加量为〇· 1-2. 0g/L。
7. 如权利要求3所述的制备淀粉糖的糖化工艺，其特征在于，所述微生物源天然防腐 剂为溶菌酶，以料液的体积为基准，步骤（2)中溶菌酶的添加量为0. 2-2. 0g/L ;所述糖化酶 为β -淀粉酶、普鲁兰酶和麦芽三糖酶，糖化后制备得到麦芽糖。
8. 如权利要求3所述的制备淀粉糖的糖化工艺，其特征在于，所述微生物源天然防腐 剂为纳他霉素，以料液的体积为基准，步骤（2)中纳他霉素的添加量为0. 5-5. 0g/L ;所述糖 化酶为β -淀粉酶、普鲁兰酶和麦芽三糖酶，糖化后制备得到麦芽糖。
9. 如权利要求3所述的制备淀粉糖的糖化工艺，其特征在于，所述微生物源天然防腐 剂为乳酸链球菌素和溶菌酶的复配剂，其中乳酸链球菌素的重量百分比为30%-70%;以料 液的体积为基准，步骤（2)中所述复配剂的添加量为0. 1-2. 0g/L ;所述糖化酶为β -淀粉 酶、普鲁兰酶和麦芽三糖酶，糖化后制备得到麦芽糖。
【文档编号】C12P19/16GK104099387SQ201410342307
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月17日 优先权日:2014年7月17日
【发明者】郑毅, 陈德水, 廖承军, 毛锦辉, 毛宝兴 申请人:浙江华康药业股份有限公司