淀粉的双酶法制糖

双酶法采用作用专一的酶制剂为催化剂,反应条件温和,复合分解反应较少,可提高原料的转化率及糖液浓度,改善糖液质量,是目前最理想的淀粉水解糖制备方法。 ɑ-淀粉酶的国际酶学分类编号为E.C.3.2.1.1。能使水溶液中的淀粉分子迅速液化,产生较小分子的糊精,故又称液化酶或糊精化酶。ɑ-淀粉酶是内切型淀粉酶,是从淀粉分子的内部任意切开ɑ-1,4糖苷键,使淀粉分子迅速降解,失去黏性和碘的呈色反应。由于水解产物的还原性末端葡萄糖第一位碳原子的光学性质呈ɑ-构型,故称为ɑ-淀粉酶。ɑ-淀粉酶不能水解淀粉分子中的ɑ-1,6糖苷键,但可以越过此键继续水解ɑ-1,4键。 ɑ-淀粉酶对淀粉的水解速度受到底物分子大小和结构的影响。相对分子质量越小的底物越难被水解,也就是说底物分子的葡萄糖聚合度越低越难水解。事实上,ɑ-淀粉酶对麦芽糖中的ɑ-1,4键没有作用,对麦芽三糖的水解也很困难。 这是因为ɑ-淀粉酶与底物结合时对底物的大小有一定要求,底物分子越大越容易结合,反应速率也越快。对于分支越多的淀粉分子,ɑ-淀粉酶越难对其进行水解,对越靠近ɑ-1,6键的ɑ-1,4键也越难水解。这是因为ɑ-淀粉酶对底物结构有一定要求,带有分支点的淀粉分子底物比较不容易同ɑ-淀粉酶结合。 因此,ɑ-淀粉酶对淀粉的水解在最初阶段速率很快,庞大的淀粉分子很快断裂成较小的分子,随着淀粉分子的变小,水解速率也越来越慢。 ɑ-淀粉酶作用于直链淀粉时,首先任意切开ɑ-1,4键,使之迅速分解为糊精和低聚糖。糊精和低聚糖可进一步缓慢水解,理论上可最终分解为87%的麦芽糖和13%的葡掏糖。如果作用于支链淀粉,由于ɑ-1,6键的存在,水解产物中除麦芽糖、葡萄糖外,还含有异麦芽糖和一系列ɑ-极限糊精(由4个或更多的葡萄糖残基所构成的带有ɑ-1,6键的寡糖)。 不同来源的ɑ-淀粉酶具有不同的热稳定性和最适作用温度。根据此性质可将ɑ-淀粉酶分成耐热型和非耐热型两类。由解淀粉芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌产生的ɑ-淀粉酶属耐热型ɑ-淀粉酶,最适温度92℃。霉菌产生的ɑ-淀粉酶是非耐热型ɑ-淀粉酶,最适温度只有50-55℃。 需要指出的是:高浓度底物及钙离子对ɑ-淀粉酶的耐热性有很大帮助。底物浓度越高,ɑ-淀粉酶在高温下的稳定性越高,活力增加。在淀粉浓度为10%的情况下,加热80℃,1 h后活力残余约94%,在没有淀粉存在情况下,活力残余为24%,稳定性提高4倍,钙离子也可以提高ɑ-淀粉酶的耐热性。 加入不同量的氯化钙于70℃加热1h,用残余活力百分率表示稳定性。在0-0.5g/ml氯化钙浓度的变化范围内,酶的残余活力迅速提高,也就说明了酶的耐热性有大大的提高。这是因为ɑ-淀粉酶是金属酶,钙离子与酶结合后能保持酶分子有最适构象,维持酶的最大活性与稳定性。 除由黑曲霉产生的耐酸性ɑ-淀粉酶外,一般微生物产生的ɑ-淀粉酶都是不耐酸的,当pH低于4.5时迅速失活。一般无论是什么来源的酶在pH 5.5-8.0都比较稳定,最适pH 5~6。此外,在不同的温度条件下,ɑ-淀粉酶的最适pH也有所不同。当温度升高,酶的最适pH会向7.0移动。 本文参考《发酵工程原理与技术》一书。
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