掌握淀粉制備山梨醇的生產(chǎn)方法課件

第八章、其他淀粉糖的生產(chǎn)

基本內(nèi)容：學(xué)習(xí)海藻糖的酶法生產(chǎn)和淀粉制備山梨醇的方法基本要求：掌握淀粉制備山梨醇的生產(chǎn)方法，了解海藻糖的酶法生產(chǎn)第一節(jié)海藻糖一、海藻糖的定義和特性1.海藻糖的定義海藻糖是廣泛存在于動(dòng)植物和微生物中，是一種非還原性雙糖，不同于一般的雙糖，海藻糖不帶有游離醛基，具有化學(xué)穩(wěn)定性。分子式為：1）具有異常的水合能力（親水性強(qiáng)）2）具有異常的玻璃化轉(zhuǎn)變及晶型轉(zhuǎn)型轉(zhuǎn)變行為3）高溫時(shí)的化學(xué)惰性4）防止淀粉老化和蛋白質(zhì)變形2、海藻糖的特征3、海藻糖的某些性質(zhì)熔點(diǎn)含結(jié)晶水97度無(wú)結(jié)晶水215度溶解熱（j/mol)無(wú)結(jié)晶水54甜度為蔗糖的45％溶解度（g/100ml)55/10度，87/30度140/50度，603/90消化性小腸內(nèi)有可以消化吸收氨基酸溶液中熱穩(wěn)定性無(wú)褐變蛋白質(zhì)水溶液中熱穩(wěn)定性無(wú)褐變水溶液中保存性無(wú)褐變PH穩(wěn)定性＞99％分子量為378

性狀白色結(jié)晶粉末（含2分子水）干燥失重<1.5%強(qiáng)熱殘留分<0.05%水溶液的PH4.5-6.5水溶液的著色度<0.1水溶液的濁度<0.05純度＞98％重金屬<5mg/kg砷<2mg/kg細(xì)菌數(shù)<300個(gè)/g4、海藻糖產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)性狀高海藻糖漿固性物＞69％強(qiáng)熱殘留物<0.05%pH4--6著色度<0.1濁度<0.05海藻糖含量＞

28％重金屬<5mg/kg砷<2mg/kg大腸菌群<300個(gè)/g5、海藻糖的功效

海藻糖具有重要的抗逆保鮮作用。這些現(xiàn)象被認(rèn)為是海藻糖在冷凍、干燥、高滲透壓等嚴(yán)酷環(huán)境下，對(duì)生物體膜、膜蛋白、DNA等發(fā)揮著保護(hù)功效之故。

被稱(chēng)為：生命之糖

6、海藻糖的應(yīng)用1）新型的甜味劑協(xié)同甜味、香味，甜度低，口感柔和，食后不留味，還有防蛀牙。2)是一種天然的食品保護(hù)劑：可以取代化學(xué)防腐劑，提高食品安全性。如果在大米加工過(guò)程中加入2％海藻糖，可以保持?jǐn)?shù)年不變質(zhì)；一些粉末調(diào)味劑、干燥食品容易吸潮而變質(zhì)，加入海藻糖可以降低吸潮性，延長(zhǎng)保存期。3)海藻糖是一種多功能風(fēng)味改良劑添加一定量的海藻糖可以使甜味、咸味、酸味等良好的味道得以保持，加強(qiáng)，改善作用，并可以掩蓋一些不良味道。還可以保持食品原有的風(fēng)味。如奶粉。4)與其他的糖類(lèi)相比，海藻糖在人體內(nèi)的吸收緩慢，血糖反應(yīng)平緩，可以作為糖尿病人的保健食品?？梢宰鳛殡p歧桿菌的增值因子；具有較強(qiáng)的抗輻射作用，清除射線(xiàn)產(chǎn)生的自由基等。5)海藻糖可以穩(wěn)定組織細(xì)胞，非常有利于脫水蔬菜、肉類(lèi)、水果等復(fù)水后還原為新鮮制品。6)海藻糖容易被小腸吸收成為營(yíng)養(yǎng)性物質(zhì)，而且具有更平穩(wěn)的血糖水平，適合用于配方生產(chǎn)的飲料，以提供能量、減輕疲勞與壓力。7)其他方面應(yīng)用：保護(hù)作用，廣泛用于化妝品。第二節(jié)海藻糖的生產(chǎn)方法一、海藻糖的生產(chǎn)方法1、目前常見(jiàn)的幾種方法：微生物提取法酶合成法發(fā)酵法基因重組法2、酶法制備海藻糖2.1定義

采用葡萄糖、蔗糖或麥芽糖為基質(zhì)，通過(guò)酶的作用變換成海藻糖的方法。2.2工藝流程本文僅介紹目前大工業(yè)生產(chǎn)海藻糖的方法，即酶法生產(chǎn)。見(jiàn)下圖：淀粉酶法制備海藻糖工藝流程2.3工藝說(shuō)明1）液化的關(guān)鍵酶低聚麥芽糖基生成酶：（MTSase),低聚麥芽糖基海藻糖水解酶和（MTHase)兩種酶的協(xié)同作用，其作用機(jī)理為：2）糖化的最適pH是5.6～6.4，溫度為35～40℃。3）淀粉的水解率越低，海藻糖的生成率越高。4）在使用的馬鈴薯、甘薯、玉米、小麥、木薯這幾種淀粉中，以木薯淀粉的海藻糖生成率最高。5）用該兩種酶協(xié)同作用可以使海藻糖的含量達(dá)到80％以上，而用其他的酶如麥芽糖磷酸化酶與海藻糖磷酸化酶的方法，制備得到的海藻糖的含量則偏低，一般為60％。第三節(jié)糖醇的生產(chǎn)一、概況1、定義：

糖醇是一種多元醇，因?yàn)榭梢杂上鄳?yīng)的單糖還原生成，故稱(chēng)為糖醇。如葡萄糖可以還原生成山梨醇，果糖可以還原成甘露醇，麥芽糖可以還原生成麥芽糖醇等。2、概述：1）糖醇在自然界的水果蔬菜中均有少量的存在，但由于含量低，不經(jīng)濟(jì)，一般都是采用相應(yīng)的糖，以催化劑催化加氫使糖氫化成相應(yīng)的糖醇。2）以不同水解程度的水解氫化的產(chǎn)物，含有麥芽糖醇、山梨糖醇、低聚糖醇等多種糖醇的混合物，也廣泛的應(yīng)用與食品工業(yè)。3）糖醇一般作為健康食品廣泛運(yùn)用在防蛀牙、糖尿病、高血壓和肥胖病人食品等方面。4）目前國(guó)內(nèi)外糖醇市場(chǎng)前景看好，其中山梨醇的消費(fèi)尤為突出。3、糖醇的特性：1）甜度：除了木糖醇與蔗糖的甜度接近外，其他糖醇，甜度均低于蔗糖。2）溶解熱：糖醇類(lèi)比蔗糖具有更大的溶解熱，所以其結(jié)晶品作為固體食品如糖果，會(huì)有明顯的清涼感。3）粘度和吸濕性：糖醇類(lèi)的相對(duì)粘度比蔗糖低，適合于食品加工。4）耐熱性：糖醇比蔗糖具有耐熱性，在高溫下，不會(huì)產(chǎn)生美拉德反應(yīng)。5）生理特性：糖醇類(lèi)一般不會(huì)引起血中葡萄糖值的上升，所以是糖尿病人的理想甜味劑；糖醇在口腔中不被蛀牙的鏈球菌所利用，并能使口腔中的pH值略微上升，是一種防蛀牙的甜味料；糖醇還有幫助吸收鈣的功效；糖醇不被胃酶分解，可以作為通便或緩瀉劑。二、山梨醇的制備一）山梨醇的現(xiàn)狀和發(fā)展1、山梨醇是有較為純的葡萄糖氫化制得的，與其他糖醇相比具有原料廣泛，工藝簡(jiǎn)單，成本低等特點(diǎn)。2、山梨醇的發(fā)展得于維生素Ｃ的需要，目前基本所有的維生素Ｃ的生產(chǎn)都是以山梨醇為起始原料。現(xiàn)在山梨醇還廣泛的運(yùn)用與醫(yī)藥、表面活性劑、醇酸樹(shù)脂、日化等行業(yè)。二）山梨醇的性質(zhì)1、為無(wú)色無(wú)味的針狀晶體，熔點(diǎn)為96～97℃.無(wú)臭味，可溶于水，微溶于甲醇、乙醇和醋酸等。2、具有很大的吸濕性，在水溶液中不容易結(jié)晶析出，能螯合各種金屬離子，不與酸堿起作用，不受空氣氧化，也不易可溶性氨基化合物發(fā)生美拉德褐變。3、山梨醇對(duì)熱穩(wěn)定性較好，比相應(yīng)的糖高很多，對(duì)微生物的抵抗力較相應(yīng)糖強(qiáng)，濃度在60％以上就基本不容易受微生物的侵蝕。4、商品的山梨醇有粉狀結(jié)晶及液體兩種，液體的一般含山梨醇50～70％。5、山梨醇進(jìn)入體內(nèi)代謝，屬于營(yíng)養(yǎng)性甜味劑，但其代謝首先是緩慢擴(kuò)散而被吸收，氧化成果糖，再被利用，參與果糖代謝途徑，對(duì)血糖值和尿糖沒(méi)有影響，可以作為糖尿病人的甜味劑使用。三、山梨醇的主要用途1、用于微生物C的生產(chǎn)2、用作表面活性劑3、用作保濕劑4、在化學(xué)工業(yè)的應(yīng)用5、在食品工業(yè)中的應(yīng)用6、山梨醇用于醫(yī)藥四、生產(chǎn)山梨醇的原料目前世界各國(guó)生產(chǎn)山梨醇的原料主要有三種：1、結(jié)晶葡萄糖：來(lái)源方便，純度高，建立廠(chǎng)時(shí)不需設(shè)立原料車(chē)間，投資省，上馬快。但成本偏高。2、蔗糖或糖蜜：糖蜜凈化后可以上柱分離制得果糖和葡萄糖。分離的果糖可以繼續(xù)精制成含果糖90％以上的商品。殘余的葡萄糖經(jīng)過(guò)氫化后制得山梨醇。該法原料便宜，成本低，但純度不夠。3、淀粉糖化液：淀粉來(lái)源廣，葡萄糖濃度高，純度高，便于氫化。該法成本低，技術(shù)成熟，便于大規(guī)模投產(chǎn)。五、淀粉制取山梨醇的工藝1、工藝流程：2、工藝說(shuō)明1）葡萄糖制備基本和雙酶法制糖工藝相似；2）淀粉含蛋白質(zhì)含量不得超過(guò)0.5％，否則會(huì)影響到產(chǎn)品的色澤和毒害催化劑；3）糖液必須經(jīng)過(guò)脫色、陰陽(yáng)離子交換柱進(jìn)行脫雜，以提高純度，純度要在95％以上。最后用濃縮器蒸發(fā)濃縮到55％；4）葡萄糖液的氫化：有間隙和連續(xù)工藝，目前是間隙氫化居多。①工藝流程圖為：②氫化壓力：一般控制在5～8MPa.外加攪拌。③氫化溫度：反應(yīng)過(guò)程的溫度增加，能大大加快氫化反應(yīng)的速度，因?yàn)樵诟邷叵?，分子運(yùn)動(dòng)加劇，增加了葡萄糖、催化劑、氫三者的接觸機(jī)會(huì)。試驗(yàn)表明，溫度從100℃到140℃時(shí)，其轉(zhuǎn)化率從79％提高到98.8％。但再增加時(shí)，反應(yīng)速度不再增加。④葡萄糖液的濃度：不同糖濃度的反應(yīng)速度是不同的，如下表所示：⑤葡萄糖液的pH值：由于氫化采用鎳鋁合金活化的催化劑進(jìn)行催化氫化?；钚枣噷?duì)酸性很敏感，所以不宜在酸性條件下氫化。一般要降pH調(diào)整到7.5～8.過(guò)高也會(huì)使糖異構(gòu)化。⑥目前應(yīng)用最廣的催化劑是鎳鋁合金。起始濃度％反應(yīng)時(shí)間/min反應(yīng)終了糖濃度％反應(yīng)速度常數(shù)K16603.590.2078301.830.2054150.920.20527.50.470.2043、山梨醇原料的主要原材料規(guī)格1)淀粉：蛋白質(zhì)含量：＜0.5；水分＜15％、灰分＜1％酸度：100g耗0.1mol/l氫氧化鈉不超過(guò)25ml；2）葡萄糖：含量90％、氯根180mg/kg、重金屬10mg/kg、淀粉無(wú)；3）碳酸鈉：含量97.5％；4）鹽酸：含量＞30％、鐵＜0.01；5）硫酸：含量93～98％、砷＜2mg/kg;6）氫氧化鈉：試劑級(jí)；7）鎳：99.5％；鋁：99％。4、山梨醇成品（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50％）主要原料消耗項(xiàng)目淀粉原料葡萄糖原料硫酸糖化鹽酸糖化淀粉用量/kg650650葡萄糖用量/kg530硫酸用量/kg3.3鹽酸用量/kg2