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第四章发酵工业培养基及与原料处理.ppt

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第四章:发酵工业培养基 及原料处理,培养基:广义上讲培养基是指一切可供微生物细胞生长 繁殖所需的一组营养物质和原料。同时培养基也为微生物培养提供除营养外的其它所必须的条件。,发酵培养基的作用:,满足菌体的生长促进产物的形成,发酵培养基的要求,① 培养基能够满足产物最经济的合成。② 发酵后所形成的副产物尽可能的少。③ 培养基的原料应因地制宜,价格低廉;且性能稳定,资源丰富,便于采购运输,适合大规模储藏,能保证生产上的供应。④ 所选用的培养基应能满足总体工艺的要求,如不应该影响通气、提取、纯化及废物处理等。,第一节 培养基的类型及功能,培养基按其组成物质的纯度、状态、用途可分为三大类型,一、按纯度,合成培养基 : 原料其化学成分明确、稳定,适合于研究菌种基本代谢和过程的物质变化规律,培养基营养单一,价格较高,不适合用于大规模工业生产,天然培养基: 采用天然原料,原料来源丰富(大多为农副产品)、价格低廉、适于工业化生产,原料质量等方面不加控制会影响生产稳定性,M培养基(1L): Na2HPO4 6g,KH2PO4 3g, NaCl 0.5g, NH4Cl 1g, MgSO4.7H2O 0.5g, CaCl2 0.011g,葡萄糖 2-10, pH 7.0,YPS培养基:酪蛋白胨(日本大五营养)10g,酵母提取物(英国Oxoid)5g, NaCl 10g,PH 7.2,培养大肠杆菌常用两种培养基,二、按状态,固体培养基 :适合于菌种和孢子的培养和保存,也广泛应用于有子实体的真菌类,如香菇、白木耳等的生产,半固体培养基:即在配好的液体培养基中加入少量的琼脂,一般用量为0.5%~0.8% ,主要用于微生物的鉴定。,液体培养基:80%~90%是水,其中配有可溶性的或不溶性的营养成分,是发酵工业大规模使用的培养基。,三、按用途(从发酵生产应用考虑)培养基按其用途可分为孢子(斜面)培养基、种子培养基和发酵培养基三种,第二节 发酵培养基的成分及来源,一、碳源,1、作用,提供微生物菌种的生长繁殖所需的能源和合成菌体所必需的碳成分,提供合成目的产物所必须的碳成分,2、来源,糖类、油脂、有机酸、正烷烃,3、工业上常用的糖类,① 葡萄糖,所有的微生物都能利用葡萄糖但是会引起葡萄糖效应,工业上常用淀粉水解糖,但是糖液必须达到一定的质量指标,葡萄糖当量值 (dextrose equivalent value),不同的制糖工艺生产的糖液质量差别很大,② 糖蜜,糖蜜是制糖生产时的结晶母液,它是制糖工业的副产物。,糖蜜主要含有蔗糖,总糖可达45%~50%。一般糖蜜分甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜葡萄糖蜜。,,不用加工方法对甘蔗糖蜜的影响,糖蜜使用的注意点:,除糖份外,含有较多的杂质,其中有些是有用的,但是许多都会对发酵产生不利的影响,需要进行预处理。,例:谷氨酸发酵,有害物资:胶体成分(起泡、结晶)、钙盐(结晶)生物素(发酵控制),预处理:澄清→脱钙→脱除生物素,例:柠檬酸发酵,有害物质:铁离子含量高(导致异柠檬酸的生成),预处理:→黄血盐,③ 淀粉、糊精,使用条件:微生物必须能分泌水解淀粉、糊精的酶类,,缺点:难利用、发酵液比较稠、一般2.0%时加入一定的α-淀粉酶成分比较复杂,有直链淀粉和支链淀粉等等。,优点:来源广泛、价格低难利用,可以解除葡萄糖效应,例:地衣牙孢杆菌生产α-淀粉酶,碳源对生长和产酶的影响,碳源 细胞量 α-淀粉酶 葡萄糖 4.2 0 蔗糖 4.02 0 糊精 3.06 38.2 淀粉 3.09 40.2,李江华,无锡轻工大学学报,2004,(半纤维素酶),(1.5g麸皮),,嗜碱芽胞杆菌(AC-2)中碳源对碱性纤维素酶分泌的影响,结果:各种碳源相差不大,推论:该菌种的碱性纤维素酶为组成型,苏勤,林业化学与工业,2004,二、氮源,氮源主要用于构成菌体细胞物质(氨基酸,蛋白质、核酸等)和含氮代谢物。常用的氮源可分为两大类:有机氮源和无机氮源。,1、无机氮源,种类:氨盐、硝酸盐和氨水,特点:微生物对它们的吸收快,所以也称之谓效氮源。但无机氮源的迅速利用常会引起pH的变化如:(NH4)2SO4 → 2NH3 + 2H2SO4 NaNO3 + 4H2 → NH3 + 2H2O + NaOH,无机氮源被菌体作为氮源利用后,培养液中就留下了酸性或碱性物质,这种经微生物生理作用(代谢)后能形成酸性物质的无机氮源叫生理酸性物质,如硫酸胺,若菌体代谢后能产生碱性物质的则此种无机氮源称为生理碱性物质,如硝酸钠。正确使用生理酸碱性物质,对稳定和调节发酵过程的pH有积极作用。,所以选择合适的无机氮源有两层意义:满足菌体生长稳定和调节发酵过程中的pH,毛霉产蛋白酶的研究,陈涛,中国酿造,2004,初始pH的影响:,pH偏酸比较好,中性蛋白酶影响大,,无机氮源的影响:,硫酸铵硝酸铵硝酸钠尿素,2、有机氮源,来源:工业上常用的有机氮源都是一些廉价的原料,花生饼粉、黄豆饼粉、棉子饼粉、玉米浆、玉米蛋白粉、蛋白胨、酵母粉、鱼粉、蚕蛹粉、尿素、废菌丝体和酒糟。,,成分复杂:除提供氮源外,有些有机氮源还提供大量的无机盐及生长因子。,例 玉米浆: ①可溶性蛋白、生长因子(生物素)、苯乙酸②较多的乳酸③硫、磷、微量元素等,有机氮源成分复杂可以从多个方面对发酵过程进行影响,而另一方面有机氮源的来源具有不稳定性。所以在有机氮源选取时和使用过程中,必须考虑原料的波动对发酵的影响,氮源使用的一些相关问题:,有机氮源和无机氮源应当混合使用,早期:容易利用易同化的氮源—无机氮源 中期:菌体的代谢酶系已形成、则利用蛋白质,有些产物会受氮源的诱导和阻遏,例: 蛋白酶的生产,有机氮源选取时也要考虑微生物的同化能力,开发效果好、有针对性的有机氮源仍然是令人感兴趣的课题,,三、无机盐的微量元素,1、作用:各种不一样,2、来源:C、N源,以盐的形式补充,3、用量:根据具体的产品,以实验决定,,,4、使用注意点,A. 对于其它渠道有可能带入的过多的某种无机离子和微量元素在发酵过程中必须加以考虑,例:铁离子青霉素发酵中,铁离子的浓度要小于20μg/ml发酵罐必须进行表面处理,B、使用时注意盐的形式(pH的变化),例:黑曲酶NRRL-330,生产α-淀粉酶,P对酶活的影响pH 酶活 不加 4.25 120分钟 加 K2HPO4 5.45 30分钟 加 KH2PO4 4.62 75分钟,四、生长因子、前体和产物促进剂,从广义上讲,凡是微生物生长不可缺少的微量的有机物质,如氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等均称生长因子。,1、生长因子,如以糖质原料为碳源的谷氨酸生产菌均为生物素缺陷型,以生物素为生长因子,生长因子对发酵的调控起到重要的作用 。,有机氮源是这些生长因子的重要来源,多数有机氮源含有较多的B簇维生素和微量元素及一些微生物生长不可缺少的生长因子,前体指某些化合物加入到发酵培养基中,能直接被微生物在生物合成过程中合成到产物物分子中去,而其自身的结构并没有多大变化,但是产物的产量却因加入前体而有较大的提高。,2、前体,青霉素:分子量356,苯乙酸:分子量136,作用:前体有助于提高产量和组份,用量:前体的用量可以按分子量衡算,具体使用有个转化率的问题,,例:6000单位/ml的青霉素G,需要多少苯乙酸青霉素=6000*0.6(微克)=36mg/ml苯乙酸=(36*136)/356=13.8mg/ml=1.38%实际使用时的转化率在46-90%之间例某厂单耗为:0.337(kg/10亿青霉素)转化率为:0.6/(0.337*36/13.8)=68%,用法:前体使用时普遍采用流加的方法前体一般都有毒性,浓度过大对菌体的生长不利苯乙酸,一般基础料中仅仅添加0.07%前体相对价格较高,添加过多,容易引起挥发和氧化,流加也有利于提高前提的转化率,3、产物促进剂所谓产物促进剂是指那些非细胞生长所必须的营养物,又非前体,但加入后却能提高产量的添加剂。,促进剂提高产量的机制还不完全清楚,其原因是多方面的。有些促进剂本身是酶的诱导物;有些促进剂是表面活性剂,可改善细胞的透性,改善细胞与氧的接触从而促进酶的分泌与生产,也有人认为表面活性剂对酶的表面失活有保护作用;有些促进剂的作用是沉淀或螯合有害的重金属离子。,五、水,对于发酵工厂来说,恒定的水源是至关重要的,因为在不同水源中存在的各种因素对微生物发酵代谢影响甚大。,水源质量的主要考虑参数包括pH值、溶解氧、可溶性固体、污染程度以及矿物质组成和含量。,对于酿造行业,水的重要性不言而喻,对于常规发酵,可靠、持久,能提供大量成分一致清洁的水。,第三节 淀粉水解糖的制备,淀粉水解制糖的意义 大多数微生物不能直接利用淀粉(所有的氨基酸生产菌不能直接利用),2.有些微生物能够直接利用淀粉作原料,但必须在微生物产生淀粉酶后才能进行,过程缓慢,发酵周期延长。,3.若直接利用淀粉作原料,灭菌过程的高温会导致淀粉结块,发酵液粘度剧增。,一、淀粉水解糖的制备方法,原料主要有:薯类(木薯、甘薯、马铃薯)、玉米淀粉、小麦淀粉、大米淀粉。根据催化剂不同分为三类:,优点: 工艺简单、水解时间短、设备生产能力大。,缺点: 设备耐高温高压、耐腐蚀;副产物多,影响水解液的质量;对原料要求高,淀粉颗粒大小均匀,否则水解不彻底。,2.酶水解法(enzyme hydrolysis method),优点: 条件温和,设备要求低;酶专一性强,副产物少; 淀粉液初始浓度较高,要求低,淀粉转化率高; 糖液颜色浅,较纯净,无异味,有利于糖液的充分利用; 可用粗原料,省去粗原料加工成精制淀粉的过程。,缺点: 生产周期长(一般48h);要求的设备多,投资大; 酶本身是蛋白质,糖液过滤困难。,3.酸酶结合法( acid-enzyme hydrolysis method ),(1)酸酶法,玉米、小麦等谷物淀粉,颗粒坚实,若用淀粉酶液化短时间内往往不彻底。此法液化速度快,可采用较高的淀粉乳浓度,提高了生产效率;用酸量较小,产品颜色浅,糖液质量高。,(2)酶酸法,针对颗粒大小不一的淀粉(碎米淀粉),减少原料损失,提高原料利用率15%左右;生产较易控制,可采用较高淀粉乳浓度;生产周期短,提高生产效率;酸水解pH可控制稍高,减少淀粉副反应的发生,糖液色泽较浅,质量较好。,不同糖化工艺的比较,,二、淀粉酸水解制糖,(一)淀粉酸水解的理论基础,1.淀粉的水解反应,淀粉,膨胀,糊化,,遇水加热,,温水,,溶解或液化,130℃,水解过程: 总反应式: (C6H10O5)n+nH2O nC6H12O6 过程:(C6H10O5)n (C6H10O5)x C12H22O11 C6H12O6淀粉 糊精 麦芽糖 葡萄糖H+对作用点无选择性,a-1,4-糖苷键和a-1,6-糖苷键均被切断。,,,,,淀粉水解产生葡萄糖的理论得率:,2.淀粉酸水解反应动力学,符合一级化学反应,反应速率与反应物质的浓度成正比。,,C-淀粉浓度;k-反应速率常数,越高表示反应速率越快。,,=,即:,1 t,,,,实验测定a,(a-x)和t的数值带入,即可求得反应速率常数k。,a-催化剂的活性常数,不同的酸类其H+游离程度不同。,CA-酸的体积摩尔浓度,越高,k值随之增大,但实际上不可能太高,常采用烯酸水解,因为:,一是酸的用量太大,中和消耗碱过多;,二是酸的浓度过高,起着阻碍淀粉水解时还原基团的形成。,Λ-温度对水解速度的常数,由实验得出:,在水解过程中,温度可加速水解淀粉的完成,该数值由实验测定。,有人曾以0.1%HCl于不同的温度水解淀粉,计算反应速率常数k值:,,3.葡萄糖的复合反应,在淀粉的糖化水解过程中,生成的一部分糖受酸和热的催化作用,能通过糖苷键聚合,失掉水分子,生成二糖、三糖和其他低聚糖,这种反应称为复合反应。,淀粉葡萄糖复合二糖 5‘-羟甲基糠醛复合低聚糖 有机酸、有色物质损失葡萄糖量 7% 1%,,,,,,,,盐酸,分解反应,复合反应,不利影响: (1)降低了葡萄糖的收率。 (2)给产物的提取和糖化液的精制带来困难。,复合反应:生成的多数复合糖不能被微生物利用,使发酵结束时残糖高。,分解反应:生成的5‘-羟甲基糠醛是产生色素的根源,增加了糖化液精制脱色的困难。,复合反应的发生和以下条件有关:,①葡萄糖浓度(葡萄糖值):复合糖的生成量随葡萄糖浓度的增加而增加。,在DE值在28以下时,复合糖的生成几乎没有。,葡萄糖当量值 (dextrose equivalent value),生产中衡量葡萄糖液质量的重要指标。还原糖含量测定:斐林试剂法,指100ml糖液中含有的还原糖的克数干物质测定:阿贝折光仪,浓度指100克糖液中所含的干物质的克数因此DE值实际上计算公式:,②淀粉乳的浓度淀粉乳的浓度越高,水解所得的葡萄糖浓度也越高,致使复合反应进行强烈,糖化液的葡萄糖的纯度下降。,,在工业上,淀粉乳浓度一般都采用10~12波美度(18%~21%),糖化液纯度为90%~92%,复合糖7%。,③酸度和酸的种类,采用不同浓度的盐酸、硫酸、草酸混于50%的葡萄糖溶液中,98℃加热10h,测定复合糖量,如下图:,对葡萄糖的复合反应的催化作用:盐酸 硫酸草酸;随酸浓度增加,复合糖的量增加。,4.分解反应,分解反应主要与糖化加热时间、酸度、葡萄糖浓度有关。,①加热时间长,分解反应增加,在pH一定时,加热时间越长,生产的5-羟甲基糠醛越多,溶液的颜色越深。,反应时间与分解反应的关系,②pH3.0时,分解反应最少,③葡萄糖浓度增加,分解反应增加,葡萄糖浓度增加,增加了溶液中氢离子活动能力,导致脱水反应的发生。,葡萄糖浓度与分解反应的关系,降解速率随酸的浓度的增高而增大,不是线性关系,在pH值3.0时,降解速率最低,5-甲基糠醛生成量只有在pH1.6时的1/5.,(二)淀粉酸水解制糖的工艺过程,淀粉,1.淀粉酸水解工艺流程,2.淀粉酸解法工艺条件的确定,由淀粉水解和葡萄糖复合与分解反应的规律决定; 尽量减少复合反应和分解反应,提高原料利用率,提高糖液质量。,杂质的危害:蛋白质、磷酸盐的缓冲作用很大,能降低氢离子的有效浓度;蛋白质能水解成氨基酸,与葡萄糖反应生成氨基葡萄糖,氨基葡萄糖能引起细菌的细胞收缩,对细菌发酵不利;大部分未被水解的蛋白质在中和过滤时不被除去,发酵时易产生泡沫;脂肪、灰分等能降低酸的效能。,(2)无机酸的选择和用量,国内多用催化性能高的盐酸,但符合反应的能力也大,对设备腐蚀较大,中和后产生的氯化物增加糖液盐分,一般用量为干淀粉的0.6%~0.7%。,硫酸:催化性能仅次于盐酸,运输、贮存比较方便,价格低,但用碳酸钙中和,生成硫酸钙。大部分在脱色过滤时除去,但仍有少部分存在于糖液中,易沉积在加热管表面,影响传热。,日本,用草酸做催化剂,催化能力低,糖化后的糖液可用石灰中和,生成的草酸钙为谁不溶性盐,可在脱色过滤时除去,同时,草酸不是强酸,可以减少复合反应。缺点是催化效能低,不够经济。,(3)水解温度和压力温度与淀粉水解成正比;但温度高,葡萄糖复合反应和分解反应也加快,副产物增加,对设备的腐蚀加强,对设备的耐压性能要求高。根据经验,水解压力宜控制在蒸汽压力0.28~0.32MPa为好。,(4)淀粉乳的浓度通常可根据发酵配料用糖的实际需要浓度而定,但同时要利于提高糖液的DE值及提高设备利用率和生产效率。高淀粉乳浓度适用于薯类淀粉等易于水解的淀粉原料进行生产;低淀粉乳浓度适用于谷类淀粉等不易水解的淀粉。,(5)糖化终点,3.糖化设备结构对糖液质量的影响,糖化锅,一般径高比1:1.5左右,糖化锅的附属管道应保证进出料迅速,物料受热均匀,有利于升压、消灭死角,尽量缩短加料、放料、升温、升压等辅助时间。,时间过短,水解不完全,糊精含量高,葡萄糖含量低,糖液质量差;时间过长,导致复合分解反应加强,复合糖类增多,色素增加。,4.水解糖液的中和、脱色除杂,除了可发酵糖外,淀粉水解液杂质:含氮物质、有机酸、无机酸、色素、无机盐等,严重影响糖液的质量和使用效果,必须精制,(1)中和,酸水解糖液pH值一般为1.7~1.9; 蛋白质呈胶体状态,调节pH达到等电点,使其凝聚析出。,中和操作温度一般控制在70~80℃,过高易生成焦糖,抑制某些生产菌的生长。,中和用碱可选择纯碱Na2CO3和烧碱NaOH。纯碱反应温和,不宜造成局部温度过高形成焦糖,糖液质量好,但产生泡沫多,降低设备利用率,生产中难控制;烧碱反应不产生泡沫,但易造成局部过碱,放热多大,形成焦糖。,(2)脱色除杂方法:活性炭吸附,离子交换法,新型磺化煤脱色法。,表面积大,有无数微小空隙,能将杂质、色素等吸附掉。,操作温度:65℃左右,表面吸附能力与温度成反比;pH5.0以下,酸性条件下脱色能力强,葡萄糖稳定;脱色时间25~30min;用量一般为淀粉量的0.6%~0.8%。,新型磺化煤具有粒度细(40~120目),脱色好的特点;使用磺化煤直接糖化会造成阀门磨损及堵塞管道,故尚未被普遍采用。,离子交换法选择性强,脱色效果好,便于管道化、连续化及自动化操作,减轻劳动强度,但国产树脂选择性差,脱色能力较低,且价格高,故尚未大量应用于糖液脱色。,(3)压滤,①温度适宜,一般60~70℃.,②压滤机要定时出渣,一般压滤4~5次出渣一次,防止滤布堵塞。,③滤布保持清洁,经常清洗,必要时更换滤布。,三、淀粉的双酶解法制糖,目前最理想的淀粉水解糖制备方法。,(一)淀粉酶及其水解作用 1.α-淀粉酶(α-amylase)又称液化酶或糊精化梅,内切型酶,水解α-1,4糖苷键,不能水解α-1,6糖苷键。对淀粉的水解速度受底物分子大小和结构的影响,底物分子越大结合越容易,反应速率就快;带有分支的淀粉分子底物比较不容易结合。,作用于直链淀粉,迅速分解为糊精和低聚糖,进一步缓慢分解为87%的麦芽糖和13%的葡萄糖(理论);支链淀粉除麦芽糖和葡萄糖外,还有一系列α-极限糊精。,α-淀粉酶,,耐热型的由解淀粉芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌产生,最适温度92℃.,非耐热型的由霉菌产生,最适温度50~55℃.,高浓度底物和钙离子提高α-淀粉酶耐热性(金属酶)。,pH5.5~8.0都比较稳定,最适pH5~6(黑曲霉产生的除外);温度升高酶的最适pH向7.0移动。,麦芽α-淀粉酶在不同温度下的最适pH,2.淀粉葡萄糖苷酶(amyloglucosidase),又名糖化型淀粉酶(saccharified amylase)、糖化酶(diastase ),外切型淀粉酶,产生β-葡萄糖,能水解水解α-1,4糖苷键,又能水解α-1,6糖苷键,水解前者的速率是后者的10倍。当水解聚合度10~20的糊精时最快,水解淀粉、低聚糖速率较慢。,(二)淀粉的液化及液化终点的控制 1.液化理论 (1)淀粉的糊化,淀粉颗粒由于受热吸水膨胀,晶体结构消失,变成糊状液体,这种现象称为“糊化”,发生糊化现象的温度称为“糊化温度。,(2)淀粉的老化(retrogradotion),分子键氢键断裂的糊化淀粉又重新排列形成新氢键的过程是一个复结晶的过程,老化的淀粉很难液化,防止淀粉的老化。影响因素:,①直链淀粉易老化,支链淀粉不易老化。小麦、玉米淀粉易老化。,②DE值越小,越易老化。因此液化时,DE值不宜太小。,③碱性条件会抑制老化。,④在高温下淀粉不易老化,一般温度大于60℃,不宜老化,在2~4 ℃极易老化。,⑤快速升温或快速降温,淀粉不易老化。,⑥淀粉糊浓度过高,易发生老化。,(3)液化温度,在进行液化时,应该尽量采取相对高些的温度,因为:,①淀粉的彻底糊化必须在高温下才能完成。,②高温可以提高酶的活力,加快水解速度。,③减少不溶性微粒的产生。,④克服淀粉老化。,⑤蛋白质絮凝好。,⑥可以阻止小分子(如麦芽二糖、麦芽三糖等)前提物质的生成,有利于提高葡萄糖的收率。,温度提高,淀粉酶的活力损失加快, 在工业上一般加入钙离子和高浓度 底物提高酶在高温下的稳定性。,(4)液化的方法和选择,间歇(升温)液化法 工艺:将浓度30~40%淀粉乳调整pH到6.5,加入CaCl2 (0.01mol/L)和一定量淀粉酶(5~8u/克淀粉),剧烈搅拌,加热到85~90℃,保持30~60分钟,达到液化程度( DE 15~18 ),升温到100℃,灭酶10分钟。 优点:此方法简便 缺点:效果较差,能耗大,原料利用率低,过滤性能差。,半连续(高温)液化法(喷淋连续进出料液化法) 工艺:将淀粉乳调整到适当pH和Ca2+浓度,加入一定量的液化酶,用泵打给喷淋头引入液化罐中(其中已有90℃热水),淀粉糊化后,立即液化,至保温罐90℃保温40分钟,达到液化的程度。 优点:设备和操作简单,效果比间歇液化好。 缺点:不安全,蒸汽耗量大,温度无法达到最佳温度,液化效果差,糖液过滤性能也差。,连续(喷射)液化法 利用喷射器将蒸汽直接喷射至淀粉薄层,以在短时间内达到要求的温度,完成糊化和液化。喷射后,进入保温罐,85~90℃保温45分钟。 优点:设备小,便于连续操作,原料利用率高,转化率高,蛋白质凝聚好。 缺点:但要求一定压力的蒸汽,进出料的速度要稳定。,2.液化程度的控制,液化的目的:为糖化酶的作用提供条件;糖化酶与聚合度10~20的糊精最易结合。,若液化程度低,底物分子少,酶与底物结合的机会小,影响糖化速度,造成糖液粘度大,难于操作,淀粉易老化,不利于糖化,特别是糖液过滤性相对较差。,若糖化程度高,葡萄糖含量高,但不利于酶与第五结合,影响催化率,最终糖液DE值低,液化超过一定程度,在高温下,已液化的淀粉会结合成硬状束体,使糖化酶难于作用。,检测液化终点的方法:将碘液滴入液化液,如显棕红色或橙黄色则达到液化终点。 可采用加温灭酶的方法控制液化程度。,,3.液化工艺,其工艺如下: ①浓度30%(17波美度);②pH6.5;③酶用量0.1%(固形物); ④喷射温度110℃,真空闪冷却95℃; ⑤层流罐维持1~2h,层流罐可以保证液化液先进先出,液化均匀。,一次加酶液化工艺,二次加酶工艺,其工艺如下: ①浓度30%(17波美度);②pH6.5; ③一次酶用量0.03%(固形物),二次酶用量0.02%; ④一次喷射温度95℃,层流罐保温60min,二次喷射温度145℃保温3~5min; ⑤二次液化温度95~97℃,保温30min。,(三)淀粉糖化及糖化终点的控制,1.糖化理论 (1)糖化温度和pH,决定所用酶的性质:曲霉糖化酶55~60℃,pH3.5~5.0;根酶糖化酶50~55℃,pH4.5~5.5;拟内孢霉糖化酶50℃,pH4.8~5.0.生产中根据酶的性质,尽量选择较高的温度和较低的pH糖化。保证较快的糖化速率,减少杂菌污染,糖化液颜色浅,便于脱色。,(2)加酶量 糖化酶用量 ,糖化周期 。注意事项:酶用量过大,复合反应严重,糖液DE值下降,酶-蛋白质,量大增加糖液过滤困难。 生产上采用30%淀粉时,用酶量按80~100u/g干淀粉计。,,,(3)液化液DE值得影响,在碘试本色的前提下,液化液DE值月底,则糖化液DE值越高。,(4)异淀粉酶(isoamylase)的影响单独使用糖化酶,糖DE值很难达到98%,在糖化过程中,加入异淀粉酶专门水解a-1,6键,可有效提高葡萄糖的产率,糖液DE值达到99%以上。,2.糖化终点的控制,糖化尽量完全,糖化不完全-DE值低,可发酵糖少,对发酵和产物提取不利;糖化到终点,应当立即停止反应,否则,葡萄糖复合反应增多,DE值下降。,检测糖化终点方法:把无水乙醇滴入糖化液中,无白色沉淀。 终止方法:一般加热到80℃保温20min,灭酶活。,3.糖化工艺流程:液化 糖化 灭酶 过滤 成品糖液,,,,,在糖化锅内进行,带有搅拌和保温装置。液化结束时,迅速把料液的pH调节至4.2~4.5,同时迅速降温至60℃,然后加入糖化酶,60℃保温数小时后,检测糖化终点。 终止反应:将料液pH值调至4.8~5.0,加热到80℃,保温20min灭酶。,四、水解糖液的质量要求,色泽:淡黄色透明; 糊精反应:无; 还原糖含量:18%(酸水解),25%~38%(双酶水解法); DE值:90%(酸水解法),95%(双酶水解法); 透光率: 40%(酸水解法),60%(双酶水解法)(581-G光电比色计,420nm); pH值:4.6~4.8; 淀粉转化率: 92%(酸水解法,玉米淀粉糖),95%(双酶水解法,玉米淀粉糖), 87%(酸水解法,大米糖)。,糖蜜原料培养基的制备过程(自学),
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