杰能科酶制剂讲义.ppt

与时俱进 伴随淀粉糖工业一起成长,杰能科酶制剂在生产中的应用,河北迪泰普生物化工有限公司,淀粉糖工业,酶制剂基础知识淀粉淀粉糖,酶制剂基础知识,酶制剂概念酶制剂的特性影响酶反应的因素酶制剂常用品种及其性能,酶制剂概念,酶的定义：酶是一种由活细胞产生的生物催化剂。它是一种蛋白质，在生物体的代谢中起着非常重要的作用。酶制剂应用的优点：能在常温常压下进行酶的催化作用，可简化设备，降低成本。收得率高。比酸法水解淀粉转化率高68%。纯度高。由于酶的专一性强，与原料中杂质不作用。符合食品要求。操作方便。根据酶的特性，控制工艺参数，可生产不同产品。费用低。投资低，成本低。综合利用，无污染。,酶制剂的特性,高效性 可在常温常压和温和的酸碱度下高效地进行，催化能力比一般催化剂大1000万倍到10万亿倍。专一性 一种酶只能催化一种或一类物质反应，即酶是一种仅能促进特定化合物、特定化学键、特定化学变化的催化剂。酶的化学本质酶是高分子胶体物质，且是两性电解质。紫外线、热、表面活性剂、重金属盐以及酸碱变性剂等能使酶失活。酶本身能被水解蛋白质的蛋白质水解酶分解而丧失活力。酶或者是单纯的蛋白质，或者是蛋白质与小分子组成的络合物。1969年第一次从氨基酸人工合成了具有催化活力的酶。,影响酶反应的因素,底物浓度的影响酶浓度对反应速度的影响激活剂的影响抑制剂的影响温度对酶反应的影响PH的影响作用时间的影响工艺及设备情况,耐高温-淀粉酶,SPEZYME Xtra 888耐高温淀粉酶 a)产品简介：SPEZYME Xtra 888是一种在低PH条件下具有良好稳定性的耐高温a淀粉酶。b)产品特点：1、快速降低粘度，可以提高干物浓度；2、不需要添加钙同样具有优越的性能；3、在低PH条件下，具有极高的稳定性（PH范围5.06.5）；4、过程控制的弹性增大；5、对一些厂家由于蒸汽不稳定造成的喷射温度偏差大有极强的适应性；6、酶活力高,添加量小，蛋白凝聚好，去除率高，滤速快；C）典型特征：外观：透明的棕色液体 PH：5.06.5 比重：1.181.22g/ml,耐高温-淀粉酶,GC 262 S P高性能（低钙、低PH、热稳定）a-淀粉酶a)产品简介：GC 262 S P是由经过基因工程改造的地衣芽孢杆菌而制的的，具有高热、低PH稳定性。b)产品特点：1.在大多数条件下无需加钙，且表现出优越的性能 2.低PH条件下的高稳定性 3.过程控制的弹性大 4.粘度降低块而不产生大分子量淀粉板块 5.减少有色物质的形成 6.减少非发酵糖的形成C）典型特征：外观：不透明的棕色溶液 活力:22,125LAU/g（最小）PH:5.0 比重：1.10-1.25g/ml GC262 SP的活力单位是以细菌淀粉酶单位LAU来表示,糖化酶,OPTIMAX 7525 HP 高效糖化酶 OPTIMAX 7525 HP 高效糖化酶是用来从液化淀粉浆生产高葡萄糖浆的味精专用复合糖化酶。a)产品特点：1、能生产更高的葡萄糖；2、缩短糖化时间；3、糖化可在更高的干物量下进行；4、稳定性好，逆反应少；b)物理特性：1、外观：浅棕色液体 2、PH：4.04.5 3、比重：1.10g/ml,糖化酶,强效糖化酶OPTIMAX 4060 VHP OPTIMAX 4060 VHP 强效糖化酶是由糖化酶与一种低PH，热稳定性好的普鲁兰酶优化复合而成。a)产品特点：1、可用于制造高于96%的葡萄糖；2、糖化可在更高的干物量下进行；3、减少逆反应的发生，具有更高的稳定性；4、提高操作过程的灵活性；b)典型特性：1、外观：浅棕色液体 2、PH；4.04.5 3、比重：1.14g/ml左右 4、OPTIMAX 4060 VHP 强效糖化酶基本上不含转苷酶活力，因此，产生几乎定量的葡萄糖。,糖化酶,GA-L NEW新型液体糖化酶 GA-L NEW新型液体糖化酶是由黑曲霉优良菌种经深层发酵提炼而成。a)产品特点：相对于固体糖化酶，该产品具有纯度高，转化率更高的特点。b)典型特性：外观：浅棕色液体 糖化酶活力：100，000WU/ml PH：3.0-5.0 比重：1.08-1.25g/ml 酶活力定义：1ml酶液在40、PH4.6的条件下，1小时水解可溶性淀粉产生1mg葡萄糖的酶量为1个酶活力单位（WU）。,糖化酶,OPTIMAX L1000低PH，热稳定性普鲁兰酶a）产品简介：普鲁兰酶是一种经过基因工程改造的地衣芽孢杆菌经发酵、提取精制而成。该酶在高温酸性下稳定，并可水解液化淀粉中的1，6D糖苷键而产生包含1，4-D葡糖键的直链多聚糖。b）产品特点：1、增加产量；2、提高反应速度；3、反应可在更高的干物量下进行；4、提高工厂的生产能力；5、减少能量消耗；6、为高纯度葡萄糖、麦芽糖生产商业化创造条件；,真菌淀粉酶,CLARASE L真菌淀粉酶 a)产品简介：CLARASE L是一种a-淀粉酶，是通过米曲霉发酵而产生。该酶既可用于淀粉的糊化（液化），亦可用于糖化（产生麦芽糖和葡萄糖）。b）典型特征：活力：40，000SBU/g 外观：琥珀色至棕色溶液 比重：1.14g/ml左右 PH:5.5-6.5 溶解度：与水混溶 一个酶活力单位SKBU是指特定的分析条件下，每小时可液化1.0克限定的糊精底物。,大麦淀粉酶,OPTIMALT BBA 大麦-淀粉酶a)产品简介：OPTIMAIT BBA学名为大麦1，4-a-D葡聚糖麦芽水解酶，通常称为B淀粉酶。b）典型特征：活力：1230DP(最低)外观：棕色澄清液体 溶解性：完全可溶于水 比重：1.16-1.28g/m 酶活力定义：OPTIMALT BBA的活力以糖化力的程度来表示。一个DP单位是指在0.1ml 5%浓度的酶样品溶液与100ml特定底物在20反应1小时能够还原5ml菲林试剂所需要的酶量,淀 粉,淀粉的物理性质淀粉分子呈现由化学键相连的结晶胶束状形态在水中加热达到一定温度，淀粉分子会吸水膨胀“糊化”玉米淀粉的糊化温度范围是64-72 超过糊化温度继续加热，淀粉颗粒将持续膨胀在100160 的高温蒸煮下，淀粉才会溶解玉米淀粉需125 以上才可真正溶解,淀 粉,淀粉的化学组分水分蛋白质类脂体灰分磷,淀 粉,淀粉的化学组分对加工的影响类脂体与直链淀粉形成复合物 此复合物抑制谷类淀粉颗粒膨胀和溶解在水中加热高于125 才能分解 蛋白质 降低糖液透光及增加过滤离交负担,液化理论 糖化使用的葡萄糖淀粉酶属于外酶，水解作用从底物分子的非还原末端进行，为了增加糖化酶作用的机会，加快糖化反应速度，必须用淀粉酶将大分子的淀粉水解成糊精和低聚糖。但是淀粉颗粒的结晶性结构对酶作用的抵抗力强。由于这种原因，不能使淀粉酶直接作用于淀粉，需要先加热淀粉乳，使淀粉颗粒吸水膨胀、糊化，破坏其结晶结构。,液 化,淀粉液化的目的及基本过程：目的：降低淀粉乳粘度并使其能较容易地被输送到下一工序。蛋白质凝聚 为糖化提供理想的底物基本过程 淀粉调浆 淀粉糊化 液化,淀粉糖液化,淀粉分解第一步 糊 化淀粉分子受热吸水膨胀分子结晶结构被打开,淀粉糖糊化糊化过程 糊化分成三个阶段：,第一阶段：预糊化 淀粉颗粒吸收少量水分（水分子仅进入非结晶区），体积膨胀很少，淀粉乳的粘度增加也少，若冷却、干燥，所得淀粉颗粒的性质于原来无区别。第二阶段：糊化 淀粉颗粒膨胀很多，偏光十字消失，透明度增高。第三阶段：溶解 若继续加热，糊化的淀粉溶解于水中。,淀粉糖糊化,淀粉糊化的目的及方法目的：打破淀粉分子的结晶结构初步凝聚蛋白质方法：高温高压喷射,淀粉糖糊化,糊化工艺参数淀粉乳浓度 1521B PH值 5.45.8喷射温度 105110 喷射后带压维持57分钟,淀粉糖糊化,保压的作用保证淀粉颗粒完全膨胀降低料液粘度保证混合温度均衡保证了淀粉颗粒的糊化效果,淀粉糖糊化,闪蒸通过卸压打开淀粉分子的网状结构，以利于酶的进一步作用。瞬间降温至酶的最佳温度反应区间。一般在94-98,淀粉糖液化,淀粉分解第二步：液 化 液化实际上是淀粉由悬浮液变为透明胶体的过程,淀粉糖液化 淀粉酶是内切型淀粉酶，它作用于淀粉时是从淀粉分子的内部任意切开1，4键，使淀粉分子迅速降解，失去粘性和碘的呈色反应，同时使水解物的还原力增加，这种现象称液化作用。,淀粉糖液化,液化目的及方法目的：酶解糊化液，降低粘度提高DE值进一步凝聚蛋白为糖化提供均匀一致的液化液暴露出更多可受糖化酶作用的非还原性末端。方法；酶法多级液化（喷射液化法）升温法、间歇法、连续法,淀粉糖液化,液化工艺参数温度 94-98 PH值 5.45.8添加量 280450ml/TDS维持时间 90120分钟碘色 棕红色DE值 1216,淀粉糖液化,液化程度的控制液化程度不能太低，因为：液化程度低，粘度大，难于操作。葡萄糖淀粉酶属于外酶，水解只能由底物分子的非还原末端开始，底物分子越少，水解机会越小，影响糖化速度。液化程度低，易老化不利于糖化，糖化液过滤性差。液化程度也不能太高，因为：葡萄糖淀粉酶是先于底物分子生成络合结构，而后发生水解催化作用。液化超过一定程度，不利于糖化酶生成络合结构，影响催化效率，糖化液的最终DE值低。液化程度应该是：碘试本色的前提下，液化液DE值越低越好。,淀粉糖液化,什么是老化淀粉？老化淀粉是由于中度聚合的低聚糖分子冷却后重新聚合。即使极小的温降也会导致老化淀粉的产生。老化淀粉极难液化，它不会被糖化，从而不会发酵。脂类物质在液化过程中会置于重新聚合的螺旋结构中央，阻碍碘分子与淀粉分子复合产生颜色。典型的碘试颜色即使在老化淀粉存在的情况下为黄或红色。,淀粉糖液化,淀粉糊的重要性质老化直连淀粉易老化，直连淀粉难老化DE值越小，越易老化碱性条件下有抑制老化的作用在高温（大于60）条件下，淀粉糊极不易老化，快速升降温不易老化浓度过高淀粉糊极易老化,影响液化液老化的主要因素？PH值 碱性条件下有抑制老化作用，酸性条件下易于老化时间 其液化时间长或液化时生降温速度慢，都会加快液化液老化,淀粉糖液化,淀粉糖液化,老化淀粉的检测 90下加热液化液5分钟，溶解脂类物质，然后将溶液冷却至15，用碘液检测。,淀粉糖液化,液化不理想的几种情况：底物浓度过高PH偏低加酶量及酶活蒸气压力过低老化淀粉工艺不合理,淀粉糖液化,评价液化效果的指标DE值 碘反应测试粘度测试经验目测,淀粉糖液化,好液化的评价标准合理的DE值控制 一般1216%理想的碘试结果 碘本色较好的流动性 25-50ml/4分钟 蛋白质凝聚充分无麦芽酮糖检出,淀粉糖糖化,糖化目标 对于结晶糖或高纯葡萄糖浆，获得更高的纯葡萄糖值的糖化液，是提高收率、增加效益的关键。,淀粉糖糖化,影响糖化效果的因素PH温度时间酶及加量液化液质量,淀粉糖糖化,糖化效果的评价DE值DX值（液相色谱分析）醇不溶物测试滤速测试发酵残糖检测,淀粉糖糖化,影响葡萄糖转化率的因素？麦芽酮糖降低了葡萄糖含量。高浓度底物，导致较多的复合反应，降低了葡萄糖含量。较高的加酶量，导致较快的复合反应，降低了葡萄糖含量。微生物生长消耗葡萄糖。PH值调不准。过糖化生成异麦芽糖，降低了葡萄糖得率。,淀粉糖糖化,普鲁兰酶的作用能够水解1，6-糖苷键，使得支链淀粉变成直链淀粉，从而被糖化酶水解成葡萄糖。可抑制葡萄糖之间以1，6-糖苷键的缩合，降低复合反应程度，从而获得更高纯度的葡萄糖浆。,淀粉糖糖化,复合反应葡萄糖+葡萄糖=异麦芽糖葡萄糖+麦芽糖=潘糖复合反应将使得葡萄糖纯度下降，杂糖升高,酶制剂用量与糖化液DE值的关系,为加快糖化速度可提高糖化酶的用量，缩短 糖化时间使用不同原料，不同糖化工艺及不同DE值的液化液，糖化时间与糖化酶用量关系略有调整提高酶加量，糖化速度快，但酶用量过大，反而复合反应严重，导致葡萄糖值降低。,糖化理论,理论收率 纯淀粉通过完全水解，因水解增重的关系，每100克淀粉能生成111.11克葡萄糖，反应式：（C6H10O5）n+nH2O nC6H12O6 淀粉 水 葡萄糖 162 18 180 100 g 111.11g,糖化理论,实际收率 从生产葡萄糖的要求，希望能达到淀粉完全水解的程度，但由于复合反应的发生及生产管理的过程损失，其实际收率一般为105110%.糖液量（L）糖液葡萄糖含量（%）收率=100%投入淀粉量（kg）原料淀粉中纯淀粉含量（%）,糖化理论,淀粉转化率 淀粉葡萄糖转化率是指100份淀粉中有多少份淀粉转化成葡萄糖 糖液量（L）糖液葡萄糖含量（%）转化率=100%投入淀粉量（kg）原料淀粉中纯淀粉含量（%）1.11,糖化理论,DE值与DX值1.DE值 糖化液中的还原糖含量（以葡萄糖计算）占干物质的百分率称为DE值 还原糖含量（%）DE值=干物质含量（%）2.DX值 糖化液中的葡萄糖含量占干物质的百分率称为DX值 还原糖含量（%）DX值=干物质含量（%）糖液相对密度3.DE值与DX值的区别 葡萄糖的实际含量稍低于葡萄糖值，因为还有少量的还原性低聚糖存在。随着糖化程度的增高，两者差别减少。,100%,100%,淀粉糖,工艺对过滤的影响淀粉用温水调浆，液化时形成不溶性颗粒较少。液化DE值的控制，液化DE值高，糖化终了，麦芽糖等小分子物质含量较大，导致淀粉转化率低，粘度大，滤速慢。液化DE过低，淀粉易老化，糖化酶对老化糊精不起作用。糖化终了，由于大分子类物质存在，糖液粘度大，过滤困难。过滤温度的影响过滤PH值的影响 大米：PH值以5.45.8,玉米淀粉:PH值以4.85.0,液化、糖化操作注意事项,液化操作调浆要准确，调浆罐打完料后要冲洗罐壁粉浆和蛋白调浆PH值要适中，一般在5.45.8之间，PH低于5.4后要补碱液液化开车先用蒸汽预热15-20分钟，以水代料35分钟后进料，进料时温度要达到105度喷射液化过程中无论出现何种情况不可先关蒸汽，应先关闭进料阀当出现喷射器振动时可能是一下情况：PH值过低、加酶量不足、蒸汽变动大，若为后种情况可调节喷射器间隙经常通过层流柱视镜观察液化液蛋白絮凝效果每间隔半小时检测液化液碘色及滤速，及时反馈液化效果,液化、糖化操作注意事项,糖化操作液化液进入糖化罐前最好调节好PH值，以避免液化液DE值进一步升高调节好PH值后再加酶，加酶后最好不再加酸在使用复合酶做高转化糖浆时，糖化PH值一定要精准糖化结束可不灭酶处理糖化罐要定期清理，长时间不用的糖化罐在使用前要消毒处理,