发酵原料的制备

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1、第三章发酵原料的制备（5月13）为什么要对发酵原料进行选择？1、微生物对简单的营养物质能够直接吸收利用。2、微生物对碳源利用的选择性。第一节淀粉质原料制备可发酵性糖技术可发酵性糖主要包括有蔗糖、葡萄糖、麦芽糖、果糖和半乳糖等。淀粉质原料的优点：直接将原料中的淀粉分解成可发酵糖，其中蛋白质、微量元素和矿物质也为微生物的生长提供营养。淀粉质原料很多，主要有薯类、玉米、小麦、大米等含淀粉原料。方法：主要有酸水解法、酶水解法和酸酶结合法。淀粉质原料预处理通常包括蒸煮（液化）、糖化等处理。一、淀粉质原料制备可发酵性糖的必要性（1）多种微生物不能直接利用淀粉发酵

2、工业所用的碳源：玉米粉、淀粉或糖质。例如：氨基酸和酒精发酵（2）能利用淀粉的微生物发酵过程缓慢（3）淀粉质原料中存在的杂质影响糖液的质量低聚糖类、杂糖9二、淀粉质原料的种类及其组成特点利用制备可发酵性糖的淀粉质原料有薯类、粮谷类、野生植物类和农产品加工的副产品等。薯类原料主要有甘薯（又名红苕、地瓜、番薯）、马铃薯（又名土豆、洋芋）、木薯等。粮谷类原料有玉米、高梁、大麦、小麦、稻谷等。野生植物类系指橡子、金刚头、土茯苓、芭蕉芋等。农产品加工副产品主要有米糠、麸皮、各种粉渣等。三、淀粉质原料的蒸煮（一）蒸煮的目的：使植物组织和细胞破裂，淀粉由颗粒变成溶解

3、状态的糊液；对原料进行了灭菌作用。（二）蒸煮物料发生的物理和化学变化1.淀粉糊化：淀粉的糊化是指淀粉受热后，淀粉颗粒膨胀，晶体结构消失，互相接触变成糊状液体，即使停止搅拌，淀粉也不会再沉淀的现象。2.不同淀粉种类的糊化差异性：直链淀粉溶解在热水中；支链淀粉3.淀粉的糊化过程1、糊化温度下，原料吸水膨胀；2、120℃支链淀粉开始溶解；3、120～150℃之淀粉继续溶解；4、当温度达到135℃以上时，细胞破裂，淀粉就游离5、细胞壁软化。9糊精二、淀粉质原料的糖化（一）酸解法制备可发酵性糖酸解法又称酸糖化法。它是以酸（无机酸或有机酸）为催化剂，在高温高压下

4、将淀粉水解转化为葡萄糖的方法。1.酸解法制备可发酵性糖的优缺点用酸解法生产葡萄糖，具有生产方便、设备要求简单、水解时间短、设备生产能力大等优点。1、要求有耐腐蚀、耐高温、耐高压的设备。2、副反应的发生，造成葡萄糖的损失而使淀粉的转化率降低。3、淀粉原料要求较严格2. 酸解条件选择及其控制（1）淀粉的质量：即使同一种类的淀粉，其内在质量也有区别，所以在糖化工艺条件上也要作适当调整。（2）淀粉乳浓度的选择：（3）酸的种类：盐酸、硫酸和草酸。（4）加酸量。（5）糖化温度、压力和时间：蒸汽压力0.25-0.40Mpa之间。9（二）酶解法制备可发酵性糖酶解法是

5、用专一性很强的淀粉酶及糖化酶将淀粉水解为葡萄糖的工艺。液化利用α-淀粉酶将淀粉液化转化为糊精及低聚糖，使淀粉的可溶性增加。由高分子状态（淀粉颗粒）转变为较低分子状态（糊精），同时淀粉的黏度降低，表现为由半固态变为溶液态。糖化利用糖化酶将糊精及低聚糖进一步水解转化为葡萄糖1．酶法制备可发酵性糖的优缺点优点：①采反应条件较温和。②专一性强，副反应少。③可在较高淀粉乳浓度下水解，而且可采用粗原料。④颜色浅，较纯净，有利于糖液的充分利用。缺点：反应时间较长（48h），需要的设备较多；易引起糖液过滤困难。2. 淀粉质原料中淀粉的糊化与液化糊化-------为糊

6、化温度液化-------α-淀粉酶的目前针对淀粉质原料，常用低压蒸汽喷射液化工艺。低压蒸汽喷射液化工艺流程为：调浆→配料→一次喷射液化→液化保温→二次喷射→高温维持→二次液化→冷却→送去糖化特点：利用喷射器将蒸汽喷射入淀粉乳薄膜，在短时间内通过喷射器快速升温至145℃，完成糊化、液化3.淀粉糖化工艺条件及控制糖化------糖化酶（也称葡萄糖淀粉酶）9（三）酸酶结合法制备可发酵性糖酸酶结合水解法是集中酸法和酶解法制糖的优点而采用的结合生产工艺。根据原料淀粉性质可采用酸酶水解法或酶酸水解法。酸酶法是先将淀粉酸水解成糊精或低聚糖，然后再用糖化酶将其水解成

7、葡萄糖的工艺。酶酸法将淀粉乳先用α-淀粉酶液化到一定的程度，然后用酸水解成葡萄糖的工艺。3.生料糖化生料糖化就是借助外界酶作用将生淀粉直接水解为微生物可利用糖。原料被水解速度依次为大米>小麦>玉米>高粱>木薯>甘薯、马铃薯。（1）生淀粉水解酶生产菌9淀粉酶是一种包括α-淀粉酶及糖化酶混合物。生产糖化酶微生物包括Aspergillusniger，Humicolagrisea和Rhizopusoryzae，活性最高的是Aspergillusniger。生产淀粉酶微生物包括A.niger，A.kawachi，R.niveus，Bacilluscircula

8、ns和B.polymyxa。α-淀粉酶活性最高的是Rhizopusoryzae。（2）生淀粉酶作用机理直链淀