第7卷第3期2001年9月
冷饮与速冻食品工业
Beverage&Fast Frozen Food Industry
Vol.7No.3
Sep.,2001
文章编号:1007-0818(2001)03-0039-03
酶法生产果葡糖浆的发展
刘佐才,X侯平然
(北京理工大学化工与材料学院,北京100081)
摘要简述了酶法用于生产果葡糖浆先后经历的四个重要发展阶段:酶法取代酸法水解淀粉、葡萄糖酶法异构化为果糖、酶固定化技术和色谱分离技术;并分析了每一个阶段对促进果葡糖浆生产的重要意义。最后展望了酶法技术生产果葡糖浆的发展趋势。
关键词酶;果葡糖浆;高果糖浆;葡萄糖异构酶;酶固定化技术;色谱分离
Abstr act This paper briefly reviews t he four significantly developing stages,i.e.subst itution of amylase for sulfuric acid to hydrolyze star ch,isomerizat ion of glucose to fructose by glucose isomerase,enzyme immobilization,and chro2 matogram separation,which the industrial pr oduction of fructose-glucose syrup by using enzyme techniques has expe2 rienced successively.Further mor e,the gr eat advantages of any progr ess are clarified in detail.Finally,it looks ahead t he prospects of the enzyme techniques in the future.
Keywords enzyme;fr ucto se-glucose syrup;high fructose syrup;glucose isomerase;enzyme immobilization;chro2 matogram separation
0前言
果葡糖浆是最近20多年发展起来的新型甜味剂,它以淀粉为原料,是用A-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶水解成葡萄糖后,通过葡萄糖异构酶的异构化反应,制成一种含有果糖与葡萄糖的混合糖浆。第一代果葡糖浆简称42糖,其成分组成为果糖42%(干基),葡萄糖53% (干基),低聚糖5%(干基),质量分数为70%~72%,储存温度为35~40e,甜度与蔗糖相当。第二代果葡糖浆也叫高果糖浆,简称55糖,其糖分组成为果糖55%,葡萄糖40%,低聚糖5%,质量分数为76%~78%,储存温度为25~30e,甜度约为蔗糖的1.1倍。第三代果葡糖浆也叫高纯度果糖浆,简称90糖,其糖分组成为果糖90%,葡萄糖7%,低聚糖3%,质量分数为79%~ 80%,储存温度为18~25e,甜度为蔗糖的1.4倍。由于这些产品具有甜度高、热量低、风味好,有医疗保健作用及具有良好的食品加工性能等优点,因此,在食品饮料工业和医疗卫生事业中有着日益广泛的应用。目前在美、日等国,果葡糖浆已成为重要的甜味剂之一,并且其生产发展势头强劲。而果葡糖浆突飞猛进的发展,得益于在它的生产过程中采用了酶法技术。可以毫不夸张地说,酶法技术无论过去、现在、还是将来,都是果葡糖浆生产发展的强劲动力。酶是活细胞产生的一种生物催化剂,能促进化学反应的发生,作用较专一,按一定的方式有秩序地进行,条件温和,本身不起变化,可以重复利用。生物界的一切物质,都有催化它的形成和分解的酶类存在。而工业用酶是从自然界选取菌种,经纯化、培育制成的酶制剂。酶的催化作用自古以来就被人类应用于日常生活。
酶法用于生产果葡糖浆先后经历了4个重要的发展阶段。
1酶法取代酸法水解淀粉
酸法水解淀粉最早始于西方,1811年化学家Kir2 choff(柯尔乔夫)在德国添加硫酸于马铃薯淀粉乳以制胶粘剂时[1],错误地多加了酸,得到了具有甜味的糖浆,这是淀粉制糖的开始。此后,淀粉水解制糖发展缓慢,直至20世纪20年代初,美国开始较大规模地用酸法技术制取葡萄糖和果糖浆等,酸法水解淀粉才开始快
X收稿日期:2001-05-07;修订日期:2001-06-01.
作者简介:刘佐才(1946年生),男,湖南湘乡人,副教授,主要从事应用化学的分析与研究.
速发展,至今仍在有些地方沿用。但这种传统酸法水解工艺存在很多缺点:需要耐酸耐压设备;需要精制淀粉为原料;淀粉投料的质量分数较低,仅为20%左右;水解后必须中和,色泽深,精制费用大;淀粉转化为葡萄糖的收率低,不超过90%;水解过程中,由于葡萄糖的逆聚合反应而生成较多带苦味的低聚糖,葡萄糖必须用结晶法精制才能将苦味去除;久贮后还因生成氧化甲基糖醛而转变成褐色等。因此,这种传统工艺逐渐被新兴的酶法技术替代。
酶法制糖始于我国,我国饴糖的制造已有2000多年的历史,古籍早有记载:/饴,米蘖煮也0(5说文6),就是说饴糖是米饭与谷芽共同煮熬而成。古人不知道什么是酶,酶的概念以及将酶提取出来使用,是19世纪才开始的。1833年Payer等[2]人从麦芽提取液中加酒精沉淀获得淀粉酶,可使2000倍的淀粉分解,不久淀粉酶被用于棉布退浆。1892年Calmette[3]从我国的药酒中分离出纯种根酶糖化酶,用于酒精发酵。1896年,日本高峰让吉[4]首先用米曲霉固体培养法生产/他卡0淀粉酶,作为消化剂。1917年法国人Boidin与Effront 等[5]又先后发现枯草菌可以分泌耐热且活性更强的A -淀粉酶[7],并于1926年在德国设厂生产[3],为微生物酶的工业化生产奠定了基础,直至1949年日本开始采用深层培养法生产细菌A-淀粉酶后[5],微生物酶制剂的生产才进入大规模工业化的阶段。随着酶工业技术的进步,1955年德氏根酶与黑曲霉糖化酶首先被做成结晶[6]。1959年酶法生产葡萄糖获得成功[7],这不仅是葡萄糖工业的重大革新,也是果葡糖浆生产史上的第一次大飞跃。
与传统酸法水解淀粉相比,酶法具有独特的优点:可在常温常压和温和酸度下,高效地进行催化反应,简化了设备,改善了劳动条件和降低了成本;酶催化所需的活化能极低,催化效率远比无机酸高,A-淀粉酶与糖化酶共同作用于淀粉,得到的葡萄糖液DE值达98%以上;酶水解具有专一性,制得产品的纯度高;酶本身是蛋白质,无毒,对酸碱度极为敏感,故可简单地采用调节酸碱度、改变反应温度或添加抑制剂等方法来控制反应的进行;酶的来源广泛,许多动植物和微生物都可作为某些酶的原料;酶可以回收,重复利用。
2葡萄糖酶法异构化为果糖
果糖是自然界中存在的最甜的糖品,是水果、蜂蜜的主要糖分。果糖具有以下突出的优点[8]:甜度高,低温时更甜,如与蔗糖混合使用,两者具有互补作用,效果更佳;风味好;发热量低,适合怕热及肥胖人群食用;渗透压大,是蔗糖的两倍;良好的保温性,防干燥能力强;溶解度高,远大于蔗糖;营养丰富,能直接供给人体热量,补充体液,代谢转化为肝糖的速度比葡萄糖快,能在无胰岛素的情况下代谢成糖元,不会引起血糖值增加,适宜于糖尿病、肝脏病、低血糖病人及婴儿、孕妇和老年人食用;化学反应的活性高,受热易分解,产生美味可口的焦糖风味。
基于果糖的这些优点,人们想找出简单经济的方法使葡萄糖转化为果糖,取代蔗糖。虽然早在1897年就已发现碱可以催化葡萄糖异构化为果糖[12],此后也报道过不少碱法转化葡萄糖生产果糖的研究,但由于糖的降解损失较大(占1%~3%),转化率低,反应物中还含有阿洛酮糖、甘露糖、核酮糖等10多种寡糖,风味差,色泽深,不利于糖液精制,故此法至今未能用于工业生产。另外还有用化学法将葡萄糖还原为山梨醇,再经微生物脱氢酶氧化,生成果糖,但因此法繁琐,亦不适合工业生产[9]。
1933年发现微生物或动物的糖化代谢中,葡萄糖在转变为葡萄糖-6-磷酸酯后,经异构酶的作用可转变为果糖-6-磷酸酯[10]。1957年,Marshall等[11]发现嗜水假单孢杆菌的木糖异构酶可以转化葡萄糖为果糖,并于1960年得到用木糖异构酶可以转化葡萄糖为果糖的专利。1965年Tsumura(津村)[12]、T akasaki(高崎)[13]等先后发现了适合于工业生产的葡萄糖异构酶产生菌种)))暗色产色链霉菌和白色链霉菌,并在日本、美国和其他国家申请了专利。1966年日本参松公司生产出酶法异构糖浆。1967年美国Clinton Corn Processing Co引进日本技术,形成日产400t糖浆的规模,生产含果糖15%的果葡糖浆。1969年该公司研制出含42%果糖的果葡糖浆。此后,其他一些工厂也相继进行了生产[9]。
用葡萄糖异构酶将葡萄糖转化为果糖,不仅是近代微生物工业的一项重大成就,而且也是果葡糖浆生产史上的第二次大飞跃。
3酶固定化技术
葡萄糖异构酶为内酶,存在于菌体细胞内部,作用前必须进行提取和纯化,作用后须通过过滤或离心回收菌体再利用,这种游离酶间歇生产方法具有许多缺点:酶的提取和纯化必须采用十分精巧甚至是繁琐的方法,代价昂贵;酶由细胞内分离出来后,稳定性显著降低;这些溶于水的酶必须采用分批反应,在催化结束后极难回收,使酶的浪费很大,产品的成本较高;间歇式的操作,使产品质量较差等。因此,这些因素阻碍了酶法制取果
葡糖浆的进一步发展。
20世纪60年代,酶学研究领域新兴了固定化酶技术,它是人们模拟体内酶的作用方式(体内酶大多数是结合在膜类物质上进行催化反应的),将酶进行一定的改造(固定化),使之更符合人类需要的新型酶制剂。酶的固定化过程是通过化学或物理学的手段,将酶束缚在一定区间内,限制酶分子在此区间内进行活跃的催化作用。工业上使用固定化酶进行催化反应具有许多优点:由于酶不溶于水,产物的提纯分离大为简化;用于食品加工,不影响产品风味;酶在固定化后,稳定性增加,可长期使用和连续反应,从而提高产品质量,工厂的规模减小,自动化程度增加。
20世纪60年代以前,固定化酶的研究报告屈指可数,由于Kkatchlski的努力[15],才将固定化酶技术推向迅速发展阶段。1974年,美国首先应用固定化异构酶[16],大幅度降低了果葡糖浆的生产成本。目前,先进国家生产果葡糖浆已采用三酶法(全酶法)生产工艺。
葡萄糖异构酶固定化技术的应用,实现了葡萄糖的连续异构化反应,提高了酶的利用率,提高了生产效率和产品质量,大大推动了果葡糖浆工业的发展,是果葡糖浆生产史上的第三次飞跃。
4色谱分离技术
1967年世界蔗糖价格大幅上涨,促使42糖迅速发展,并日趋成熟[17]。由于42糖的葡萄糖含量较高,果糖含量较低,不能满足医疗和保健需要,并且低温时易结晶,不便贮存,而异构反应又受到平衡限制,不能生产出果糖含量更高的糖浆,所以从20世纪60年代开始,国际上对如何提高糖浆中的果糖含量进行了大量研究。一般是以第一代果葡糖浆为原料,进行组分分离,得到果糖质量分数为90%以上的纯高果糖浆,再与第一代果葡糖浆混合,制成55糖和90糖。分离方法有:硼酸盐分离、氧化葡萄糖酸钙分离、果糖钙沉淀分离、液-液萃取分离、参数泵分离、反渗透分离、离子交换树脂分离、色谱分离等。我国学者也研究出了适合我国国情的化学分离法和冷却结晶分离法。但目前,国际上普遍采用色谱分离技术。该技术于1978年用于第二代、第三代果葡糖浆的工业化生产。如,美国环球石油公司Uop 公司开发的以分筛作吸附剂,用旋转阀模拟流动床连续分离果糖的Sarex工艺,是迄今最佳的分离方法。这种方法就是根据色谱理论,果糖及葡萄糖与载体结合的牢度不同,从分离柱先后被水冲洗出来而达到分离目的。采用该法,果糖的提取率可达92%,果糖纯度可达94%以上。Starcosa公司采用同样的工艺分离果糖,但载体是用钙或阳离子交换树指。
工业上采用的色谱分离柱称为模拟流动床。该工艺具有很多优点,如树脂用量少,用水少,自动化程度高,连续操作,损失少,分离效率高等。但该法也有缺点:如技术复杂、操作要求严格(要求计算机全自动精确控制,一旦平衡状态破坏,难以恢复正常操作)、设备投资大、生产耗能高、分离组分稀和有大量的物料回流等。
但无论如何,色谱分离技术的采用,使果糖含量高的第二代、第三代果葡糖浆的生产得到了迅猛发展,这为果葡糖浆作为新型甜味剂代替蔗糖奠定了基础,也为果葡糖浆在医疗卫生等方面的广泛应用奠定了基础。
5展望
酶法技术的应用促进了果葡糖浆生产的较快发展,而新的酶技术研究,如淀粉酶、糖化酶、异构酶同柱顺序反应转化淀粉为果糖的研究,固定化多酶反应器的研究等的进一步深入,必将为未来果葡糖浆的生产带来新的飞跃。
参考文献
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(下转第44页)
3)以香蕉为主,可搭配芒果;
4)以桃为主,可搭配猕猴桃、洋桃;
5)以苹果为主,可搭配甜橙、莱阳梨;
6)以芒果为主,可搭配番石榴,亦可搭配菠萝;
7)以西番莲为主,可搭配芒果和荔枝。
作为辅助水果,用量一般为主体水果的5%~ 20%。
3.2.1巧克力风味这种风味是大多数消费者喜爱的风味,对巧克力风味的浓淡、强弱和色泽,因地区各异而爱好有别。生产高级型、豪华型巧克力冰淇淋,一般需要注意以下几点:
1)风味不要过强或过弱(过浓或过淡);
2)要使用高质量巧克力;
3)产品不要过甜或过淡。
巧克力冰淇淋混合料可以添加可可或巧克力利口酒,其中可可的添加量在25%~30%的范围内。巧克力风味冰淇淋理想的搭配辅料是坚果仁或碎坚果仁。
3.2.2坚果仁及碎坚果仁风味坚果仁是冰淇淋的常用辅料,须注意选用颗粒成熟饱满、体形完整、新鲜、具有固有的天然风味的果仁。坚果仁的种类繁多,其中以大粒榛仁为上乘首选,其香味优美、质地坚而脆,不易软化,口感佳,是巧克力风味冰淇淋的必备辅料。其次为巴旦杏仁或甜杏仁,也是巧克力风味冰淇淋的理想搭配辅料。还可使用阿月浑子(Pistachio)果仁、腰果仁、松子仁、核桃仁等。坚果仁或碎果仁的使用量一般为冰淇淋的2%~8%,如与人造香料混合使用,则使用量为2%,高级型或豪华型冰淇淋的使用量为8%。
3.2.3香草风味香草风味冰淇淋是较为流行的一种产品,香草类型可影响冰淇淋的优劣,在香草加工过程中使用的溶剂对冰淇淋的产品品质有较大影响。香草类型可分为以下几种:
1)纯粹的香子兰浸液,每升至少用100g香子兰豆浸出;
2)混合型香料,每升加7.48g香兰素;
3人造香草香精,全部使用人造香基,如乙基香兰素及乙基麦芽酚等。
从成本上分析,1)是2)的2倍,2)是3)的4倍,故目前很少使用纯粹的香子兰浸泡液,大多数使用人造香料香精。
4发挥风味的最大效果
风味物质使用注意点:
1)改进对各种水果及坚果仁的前处理方法;
2)适度增香,提高产品风味,使冰淇淋的整体品质和品位高档化;
3)制定风味标准,剔除无益的风味;
4)利用先进的分析仪器,在制定风味标准中逐步达到最精密的量化程度;
5)对成功、定型的风味配方和成分,输入数据库,建立电脑档案;
6)尽量不使用人造香料,坚决不使用具有有机溶剂余臭的香料香精;
7)定期对产品进行品评,经常注意市场动向,及时采取相应对策;
8)剖析他厂产品中的优秀香型,以作参考。
一般在冰淇淋生产中,原料费用占60%。在其他条件不变的前提下,每提高1%的冰淇淋售价,会使产品的销售份额减少0.4%。风味成本的提高与产品质量有关,以水果风味冰淇淋为例,如果经济型、大众型向高级型、豪华型转变,原料成本虽有所提高,但售价相应提高,两者之比约3B7,成本价与超市中的零售价之比可达3B9。
5具有开发潜力的冰淇淋风味
在目前的市场中,冰淇淋的风味香型仍以水果风味、巧克力风味、香草风味及坚果仁风味为主。今后具有开发潜力的风味香型有:
1)花香风味,以幽香馥郁为胜,可吸引女性消费者;
2)茶香风味,以清淡韵味为主体,绿茶奶味冰淇淋稍淡些,红茶奶味冰淇淋则可稍重些;
3)酒香风味,以洋酒风味为主,威士忌、白兰地、香槟或鸡尾酒,能吸引部分青年消费者。洋酒型风味与巧克力风味协调搭配,可取得良好效果。
除上述香型外,另一类值得开发的是瓜菜风味冰淇淋,应着重开发富含B-胡萝卜素和黄酮类,呈橙黄色、营养型的冰淇淋;或含有叶绿素,呈浅绿色的营养型冰淇淋。这类产品的原料丰富,来源方便,价格低廉,如胡萝卜、黄番茄、南瓜、香芹、薄荷等,都是理想的原料。
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果葡糖浆生产工艺综述 宋俊梅徐京凯 （山东轻工业学院济南250353） 摘要：：主要介绍了果葡糖浆及其用途和生产工艺过程、异构化条件、系统及生产运行要点等，通过分析认为，正确的工艺设计、精准的工艺控制、熟练的系统操作和科学的工艺管理是保证高效生产果葡糖浆的关键，并就这些关键因素做了相关阐述。 关键词：果糖，果葡糖浆，异构酶，异构化，工艺控制，生产工艺 1 果葡糖浆的物理特性和甜味特性 果葡糖浆( Fructose corn syrups) 也称高果糖浆或异构糖浆, 它是以酶法糖化淀粉所得的糖化液经葡萄糖异构酶的异构作用, 将其中的一部分葡萄糖异构成果糖。 果葡糖浆按其生产发展和产品组分质量分数( w ) 的不同划分为3 代, 第1 代果葡糖浆称为葡果糖浆, 简称42 糖, 其糖分组成中w ( 果糖) 为42% ( 以干基计) , w ( 葡萄糖) 为50% , w ( 低聚 糖) 为5% , 其质量分数为71%, 甜度约等于蔗糖; 第2 代果葡糖浆称为果葡糖浆, 简称55 糖, 其糖分组成为w ( 果糖) 为55% , w ( 葡萄糖) 为40% , w ( 低聚糖) 为5% , 其质量分数为77%, 甜度约为蔗糖的1. 1 倍; 第3 代果葡糖浆称为高果糖浆, 简称90 糖, 其糖分组成为w ( 果糖) 为90%, w( 葡萄糖) 为7% , w ( 低聚糖) 为3% , 其质量分数为80% , 甜度为蔗糖的1. 4 倍。 果葡糖浆无色无嗅, 常温下流动性好, 使用方便, 在饮料生产和食品加工中可以部分甚至全部取代蔗糖, 而且, 较其更具有淳厚的风味, 应用于饮料中可以保持果汁饮料的原果香味。果葡糖浆的优点, 主要来自于其成分组成中的果糖, 并随果糖含量的增加更为明显。果糖服用后, 在人体小肠内吸收速度慢, 而在肝脏中代谢快, 代谢中对胰岛素依赖小, 故不会引起血糖升高, 这对糖尿病患者有利。在医药上, 吡喃果糖可加快乙醇的代谢作用, 可用于治疗乙醇中毒。静脉注射500mL 质量分数为40%的果糖溶液可达效果。美国果糖液也有取代葡萄糖大输液的迹象。此外它在食品工业中还有以下优点: 1) 甜度高。果糖的甜度为蔗糖的1. 5 倍, 并且具有两种分子构型: 型和型, 型果糖的甜度是型果糖的3 倍, 低温时部分型果糖转化为型果糖, 而使甜度增加。根据这一特性, 果葡糖浆最适合于清凉饮料和冷饮食品的生产。 2) 风味好。果葡糖浆的主要成分和性质接近于天然果汁和蜜蜂, 具有蜂蜜和水果清香。味感方面, 味觉甜度比蔗糖浓, 且有清凉感, 用于果汁饮料生产时, 可以突出原果香味。此外, 果葡糖浆和蔗糖混合使用可使甜味丰满, 风味更好。3) 保湿性好。果糖为无定形单糖, 吸湿性大, 具有良好的保水分能力和耐干燥能力, 这一特性可使面点保持新鲜松软, 从而延长了产品货架期。 4) 渗透压大。果葡糖浆的主要成分是单糖, 其渗透压高于双糖( 如蔗糖) , 用于蜜饯、果脯生产时可以缩短糖渍时间。高渗透压还可以抑制微生物生长, 从而具有防腐保鲜作用。 5) 热量低。果糖的甜度高, 发热量低, 食用后增加脂肪少, 适于怕热及肥胖的人饮用。 6) 营养丰富。单糖可直接进入血液为人体吸收, 因而较快参与新陈代谢。在生产以加快恢复肌体功能、消除疲劳为特点的食品中已成为难以取代的糖源。虽然
证据6：果葡糖浆用于水果（梨）罐头的风险分析报告 证据4.2 果葡糖浆：生产厂家：合肥锦糖业有限公司 果葡糖浆生产工艺流程： 大米收购→去杂→大米仓→浸泡罐→粗破→胚芽分离→针磨→纤维分离→蛋白分离→淀粉洗涤→液化→糖化→板框过滤→离子交换→预浓缩→异构化→离子交换→成浓缩→成品 化学危害过敏原分析：浸泡罐有加0.25%左右亚硫酸水以确保脱胚，液化液过滤性好。造成成品二氧化硫残留。果葡糖浆中二氧化硫指标GBT 20882-2007 果葡糖浆中卫生指标、GB2760规定二氧化硫残留量≤0.2g/kg,，厂家提供的国家农业标准化与监测中心（安徽）的检验报告二氧化硫残留量：未检出。梨配汤中总重量600KG，加30—70KG的果葡糖浆，按添加最大量计算。配汤中二氧化硫残留量≤0.2x70/600g/kg(=0.02333 g/kg),，配汤工艺控制汤温90--100℃。二氧化硫残留量还会高温挥发而减少。罐头汤按国标一般占固形物的45%，罐头经杀菌后汤与固形物平衡渗透。罐头中二氧化硫残留量≤0.02333 g/kgx0.45(=0.01). 即理论上计算罐头中二氧化硫残留量≤0.01g/kg(10PPm) .梨罐头委托荷泽商检的检测报告二氧化硫残留量：7.93mg/kg。氧化硫残留量＞10mg/kg就是过敏原。 得出结论：汤中总重量600KG，加30—70KG的果葡糖浆，不会导
证据6、证据4.2 致成品二氧化硫残留量达到10mg/kg，果葡糖浆在梨罐头的辅料不是过敏原。 化学危害转基因分析：合肥锦糖业有限公司生产果葡糖浆的原料是大米。大米来源于当地肥东县种植的水稻。水稻种子国豪国香8号，新强8号由肥东县农业局种子公司提供出售的。并有东县农业局种子公司出具的水稻种子国豪国香8号，新强8号非转基因证明。 结论：果葡糖浆不含转基因成分。 微生物污染分析：致病菌通过签订协议，向供方提出产品规范要求得到控制。 化学危害农残分析：农残通过供方调查，供方提供检验结果（每年1次）得到控制 综合以上几点，果葡糖浆在梨罐头配汤中添加最大量不超过11.7%不存在食品安全风险。 曹县同发食品有限公司 高辉煌 2012-5-12
第7卷第3期2001年9月 冷饮与速冻食品工业 Beverage&Fast Frozen Food Industry Vol.7No.3 Sep.,2001 文章编号:1007-0818(2001)03-0039-03 酶法生产果葡糖浆的发展 刘佐才,X侯平然 (北京理工大学化工与材料学院,北京100081) 摘要简述了酶法用于生产果葡糖浆先后经历的四个重要发展阶段:酶法取代酸法水解淀粉、葡萄糖酶法异构化为果糖、酶固定化技术和色谱分离技术;并分析了每一个阶段对促进果葡糖浆生产的重要意义。最后展望了酶法技术生产果葡糖浆的发展趋势。 关键词酶;果葡糖浆;高果糖浆;葡萄糖异构酶;酶固定化技术;色谱分离 Abstr act This paper briefly reviews t he four significantly developing stages,i.e.subst itution of amylase for sulfuric acid to hydrolyze star ch,isomerizat ion of glucose to fructose by glucose isomerase,enzyme immobilization,and chro2 matogram separation,which the industrial pr oduction of fructose-glucose syrup by using enzyme techniques has expe2 rienced successively.Further mor e,the gr eat advantages of any progr ess are clarified in detail.Finally,it looks ahead t he prospects of the enzyme techniques in the future. Keywords enzyme;fr ucto se-glucose syrup;high fructose syrup;glucose isomerase;enzyme immobilization;chro2 matogram separation 0前言 果葡糖浆是最近20多年发展起来的新型甜味剂,它以淀粉为原料,是用A-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶水解成葡萄糖后,通过葡萄糖异构酶的异构化反应,制成一种含有果糖与葡萄糖的混合糖浆。第一代果葡糖浆简称42糖,其成分组成为果糖42%(干基),葡萄糖53% (干基),低聚糖5%(干基),质量分数为70%~72%,储存温度为35~40e,甜度与蔗糖相当。第二代果葡糖浆也叫高果糖浆,简称55糖,其糖分组成为果糖55%,葡萄糖40%,低聚糖5%,质量分数为76%~78%,储存温度为25~30e,甜度约为蔗糖的1.1倍。第三代果葡糖浆也叫高纯度果糖浆,简称90糖,其糖分组成为果糖90%,葡萄糖7%,低聚糖3%,质量分数为79%~ 80%,储存温度为18~25e,甜度为蔗糖的1.4倍。由于这些产品具有甜度高、热量低、风味好,有医疗保健作用及具有良好的食品加工性能等优点,因此,在食品饮料工业和医疗卫生事业中有着日益广泛的应用。目前在美、日等国,果葡糖浆已成为重要的甜味剂之一,并且其生产发展势头强劲。而果葡糖浆突飞猛进的发展,得益于在它的生产过程中采用了酶法技术。可以毫不夸张地说,酶法技术无论过去、现在、还是将来,都是果葡糖浆生产发展的强劲动力。酶是活细胞产生的一种生物催化剂,能促进化学反应的发生,作用较专一,按一定的方式有秩序地进行,条件温和,本身不起变化,可以重复利用。生物界的一切物质,都有催化它的形成和分解的酶类存在。而工业用酶是从自然界选取菌种,经纯化、培育制成的酶制剂。酶的催化作用自古以来就被人类应用于日常生活。 酶法用于生产果葡糖浆先后经历了4个重要的发展阶段。 1酶法取代酸法水解淀粉 酸法水解淀粉最早始于西方,1811年化学家Kir2 choff(柯尔乔夫)在德国添加硫酸于马铃薯淀粉乳以制胶粘剂时[1],错误地多加了酸,得到了具有甜味的糖浆,这是淀粉制糖的开始。此后,淀粉水解制糖发展缓慢,直至20世纪20年代初,美国开始较大规模地用酸法技术制取葡萄糖和果糖浆等,酸法水解淀粉才开始快 X收稿日期:2001-05-07;修订日期:2001-06-01. 作者简介:刘佐才(1946年生),男,湖南湘乡人,副教授,主要从事应用化学的分析与研究.
果糖生产工艺 生产工艺2010-01-22 15:59:13阅读415评论14 字号：大中 小订阅 生产果糖的方法是用淀粉做原料，淀粉水解后经固定化葡萄 糖异构酶转化为糖，其中含有42%的果糖和58%的葡萄糖，这种混合物称为果葡糖浆或高果糖浆。 一、葡萄糖和果糖异构化反应 葡萄糖为醛己糖，果糖为酮己糖，二者互分同分异构体，在 一定条件下可以相互转化。 1、碱性异构化反应 在碱性条件下，葡萄糖通过1、2烯二醇生成果糖、D、甘露糖，由于碱异构化达到反应平衡点所需时间长，转化率较低，糖的分解反应显著，还原糖损失过多，产生有色物质和酸性物质， 影响颜色和味道，精致较困难，故在工业上未曾使用。 通过碱性异构化反应，葡萄糖转化成果糖的转化率一般约达2127%，糖分损失约1015%,采用较高的反应温度，较短的反应时间和较高的糖浓度，碱性催化效果有一定的提高，异构转化率可达到3335%,糖分损失为23%,在碱性催化剂中以氢氧化钠的催化效果较好。 2、葡萄糖异构酶反应 葡萄糖在异构酶作用下可转变成果糖的，但这种催化反应是
可逆的，即葡萄糖向也可以向果糖的转变，因此异构酶作用在理 论上可使50%的葡萄糖转为果糖，达到平衡点。 葡萄糖异构酶在较高下可催化果糖发生异构生成阿洛酮糖 和甘露糖，但在7或以下进行，只有微量的产生。对食品应用无影 响。 由于异构化最后阶段反应速度慢，为了抑制和降低糖的分解，减少糖分损失，一般在果糖含量达4243%便终止反应。由葡萄糖向果糖转变的反应是吸热反应，异构化反应温度升高，平衡 点向果糖移动，但超过70 C以上进行反应时，酶易受热活力消失，糖分也会受热分解，产生有色物质，所以实际工业上的反应温度是有一定限制的。 硼酸盐能与果糖生成络和结构，使转化率提高到8090%，且硼酸盐能回收重复使用，可回收率还达不到规模生产的要求，影 响实际应用效果。 二、果葡糖浆生产工艺 在葡萄糖异构酶的催化作用下，葡萄糖液中的一部分转变为果糖，因为它的糖分组成是果糖和葡萄糖的混合糖浆，故称为果 葡糖浆。由玉米淀粉得来的果葡糖浆叫高果玉米糖浆（），从其它淀粉比如大米、木薯、马铃薯、小麦等得到的果葡糖浆称为高果糖浆（）。果葡糖浆有42型（含果糖42%）, 55型（55%）, 90 型 （90%）,分别表示为42、55和90。 42果葡糖浆经色谱分离，可得果糖含量高达90%以上的糖浆
淀粉糖的生产工艺和种类 生产工艺有酸法、酶法、酸酶法三种，不同的工艺，其甜度、胶粘性、增稠性、保潮性、吸湿性、渗透压力、颜色稳定性、焦化性、还原性、发酵性是不同的，不管哪种工艺都是一个复杂的水解过程。淀粉水解过程存在三种主要反应：一是水解为葡萄糖；二是水解成葡萄糖后重新复合成异麦芽糖等复合糖；三是葡萄糖分解生成5-烃甲基糖醛及酸丙酸色素物质。 1.酸法水解。有盐酸、草酸，其中盐酸的水解淀粉能力高，但酸法水解缺乏专一性，同时产生复合反应，温度愈高，复合反应愈多，生成的有色物质多，颜色深，用酸量多，需中和碱量大，因之产生的灰分也多。 2.酶法水解。具有高度的专一性，副产物少，纯度高，糖色浅，因之减少了净化工序和净化剂的用量，与酸法相比，可以转化较高浓度的固形物，提高效率，减少损耗，降低成本，所得母液还可以利用，而且在常温常压下进行，设备工艺都比较简单。 3.酸酶法。投料资度18～20Bx°，为酸法的两倍，节省费用，缩短时间，DE值（糖化率）可达96%，纯度高，糖液色浅，容易结晶析出，用酸量少，仅为酸法的20%，产品质量高。 淀粉糖产品由于是淀粉水解而得，因此，淀粉水解的速度、水解的程度、液化、糖化、净化、结晶、淀粉原料、催化效率以及工艺设备性能等，均能影响淀粉糖液的质量。淀粉品种不同，化学结构不同，对液化亦有不同的影响。淀粉中的蛋白质、脂肪、灰分等杂质均能影响催化效率，降低酸的有效浓度，尤其是淀粉中的含氮物质对热稳定性有明显的影响。硫酸铵受热分解产生氮与羧甲基糠醛作用，能产生大量有色物质，迅速焦化。玉米中的植酸盐要消耗部分酸。总之不管什么液化方法，都存在不溶性淀粉颗粒，这种淀粉颗粒能与脂肪形成络合物，呈螺旋结构，不容易水解，降低了糖化率。
基本格式： 例如：实验三柠檬酸发酵 1. 实验目的 2. 实验原理 3. 实验装置与流程 4. 实验步骤及方法 5. 实验数据处理 6. 实验报告 7. 结果与讨论 8. 主要符号说明 9. 参考文献 10. 预习与思考 注：以上格式根据不同实验要求，可以删减或增加。 四、几点说明 1参考文献一般不要早于1995年。 2每一个实验的字数原则上控制在1000~3000字范围内。为使本书成为精品，不刻意分配字数，一切从需要出发。 3专业名称和物料名称等专业词汇以手册和国标为准。 4篇末署名例：XXX大学XXX XXXX@XXXXX。 5以提高学生的实践能力，启发创新性思维为目标。本次修订计划在原第一版编者之外，邀请熟悉所列题目，具有科学研究和技术开发经验的教师和企业人员撰稿。本书部分实验方法用于教学实验，部分用于学生的毕业论文的实验和课外科研活动，也作为科学研究和技术开发的参考。本书主要面向生物工程专业本科生，兼顾研究生、技术职业学院学生，教师和企业技术人员。 所有参加人员自然为本教材编委会委员。
实验48 酶连续反应操作技术（酶的固定化生产果葡糖浆） 1、实验目的 掌握包埋法制备固定化酶的技术，学习果糖含量的测定方法，了解填充床固定化酶反应柱连续生产果葡糖浆的工艺。 2、实验原理 蔗糖在生产、生活中有着广泛的应用，为补充蔗糖来源的不足，人们利用微生物酶将淀粉水解获得葡萄糖，但葡萄糖的甜度不及蔗糖，利用葡萄糖异构酶把葡萄糖异构成果糖，则可解决这一问题。葡萄糖异构化反应平衡时，可将40～50%的葡萄糖转化为果糖。人们将这种葡萄糖与果糖混合的糖浆称为果葡糖浆或高果糖浆。 固定化酶，就是把游离的水溶性酶，限制或固定于某一局部的空间或固体载体上，使其保持活性并可反复利用的方法。固定化酶技术解决了游离的溶液酶，在反应过程中会随着产品一起流失，影响产品的质量；反应后分离困难，无法重复使用；对热、强酸、强碱和有机溶剂等均不够稳定等缺点，保持了催化效率高、稳定性强等优点，自20世纪60年代末，日本田边制药公司将固定化氨基酰化酶用于氨基酸生产以来，固定化技术已在生化工程及酶工程领域中成为各国学者的研究热点。常用的固定化酶的方法主要有：载体结合法、交联法和包埋法。 包埋法是将酶（细胞）包在凝胶微小格子内，或是将酶（细胞）包裹在半透性聚合物膜内的固定化方法。包埋法是制备固定化细胞最常用的方法，此法的优点是：酶分子本身不参加格子的形成，大多数酶都可用该法固定化，且方法较为简便；酶分子仅仅是被包埋起来而未受到化学作用，故活力较高。可用于包埋的聚合物有：胶原、卡拉胶、海藻酸钙、聚丙烯酰胺凝胶等，其中海藻酸钙包埋法应用较为广泛。海藻酸钠为天然高分子多糖，具有固化、成形方便、对微生物毒性小等优点。利用海藻酸钠固定化酶操作简便、安全、成本低廉。本实验采用海藻酸钙包埋法，以葡萄糖异构酶为材料连续生产果葡糖浆。 3.实验仪器及材料 （1）实验仪器 10mL注射器、恒流泵、烧杯、烧瓶、玻璃夹套柱、磁力搅拌器、超级恒温水浴、分光光度计。 （2）实验材料 葡萄糖异构酶、40%葡萄糖溶液、4%海藻酸钠溶液、0.05mol/LCaCl2溶液、pH7.8磷酸缓冲液、无菌生理盐水、MgSO4·7H2O、1.5%半胱氨酸盐酸溶液、0.12%咔唑无水乙醇溶液、69%（v/v）硫酸溶液、50μg/mL标准果糖溶液。 4.实验流程 40%葡萄糖溶液固定化酶颗粒4℃过夜 生理盐水清洗装柱60℃收集反应液咔唑比色法 计算果糖含量计算葡萄糖转化率
《葡萄糖酸钠》行业标准（征求意见稿）编制说明 一、工作简况 （一）任务来源 葡萄糖酸钠是一种白色或淡黄色结晶性粉末，易溶于水，微溶于醇，不溶于醚，是一种用途极为广泛的多羟基有机酸盐。在医药、水质稳定剂、钢铁表面清洗剂、玻璃瓶专用清洗剂、混凝土外加剂等方面有广泛的用途；特别在混凝土外加剂方面的应用近几年发展迅速，用量逐年增加、效益显著。 葡萄糖酸钠在我国尚未形成通用的国家标准和可以使用的行业标准，在国外亦未制定权威标准。目前国内生产的葡萄糖酸钠产品主要是出口，生产葡萄糖酸钠产品的国内企业较多，执行的标准参差不齐，极大地影响了产品在国际市场上的竞争力。企业以质量为核心的经营机制日趋形成，标准的统一制定，能够提高产品质量，可以扩大产品的销路，增加经济效益，促进产品按质论价，优质优价，彻底改变葡萄糖酸钠行业无序竞争的混乱局面，拉动行业经济又好又快发展。 本标准由中国轻工业联合会提出，全国食品工业标准化技术委员会（SAC/TC64）归口，计划名称为《葡萄糖酸钠》，计划编号为2010-2883T-QB。 （二）简要起草过程 1. 2010年11月工信部标准制修订计划下达后，中国生物发酵产业协会于2011年4月8日召开了标准启动工作会议，组织起草单位针对制定《葡萄糖酸钠》行业标准的具体工作进行了认真研究，确定了总体工作方案，并组建了标准起草工作小组，青岛琅琊台集团股份有限公司牵头并执笔，中国生物发酵产业协会负责具体协调，山东凯翔生物化工有限公司、西王集团有限公司、中国科学院过程工程研究所等单位参加。成员单位吸纳了国内主要生产企业及科研机构等部门，能代表全国葡萄糖酸钠行业生产及研究的真实情况。 2. 启动会后，起草工作组收集国内外标准资料以及相关实验方法，综合各种情况进行了综合分析处理后，4月25日前由起草小组提出提出标准文本（草稿），通过电话、邮件与各起草单位进行商量、研究，确定标准文本（初稿），于2011年5月13日进行第二次起草小组工作会议，初步确定了各项指标要求和检验方法。 3. 第二次起草会后，收集各单位葡萄糖酸钠样品并完成送检工作，对样品采用盲样测试方式，进行了检验，完成数据汇总。2011年9月22日进行第三次起草小组工作会议，经过大家的认真、细致的讨论研究，对标准中涉及的主要关键问题达成共识，根据检测数据情况，对一些指标的设定提供了数据支撑，修改形成征求意见稿，向行业内公开征集意见。 （三）主要起草单位
果葡糖浆生产工艺流程中的过滤应用 摘要:本文通过对果葡糖浆生产工艺的描述，重点分析生产工艺流程中的脱色过滤工艺点，并通过对活性炭过滤器结构图和活性炭膜堆滤芯原理的阐述，并将传统和现行先进的果葡糖浆活性炭脱色过滤进行了对比分析，最后总结了活性炭纸板过滤器的独特优势和其应用工况。 关键词：果葡糖浆生产工艺，玉米糖浆过滤，F55糖浆生产工艺流程，糖液过滤，脱色过滤板，活性炭脱色过滤，活性炭脱色过滤器工作原理，活性炭脱色过滤器的作用 果葡糖浆生产工艺 在葡萄糖异构酶的催化作用下，葡萄糖液中的一部分转变为果糖，因为它的糖分组成是果糖和葡萄糖的混合糖浆，故称为果葡糖浆。由玉米淀粉得来的果葡糖浆叫高果玉米糖浆(HFCS)，从其他淀粉比如大米、木薯、马铃薯、小麦等得到的果葡糖浆称为高果糖浆(HFS)。果葡糖浆有42型(含果糖42％)，55型(55％)，90型(90％)，分别表示为F—42、F—55和F—90。 F—42果葡糖浆经色谱分离，可得果糖含量高达90％以上的糖浆F－90，与适量F—42产品混合得F—55。 高果糖浆生产工艺过程可分为四步(1)淀粉液化与糖化(DE＞94％葡萄糖浆)；(2)酶法异构葡萄糖为果糖；(3)果葡糖分离(制取90％果糖)；(4)混合90％和42％果糖，制取理想水平的果葡糖浆。
1．淀粉液化和糖化 (1)调浆与液化。淀粉用水调制成干物质含量30％一35％的淀粉乳，用盐酸调整pH6．0—6．5，每吨淀粉原料加入。α—淀粉酶用量6一10u／g淀粉，加入CaCl2调节Ca”浓度达0．0lmoL/L。粉浆泵入喷射液化器，瞬时升温至105—110℃，管道液化反应10一 15min，料液输送至液化罐，在95—97℃温度下，两次加入。α—淀粉酶，继续液化反应40—60min，碘色反应合格即可。 (2)糖化。淀粉液化液引入糖化罐，降温至60℃，调整pH至4．5，加入80u／g淀粉糖化酶，间隙搅拌下，60℃保温40一50h，糖化至DE＞95，加温至90℃，将糖化酶破坏，使糖化反 应中止。 (3)糖化液精制 采用硅藻土预涂转鼓过滤机连续过滤，清除糖化液中非可溶性的杂质及胶状物。随后用活性 炭脱色。用离子交换树脂除去糖液中的无机盐和有机杂质，进一步提高纯度。糖液无色或淡 黄色，含糖浓度24％，电导率＜50MS/cm，pH4.5—5.0。真空蒸发浓缩至透光率90％以上，DE值96—97，糖液浓度为异构酶所要求的最佳浓度40％一45％。 2．酶法异构葡萄糖为果糖 异构化生产果葡糖浆工艺有分批法、连续搅拌法、酶层过滤法和固定化酶床反应器法，现在 普遍采用的是固定化酶床反应器法。
果葡糖浆(FGS)与高果葡糖浆(HFGS) 果葡糖浆简称FGS(Fructose and Glucose Syrup)，是一种新发展的淀粉糖品，因为糖分组成主要是果糖和葡萄糖，故称为果葡糖浆，工业上生产这种糖浆是用淀粉，经糖化生成葡萄糖，再经葡萄糖异构酶作用于葡萄糖溶液，使一部分葡萄糖发生异构化反应转变成果糖所以叫“异构”糖浆，也有的将42％和55％的糖浆叫做高果糖浆。果葡糖浆的甜度与蔗糖相等，适于各种食品中应用的甜味剂，与甘蔗糖和甜菜糖比较，果葡糖浆具有很多优点，果萄糖浆具有溶解度高，发酵速度快，化学稳定性和热稳定性好、渗透压大、吸潮性和保湿性强等特点。果葡糖浆生产可用任何种淀粉为原料，在任何地区几乎都有适当的原料生产淀粉，因此生产不受地区限制，淀粉来源充足，不受季节限制。果葡糖浆的成本决定于建厂的具体条件，其成本低于蔗糖和甜菜糖，所以自从世界上工业化以来，不仅缺糖的国家大力发展这种糖浆，解决吃糖的问题，产糖的国家也大力发展。工业上还生产90％的高果糖浆，其甜度比蔗糖大，主要用于低能量食品，可降低33—50％的能量，此外它还能保持焙烤食品中的水分，控制冷冻食品的硬度与冰品和果糖的质构等。高果葡糖浆在过去10多年问得到发展，成为美国、日本等国家的主要甜味剂之一，由于其价格低，质量好，稳定性高，并且其在许多应用上作用方式类似于蔗糖。因此，用它来代替蔗糖。目前，采用高级分馏、精制技术及新酶体系，能使果糖含量达到98％，甚至更高，微量的风味影响物质(如乙醛)将随着更高效的精制技术降低至更低，结晶果糖是高果糖浆的一个重要发展方向。果糖是人类最早认识的自然界中最甜的一种糖，在蜂蜜中含量最为丰富，它的甜度约为蔗糖的1．2- 1．8倍。目前在全世界范围内，各国都大力发展果葡糖浆和结晶果糖的生产。技术比较先进的国家有日本、美国、法国和德国。我国目前已经工业化生产，但生产能力和产量均较小，有较广阔的发展市场。生产技术：工业上生产果葡糖浆采用淀粉糖化液为原料，经过双酶液化，糖化，变成葡萄溶液，经脱色、树脂处理制成糖化液。采用固相异构酶进行异构化反应，得到果糖和葡萄糖的混合液，再经脱色，树脂处理，蒸发浓缩，得到42％的果葡糖浆。再经进一步处理可以制成55％的高果葡糖浆(HFGS, High Fructose and Glucose Syrup)。 果葡糖浆的应用 一、果葡糖浆在食品工业中的应用 由于果葡糖浆的甜度与蔗糖相当，又有其特性，所以它的应用领域较蔗糖广泛；不但在食品工业、保健食品上广为应用，医药工业、家庭调味品、日用化工等方面都有应用。在所有应用中，食品工业是主要应用领域。在应用品种比例结构上，美国是这样： 74.5%用于饮料；9.3%用于面包；4.2%用于罐头；8.2%用于奶制品；0.5%用于糖果；3.3%用于其他食品。 二、各类饮料中的应用 1、用于不含酒精的饮料。此类饮料又称软饮料，主要是指碳酸饮料、果汁饮料、茶饮料、运动饮料、乳饮料等。应用果葡糖浆的产品口感爽口，风味好；且温和无异味，透明度好，无混浊。由于果葡糖浆用离子交换树脂制得，灰份含量低，沉淀物和絮状物都极少，稳定性好，不象蔗糖会在低PH值时发生转化。在配方上可以用干基计1：1代替蔗糖。 2、用于含酒精的饮料。此类包括使用果葡糖浆加工的果酒；如葡萄酒、苹果酒、果露酒、黄酒；其它配制如啤酒、香槟酒等，经过预处理可避免产品出现沉淀，透明度好，使用高糖度配制时（20度）以上蜂蜜风味显著。果葡糖浆溶解度高，
葡萄糖酸钠用途及生产技术 一、概况 葡萄糖酸钠全世界需求量在50万吨／年，每年将以3－5％的比例增长，是一种有良好市场前景的产品，特别是在食品行业，随着食品安全卫生的加强，采用发酵法生产葡萄糖酸钠以及酸锌、酸钙将日益取代化学合成法。国外年需量在40万吨左右，主要分布在美国10万吨／年，欧洲13万吨左右，日本5万吨左右，台湾1万吨，韩国1万吨，南亚地区3万吨，南美及中美洲5万吨左右，澳大利亚2万吨左右，其主要应用在建筑行业和食品行业以及电镀行业，对产品的内在质量要求很严格。在日本主要用来生产葡萄糖酸内酯，来做内酯豆腐。 国内需求量在8～10万吨，主要分布在南方地区以及北方大城市，广东年需求量在1万吨，江苏在8千吨，上海年需求量在1万吨，北京年需求量在1万2千吨，天津年需求量在1万吨左右，山东在1万吨，东北在2万吨左右，其他地区1～2万`吨左右，主要用于生产葡萄糖酸钙、葡萄糖酸锌、葡萄糖酸铁、葡萄糖酸及内酯。 由于化学催化法使用了重金属作催化剂，导致了产品中重金属含量超标，达不到食品安全要求，出口受到限制；而作为发酵法生产却解决了这些问题，成为今后该产品生产的主流。特别在食品行业，这一需求将逐年增加。 葡萄糖酸钠是一种重要的食品添加剂，在营养增补剂、食品保鲜剂、品质改良剂和缓冲剂等方面有广泛的应用，根据在食品中的不同用途可分为如下几类： 1调整pH功能
葡萄糖酸钠的缓冲pH为3.4，适合做低pH范围的缓冲剂的食品添加剂。饮料pH4以下，一般在65℃下杀菌时间为10min，既能避免杀菌加热对饮料素材的影响，又能节省能源，是饮料生产工程管理的重要性一环，其它有机酸盐难以实现pH4以下杀菌所能达到上述要求，而葡萄糖酸钠能符合上述要求又不影响饮料呈味性，因此葡萄糖酸钠是最优良的食品加工pH缓冲剂。2呈味改善剂 葡萄糖酸钠本身呈味性良，有掩盖苦昧、臭味功能，如在掩盖鱼臭、镁离子的苦味等方面，均优予其它有机酸盐。 3掩盖大豆蛋白臭 大豆蛋白营养价值高，应用于畜肉加工品、鱼肉、鱼糜、冷冻食品等各种食品中，但有固有的大豆蛋白臭，因而使用量有局限性。在香肠制造中，加入5％左右的葡萄糖酸钠，有明显降低大豆蛋白臭的效果。葡萄糖酸钠还有掩盖豆乳、汉堡包等使用大豆蛋白食品特有的大豆蛋自臭味。 4改善高甜度甜味料的呈味性 低热量高甜度甜味剂有益健康，但在呈味性上一般难与砂糖的味质完美相比，经美国、日本试验，葡萄糖酸钠有明显改善高甜度甜味剂天冬甜精、甜菊苷、糖精的味质，天冬甜精与葡萄糖酸钠并用能达到砂糖一样的甜味质。 5代替食盐用于食品加工 在食品加王中食盐不仅赋予食品咸味，还有抑菌等效果，使用时往往量加大。制酱时，盐还有防止杂菌使麦曲正常发酵作用，但不能加盐太多。当今时兴低盐酱，采用在发酵过程中缓缓添加乙醇控制发酵，但工序繁琐。曰本中央味噌研究所研究使用葡萄糖酸钠代替食盐进行味噌发酵，能使发酵正常，
CAS：201-55-7 名称：麦芽糖醇简介果葡糖浆是一种完全可以替代蔗糖的产品，并与蔗糖一样可广泛应用在食品及饮料行业，特别是在饮料行业中的应用，其风味与口感要优于蔗糖。蔗糖价格的上涨，使得果葡糖浆在食品、饮料等工业中的应用尽显优势。果葡糖浆的甜度接近于同浓度的蔗糖，风味有点类似天然果汁，由于果糖的存在，具有清香、爽口的感觉。另一方面果葡糖浆在40℃以下时具有冷甜特性，甜度随温度的降低而升高。果葡糖浆完全替代蔗糖，其甜度约相当于同浓度蔗糖的90%，部分替代蔗糖时，由于果糖、葡萄糖与蔗糖甜味的协同增效，总甜度仍与同浓度的蔗糖相同。在食品、饮料等中以果葡糖浆替代蔗糖，不仅技术上可行，而且可凸显果葡糖浆清香、爽口的特性。随着中国2000年糖业政策的调整，蔗糖价格开始上涨，果葡糖浆代替蔗糖应用于食品中的性价比优势逐渐显露出来，国内一些大的淀粉糖企业开始果葡糖浆的生产，果葡糖浆在中国发展的迎来了一次难得的机遇。生产果葡糖浆不受地区和季节限制，设备比较简单，投资费用较低。特性（一）甜味甜味包括甜度和风味二个方面，前者是指甜味强度的高低，后者是指甜味的可口性，作为甜味剂，甜度应是最根本的性质。甜味剂的甜味评价是主受专门训练的人员通过感觉器官的感觉评价而确定的，通常用蔗糖作对比，我们规定蔗糖的甜度为100，那么果糖的甜度为150，果葡糖浆42糖的甜度为90－100，而结晶葡萄糖、麦芽糖和葡萄糖（DE值42）的甜度分别为75、60、50，在进行甜度比较时，我们把各种糖类配成15%浓度的糖溶液，所说果葡糖浆的甜度与蔗糖相同，是指这种情况下的干基甜度比。一般人们喜爱的甜度为10%－25%之间的糖液浓度。果葡糖浆的最大优点在于含量相当数量（42%－90%）的果糖，因而在甜味特性上与其他甜味剂共同使用，具有优越的协同增效作用，可改善食品与饮料的口感，减少苦味和怪味。果葡糖浆与蔗糖结合使用，可使其甜度增加20%－30%，而且甜味丰满、风味更好。果葡糖浆与甜蜜素、糖精等也有增效作用。果糖与糖精以同等甜度比例混合时，甜味增效最为明显，而且可以掩饰糖精带来的苦味。含3.5%果糖及0.0136%糖精的饮料与含10%蔗糖的饮料甜味特性等效。果葡糖浆的主要成分和性质接近于天然果汁，具有水果清香，味感方面，味觉甜度比蔗糖浓，且有清凉感，因为水果汁中的糖分主要也是果糖和葡萄糖。例如葡萄汁的浓度为19.13%，干物质中的96.86%为糖，糖分组成中果糖为40.98%，葡萄糖为35.86%，另有蔗糖和麦芽糖。（二）果糖的冷甜特性：果糖的甜度与温度有很大关系，40℃以下时温度越低，果糖甜度越高，最高可达蔗糖的1.73倍；冷甜的原因是果糖具有两种分子构型；α型和β型，α型果糖的甜度是β型果糖的3倍，低温时部分β型果糖转化为α型果糖，而使甜度增加。由于这一特性。果葡糖浆适用于清凉饮料和其它冷饮食品，如：碳酸饮料、果汁饮料、运动饮料、冰棒、冰淇淋等。（三）果糖溶解度高：果糖溶解度为糖类中最高，当温度为20℃、30℃、40℃、50℃时，果糖溶解度分别为蔗糖的1.88倍、2.0倍、2.3倍、3.1倍。葡萄糖溶解度比蔗糖低，果糖葡萄糖溶解度随温度上升的速度比蔗糖快。果酱、蜜饯类食品是利用糖的保存性质，这需要糖具有高的溶解度，糖浓度在70%以上时才能抑制酵母，霉菌生长，单独使用蔗糖达不到这种要求，而果葡糖浆能达到。果糖含量42%的果葡糖浆浓度则可达77%。（四）果糖抗结晶性好：果糖较蔗糖难于结晶，应用在某些食品上可以表现出抗结晶性。（五）果糖保湿性好：果糖为无定形单糖，很容易从空气中吸收水份，带有半分子和一分子的结晶水，吸湿性大，具有良好的保水分能力和耐干燥能力，这一特性可使糕点保持新鲜松软，从而延长了产品货架期。（六）果葡糖浆渗透压大：物质的浓度差造成渗透压力。糖的渗透压力与物质的分子大小有关，即与分子量有关，分子量小的物质渗透压大于分子量大的物质。果葡糖浆的主要成分是单糖，分子量小，其渗透压高与双糖（如蔗糖），用于蜜饯、果脯生产时可以缩短糖渍时间。高渗透压还可以抑制微生物生长，从而具有防腐保鲜作用，所以果葡糖浆用于食品保藏，比蔗糖更为有利。（七）果葡糖浆发酵性能好：果葡糖浆用于酵母发酵的食品加工方面优于蔗糖。酵母菌能利用葡萄糖、果糖、蔗糖和麦芽糖发酵，但葡萄糖和果糖属于单糖，能被酵母直接利用，发酵速度快，在面包和利用酵母的糕点生产中，能产气多，食品疏松。（八）果葡糖浆抗龋齿性好：果糖不是口腔微生物的合适底物，口腔中的细菌对果糖的发酵性差，这利于保护牙齿珐琅质，不易造成龋齿。（九）化学稳定性：果糖和葡萄糖具有还原性（使某些物质的分子还原），化学稳定性较蔗糖差，果糖比葡萄糖更易受热分解，发生褐变着色反应即美拉德反应。美拉德反应产生的有色物质具有特殊风味；生产面包烘干食品时，可以获得美观的焦黄色表层和焦糖风味。蔗糖在酸性条件下会发生水解反应，转化成果糖和葡萄糖，工业上称为转化糖。碳酸饮料的酸度在PH2.5－5之间，加进去的蔗糖在25℃
果葡糖浆生产工艺过程检验及控制 果葡糖浆生产工艺： 玉米收购→去杂→玉米仓→浸泡罐→粗破→胚芽分离→针磨→纤维分离→蛋白分离→淀粉洗涤→液化→糖化→板框过滤→离子交换→预浓缩→异构化→离子交换→成浓缩→成品 一、原辅材料质量控制 果葡糖浆的生产质量，很大程度上取决于原辅材料的质量，进厂原辅材料均需按标准进行检验，不合格原料不能进入生产，原辅材料控制及检验方法如下： 二、过程检验及控制 1、去杂 收购的玉米中含有的各种尘芥、有机和无机杂质、石铁等，为了保证安全生产和产品质量，对玉米中的杂质必须清理，在能力范围内去除杂质越多越好。如果杂质含量高，会影响淀粉乳质量，尤其是石、铁清理不干净，会损坏脱胚磨，影响正常生产。
检查内容：品控员要每天检看排石、排铁记录，不定期抽测玉米杂质含量。 2、浸泡 玉米浸泡质量的好坏，将直接影响脱胚及蛋白质分离效果，影响淀粉得率及其质量。为提高淀粉的抽提率及蛋白质的分离效果，浸泡温度、浸泡时间、亚硫酸水中SO2的浓度对玉米浸泡有重要影响。 控制工艺参数： 1）SO2浓度：0.25%～0.35% 2）浸泡温度：50～55℃ 3）浸泡时间：68～70h 浸泡后质量指标： 1）浸后玉米质量：用手指能压碎，胚芽易脱开；水分40%～46%；含可溶物不大于2.5%；胚芽水分约为80%；浸后玉米酸度应控制在100g干物质不超过70～ 90mg0.1mol/L的氢氧化钠为宜。 2）玉米浸出液质量：每吨干玉米应提出500～1000L浸出液，其含量应为6～10°Be，酸度13%以上最好（或控制pH值为3.9～4.1，酸度10%～14%）。 3）过程水SO2浓度：0.025%～0.035%。 SO2浓度控制:设置两个过程水罐，在过程水罐中将SO2浓度调好，再输送到浸泡罐内使用。由于SO2浓度控制不当出现的问题： 浸泡过程中，浸泡水进行循环，在浸泡水进口处充入SO2，并检测含量，发现： ①SO2含量长时间上不去，造成浸后玉米质量差，在进行破碎时，脱胚困难。所得 的淀粉乳进入液化工序进行液化后，液化液过滤性差。 ②②SO2含量远远超标，浸后玉米进入淀粉车间进行加工时，SO2气味浓重，甚至在 车间加大通风后仍不能解决问题，影响正常生产。 检查内容：品控员要每天检查浸泡记录，抽测SO2浓度、浸泡温度。 3、破碎 破碎效果不好，胚芽分离不彻底，将影响液化、糖化效果，所以要控制好玉米破碎程度。 控制工艺参数： 一次破碎：将玉米分成4～6瓣，整粒率≤1%，浆液浓度8～10°Be。
第二章酶的生物合成与发酵生产 酶工程就是将酶所具有的生物催化功能，借助工程手段应用于社会生活的一门科学技术。酶制剂是如何生产的呢？我们知道，酶是活细胞产生的具有催化作用的生物大分子，广泛存在于动植物和微生物体内。酶的生产方法有三种：提取分离法、生物合成法、化学合成法。生物合成法又包括：微生物细胞发酵产酶、植物细胞发酵产酶和动物细胞发酵产酶 第一节酶生物合成及调节 一、酶的生物合成 先从遗传信息传递的中心法则谈起（1958年，Crick提出） 遗传信息传递的中心法则：生物体通过DNA复制将遗传信息由亲代传递给子代，通过RNA 转录和翻译而使遗传信息在子代得以表达。 DNA具有基因的具有基因的所有属性。基因是DNA的一个片段，基因的功能最终由蛋白质来执行，RNA控制着蛋白质的合成。核酸是遗传的物质基础，蛋白质是生命活动的体现者。 1970年Temin和Baitimore发现了逆转录酶，是对中心法则的补充。即：细胞能否合成某种酶分子。首先取决于细胞中的遗传信息载体－DNA分子中是否存在有该酶所对应的基因。DNA分子可以通过复制生成新的DNA，再通过转录（transcription）生成所对应的RNA，然后再翻译（translation）成为多肽链，经加工而成为具有完整空间结构的酶分子。 （一）RNA的生物合成--转录(transcription)P102 DNA分子中的遗传信息转移到RNA分子中的过程，称为转录。 转录：见课件附图，书P102 定义：以DNA为模板，以核苷三磷酸为底物，在RNA聚合酶（转录酶）的作用下，生成RNA分子的过程。 模板链（template strand）：又称反意义链（antisense strand），指导转录作用的一条DNA RNA的转录过程：转录过程分为三步：起始、延长、.终止 补充：原核生物的RNA聚合酶(DDRP)-见课件附图 E.coli的RNA聚合酶是由四种亚基组成的五聚体（α2、β、β′、） 全酶（holoenzyme）包括起始因子σ和核心酶（core enzyme）。
果葡糖浆 F55工艺流程图
果葡糖浆也称高果糖浆(High Fructose Syrup)或异构糖浆，它是以酶法糖化淀粉所得的糖化液经葡萄糖异构酶的异构作用，将其中一部分葡萄糖异构成果糖，由葡萄糖和果糖而组成的一种混合糖糖浆，产品有F-42果葡糖浆（HFS-42）,F-55果葡糖浆(HFS-55)和F-90果葡糖浆(HFS-90)。果糖含量不低于42％（占干物质）的果葡糖浆为F-42型；果糖含量不低于55％（占干物质）的果葡糖浆为F-55型。 F-55果葡糖浆(HFS-55)的生产是基于F-42果糖的基础上通过色谱分离，得到果糖含量90%以上的糖液，然后与适量的F-42果糖混合而得。 由于果葡糖浆的甜度与蔗糖相当，常温下流动性好，使用方便，应用于饮料中可以保持果汁饮料的原果香味。在饮料生产和食品加工中可以部分或者全部取代蔗糖，较其更具有醇厚的风味，应用于饮料中可以保持果汁饮料的原果香味；服用果糖饮料，可增加体能耐力，有利于运动员保持体力和迅速消除疲劳等。 F55型高果葡糖浆 产品质量指标 42%果葡糖浆 42% fructose corn syrup 固形物含量 Solid Content ≥71.0% 果糖含量 Fructose Content ≥42.0% PH 值 PH Value 3.3-4.5 一、甜度 果糖是天然甜味剂中甜度最高的糖品，在高果糖中，果糖含量越高则甜度越高，对单纯的糖溶液，高果糖与蔗糖相比，其结果大致如下： 1. 在10%糖度下，F42型果糖的甜度是蔗糖的0.9-1倍，F55型高果糖的甜度同蔗糖相等。 2. 在20%糖度下，F42型果糖的甜度同蔗糖大致相等，F55型高果糖的甜度是蔗糖的1.15倍。 3. 果糖与蔗糖混合使用时，彼此有相互增甜的效果，例如F42型果糖与白砂糖两者等量混
河 北 科 技 大 学 学 报 第20卷 第2期JOU RNAL O F H EBE IUN I V ER S IT Y O F V o l.20 N o.2总第49期 1999年SC IEN CE AND T ECHNOLO GY Sum49 1999 果葡糖浆的特性、发展及生产现状牟德华 李 艳 杨树森 李英朝3 贾 宁3 胡会丽33 河北科技大学生物科学与工程系 石家庄 050018 摘 要 介绍了果葡糖浆的种类、基本特性、果葡糖浆的生产技术发展过程以及目前我国果葡糖浆的生产现状。 关键词 果葡糖浆;特性;生产技术 《中国图书资料分类法》分类号 T S245.4 Characteristics and D evelopm en t of F ructo se Co rn Syrup sn and Its P resen t P roducti on Conditi on M ou D ehua L i Yan Yang Shu sen L i Y ingchao J ia N ing H u H u ili D epartm en t of B i o logical Science and Engineering, H ebei U n iversity of Science and T echno logy,Sh ijiazhuang,050018 Abstract T he varieties,basic characteristics of fructo se co rn syrup sn,and the developm en t p rocess of fructo se co rn syrup sn in p roducti on techno logy and the p resen t p roducti on conditi on in ou r coun try are repo rted. Key words fructo se co rn syrup sn;characteristics;p roducti on techno logy 1 果葡糖浆的物理特性和甜味特性 果葡糖浆(F ructo se co rn syrup s)也称高果糖浆或异构糖浆,它是以酶法糖化淀粉所得的糖化液经葡萄糖异构酶的异构作用,将其中的一部分葡萄糖异构成果糖。 果葡糖浆按其生产发展和产品组分质量分数(w)的不同划分为3代,第1代果葡糖浆称为葡果糖浆,简称42糖,其糖分组成中w(果糖)为42%(以干基计),w(葡萄糖)为50%,w(低聚糖)为5%,其质量分数为71%,甜度约等于蔗糖;第2代果葡糖浆称为果葡糖浆,简称55糖,其糖分组成为w(果糖)为55%,w(葡萄糖)为40%,w(低聚糖)为5%,其质量分数为77%,甜度约为蔗糖的1.1倍;第3代果葡糖浆称为高果糖浆,简称90糖,其糖分组成为w(果糖)为90%,w (葡萄糖)为7%,w(低聚糖)为3%,其质量分数为80%,甜度为蔗糖的1.4倍。 收稿日期:1998211211;修回日期:1999204212;责任编辑:张 军 3工作单位:石家庄市华荣制药厂 33工作单位:河北制药集团