麦芽糖浆

麦芽糖浆

麦芽糖是由两个葡萄糖基通过α-1，4-葡糖基连接而成的二糖。它具有温和的甜度，其甜度不到蔗糖的一半；良好的热稳定性，熬糖温度可达160℃；较强的保湿性；较低的热量等。这些独特的功能，令麦芽糖以各种形式在食品和医药领域广泛应用，特别是在食品工业上，如酿酒、烘焙、果蔬加工、软饮料等。

麦芽糖的生产历史悠久，早在古代，人们就已经学会利用大麦芽和大米熬制麦芽糖了。近年来随着酶制剂行业的不断发展，新型酶制剂的大量涌现，使麦芽糖的生产水平大幅度提高，而且提高了产品品质。近来随着生产技术的进步，GB/T 2347—1997也被GB/T 20883—2007代替。实际上旧标准GB/T 2347—1997只是麦芽饴糖的标准，其中只有DE、DS和熬糖温度等；按产品形态，分液体、粉末和结晶，同时包含感官、理化和卫生指标等指标。

GB/T 20883—2007标准中，以麦芽糖的含量来分类：麦芽糖饴（<50%）、麦芽糖浆（≥50%）、高麦芽糖浆（≥70%）和结晶麦芽糖（≥95%）。熬糖温度，前三者分别要求不低于115℃、140℃和150℃。详细信息见下表。

　麦芽糖理化要求　　

除了标准中提到的麦芽糖DP2，表中给出了葡萄糖（DP1）和长链糖的范围。

　麦芽糖浆的分类（按含量）　　%

下面来谈谈酶制剂在这三大类产品生产过程中的应用。

麦芽糖浆的生产✦

01生产高麦芽糖浆的关键环节包括依产品中麦芽糖的含量来选择酶的种类、决定反应底物的浓度、是否需要两次喷射、液化和糖化反应的时间以及过程的染菌控制等。

① 麦芽糖酶的选择　

生产高麦芽糖浆可以选择真菌淀粉酶，也可以选择β-淀粉酶。由于作用方式的不同，所产生的麦芽糖浆在组分上有所差异。真菌淀粉酶是一种内切酶，在产生麦芽糖的同时，会有少量的葡萄糖产生。而β-淀粉酶是一种外切酶，它水解糊精是有序地成对切下，所以在产生麦芽糖的同时，很少会产生葡萄糖，但有界限糊精产生。

生产普通的麦芽糖浆，选择两种酶都是可以的，麦芽糖的质量不会有太大的差别。但如果生产麦芽糖含量更高的糖浆，还是选择β-淀粉酶更好，如果配合普鲁兰酶则麦芽糖含量更高。

② 液化过程的控制　

液化过程是麦芽糖生产的起始和重要一环，是糖化的基础，因此，对液化过程应该给予高度的重视，它将影响到麦芽糖的质量。

液化酶应该选择新型的低钙、低pH值的高效耐高温α-淀粉酶，如诺维信公司的Supra系列、lphera系列或者杰能科公司的GC262 SP等。新型高效能高温淀粉酶性能优越、稳定性好、操作容易控制、生产过程平稳、受pH等工艺参数波动的影响小，特别是在夏季温度高时，浸泡及磨浆过程淀粉易发酸，调浆过程pH很难控制，如果使用普通高温淀粉酶，液化很难控制，液化效果往往不理想，酶的消耗量也很大。对于一段液化工艺来说，喷射温度往往偏高，这对酶的热稳定性也造成一定影响，使用新型淀粉酶就可以满足工艺的要求。麦芽糖的糖化pH一般控制在5.0～5.5，使用新型高温淀粉酶可以将液化pH值控制在6.0以下，接近糖化pH，可以减少酸碱的用量，给麦芽糖的精制减轻负担。因此，对麦芽糖生产企业来说，选择好液化酶将会给生产带来许多好处，对控制整个生产成本有很大帮助。

液化过程的典型工艺条件如下：

pH优化值：5.5～5.8；

喷射温度优化值：105～108℃；

底物浓度：30%～35%DS（对绝干淀粉而言，超高麦芽糖浆干物在25%左右）；

钙离子：视原料和当地水质的硬度而定，可不添加；

加酶量：0.03%～0.06%（对原料DS）；

连续喷射液化：105～108℃，5～7min；

闪蒸后95℃以上维持90～120min；

液化DE：10%～15%，碘试验呈棕红色。

液化DE与麦芽糖的含量关系很大，随着液化水解程度的提高，DE值不断升高，糊精的分子量变得越来越小，这对麦芽糖的糖化来说，意味着产生葡萄糖的概率变大，相应地导致麦芽糖含量降低，也会增加酶水解液化淀粉的难度。

因此，制定和控制适宜的液化工艺十分重要。液化DE值过低，黏度过大，碘试验反应不易合格，操作困难；而DE值过高，往往会降低最终麦芽糖的含量。因此液化DE值与操作、设备、技术等诸因素有关。一般来说，液化DE值越低，所产生的麦芽糖含量越高。DE值的高低可以通过控制加酶量、喷射温度、液化维持时间以及液化方式等因素来调节。

为了控制好液化DE值，在液化结束后尽可能通过各种途径进行灭酶很重要。灭酶的方法有很多，对于耐高温α-淀粉酶来说，最常用的方法是采用高温灭酶和向下调节pH。有厂家在高温维持90～120min后，进行二次喷射，也就是通过一次液化以后，使液化淀粉达到所要求DE值后，即进行二次喷射，温度在125～130℃，再进行闪蒸。高温灭酶可以将耐高温淀粉酶的活力全部杀灭，可以消除残余酶活对糖化的干扰。通过高温作用也可进一步将极少量难溶性淀粉继续补充糊化和液化。

③ 糖化方式的选择　

糖化方式的选择包括许多方面，例如糖化罐的设计、加酶方式、糖化时间的控制、加酶量的确定等。如今，许多工厂从降低设备造价的角度考虑，糖化罐省掉了搅拌装置，采取罐外循环的方式进行料液混合。由于工厂担心糖化时经常循环会将已凝聚的蛋白质打碎，影响后面的过滤，所以在糖化的中后期不再进行循环。这样做的缺点是酶制剂只能在糖化开始时一次性加入，而许多工厂为了降低麦芽糖酶的用量，会添加少量的糖化酶。如果糖化酶在糖化将要结束时加入，当然对最终麦芽糖的含量没有影响，但是如果在开始时和麦芽糖酶一起加入，就会干扰麦芽糖酶的作用。两种酶竞争的结果是麦芽糖的含量降低，而葡萄糖的含量升高。

麦芽糖的糖化虽然没有像葡萄糖那样有明显的可逆反应和复合反应，但是在糖化过程中染菌的概率却大大提高了。因此，要合理地控制麦芽糖的糖化时间，不要将糖化时间安排得过长。一般普通麦芽糖浆的糖化时间控制在12h以内，而高麦芽糖浆和超高麦芽糖浆的糖化时间最好在24h左右，最长也不要超过48h。根据糖化时间确定合理的加酶量，配合少量的普鲁兰酶可以帮助麦芽糖酶更好地水解糊精，可以有效缩短糖化时间。另外，温度控制也很重要，一般应控制在55～60℃的范围内，但乳酸菌等杂菌在55～58℃的条件下易繁殖，生产上常将温度控制在58～60℃的范围内。

④ 如何控制染菌　

麦芽糖在糖化中遇到的主要问题是染菌问题。由于pH接近中性，加上糖化温度还没有达到巴斯德消毒的温度，所以一些较为耐热和耐酸的微生物可以生长，如嗜热的乳酸杆菌。这些菌在糖化时消耗掉已经产生的糖，大量生长繁殖，并且大量产酸，使糖化的pH值很快下降到酶的有效范围以外，使酶无法正常发挥作用，对麦芽糖的生产危害很大。

要控制杂菌的污染，除了做好消毒灭菌工作外，还应该从改变糖化的工艺条件出发，适当升高糖化温度或降低糖化pH值，以抑制杂菌的生长。β-淀粉酶的热稳定高于真菌淀粉酶，有效pH值范围也较宽，因此选择β-淀粉酶糖化是一个好的办法。如果生产成本允许，采用溶菌酶防止杂菌污染也是有效的。必要时，要缩短糖化时间，尽可能在糖化大面积发生杂菌污染之前结束糖化。

下面来说说不同麦芽糖浆的生产工艺。

02

普通麦芽糖浆　普通麦芽糖浆的典型组成见下表。

普通麦芽糖浆的典型组成　　

普通麦芽糖浆的糖分组成

55℃，pH 5.5，

DS 32%，液化DE 9.3

这种普通麦芽糖浆的麦芽糖含量不高，使用一种麦芽糖糖化酶就可以生产，一般多使用真菌淀粉酶进行糖化。真菌淀粉酶（EC 3.2.1.1，α-D-葡聚糖水解酶）源自米曲霉，可以迅速水解胶凝淀粉，任意切断直链淀粉和支链淀粉的α-1，4-葡糖苷键，产生可溶性糊精以及少量的葡萄糖与麦芽糖。如果用此酶水解反应时间过长，就会产生含较高麦芽糖以及少量葡萄糖的糖浆。该酶也能水解麦芽三糖，产生葡萄糖和麦芽糖。

真菌淀粉酶对淀粉的水解度在40%～50%，因此产生的麦芽糖一般在50%左右。一般工厂在糖化过程中控制糖化DE值达到45%～48%，即可结束糖化反应。也有工厂在DE值达到45%后，添加少量糖化酶，使DE值达到50%以上。糖化温度控制在55～58℃，适当提高糖化温度可以抑制杂菌的污染，但是不要超过60℃，否则会影响真菌淀粉酶的热稳定性，导致酶活力下降。糖化pH控制在5.0～5.5之间，选择耐酸型的高温淀粉酶，控制液化pH值低一些，可以省略糖化时再调节pH值的麻烦。糖化时间控制在12h以内，太长会增加染菌的危险。终止糖化反应可通过升温到80℃，并维持10～20min，或降低pH值低于4，使CLARASE L失去活力停止继续反应。

03

高麦芽糖浆　高麦芽糖浆的典型组成见下表。

高麦芽糖浆的典型组成

真菌淀粉酶，由于是内切酶，因此选择性不是太高，在产生大量麦芽糖的时候，由于其也可以水解麦芽三糖，所以也同时产生一定量的葡萄糖，从而影响到麦芽糖含量的进一进一步提高。因此要生产更高含量的麦芽糖，就要选择水解方式与真菌淀粉酶有所不同的酶，以降低葡萄糖的含量，通常选择从植物来源的选择性高的外切β-淀粉酶。

β-淀粉酶（1，4-α-D-葡萄糖麦芽水解酶，EC3.2.1.2）是由大豆、大麦麦芽、麸皮及其他来源中提取的，以大麦β-淀粉酶最好。β-淀粉酶是一种外切酶，它能够从液化淀粉的非还原性末端依次切断α-1，4-葡糖苷键，产生一个双糖（麦芽糖），但遇到淀粉的支点（α-1，6-葡糖苷键）水解即停止，所以会残留较多的β-极限糊精，葡萄糖少于1%。

从图可以看出，生产高麦芽糖浆单独使用β-淀粉酶，麦芽糖的含量不会超过60%，必须配合普鲁兰酶的作用来打开支点，使β-淀粉酶继续作用。普鲁兰酶（E C 3.2.1.41）是一种脱支酶，催化支链淀粉和糊精中的α-1，6-D-葡糖苷键产生包含α-1，4-键的线性低聚糖。普鲁兰酶通常与糖化酶及β-淀粉酶共同使用来生产高葡萄糖浆和高麦芽糖浆。

　大麦β-淀粉酶添加量对麦芽糖生产的影响0.1L/t BBA；0.3L/t BBA；0.9L/t BBA；2.70L/t BBA条件：55℃，DS 32%，pH 5.0

β-淀粉酶和普鲁兰酶的最适温度非常匹配，都可以在60℃下进行糖化，如果要抑制杂菌污染，糖化温度可以提高到62℃。在糖化pH上，普鲁兰酶更耐酸一些，最适pH比β-淀粉酶低一些，所以，使用这两种酶糖化时，pH值控制在5.0～5.2比较合适。

04

超高麦芽糖浆（>75%麦芽糖）　超高麦芽糖浆的典型组成见表。

超高麦芽糖浆的典型组成　

据预测，世界上对超高麦芽糖浆（>80%麦芽糖）的需求将会大大增加。含麦芽糖60%及葡萄糖少于1%的高麦芽糖浆，可只用大麦β-淀粉酶（OPTIMALT BBA）来制得。β-淀粉酶既不能水解，也不能超越支链淀粉的α-1，6-D-葡糖键。如果添加脱支酶，如普鲁兰酶（E C 3.2.1.41）和异淀粉酶（E C 3.2.1.68），就有可能生产含70%～90%的麦芽糖浆。添加麦芽三糖酶的话，最高可以达到98%的麦芽糖浆。由酶法得到麦芽糖浆的麦芽糖量还取决于反应条件，如干物量、液化DE值及酶添加量等。进一步可纯化到95%以上，通常使用的纯化方法有碳色谱、溶剂沉淀、膜分离及模拟移动床。

采用酶法生产超高麦芽糖浆时，对淀粉液化程度的控制非常关键，它直接影响到最终麦芽糖含量的高低。β-淀粉酶是一种外切酶，它能依次从直链淀粉的非还原性末端切下双糖（麦芽糖）。理论上，如果直链淀粉是由偶数个葡萄糖单元组成，则切下的都是双糖，不产生单糖（葡萄糖）。同样，如果直链淀粉是由奇数个葡萄糖单元组成，则将产生一个单糖。

可以想象，如果淀粉链的长度越长，则切下的单糖的概率就越少，反之，切下单糖的可能性就越大。

因此，控制淀粉的液化程度，就是要使淀粉链的长度控制在尽可能低的合理范围，使糖化最终产物中的葡萄糖含量尽可能地降低，也就能够产生更多的麦芽糖。

在实际生产中，选择性能优良的高压喷射器，适当提高喷射温度，控制好酶的添加量和整个液化过程的时间，将DE值最好控制在3%～5%之间，这些都是生产控制的关键。由于液化的DE值偏低会使淀粉黏度增加，当冷却到一定温度后，淀粉会因为凝沉作用而产生老化现象，造成糊化淀粉非还原性再结晶，影响β-淀粉酶的水解效果。因此，淀粉乳的浓度可适当降低。液化后的灭酶也同样重要，否则，残余的淀粉酶会在糖化时增加葡萄糖的含量，从而降低麦芽糖的含量。残余淀粉酶对DP2形成的影响见图。

　残余淀粉酶活力对麦芽糖产率的影响

综上所述，这里给出不同类型的麦芽糖浆的生产方法。

酶与操作参数对麦芽糖浆糖谱的影响