淀粉水解糖的制备
淀粉是由葡萄糖组成的生物大分子，大多数的微生物都不能直接利用淀粉，如氨基酸的生产菌、酒精酵母等。因此，在氨基酸、抗生素、有机酸、有机溶剂等的生产中，都要求将淀粉进行糖化，制成淀粉水解糖使用。不管是淀粉水解糖中的葡萄糖或是糖蜜中的蔗糖，它们都是菌体发酵最基本的碳源以及菌体生长和繁殖的能量及碳素来源，也是组成产物分子结构的碳架成分。在工业生产中，将淀粉水解为葡萄糖的过程称为淀粉的糖化，制得的溶液叫淀粉水解糖。在淀粉水解糖液中，主要糖分是葡萄糖，另外，根据水解条件的不同，尚有数量不等的少量麦芽糖及其他一些二糖、低聚糖等复合糖类。除此以外，原料带来的杂质(如蛋白质、脂肪等)以及其分解产物也混入糖液中。葡萄糖、麦芽糖和蛋白质、脂肪分解产物(氨基酸、脂肪酸等)等是生产菌生长的营养物，在发酵中易被各种菌利用；而一些低聚糖类、复合糖等杂质则不能被利用，它们的存在，不但降低淀粉的利用率，增加粮食消耗，而且常影响到糖液的质量，降低糖液中可发酵成分。在谷氨酸发酵中，淀粉水解糖液质量的高低，往往直接关系到谷氨酸菌的生长速度及谷氨酸的积累。因此，如何提高淀粉的出糖率，保证水解糖液的质量，满足发酵高产酸的要求，是一个不可忽视的重要环节。能够作为谷氨酸发酵工业原料的水解糖液，必须具备以下条件。
① 糖液中还原糖的含量要达到发酵用糖浓度的要求。
② 糖液洁净，是杏黄色或黄绿色，有一定的透光度。水解糖液的透光度在一定程度上反映了糖液质量的高低。透光度低，常常是由于淀粉水解过程中发生的葡萄糖复合反应程度高，产生的色素等杂质多，或者由于糖液中的脱色条件控制不当所致。
③ 糖液中不含糊精。糊精并不能被谷氨酸菌利用，它的存在使发酵过程泡沫增多，易于逃料，发酵难以控制，也容易引起杂菌污染。
④ 糖液不能变质。这就要求水解糖液的放置时间不宜太长，以免长菌、发酵而降低糖液的营养成分或产生其他的抑制物，一般现做现用。
目前，由淀粉经水解制备葡萄糖(或葡萄糖液)除了应用于氨基酸发酵外，制药工业(如抗菌素类的发酵)，在葡萄糖的生产中也普遍使用，而且也发展成为一门独立的工业——葡萄糖工业。
淀粉水解糖的制备方法
可以用来制备淀粉水解糖的原料很多，主要有薯类、玉米、小麦、大米等含淀粉原料。根据原料淀粉的性质及采用的水解催化剂的不同，淀粉水解为葡萄糖的方法有下列三种。
⒈ 酸解法(acid hydrolysis method)
酸解法又称酸糖化法。它是以酸(无机酸或有机酸)为催化剂，在高温高压下将淀粉水解转化为葡萄糖的方法。
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。但由于水解作用是在高温、高压及一定酸度条件下进行的，因此，酸解法要求有耐腐蚀、耐高温、耐高压的设备。此外，淀粉在酸水解过程中所发生的化学变化是很复杂的，除了淀粉的水解反应外，尚有副反应的发生，这将造成葡萄糖的损失而使淀粉的转化率降低。酸水解法对淀粉原料要求较严格，淀粉颗粒不宜过大，大小要均匀。颗粒大，易造成水解不透彻；淀粉乳浓度也不宜过高，浓度高，淀粉转化率低，这些是酸解法存在的待解决的问题。
⒉ 酶解法(enzyme hydrolysis method)
酶解法是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。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，这个过程称为液化(1iquification)。利用糖化酶将糊精及低聚糖进一步水解转化为葡萄糖，这个过程在生产中称为糖化(saccharification)。淀粉的液化和糖化都是在酶的作用下进行的，故酶解法又有双酶(或多酶)水解法之称(double-enzyme hydrolysis method)，优点如下。
① 采用酶法制备葡萄糖，酶解反应条件较温和。因此，不需耐高温、高压、耐酸的设备，便于就地取材，容易运作。
② 微生物酶作用的专一性强，淀粉水解的副反应少，因而水解糖液的纯度高，淀粉转化率(出糖率)高。
③ 可在较高淀粉乳浓度下水解，而且可采用粗原料。
④ 用酶解法制得的糖液颜色浅，较纯净，无异味，质量高，有利于糖液的充分利用。
但酶解反应时间较长(48 h)，需要的设备较多，需要具有专门培养酶的条件，而且酶本身是蛋白质，易引起糖液过滤困难。但是，随着酶制剂生产及应用技术的提高，酶制剂的大量生产，酶法制糖逐渐取代酸法制糖已是淀粉水解制糖的一个发展趋势。
⒊ 酸酶结合法(acid-enzyme hydrolysis method)
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。
⑴ 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葡萄糖的工艺。如玉米(corn)、小麦(wheat)等谷类原料的淀粉，淀粉颗粒坚硬，如果用α-淀粉酶液化，在短时间内作用，液化反应往往不彻底。工厂采用将淀粉用酸水解到一定的程度(用DE表示，一般为10～15)，再降温中和后，用糖化酶进行糖化，此法的优点是酸液化速度快，糖化时可采用较高的淀粉乳浓度，提高生产效率。酸用量少，产品颜色浅，糖液质量高。
⑵ 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。有些淀粉原料，颗粒大小不一(如碎米淀粉)，如果用酸法水解，则常使水解不均匀，出糖率低。生产中应用酶酸法，可采用粗原料淀粉，淀粉浓度较酸解法要高，生产易控制，时间短，而且酸水解时pH值可稍高些，以减轻淀粉水解副反应的发生。
总之，采用不同的水解制糖工艺。各有其优点和存在的问题，但从水解糖液的质量和降低糖耗、提高原料利用率方面来考虑，酶解法最好，其次是酸酶法，酸解法最差。从淀粉水解整个过程所需的时间来看，酸解法最短，酶解法最长。表3-37为酸解法与酶解法糖液质量的比较。
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