百威啤酒酿造课程糖化工艺MashingBasic BrewingChinesefinal.docx
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百威啤酒酿造课程糖化工艺MashingBasicBrewingChinesefinal
基础酿造课程
糖化工艺
导言1
学习目标1
糖化设备2
传统糖化车间2
混料槽2
专用谷物糊化锅3
糖化锅3
现代糖化车间4
复合罐4
传统糖化设备与现代糖化设备的优缺点8
基本糖化化学9
麦汁中的主要碳水化合物9
葡萄糖和以葡萄糖为基本单元的多糖9
其他糖类11
淀粉12
纤维素和半纤维素14
蛋白质15
酶15
酶的来源和产物15
酶的命名惯例16
酶的一般特性16
底物和活性点16
糖化过程中的主要酶反应16
酶的分类16
糖酶17
淀粉酶17
淀粉酶19
淀粉酶与淀粉酶的协同作用20
糖化过程21
糖化过程的基础21
投料22
分料22
蛋白休止23
合醪23
糖化休止23
延长糖化休止23
糖化终止温度23
打醪23
糖化谷物23
大麦麦芽的结构及成分24
辅料谷物的结构及成分26
糖化中的化学反应28
淀粉降解28
糊化28
液化30
糖化30
糖化工艺的选择30
选择糖化工艺的目的30
糖化化学30
糖化酶的特性30
麦汁碳水化合物的结构32
RDF33
相对可发酵性34
糖化效率的测量35
麦汁成分35
碳水化合物36
含氮化合物37
其他有机化合物37
无机化合物38
麦汁浸出物成分38
相对比重39
原麦汁浓度39
真实糖度40
麦汁实际发酵度40
收得率41
啤酒营养成分42
碳水化合物从麦汁变为啤酒42
啤酒营养成分42
糖化工艺的选择标准43
香味44
味道44
口感、酒精含量和含热量44
为得到指定的啤酒特性而糖化47
糖化车间设备的可用性49
糖化工艺49
浸出法49
煮出法50
双醪糖化法52
单锅糖化法52
分步糖化/反合醪52
一次煮沸反合醪53
传统浸出法53
升温浸出法54
一次煮沸法55
双醪糖化法56
沸水煮出法58
单锅糖化法59
分步糖化/反合醪60
超高RDF法61
关键过程控制点64
糖化的分步时间和总时间64
温度65
pH值65
原麦汁浓度65
RDF65
S/C收得率66
收得率66
结束语66
导言
只有大约大麦麦芽物质的15%到25%可溶于水,而辅料谷物中可溶于水的比例更低。
糖化是指使更大比例的麦芽物质和辅料谷物变得可溶,并使既定比例的此类已溶化合物从淀粉转化为可被酵母发酵的糖类的过程。
糖化的最终产物是麦汁。
麦汁是基于水的溶液,其中包含从麦芽和辅料谷物中提取出来的所有可发酵和不可发酵的碳水化合物、蛋白质、氨基酸以及其他有机化合物和无机化合物。
从麦芽和辅料谷物中提取出来的所有有机化合物和无机化合物统称为“浸出物”。
糖化的主要目的是从谷物生产出尽可能高质量的浸出物,并将所需比例的浸出物转化为可发酵的糖类。
糖化之后,将麦汁从废麦糟中分离出来,再与酒花一起在糊化锅中煮沸,然后利用酵母将其发酵为啤酒。
在这个单元中,我们将研究作为糖化基础的有机化学反应。
我们还将研究如何通过控制这些化学反应来生产出具有指定特性的麦汁。
学习目标
完成本单元之后,您将能够:
∙说明糖化的目的
∙定义下列术语:
-比重(SG)
-原麦汁浓度(OE)
-实际发酵度(RDF)
-收得率
∙描述糖化过程中淀粉降解的三个阶段
∙说明下列糖化工艺的区别
-浸出法
-煮出法
-双醪糖化法
-单锅法
-分步糖化/反合醪
-一次煮沸反合醪
∙说明在糖化过程中保持适当温度的重要性
∙说明在糖化过程中每个关键过程控制点的重要性:
-时间
-温度
-pH值
-糖化总时间
-原麦汁浓度
-RDF
-S/C收得率
糖化设备
糖化车间的糖化设备和产能各不相同。
传统(旧式)糖化车间使用混料槽、专用谷物糊化锅和糖化锅。
现代糖化车间使用能够实现谷物糊化锅和糖化锅功能的复合罐。
复合罐配制了一个混料槽,因此不再需要单独的混料槽。
传统糖化车间
传统糖化车间的糖化设备由混料槽、专用谷物辅料糊化锅、糖化锅、以及在糖化过程中将产物从一处送往另一处的泵、管道和阀门组成。
图1说明了传统糖化车间的糖化设备布局。
图1传统糖化车间糖化设备布局
混料槽
混料槽是一个容量为100桶的大罐,用来均匀地混和麦芽粉和投料水。
未均匀润湿的麦芽易形成面团,就像任何其他干淀粉类物质刚与水混和那样。
(例如,考虑一下将主要成分是小麦淀粉的小麦粉与水充分混和所需的搅拌量。
)团状物的受潮面凝结会形成一个非常有效的阻湿层,使团状物内部的麦芽保持干燥。
由于从麦芽中提取糖类需要水,因此在糖化时任何保持干燥的麦芽都会在这一过程中损失。
不止如此,这样的损耗会导致酿造成本增加,而且由于这种团块的数量和大小随机,还会导致各批麦汁不均匀。
糖化过程的一致性对于最终产品的一致性极其重要,当我们的客户打开啤酒瓶时,他们希望每次都得到相同的色泽、口感、口味和酒精含量。
如果我们交付的产品不一致,他们就会转而从其他啤酒厂商那里购买啤酒。
由于品质欠佳而造成的市场占有率下降很难恢复。
如果不信,您可以询问任何一个在20世纪70年代末为喜立滋(Schlitz)公司工作的人。
当麦芽涌入混料槽的顶部时,将投料水注入到进入的麦芽流中,这一过程称为“投料”。
混料槽内有一个搅拌器,它搅拌并进一步混和麦芽与投料水,使麦芽更加湿润。
混料槽相对较小的体积不会限制产能,原因在于醪液不断地从混料槽底部泵送到相应的糖化锅内。
专用谷物糊化锅
谷物糊化锅是一个加热锅,用来在将谷物辅料加入到主麦芽醪之前对谷物辅料进行蒸煮。
谷物是未发芽的辅料谷物。
在加入麦芽进行糖化之前,谷物必须经过蒸煮。
谷物的蒸煮使淀粉辅料糊化和液化,这些过程在糖化锅中无法完成。
在总投料量中,由于谷物辅料的用量通常少于麦芽的用量,因此专用的谷物糊化锅通常比糖化锅小。
此外,谷物在加入到麦芽醪中之前要先经过蒸煮,因此传统糊化锅设计为具有更大加热能力以煮沸辅料。
它由蒸汽通过内部环管和外部环管夹套来加热,并有一个内部搅拌器为充分煮沸谷物而搅拌并防止谷物煮糊。
糖化锅
和谷物糊化锅一样,糖化锅也是一个加热锅,用来控制和维持主麦芽醪在糖化过程中的温度。
其大小能够容纳麦芽和辅料。
它也由蒸汽通过内部环管和外部环管夹套来加热,但由于麦芽不需要被煮沸,因此它的加热能力比谷物糊化锅要小。
糖化开始时的麦芽醪从混料槽进入糖化锅的顶部。
在合适的时间将蒸煮过的辅料从谷物糊化锅合醪到麦芽醪糖化锅或主糖化锅中。
糖化之后,将麦芽从糖化锅合醪到过滤槽中以形成麦汁过滤。
这个过程称为“打醪-糖化终止”。
糖化锅中有一个负责搅拌麦芽的内部变速搅拌器。
无论麦芽或谷物进入或离开容器时,它都在高速运转。
较高的速度有助于混和,这对于糖化开始时进一步润湿和将谷物加入到麦芽中建立热平衡温度非常重要。
当从容器中抽出麦芽醪时,这种高速度可以维持出口管道中混合物的均匀。
现代糖化车间
现代糖化车间的糖化设备由复合罐以及将产物从一处送往另一处的泵、管道和阀门组成。
这种复合麦芽/谷物糊化锅被设计成可以分别蒸煮辅料醪或麦芽醪,然后将其混和。
这种罐具有内置的混料槽或一个传统的混料槽,这取决于糖化车间。
图2显示了复合罐的糖化设备布局。
图2现代糖化车间糖化设备布局
复合罐
复合罐是一个带加热和搅拌功能的大罐,用来蒸煮谷物辅料或麦芽醪。
它足够大,能够容纳全部的麦芽辅料混合物,并能将它容纳的物质加热到沸腾。
这种双重能力大大增加了酿造工艺的灵活性。
如图3所示,复合罐在入口管道中整合了一个混料槽。
当谷物进入糊化锅时,这个混料槽会将投料水喷入谷物中及其四周,从而润湿每个谷粒以防止结块。
混料槽出口物流流向导流板,然后被导流板引至容器搅拌器。
导流板通过向输出流引入更多的湍流来进一步混和麦芽和水,以确保迅速机械搅拌混合物。
由于没有像传统糖化车间那样配备单独的锅、泵、管道、阀门和控制器,这种混料槽的设计降低了投资、运转和维护成本。
由于糖化车间设计的局限性,在一家现代的糖化车间中也可能会安装一个传统的混料槽。
图3复合罐整合的混料槽
和传统糖化车间的糊化锅一样,复合罐由蒸汽通过内部环管以及可能存在的外部环绕套管来加热。
它们有用来充分、均匀沸腾的内部搅拌器。
蒸煮完谷物之后,将煮沸的谷物从糊化锅底部泵(合醪)到糖化锅中,并在此与麦芽混和。
在新设计的糖化锅中,煮沸的谷物进入主麦芽醪糖化锅的底部,以防止麦芽氧化。
当糖化完成后,将麦芽醪从糖化罐底部泵送到过滤槽(“打醪”)。
图4显示了现代复合罐(糖化锅)的剖面图。
在随后的糖化中,有时会交替使用复合罐,也就是说,在一次糖化过程中,用来糊化辅料的罐在下次糖化过程中会用来糖化麦芽,反之亦然。
糊化的辅料易于在内部蒸汽环管中沉淀、结垢,但在随后的循环中,麦芽壳的冲刷作用会去除大部分沉积。
辅料、麦芽醪交替使用容器,可以降低糖化锅的清洗频率从而增加设备的使用效率。
图4现代糖化锅的剖面图
传统糖化设备与现代糖化设备的优缺点
传统糖化车间和现代糖化车间糖化设备在投资、维护成本以及酿造灵活性上的优缺点要明显多于在成品质量方面的优缺点。
表1概括了这些要素。
如表格所示,复合罐糖化车间唯一的缺点是安装成本,但它在酿造灵活性和高效性方面的提高大大超过了初始成本,因此复合罐是目前Anheuser-Busch公司新糖化车间糖化设备的标准设计。
表1传统糖化车间糖化设备与现代糖化车间糖化设备
罐
优点
缺点
传统糖化车间
混料槽
安装和维护费用昂贵
无法同时投放辅料和麦芽
谷物糊化锅
加热能力强
安装费用低
体积小,不能容纳麦芽
酿造灵活性差
效率低
清洗频率高
糖化锅
安装费用低
加热能力差,不能用来糊化辅料
酿造灵活性差,效率低
现代糖化车间
传统的混料槽
为需要保证高建筑物防震的糖化车间提供了灵活性
安装和维护费用昂贵
无法同时投放辅料和麦芽
复合罐
糖化灵活性高
效率高
清洗频率低
罐可以同时投放辅料和麦芽
安装费用昂贵
基本糖化化学
糖化是从麦芽和辅料谷物中提取碳水化合物和蛋白质,并将它们降解为更简单的化合物的过程,产生的溶液称为“麦汁”。
我们将在这部分探讨基本糖化化学。
麦汁中的主要碳水化合物
碳水化合物是由碳原子、氢原子和氧原子组成的有机化合物,其中碳是主要的成分。
碳水化合物占大麦麦芽总重量的70%到85%。
玉米和大米中同样含有大量的碳水化合物。
麦汁中的主要碳水化合物包括:
∙葡萄糖和以葡萄糖为基本单元的多糖
∙其他糖类
∙淀粉
∙纤维素
∙半纤维素
葡萄糖和以葡萄糖为基本单元的多糖
糖的最简单形式是葡萄糖。
葡萄糖由五个碳原子和一个氧原子构成环状,氢原子、氧原子和另一个碳原子结合在环的一个炭原子上。
图5显示了一个葡萄糖分子的化学结构式。
图5葡萄糖
没有显示的五个碳原子位于环的每个断点处。
碳原子按标准方式编号,从最右边的第一个碳原子开始按顺时针方向进行编号。
第六个碳原子和第五个碳原子结合。
图6中显示了葡萄糖的编号系统。
图6葡萄糖碳原子编号
葡萄糖是糖和淀粉的基本组成部分,对于酿造十分重要。
它是一种单糖,“单”是指单个,“糖”是指糖类。
葡萄糖是一种单体,这意味着它无法自然分解,变成更小的糖单元。
麦芽糖是另一种可发酵的糖类,它在当第四个碳原子和第一个碳原子间的氧桥连接了两个葡萄糖单体时形成。
连接两个单体的化学键以结合的碳原子编码命名为1→4糖苷键。
图7中显示了麦芽糖的化学结构,称为“二糖”(两个糖类)。
图71到4糖苷键麦芽糖
可发酵的麦芽三糖是在三个葡萄糖单体通过1→4糖苷键连接在一起形成的。
图8显示了麦芽三糖的化学结构。
图8麦芽三糖
葡萄糖单体可以结合成很长的链,实际上,几千个单体结合成的长链在大麦麦芽和辅料中普遍存在。
由单体形成的长链称为“多糖”,由几个单体形成的较短链称为“低聚糖”。
其他糖类
在大麦中发现的另一种单糖是果糖。
果糖是一种天然形成的糖,大量存在于蜂蜜和一些甜味果实中。
它由六个碳原子和氢、氧原子结合组成,但其化学结构不同,如图9所示。
图9果糖
蔗糖是餐饮中常用的糖,由一个葡萄糖单体和一个果糖单体结合而成。
图10显示了一个蔗糖分子。
图10蔗糖
这些糖类(葡萄糖、麦芽糖、麦芽三糖、果糖和蔗糖)占大麦麦芽和辅料谷物不到2%的重量,却组成了麦汁中可用酵母发酵的所有碳水化合物。
所有其他的碳水化合物都是不可发酵的。
不可发酵的碳水化合物统称为“糊精”或“不可发酵类”。
糖化的一个作用就是将不可发酵的碳水化合物降解为可发酵的糖类。
在糖化过程中活化的酶将这些碳水化合物主要降解为麦芽糖和麦芽三糖以及一些葡萄糖。
淀粉
淀粉是葡萄糖单体的聚合体(多糖)。
简单的说,它们是葡萄糖的长链。
淀粉以两种天然形式存在:
直线无分支链和复杂高分支链。
直线多糖称为“直链淀粉”,高分支多糖称为“支链淀粉”。
直链淀粉
直链淀粉只由葡萄糖单体通过1→4糖苷键结合组成。
直链淀粉可以包含一千个或更多的葡萄糖单体,但长度通常为200到400个单位。
单体糖苷键之间的角度使直链淀粉形成左手螺旋,每个螺旋有六个单体。
这种物理特性使直链淀粉遇到碘酒时会变为深蓝色。
我们可以根据这一原理用碘酒来检测麦汁中是否存在直链淀粉。
当然,直链淀粉有两个末端,分别称为还原端和非还原端。
这个术语是有机化学的一个延用。
为什么这样命名这些末端并不重要,重要的是当讨论多糖结构和酶作用时,要知道哪个末端是哪个。
图11中显示了直链淀粉的还原端和非还原端。
为了清楚起见,氢原子没有在图中显示。
注意,还原端是距离氧原子最近的那个末端。
图11直链淀粉链尾命名
直链淀粉很像是一个长链,每个链都是一个葡萄糖单体。
直链淀粉大约占谷物胚乳淀粉的20%到25%,并可溶于水。
图12显示了一个典型的直链淀粉链。
图中的每个小圆圈代表一个葡萄糖单体。
为简化起见,葡萄糖聚合体的螺旋形式没有在图中显示。
图12直链淀粉链
支链淀粉
支链淀粉是复杂高分支多糖淀粉。
支链淀粉可以包含10万个或更多的葡萄糖单体,分支点之间有20到25个葡萄糖单体。
因此,一个大的支链淀粉聚合体会有许多的分支点。
每个分支点都是1→6糖苷键,但非分支部分都是由葡萄糖单体通过1→4糖苷键结合而成的。
图13显示了1→6糖苷键如何在支链淀粉中产生分支点。
图13支链淀粉结构
注意,支链淀粉只有一个还原端,但由于大量分支的缘故,它有许多非还原端。
支链淀粉很像是灌木丛,还原端好比是主干(不是根!
),非还原端好比是许多分支的末端。
每个新分支的起点都是一个葡萄糖1→6糖苷键。
支链淀粉大约占谷物胚乳淀粉的75%到80%。
它不溶于水,但在高水温下会形成高粘糊精。
图14显示了支链淀粉的表示法。
图14支链淀粉
纤维素和半纤维素
纤维素和半纤维素是植物的结构组成部分。
植物中的纤维素为细胞群提供了结构支撑,而半纤维素为单个细胞壁提供了结构支撑。
有趣的是,在我们的生物界中,纤维素是数量仅次于水的第二大分子。
纤维素
麦皮重量的5%到6%是纤维素。
纤维素不溶于水,不受酿造中所用到的酶的影响,因此对啤酒的质量不起作用。
半纤维素
半纤维素由戊聚糖和葡聚糖组成。
它们构成了胚乳细胞壁的刚性结构。
戊聚糖是其他简单糖单体、木糖和树胶醛醣组成的链。
葡聚糖是重要的碳水化合物。
它们在发芽过程中部分降解,而且必须在糖化过程中进一步降解。
降解葡聚糖有两个重要作用:
∙分解胚乳细胞壁,以使投料水到达细胞内的淀粉颗粒
∙完好的葡聚糖分子会形成粘稠的糊化,严重妨碍过滤桶中的麦汁过滤。
葡聚糖是由纤维素单体葡萄糖通过1→3糖苷键和1→4糖苷键连接组成的长链。
蛋白质
蛋白质是分子量非常高的含氮有机化合物。
它们由氨基酸按照某种特定顺序连接在一起组成。
蛋白质会在自身内部或外部缠绕多次,形成非常复杂的三维结构。
一个简单蛋白质可以由数千个氨基酸连接在一起组成,分子量可以达到30万(一个碳原子的分子量为12个)。
在大麦中,蛋白质的含量从7%到15%不等。
大约三分之一的蛋白质会到达清酒中,主要成为蛋白质降解产物。
麦芽中的蛋白质只有四分之一可溶于水,而所有的蛋白质降解产物都可溶于水。
蛋白质降解产物是肽和氨基酸。
肽只是更短的氨基酸链,是最小的含氮化合物(类似于单体,但不同的氨基酸可以互相连接)。
肽根据链上的氨基酸数量来分类:
∙二肽由两个氨基酸组成
∙寡肽由三到九个氨基酸组成
∙多肽由十个或更多的氨基酸组成
蛋白质和它们的降解产物有着重要的酿造功能。
蛋白质和高分子量肽对于保持啤酒泡沫和啤酒口感非常重要,但它们也加重了啤酒的浑浊度。
较小的多肽是中性的,没有明显的影响。
氨基酸是至关重要的酵母养分。
在酿造过程中,这些酵母养分有时是指游离氨基氮或FAN。
缺少足够游离氨基氮的麦汁无法支持酵母生长以实现完全发酵,但如果采用Anheuser-Busch公司糖化工艺产生的麦汁,这通常不成问题。
酶
酶是作为有机反应催化剂的高分子量蛋白质。
催化剂能使反应发生,或者在反应发生时大大加快反应速度。
酶是有专一性的,因为一种酶只能催化一种化学反应。
即使浓度非常低,它们也能起作用。
酶的来源和产物
酿造时使用的酶是天然产生的,但在某些情况下可以从外部来源精制获得,并加入到麦芽醪或酿造过程的其他物质中以获得特定的效果。
麦芽中的酶
回顾一下“发芽”单元,对酿造至关重要的酶是在大麦麦粒发芽时产生的。
我们在这里简单回顾一下。
大麦麦粒胚乳以淀粉的形式储藏了能量,发芽后为幼苗提供生长所需的养分。
当麦粒第一次吸收水分时,胚芽合成了赤霉酸(GIBB),遍布在糊粉层中。
糊粉层细胞有赤霉酸受体部位,赤霉酸在糊粉细胞壁特定位置结合。
当赤霉酸与细胞受体部位结合时,细胞将经历一些内部的化学反应,然后分泌出一种酶。
这种酶作用于胚乳淀粉,将其降解为可作为胚芽养分的糖和氨基酸。
酶的命名惯例
酶有强的特异性,与它们催化的化学反应有关。
一种给定的酶只催化一种化学反应,尽管它可以一次又一次催化这个反应。
例如,大麦发芽过程中产生的一些酶会作用于葡萄糖的1→4糖苷键。
这种酶使键断裂,从而分离得到葡萄糖单体。
受到酶作用的那个物质称为“底物”。
酶的标准命名惯例是以底物为基础,通常再加上后缀“酶”。
直链淀粉是作用于葡萄糖1→4糖苷键的酶的底物,因此这种酶称为“淀粉酶”。
对于酿造至关重要的其他酶包括葡聚糖酶(底物为葡聚糖)、蛋白酶(底物为蛋白质)和肽酶(底物为肽)。
酶的一般特性
二十世纪的科学发展揭开了酶及其反应的神秘面纱。
这些知识在酿造业中得到了广泛应用,我们可以专门利用酶的特性来生产我们所需性质的啤酒的麦汁。
底物和活性点
正如前面提到的那样,每种特定的酶都作用在一种特定的底物上。
进一步而言,特定的酶作用在特定的底物活性位点上。
例如,有两种主要酶对酿造业至关重要。
它们被称为淀粉酶和淀粉酶。
淀粉酶作用在葡萄糖链上的任意1→4糖苷键,使键断裂,从而缩短链的长度。
淀粉酶作用在葡萄糖链上从非还原端连接出来的第二个1→4糖苷键,它产生麦芽糖(回顾一下,麦芽糖是两个葡萄糖单体在1→4糖苷键结合而形成的)。
糖化过程中的主要酶反应
已知的酶已超过2000种,每种酶都催化了一种特定的有机反应。
我们感到幸运的是,有很多的酶对于酿造业非常重要。
我们已经提到一些特定的酶和一些酶的分类。
在这部分中,我们将介绍对于酿造业至关重要的酶。
酶的分类
前面我们已经提到,酶是根据底物的种类分类的。
例如,作用于碳水化合物的酶被称为糖酶。
表2列出了主要的大麦酶分类。
表2大麦酶的分类
酶的分类
底物的分类
糖酶
碳水化合物
蛋白酶
蛋白质
肽酶
肽
脂肪酶
脂类(脂肪)
糖酶
表3列出了大麦生成的三种最重要的糖酶、它们的底物以及它们的产物。
这些糖酶非常重要,因此我们将对它们分别介绍。
其余的酶分类将分组讨论,这是因为任何一种特定的酶的活性都没有它所属的那一类作为一个整体时的活性重要。
表3大麦糖酶
酶
底物
产物
淀粉酶
淀粉、低聚糖
低聚糖、葡萄糖、麦芽糖、麦芽三糖
淀粉酶
淀粉
麦芽糖
葡聚糖酶
葡聚糖
由三个或四个
单体组成的纤
维素链
淀粉酶
淀粉酶作用在直链淀粉和支链淀粉上葡萄糖1→4糖苷键的任意部位。
它的产物是较短的直链淀粉和较小的支链淀粉。
如果淀粉酶作用在葡萄糖链上接近末端位置上的一个键,那么它也会产生葡萄糖、麦芽糖或麦芽三糖。
随着催化作用的继续,直链淀粉和支链淀粉会被降解为更小的低聚糖。
淀粉酶的一个局限性在于,它不能作用于由少于两个或三个葡萄糖单体形成的支链淀粉的1→6糖苷键。
表4列出了淀粉酶的主要特性。
给出的值必须经过慎重的粗略估计,这是因为一种酶的稳定性取决于它所处的条件。
例如,失活温度会受到pH值或糖化时其他参数的影响。
由于这些原因,在实验室条件下测量的纯化后的酶参数只能提供在温度稳定时的相关信息。
表4淀粉酶特性
特性
值
最适宜的温度
162–167F
失活温度
176F
最适宜的pH值
5.6–5.8
图15说明了淀粉酶作用于直链淀粉的情形。
图中的每个小圆圈代表一个葡萄糖单体。
由于淀粉酶作用于直链淀粉上的任意位点,因此产物没有固定的形式。
同样,当酶继续作用时,低聚糖会进一步降解为较小的链。
图15淀粉酶作用于直链淀粉
图16显示了淀粉酶作用于支链淀粉的情形。
正如作用于直链淀粉那样,由于作用位点任意,因此除了在总尺寸上缩小外,不会产生任何固定的产物形式。
回顾一下,淀粉酶不能作用于少于由两个或三个葡萄糖单体形成的支链淀粉的1→6糖苷键。
图16淀粉酶作用于支链淀粉
淀粉酶
淀粉酶从葡萄糖链的非还原端将麦芽糖分割下来。
回顾一下,支链淀粉有一个还原端和很多个非还原端,因此淀粉酶能够强烈地作用于支链淀粉。
然而,直链淀粉只有一个单独的非还原端,因此淀粉酶对它的作用就会发生的缓慢一些。
如果一条直链淀粉链包含了数千个葡萄糖单体,它降解麦芽糖就要花一些时间。
与淀粉酶相似,淀粉酶也不能作用于由少于两个或三个葡萄糖单体形成的葡萄糖链的1→6糖苷键,也不能水解在1→6糖苷键之间或者1→6糖苷键与长链还原端之间的任何一个1→4糖苷键。
这样,淀粉酶不能降解每条支路最远一端的1→6糖苷键,而且一旦它切割了最远1→6糖苷键前面的所有麦芽糖,它就无法再作用于支链淀粉。
表5列出了淀粉酶的化学特性。
表5淀粉酶特性
特性
值
最适宜的温度
140–149F
失活温度
158F
最适宜的pH值
5.4–5.5
图17说明了淀粉酶作用于直链淀粉的情形。
由于淀粉酶只能作用于非还原端,因此它可以继续从直链淀粉链上解离麦芽糖。
图17淀粉酶作用于直链淀粉
淀粉酶与淀粉酶的协同作用
现在,淀粉酶和淀粉酶如果同时作用于淀粉,效果会怎样?
淀粉酶将直链淀粉分解为较小的链,制造出新的非还原端。
当它将支链淀粉分解为较小的糊精时,它还会制造出更多的非还原端。
每个新的非还原端都是淀粉酶从长链上分割出麦芽糖的作用位点。
直链淀粉完全被降解为可发酵的糖。
支链淀粉被降解为越来越小的糊精,直到所有的残余支链都只有两个或三个葡萄糖单体的长度。
由于受到酶作用的限制,因此这些残留的糊精被称为“极限糊精”。
这就是糖化的协同制糖。
协同作用是两种或多种成分同时作用,以产生比各种成分单独作用更大的作用。
淀粉酶或淀粉酶的单独作用都不能在一个合理的时
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