在目前淀粉糖生产中,淀粉初始浓度较低,导致糖液蒸发浓缩能耗较大。为了降低淀粉糖生产成本,最有效的手段之一就是提高淀粉乳的初始浓度。然而,初始浓度的提高会导致淀粉乳在糊化过程中黏度明显增大,对酶解效率会造成显著的负面影响,因此,有必要解决高浓度玉米淀粉乳糊化过程中黏度3过高这一技术难题。生淀粉酶具有直接酶解未糊化淀粉颗粒的优势,可以实现高浓度玉米淀粉乳的酶解,因此,本文选择生淀粉酶作为催化剂,建立了生淀粉酶酶解高浓度玉米淀粉乳的反应体系,研究了初始浓度对生淀粉酶酶解玉米淀粉乳的影响;在此基础上,利用两阶段温度控制提高了生淀粉酶酶解高浓度玉米淀粉乳的效率,并协同钙离子添加进一步改善了生淀粉酶酶解高浓度玉米淀粉乳的效率;最后,考察了生淀粉酶酶解高浓度玉米淀粉反应体系在模拟葡萄糖工业化生产中的应用效果,为葡萄糖工业化生产提供了新的思路。主要研究结果如下:(1)建立了生淀粉酶酶解高浓度玉米淀粉乳的反应体系。以葡萄糖得率和葡萄糖值(DE值)为指标,分别对生淀粉酶加酶量、反应时间、反应温度、反应pH进行了优化,并研究了初始浓度对生淀粉酶酶解玉米淀粉乳的影响。结果表明,生淀粉酶酶解较优的工艺条件为:分别在65℃和55℃温度下配制一定浓度的玉米淀粉乳,调节pH至4.0,加入50U/g生淀粉酶,反应时间为2 h。随着淀粉乳初始浓度的提高,葡萄糖得率和DE值均呈下降的趋势。与30%的玉米淀粉乳相比,当浓度为45%时,葡萄糖得率和DE值分别下降了8.38%和10.26%;当浓度为50%时,葡萄糖得率和DE值分别下降了41.27%和45.10%。进一步利用Brabender黏度仪、核磁共振(NMR)等对相关机理进行了分析。结果表明,随着初始浓度的提高,淀粉糊的黏度明显增大,水分流动性明显降低,这些均会对生淀粉酶的酶解效率产生不利的影响,从而导致葡萄糖得率和DE值呈现明显下降的趋势。(2)研究了两阶段温度控制对生淀粉酶酶解高浓度玉米淀粉乳的影响,并对其机理进行探讨。结果表明,利用两阶段温度控制明显提高了葡萄糖得率和DE值,与恒温反应体系(65℃反应120 min)相比,45%的玉米淀粉乳经过两阶段温度控制(65℃反应30 min,然后升温至70℃继续反应90 min)后,葡萄糖得率和DE值分别增加了15.52%和13.01%;50%的玉米淀粉乳经过两阶段温度控制(55℃反应30 min,然后升温至65℃继续反应90min)后,葡萄糖得率和DE值分别增加了24.59%和18.66%。利用核磁共振(NMR)、X-射线衍射等分析了相关机理,发现与恒温反应体系相比,经过两阶段温度控制后,45%和50%的玉米淀粉乳的峰值黏度明显下降,分别降低了23.80%和28.30%;提高了酶解后反应体系的弛豫时间,说明淀粉酶解程度变大,更有利于酶解反应的进行。因此,两阶段温度控制能够降低糊化黏度,提高生淀粉酶酶解高浓度玉米淀粉乳的效率。(3)在两阶段温度控制的基础上,添加160 mg/L的钙离子进一步提高了生淀粉酶酶解高浓度玉米淀粉乳的效率。通过高效液相色谱(HPLC)对酶解产物进行分析,结果表明,在两阶段温度控制和钙离子添加协同作用下,与未经协同作用的反应体系相比,45%的玉米淀粉乳酶解后的葡萄糖得率和DE值分别提高了16.55%和10.57%;50%的玉米淀粉乳酶解后的葡萄糖得率和DE值分别提高了29.49%和14.02%。(4)将生淀粉酶酶解高浓度玉米淀粉乳的反应体系应用于模拟葡萄糖的工业化生产,通过高效阴离子色谱(HPAEC-PAD)和HPLC对糖化产物进行分析。结果表明,生淀粉酶酶解后的反应体系经过糊化过程后,其产物的平均摩尔质量(?)、产物组成和含量无明显变化。随着底物浓度的增大,糖化产物的(?)增大,葡萄糖得率明显下降;与恒温反应体系相比,45%和50%的玉米淀粉乳经过两阶段温度控制后继续糖化得到的葡萄糖得率分别提高了6.70%和7.20%;与未经协同作用的反应体系相比,45%和50%的玉米淀粉乳经过协同作用后继续糖化进一步提高了葡萄糖得率,分别提高了6.96%和8.42%。对于浓度为30%与45%的淀粉乳,葡萄糖得率分别为98.78%和96.87%,副产物得率下降,达到工业要求。该工艺解决了生产过程中水耗、能耗较大的问题,表现出了一定的优越性,具有工业应用的潜力。