本文格式为Word版，下载可任意编辑白酒糖化发酵机理 第四章 白酒糖化发酵机理 第一节 与白酒生产有关的酶类 本节主要介绍白酒生产中有关酶类的来源、作用方式及作用条件，以便白酒酿造工在实际工作中参考 一、淀粉酶类 淀粉酶也称淀粉水解酶，它是能分解淀粉糖苷键的一类酶的总称包括α-淀粉酶、糖化 酶、异淀粉酶、麦芽糖酶等 （一）α-淀粉酶 1、来源 产生α-淀粉酶的主要菌类是细菌和霉菌例如枯草芽孢杆菌、马铃薯杆菌、溶淀粉芽孢杆菌、凝聚芽孢杆菌、嗜热脂肪芽孢杆菌、假单胞杆菌、巨大芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、以及米曲霉、白曲霉、黑曲霉、根霉等 在以麸皮为主要原料举行固态曲的培养时，碳氮比对产酶的影响不大明显；在微酸性条件下产酶较稳定，就枯草芽孢杆菌而言，产酶的最适品温为37℃，品温达45℃时，产酶才能就降低若使用枯草芽孢杆菌生产α-淀粉酶酶制剂时，那么通常采用液态发酵法 2、别名及作用方式 α-淀粉酶，因其生成产物的恢复末端葡萄糖单位的C1为α-构型，故名；又称液化淀粉酶，因它能使淀粉糊化物的粘度急速降低；因其能快速将淀粉切割为大、小糊精，故又名淀粉糊精酶或淀粉糊精化酶；由于它很轻易将淀粉长链从内部切成短链的糊精，而对外侧的α-1,4键不易切割，故又名内切型淀粉酶；由于它不能切割α-1,6键，也不能分解紧靠于α-1,6键的α-1,4键，故又名淀粉-1,4-糊精酶。
α-淀粉酶作用于直链淀粉（链淀粉），将α-1,4键不规矩地切割为短链糊精后，糊精被持续酶解，最终产物为13%的葡萄糖及87%的麦芽糖但实际上若单靠α-淀粉酶的作用，那么从糊精转化为糖的过程是分外缓慢的，在它还未将糊精全部变成糖之前，糊精早已污染杂菌而变质了因此，通常由α-淀粉酶与葡萄糖淀粉酶及异淀粉酶等酶共同作用，或采取―接力‖的方式将淀粉举行分解，那么可达成预期的目的而实际上白酒生产中各种曲所含的淀粉酶多为复合酶，因而能较好地完成糖化作用 α-淀粉酶作用于支链淀粉（胶淀粉）时，同样任意切割α-1,4键，而留下含α-1,6键的所 1 谓界限糊精，最终产物为界限糊精、麦芽糖和葡萄糖 由于α-淀粉酶作用于以氧桥连结的糖苷键C1—O—C4的裂解是在C1—O之间举行的，故生成产物的恢复末端葡萄糖单位C1碳原子为α-构型 还有一类α-淀粉酶的作用结果是生成较多的恢复糖，对淀粉水解率达75%，故称为糖化型—淀粉酶 3、α-淀粉酶的作用条件 α-淀粉酶的作用机制及条件等特性如表4-1所示 表4-1 α-淀粉酶的作用机制及条件 作 用 机 制 酶的来源 淀粉水解限度/% 35 主要水解产物 糊精、30%麦芽糖、6%葡萄糖 41%葡萄糖、58%麦芽糖、麦芽三糖、糊精 糊精、麦芽糖、葡萄糖 50%麦芽糖 50%麦芽糖 50%麦芽糖 50%麦芽糖 96%葡萄糖 糊精、麦芽糖 碘回响消散点分解限度/% 13 作 用 条 件 耐热性/℃(15min) 65~80 适合pH 5.4~6.0 Ca2+养护作用 ＋ 枯草芽孢杆菌(液化型) 枯草芽孢杆菌(糖化型) 枯草芽孢杆菌(耐热型) 米曲霉 一般黑曲霉 黑曲霉(耐酸型) 根霉 拟内孢霉 卵孢霉 70 25 55~70 4.8~5.2 － 35 48 48 48 48 96 37 13 16 16 16 16 50 14 75~90 55~70 55~70 55~70 50~60 35~50 50~70 4.9~5.2 4.9~5.2 4.0 3.6 5.4 5.6 ＋ ＋ ＋ － ＋ ＋ ＋ 注：枯草芽孢杆菌（液化型）及拟内孢霉对麦芽糖有分解力，其余菌无分解才能；卵孢霉、拟内孢霉、枯草芽孢杆菌（耐热型）及枯草芽孢杆菌（液化型）对淀粉有吸附性，其余菌无吸附性。
（二）糖化酶 1、别名及作用方式 糖化酶是习惯上的简称，其系统名为淀粉α-1,4-葡聚糖葡萄糖水解酶；或称作α-1,4-葡萄糖苷酶、糖化型淀粉酶、葡萄糖淀粉酶 该酶能自淀粉的恢复性末端将葡萄糖单位一个一个地切割下来在水解到支链淀粉的分支点时，一般先将α-1,4键断开，可再持续水解即糖化酶对底物的专一性不很强，它除了能切开α-1,4键外，也能切开α-1,6键和α-1,3键，只是对这3种键的水解速度不同，如表 2 4-2所示故此酶在理论上能将支链淀粉全片面解为葡萄糖，并在水解过程中也能起转位作用，产物为β-葡萄糖 表4-2 用黑曲霉糖化酶水解双糖速度 双 糖 麦芽糖 黑曲霉糖 异麦芽糖 2、来源 产生糖化酶的微生物几乎全部是霉菌，其中主要为黑曲霉、根霉、内孢霉及红曲霉对比而言，米曲霉的α-淀粉酶活力较强，而糖化酶活力较弱黑曲霉那么α-淀粉酶活力较低，而糖化酶活力较强；由于黑曲霉的转移葡萄糖苷酶的活力也较强，故作用的结果往往残留较多异麦芽糖等非发酵性糖根霉、拟内孢霉及红曲霉的α-淀粉酶活力弱，糖化酶活力强，转移葡萄糖苷酶活力弱，故几乎能100%地水解淀粉。
当固态培养根霉时，麸皮是最好的原料根霉喜湿，例如根霉菌AS3042以麸皮为原料，加水130%，使含水量在64%以上，曲室相对湿度为90%时，在30℃下培养30h，那么糖化酶活力可达最高值：1g绝干麸曲，可糖化20g淀粉生产葡萄糖，DE值达97% 3、作用条件 各个菌株所产糖化酶的作用条件略有识别例如AS3.4309黑曲霉产的糖化酶，其最适作用温度为60℃；在该温度下，最适作用pH为3.5~5.0是耐酸型的 （三）异淀粉酶 1、别名及其作用方式 异淀粉酶的最初含义是指一种能分解淀粉分子中―异麦芽糖‖键的特殊淀粉酶其特点是能切开支链淀粉型多糖的α-1,6-葡萄糖苷键，故又名脱支链淀粉酶或淀粉α-1,6-糊精酶它能将支链淀粉的整个侧链切下变为分子较小的直链淀粉很明显，异淀粉酶也是属于作用淀粉分子内部键的酶它也能作用界限糊精的α-1,6键 2、来源 产生该酶的多为细菌类的杆菌例如产气杆菌、蜡状芽孢杆菌、多粘芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌，以及某些假单胞杆菌霉菌、酵母菌、某些放线菌也能产异淀粉酶，但产酶的 α-键 1,4- 1,3- 1,6- 水解速度/mg葡萄糖·(u·h)-1 2.3×10-1 2.3×10-1 8.3×10-1 相对速度/% 100 6.6 3.6 3 才能差异很大。
3、作用条件 异淀粉酶的作用适温为45~50℃，适合pH为6~7由于支链淀粉被切端多具有恢复才能，故开头作用时淀粉的恢复性能也增加但随着切支作用的举行，淀粉对碘的呈色回响那么由红变蓝，这种呈色回响的变化，呈现了直链淀粉的特性，这与其他淀粉酶分解淀粉时的变化正好相反，因此不能误认为该酶有合成淀粉的作用该酶也不能单独作用于淀粉而水解成单糖或二糖，而只有与α-淀粉酶及糖化酶等共同作用时才能将淀粉转化为较多量的糖 （四）β-淀粉酶 1、别名及其作用方式 该酶从淀粉分子的非恢复性末端，作用于1,4糖苷键依次切下一个个麦芽糖但它不作用于支链分支点的1,6键，也不能绕过1,6键去切去分支点内侧的1,4键故此酶若单独作用于支链淀粉的结果，除产生麦芽糖外，还产生β-界限糊精所以，β-淀粉酶又名外切型淀粉酶或淀粉-1,4-麦芽糖苷酶 该酶在切下麦芽糖的同时，发生瓦尔登转位回响（Waden inversion），将α-构型的麦芽糖转位变为β-构型，故名β-淀粉酶 因此，β-淀粉酶不能使淀粉分子急速变小，不易使淀粉的粘度下降，糊精化得程度也参差不齐；作用过程中的碘显色回响也只能由深蓝变浅蓝，通常不会变为红色或无色。
2、来源 β-淀粉酶广泛存在于高等植物中，如大麦、麸皮、甘薯等；也存在于巨大芽孢杆菌、多粘芽孢杆菌、吸水链霉菌及某些假单胞杆菌中 3、作用条件 β-淀粉酶是一种耐热性能较差、作用较缓慢的糖化型淀粉酶其作用的适温为60~62℃，适合pH为5.0~5.3 （五）麦芽糖酶 1、别名及作用方式 麦芽糖酶又名α-葡萄糖苷酶此酶能将麦芽糖急速分解为2个葡萄糖通常认为，麦芽糖酶对酒精发酵影响较大，麦芽糖酶活力越高，那么酒精发酵率越高 2、来源 存在于大麦芽中，酵母菌及大多曲霉中也均含有此酶，其含量上下按菌种而异 3、作用条件 4 酵母菌的麦芽糖酶的最适作用温度为40℃，最适pH为6.75~7.25；曲霉的麦芽糖酶的最适作用温度为47~55℃，最适pH为4.0 （六）转移葡萄糖苷酶 此酶又称葡萄糖苷转移酶，简称转苷酶这是一种不利于白酒发酵的酶，因其作用是将由麦芽糖等水解下来的一分子的葡萄糖，转移给作为―受体‖的另一分子葡萄糖或麦芽糖，生成通常被认为非发酵性的异麦芽糖或潘糖，致使出酒率下降 该酶大多由黑曲霉产生因此，在筛选制取麸曲等的糖化酶菌种时，应尽可能地挑拣产这种酶最少的菌株。
（七）磷酸酯酶 该酶能将磷酸于醇式羟基结合成酯的磷酸糊精，水解成葡萄糖，并释放出磷酸，使原来不能被酵母菌等直接利用的有机磷得以利用此酶还具有极明显的液化力 磷酸酯酶的最适作用温度为57℃左右，最适pH为5.5~6.0 黑曲霉等微生物能产此酶 二、蛋白酶类 蛋白酶按其作用的不同pH值可分为酸性蛋白酶、中性蛋白酶及碱性蛋白酶与白酒生产有关的为酸性蛋白酶、中性蛋白酶及介于两者之间的酸性—中性蛋白酶 （一）酸性蛋白酶 因该酶的作用最适pH在2~5内，故名该酶与动物的胃蛋白酶和凝乳酶的性质好像，在pH升高时酶活力很快流失 能产该酶的微生物主要为米曲霉、黑曲霉和根霉等 （二）中性蛋白酶 该酶的最适作用pH为7左右，45~50℃时酶活力最高 不少细菌和霉菌都能产中性蛋白酶如枯草芽孢杆菌、嗜热溶朊芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌及米曲霉、灰色链霉菌、栖土曲霉及转化微白色链霉菌等 最适作用pH为5~7之间的酸性—中性蛋白酶，其主要产生菌为曲霉菌 三、纤维素酶类 纤维素酶类包括纤维素酶和半纤维素酶 （一）纤维素酶 5 — 9 —。