2.2　麥芽糊精

麥芽糊精（也稱水溶性糊精、酶法糊精）是一種介于淀粉和淀粉糖之間的，經(jīng)控制而為低程度水解的產(chǎn)品，其商品的英文簡(jiǎn)稱為MD。它是國(guó)內(nèi)近年來市場(chǎng)前景較好、具有廣泛用途、生產(chǎn)規(guī)模發(fā)展較快的淀粉深加工產(chǎn)品之一。

麥芽糊精以各類淀粉作原料，經(jīng)酶法工藝低程度控制水解轉(zhuǎn)化、提純、干燥而成。其原料可以是精制淀粉如玉米淀粉、木薯淀粉、小麥淀粉等，也可以是含淀粉質(zhì)的原糧，如大米、玉米等。

我國(guó)酶法水解制糖技術(shù)的研究雖起步較早，但直到“七五”“八五”期間才得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。國(guó)產(chǎn)新型酶制劑，如耐高溫淀粉酶、高轉(zhuǎn)化率糖化酶等的問世，大大促進(jìn)了各種新型設(shè)備的推廣應(yīng)用，如各種型號(hào)的噴射液化器、多效真空濃縮蒸發(fā)器、節(jié)能型噴霧干燥設(shè)備的廣泛使用等。我國(guó)現(xiàn)在能生產(chǎn)多品種不同DE值麥芽糊精產(chǎn)品，基本上能適應(yīng)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)不同層次的需求。

2.2.1　麥芽糊精的物理性質(zhì)

麥芽糊精的主要物理性狀和DE值有直接關(guān)系，因此DE值不僅是表示水解程度，而且還是體現(xiàn)產(chǎn)品特性的重要指標(biāo)。全面地了解麥芽糊精系列產(chǎn)品DE值和物性之間的關(guān)系，有助于準(zhǔn)確地計(jì)劃生產(chǎn)和幫助用戶正確地選擇應(yīng)用各種麥芽糊精系列產(chǎn)品。麥芽糊精的水解程度越高，產(chǎn)品的溶氧性、甜度、吸濕性、滲透性、發(fā)酵性、褐變反應(yīng)及冰點(diǎn)下降越大；而組織性、黏度、色素穩(wěn)定性、抗結(jié)晶性越差。麥芽糊精的DE值在4%～6%時(shí)，其糖組成全部是四糖以上的較大分子。麥芽糊精的DE值在9%～12%時(shí)，其糖組成是低分子糖類的比例較少，而高分子糖類較多。因此，此類產(chǎn)品無甜味，不易受潮，難以褐變。在食品中使用，能提高食品的觸感，并產(chǎn)生較強(qiáng)的黏性。麥芽糊精的DE值在13%～17%時(shí)，其甜度較低，不易受潮，還原糖比例較低，故難以褐變，溶解性較好，用于食品中能產(chǎn)生適當(dāng)?shù)酿ざ取｛溠亢腄E值在18%～22%時(shí)，稍有甜味，有一定的吸濕性，還原糖比例適當(dāng)，能發(fā)生褐變反應(yīng)，溶解性良好，在食品中使用，不會(huì)產(chǎn)生提高黏度的效果。

麥芽糊精中的糖成分將直接影響它的甜度、黏性、吸濕性及著色性。一般而言，酶法工藝生產(chǎn)的麥芽糊精中糖成分組成與水解程度無關(guān)，單糖成分較少，低聚糖成分較多。而酸法麥芽糊精卻不同，由于淀粉不規(guī)則處切斷，故麥芽糊精中糖成分不會(huì)隨著DE值的不同而發(fā)生變化。

酶法工藝生產(chǎn)的麥芽糊精與酸法工藝生產(chǎn)的麥芽糊精的最大區(qū)別在于不會(huì)析出長(zhǎng)鏈支鏈淀粉成分，故不會(huì)產(chǎn)生白色沉淀物，從而大大地提高了麥芽糊精的商品價(jià)值。另外，即使同一水解率（DE值）的麥芽糊精，其特性也會(huì)因原料淀粉的種類不同、α-淀粉酶的種類及液化方法的不同而有變化。使用時(shí)，需密切注意。

麥芽糊精的溶解度低于蔗糖和葡萄糖，但水化力較強(qiáng)，一旦吸收水分后，保持水分的能力較強(qiáng)。這是麥芽糊精很重要的一種特性，在使用中將會(huì)經(jīng)常利用這一特性。在相對(duì)濕度65%以下，麥芽糊精的DE值越低，產(chǎn)品越富有保水性。其DE值6%、10%的產(chǎn)品均能保持具有流動(dòng)性粉末的狀態(tài)。DE值6%、10%、18%的產(chǎn)品分別從相對(duì)濕度80%～85%、65%～75%、55%～60%開始黏結(jié)。

麥芽糊精的黏結(jié)度隨著淀粉的水解程度、濃度及溫度的不同而發(fā)生變化。當(dāng)濃度和溫度相同時(shí)，產(chǎn)品的DE值越低，產(chǎn)品的黏度越高。若產(chǎn)品的DE值相同，則濃度越高或溫度越低，產(chǎn)品的黏度越高。即使同一DE值的產(chǎn)品，若制法不同，其糖成分的分布狀態(tài)也不相同，從而引起黏度的變化。

根據(jù)麥芽糊精的碘反應(yīng)特性，麥芽糊精產(chǎn)品可分為下列幾種。

（a）淀粉糊精，為白色粉末，遇堿反應(yīng)時(shí)呈紫藍(lán)色，可溶于25%酒精內(nèi)，在酒精含量40%時(shí)即沉淀，其聚合度為30以上。

（b）顯紅糊精，遇碘反應(yīng)時(shí)呈棕紅色，可溶于55%的酒精內(nèi)，在酒精含量65%時(shí)即沉淀，其聚合度為7～30。

（c）消色糊精，遇碘反應(yīng)時(shí)不顯色，可溶于70%酒精內(nèi)，其聚合度為4～6。

上述麥芽糊精系列產(chǎn)品其外觀都是呈白色的非晶狀物質(zhì)。

綜上所述，現(xiàn)將麥芽糊精的主要性狀特點(diǎn)歸納如下：

（a）流動(dòng)性良好，無淀粉和異味、異臭。

（b）幾乎沒有甜度和不甜。

（c）溶解性能良好，有適度的黏性。

（d）耐熱性強(qiáng)，不易變褐。

（e）吸濕性小，不易結(jié)團(tuán)。

（f）即使在濃厚狀態(tài)下使用，也不會(huì)掩蓋其他原有風(fēng)味或香味。

（g）有很好的載體作用，是各種甜味劑、香味劑、填充劑等的優(yōu)良載體。

（h）有很好的乳化作用和增稠效果。

（i）有促進(jìn)產(chǎn)品成形和良好地抑制產(chǎn)品組織結(jié)構(gòu)的作用。

（j）成膜性能好，既能防止產(chǎn)品變形又能改善產(chǎn)品外觀。

（k）極易被人體消化吸收，特別適宜做患者和嬰幼兒食品的基礎(chǔ)原料。

（l）對(duì)食品飲料的泡沫有良好的穩(wěn)定效果。

（m）有良好的耐酸和耐鹽性能。

（n）有抑制具有結(jié)晶性糖的晶體析出的作用，有顯著的“抗砂”“抗烊”作用和功能。

2.2.2　麥芽糊精的生產(chǎn)原理

麥芽糊精系列產(chǎn)品均以淀粉為原料，經(jīng)酶法工藝控制水解轉(zhuǎn)化而成。目前主要以玉米淀粉作原料經(jīng)酶法工藝控制水解轉(zhuǎn)化而成。淀粉是由許多葡萄糖分子聚縮而成的碳水化合物，它的分子結(jié)構(gòu)中大部分是由α-1，4糖苷鍵連接，少量是由α-1，6糖苷鍵連接。淀粉一般可分為直鏈淀粉和支鏈淀粉。直鏈淀粉在淀粉中的含量一般為15%～25%，它的水懸浮液在加熱時(shí)不產(chǎn)生糊精，而以膠體態(tài)溶解，形成黏度較低的不穩(wěn)定的溶液，在50～60℃下靜置較長(zhǎng)時(shí)間后，即析出晶形沉淀，反應(yīng)是可逆的。碘反應(yīng)呈純藍(lán)色。直鏈淀粉呈鏈狀結(jié)構(gòu)，由不分支的葡萄糖鏈所構(gòu)成，其聚合度為100～6000。直鏈淀粉長(zhǎng)鏈上的葡萄糖殘基都盤繞成螺旋狀，每個(gè)螺旋含有6個(gè)葡萄糖殘基。

支鏈淀粉的性質(zhì)與直鏈淀粉有很大差別。直鏈淀粉遇碘呈紅紫色，不是配位結(jié)構(gòu)。支鏈淀粉易溶于水，生成穩(wěn)定的溶液，具有很高的黏度。一般支鏈淀粉沒有凝沉性，實(shí)際上，支鏈淀粉的側(cè)鏈雖然很短，但也能排列，互相通過氫鍵結(jié)合，可顯示很微弱的凝沉性。支鏈淀粉為無定形粉末，在淀粉中的含量一般為75%～85%，于水中加熱時(shí)便膨脹成為一種膠黏的糊化物，即所謂糊化淀粉，而且只有在加壓并加熱的條件下才能溶于水形成非常黏滯的很穩(wěn)定的溶液。其聚合度一般為1000多個(gè)葡萄糖單位，它除有α-1，4糖苷鍵連接以外，尚有α-1，6糖苷鍵連接，因此形成分支結(jié)構(gòu)。支鏈平均長(zhǎng)18個(gè)葡萄糖單位，而在主鏈上每?jī)蓚€(gè)支鏈的間歇（即分支點(diǎn)與分支點(diǎn)之間的距離）平均為9～10個(gè)葡萄糖單位，支鏈數(shù)目為50～70個(gè)。直鏈淀粉與支鏈淀粉的主要差別見表2-8。

α-淀粉酶對(duì)淀粉的催化水解具有高度的專一性，即只能按照一定的方式水解一定種類和一定位置的葡萄糖苷鍵。

α-淀粉酶水解直鏈淀粉分子的反應(yīng)可分成兩個(gè)階段。前階段的反應(yīng)速度快，初始產(chǎn)物是以短鏈糊精為主，后階段水解速度很慢，可不規(guī)則地切斷淀粉分子內(nèi)的α-1，4糖苷鍵，但水解位于分子末端的α-1，4糖苷鍵要比位于分子中間的α-1，4糖苷鍵困難。

α-淀粉酶水解支鏈淀粉的方式與直鏈淀粉相似。α-1，4糖苷鍵被水解的先后次序不固定，不能水解α-1，6糖苷鍵分支點(diǎn)，也不能水解緊靠分支點(diǎn)的α-1，4糖苷鍵，但可以水解含有3個(gè)或3個(gè)以上α-1，4糖苷鍵的寡糖，可得含有α-1，6糖苷鍵、聚合度為3～4的低聚糖和糊精。α-淀粉酶能夠越過α-1，6糖苷鍵繼續(xù)水解其他α-1，4糖苷鍵，但α-1，6糖苷鍵的存在會(huì)降低水解速度。由于這一原因，α-淀粉酶水解支鏈淀粉的速度較直鏈淀粉慢。α-淀粉酶水解支鏈淀粉，最初階段速度很快，初始產(chǎn)物大部分為分支的α-界限糊精和短支鏈糊精，繼續(xù)水解，麥芽糊精分子越來越小，直到遇碘不變色。

α-淀粉酶水解的速度因底物分子和分子大小而不同。直鏈淀粉的水解速度快于支鏈淀粉和糖原，水解較小分子的低聚糖的速度更快。

2.2.3　麥芽糊精的生產(chǎn)工藝

麥芽糊精的生產(chǎn)工藝大致可分為三種：酸法工藝、酶法工藝、酸酶法工藝。由于酸法工藝和酸酶法工藝均需精制淀粉作原料，其生產(chǎn)成本高，水解反應(yīng)速度太快，工藝操作難以控制，加之酸法工藝產(chǎn)品因聚合度在1～6之間，糖的比例較低，易發(fā)生混濁或凝結(jié)，產(chǎn)品溶解性能不好，透明度低，過濾很困難，現(xiàn)已基本淘汰。目前，國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)麥芽糊精均采用的是酶法工藝。酶法產(chǎn)品DP1～DP6/DE值的比值都在2以上，產(chǎn)品透明度高，溶解性強(qiáng)，室溫儲(chǔ)存不變混濁。酸法產(chǎn)品DP1～DP6/DE值的比值均在2以下，所以酸法產(chǎn)品水溶性低，易混濁，過濾困難，產(chǎn)品應(yīng)用受到了很大的限制。

利用α-淀粉酶對(duì)于淀粉的催化水解具有高度的專一性，即只能按照一定的方式水解一定種類和一定位置的葡萄糖苷鍵的特別性能，僅水解淀粉，不分解蛋白質(zhì)、纖維素等。因此，麥芽糊精是以玉米、大米等粗糧直接投料（不是以精制淀粉為原料），經(jīng)酶法控制部分水解，脫色提純，真空濃縮，噴霧干燥而成。

為了便于敘述，本節(jié)將以大米做原料為例，并按優(yōu)級(jí)品質(zhì)生產(chǎn)工藝說明。

麥芽糊精系列產(chǎn)品的生產(chǎn)按酶法工藝要求可分為：原料預(yù)處理、液化、過濾、脫色、濃縮、干燥、包裝。

2.2.3.1　原料預(yù)處理

大米預(yù)處理包括計(jì)量投料、熱水浸泡、淘洗雜質(zhì)、粉碎磨漿等。計(jì)量投料是為了保證投料準(zhǔn)確，便于操作和管理。熱水浸泡可使水分滲透到米的內(nèi)部組織，促使米粒組織膨脹軟化，便于淘洗和粉碎。淘洗是為了除去米糠和其他雜質(zhì)，保障食品衛(wèi)生和產(chǎn)品質(zhì)量。粉碎磨漿是為了保證淀粉粒的細(xì)度和粉漿的流動(dòng)性能，使淀粉易于糊化，并為酶能均勻地水解淀粉創(chuàng)造良好的條件。

2.2.3.2　液化

液化的目的是通過α-淀粉酶的作用，將大米中的淀粉分解為糊精。要求液化液不黏稠，表面不結(jié)皮，具有良好的流動(dòng)性和過濾性，用碘液檢査不應(yīng)有藍(lán)色反應(yīng)，DE值應(yīng)達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.3.3　過濾

米經(jīng)過淀粉酶作用，在完成液化操作之后，淀粉水解成可溶性糊精，米的其他成分，如纖維、蛋白質(zhì)、脂肪、灰分等未被分解，成為不溶性的物質(zhì)，必須過濾除去。濾渣稱為米糟或?yàn)V糟，占米重的40%～45%（含水量約55%）。米糟為副產(chǎn)品，富含蛋白質(zhì)，是奶牛、豬、魚等優(yōu)良的飼料。

2.2.3.4　脫色

麥芽糊精的脫色用活性炭，粉末炭、顆粒炭也可。活性炭的脫色是通過物理的吸附作用，將有色的各種物質(zhì)吸附在炭的表面上。這種吸附作用與被吸附物質(zhì)的濃度和吸附表面有關(guān)。

活性炭的吸附作用是可逆的。活性炭先用于顏色較深的物料后，不能再用于顏色較淺的物料。反之，先脫色顏色淺的物料，再脫色顏色較深的物料，仍然有效。工業(yè)生產(chǎn)中脫色操作就是根據(jù)這一道理，用新鮮的炭先脫色顏色較淺的物料，再脫色顏色較深的物料，再脫色更深的物料，然后棄掉。如此使用能充分發(fā)揮炭的吸附能力，減少炭的用量，降低生產(chǎn)成本。這種使用方法在工業(yè)上稱為逆流法。

活性炭除吸附有色物質(zhì)外，還能吸附若干無機(jī)鹽，降低糊精的灰分含量。影響吸附作用的因素很多，在工業(yè)生產(chǎn)中重要的因素是溫度和時(shí)間。活性炭脫色，溫度一般保持在75～80℃，在此較高溫度下，糊精的黏度較低，易于滲入炭的多孔組織內(nèi)部，能較快地達(dá)到吸附的平衡狀態(tài)。吸附過程達(dá)到吸附平衡需要一定的時(shí)間，一般30min即可。炭的用量和達(dá)到吸附平衡的時(shí)間成反比，用量多，時(shí)間可縮短。決定用炭量時(shí)需要注意一個(gè)問題，即用炭量增加，單位質(zhì)量炭的脫色效率降低。例如，使用1g活性炭能夠脫色20%，使用2g炭時(shí)脫色卻不是2×20%=40%，而較此數(shù)值低。換言之，2g炭的脫色效能不及每次用1g處理兩次的好。在用量較高的情況下，這種差別更大。常用的粉狀炭比表面積在500～1500m²/g，平均孔半徑1～2nm，細(xì)度200目。

2.2.3.5　真空濃縮

商品液體麥芽糊精固形物濃縮約75%。高濃度麥芽糊精漿能抑制微生物生長(zhǎng)，可放置較長(zhǎng)時(shí)間不變質(zhì)，由于脫色過濾得到的固形物濃度只有30%左右，需經(jīng)加熱蒸發(fā)，以除去多余水分，提高濃度，便于保存和運(yùn)輸，便于順利地進(jìn)行干燥。

濃縮一般在減壓下進(jìn)行，減壓濃縮的沸點(diǎn)溫度隨真空度上升而降低，因而可以在較低的溫度下進(jìn)行蒸發(fā)，避免糊精焦化，保持糊精色澤，這是減壓濃縮的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，減壓濃縮蒸發(fā)速度快，在抽真空強(qiáng)制蒸發(fā)時(shí)，因降低了沸點(diǎn)溫度，而加大了熱源（蒸汽）和物料（糊精）之間的溫度差。根據(jù)傳熱原理，熱量始終是從高溫度傳遞給低溫度物體的，兩者之間溫差越大，傳熱速度越快，故可加速水分蒸發(fā)，提高生產(chǎn)效率。

2.2.3.6　噴霧干燥

噴霧干燥基本原理是向干燥塔內(nèi)引入溫度較高而相對(duì)濕度很低的干空氣，物料經(jīng)高壓泵或高速離心機(jī)分散成霧滴，與熱風(fēng)相接觸而產(chǎn)生熱交換。由于霧滴形成了無數(shù)的霧狀粒子，從而大大地增加了表面積，增加了水分的蒸發(fā)速度，在幾秒鐘或幾十秒鐘內(nèi)可將物料中的水分迅速蒸發(fā)。被蒸發(fā)的廢氣由排風(fēng)機(jī)送入大氣中。廢氣中所帶的微粉經(jīng)布袋過濾室回收，沉降于塔體錐部，與塔內(nèi)顆粒粉體進(jìn)行混合，由錐體下端出料口的旋轉(zhuǎn)出料閥自動(dòng)泄出塔外，送入振動(dòng)電篩進(jìn)行篩選后計(jì)量包裝。

2.2.3.7　包裝

將已噴霧干燥并靜置至室溫的麥芽糊精產(chǎn)品按照標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)合格后，根據(jù)質(zhì)量要求，裝袋稱重，放入檢驗(yàn)合格證后，用手提縫紉機(jī)封口入庫。

2.2.4　麥芽糊精的主要用途

2.2.4.1　在糖果工業(yè)中的應(yīng)用

在糖果中應(yīng)用麥芽糊精，可增加糖果的韌性，防止糖果“返砂”和“烊化”，能降低糖果的甜度，改變口感，改善組織結(jié)構(gòu)，大大延長(zhǎng)糖果的貨架保存期。利用麥芽糊精代替蔗糖制糖果，可減少齲齒、肥胖癥、高血壓、糖尿病等的發(fā)生。

2.2.4.2　在飲料工業(yè)中的應(yīng)用

許多飲料都是以麥芽糊精為基礎(chǔ)原料，加上合理調(diào)配，大大地突出了原有的天然風(fēng)味，減少了營(yíng)養(yǎng)損失，提高了溶解性能，增強(qiáng)了稠度，改善了口感，降低了甜度，提高了經(jīng)濟(jì)效益。傳統(tǒng)的冰淇淋粉是以牛奶、雞蛋、淀粉等原料制成，不但成本高，而且有明顯的蛋腥味、淀粉味。根據(jù)西安、杭州和武漢等乳品廠生產(chǎn)實(shí)踐表明：以麥芽糊精為輔料而制得的新塑冰淇淋粉、各種花色軟質(zhì)冰淇淋，不但營(yíng)養(yǎng)豐富，人體易于吸收，而且不含膽固醇，風(fēng)味純正，口感細(xì)，落口爽凈，是冷食飲料中的佳品。使用麥芽糊精為載體制取固體酒、速溶茶和速溶咖啡，不僅可保持制品的口感、改善風(fēng)味，而且可增進(jìn)速溶度和稠度及降低成本。用麥芽糊精為載體的速溶冰凍茶在德國(guó)、瑞士和英國(guó)非常流行。這一類速溶茶不僅含茶，而且還含人參皂苷和維生素C，以達(dá)到增強(qiáng)體力、益智、提神的目的。

2.2.4.3　在其他食品中的應(yīng)用

方便食品配料中加入麥芽糊精后可以大大改善產(chǎn)品風(fēng)味，增加品種，降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。目前我國(guó)兒童食品生產(chǎn)量不夠，按不同年齡、不同體質(zhì)兒童的需要而生產(chǎn)的配套食品更少，主要問題是無理想的“載體”及其產(chǎn)品不易消化，不能滿足兒童的實(shí)際需要。如果應(yīng)用易消化的麥芽糊精作“載體”，開發(fā)兒童食品，則將會(huì)逐步滿足兒童實(shí)際需要，促進(jìn)兒童健康成長(zhǎng)。由中國(guó)乳品工業(yè)發(fā)展中心研制完成的“嬰兒配方奶粉Ⅲ”項(xiàng)目已通過了國(guó)家級(jí)技術(shù)鑒定和項(xiàng)目驗(yàn)收。在產(chǎn)品配方中明確提出了麥芽糊精是該產(chǎn)品重要的基礎(chǔ)原料之一。由此正式確認(rèn)了麥芽糊精在乳品工業(yè)各調(diào)制、配方、功能化奶粉中的地位和作用。

2.2.4.4　在造紙工業(yè)中的應(yīng)用

麥芽糊精具有較高的流動(dòng)性及較強(qiáng)的黏合力，利用上述特性，在國(guó)外已將其應(yīng)用于造紙行業(yè)中，作表面施膠劑和涂布（紙）涂料的黏合劑。國(guó)內(nèi)有的造紙廠已將其應(yīng)用于銅版紙的生產(chǎn)上。據(jù)多次應(yīng)用的結(jié)果表明：麥芽糊精對(duì)漿種沒有選擇性，流動(dòng)性能好，透明度強(qiáng)，用于表面施膠時(shí)，不但吸附在紙面纖維上，同時(shí)也向紙內(nèi)滲透，提高纖維間的黏合力，改善外觀及物理性能。

2.2.4.5　在其他行業(yè)中的應(yīng)用

根據(jù)麥芽糊精獨(dú)特的功能，它的應(yīng)用范圍還不限于上述領(lǐng)域。由于它的分子量低，乳化穩(wěn)定性強(qiáng)，用于粉末化妝品中作為遮蓋劑和吸附劑，對(duì)增加皮膚的光澤和彈性，保護(hù)皮膚有較好的功效。在各種溶劑和粉劑的農(nóng)藥生產(chǎn)上，可利用其較好的分散性和適宜的乳化穩(wěn)定性。還可利用其較高的溶解度和一定的黏合度在制藥行業(yè)上作為片劑或沖劑的賦形劑和填充劑，這是原淀粉或甲基纖維素鈉所不可比擬的（主要從性能及價(jià)格兩方面考慮）。它還可用于某些領(lǐng)域以降低成本，如在牙膏生產(chǎn)上代替部分CMC，作為增稠劑和穩(wěn)定劑。