第一篇　產品篇

第1章　淀粉糖概述

1.1　淀粉糖工業的發展

淀粉糖是指以淀粉為原料，衍生出的一系列單糖或寡糖的統稱。淀粉制糖首先開始于我國，在3000年前人們就發明了麥芽和大米制糖的酶法工藝，利用麥芽中的α-淀粉酶和β-淀粉酶水解米淀粉制成麥芽糖，俗稱飴糖，北方叫關東糖，產品有糖漿和糖果等形式。由于麥芽糖產品具有溫和的甜味和特殊的風味，一直深受中國人喜愛，在很多的中式糕點和傳統食品中，麥芽糖都是主料之一。傳統的制糖工藝利用了酶的專一性，直接水解米中的淀粉，而不用先制得淀粉作為原料。

歐洲的淀粉制糖工業從酸法水解淀粉開始。1811年，德國科學家基爾霍夫（Kirchoff）在制造代替阿拉伯樹膠用的膠黏劑時，因為錯誤地在馬鈴薯淀粉乳中多加了硫酸，得到了黏度低、澄清并具有甜味的液體。之后，基爾霍夫繼續研究糖品，把糖漿通過放置一段時間并析出晶體，再用布袋裝盛壓榨，除去大部分母液后，獲得固體產品。在拿破侖戰爭時代，很多工廠用這種淀粉糖品替代甘蔗糖，主要用于工業供應原料，但后來隨著戰爭結束，甘蔗糖恢復使用，這種淀粉糖品生產也相繼停工。1815年，法國化學家沙蘇里（De Saussure）確定淀粉水解的最終產物為葡萄糖，與葡萄果汁中的葡萄糖完全相同。

1942年，第一款淀粉水解產品在美國出現，從此開始了淀粉糖漿的工業化生產。美國玉米資源豐富，淀粉糖的生產主要以玉米淀粉為原料。隨著美國食品工業化的發展，各食品企業對淀粉糖漿易于操作、易混合等優勢有了進一步的了解，開始在產品中使用淀粉糖并逐步擴大其使用量。

早期的酸轉化通常是以淀粉為原料，通過加酸水解制葡萄糖，由于需要在高溫下進行，并且使用鹽酸作催化劑，因此在生產葡萄糖的同時，必定伴有復合和分解反應，產生一些發酵性糖及一系列有色物質，降低了淀粉的轉化率；此外由于生產的糖液質量差，給后序精制帶來不利影響。因此，酸水解法一般僅限于42DE值葡萄糖漿的生產（即不使其深度水解，以避免副產物的產生）。20世紀初，酸法技術生產葡萄糖和糖漿還是占主導地位，基于這一技術美國開始較大規模生產淀粉糖產品。大約在1940年美國開始用酸酶結合法生產高甜度糖漿，有效地避免了葡萄糖的復合和分解反應，使得產品甜味純正。20世紀60年代初期，酶法技術開始發展起來，并逐步代替了酸法技術。1960年，日本開始用α-淀粉酶和葡萄糖糖化酶的雙酶法生產結晶葡萄糖，雙酶法制得的糖化液純度高，甜味純正，工藝簡單，生產成本低。

果糖是天然糖中最甜的，但由于沒有合適的農作物含有高含量的果糖，因此工業上未能大批量進行生產。早在1897年已發現堿能催化葡萄糖發生異構化反應轉變成果糖，但是由于反應不易控制，轉化率低，產品顏色深、味道差和精制困難等原因，并未被工業采用。直到1965年，日本的高崎義辛發現了土壤中的白色鏈霉菌，不僅能利用木糖為碳源，也可以利用木糖醇，甚至是農副產品麩皮、玉米芯、稻稈、麥稈等，而且酶產量高且性質很好，從而為工業化生產果糖開辟了新的途徑。1966年，日本率先利用了這種異構酶生產果葡糖漿，先用酶法將淀粉轉化，再使用異構酶將一部分葡萄糖轉變成果糖，所得產品中既包含果糖又包含葡萄糖，因此稱為果葡糖漿。這一技術大大促進了淀粉制糖工業的發展。

1967年，美國Clinton玉米加工公司首先通過水溶異構酶生產含14%果糖的果葡糖漿，次年又應用固定化異構酶將果糖含量提高至42%（F42果葡糖漿）。1978年，采用色譜分離技術，將F42中果糖和葡萄糖分離，制得果糖含量為90%的果葡糖漿（F90果葡糖漿），后來又通過與F42產品混合，得到果糖含量為55%的產品（F55果葡糖漿）。F55和F90的甜度較高，分別為蔗糖的1.1倍和1.4倍。以淀粉為原料大量生產果葡糖漿是制糖工業工藝技術的突破性革命。

20世紀上半葉，隨著酶制劑的發展，淀粉糖工業生產玉米糖漿技術得到了顯著提高。淀粉完全水解的終產物結晶葡萄糖水合物和低水解度產品麥芽糖糊精先后開始商業化生產，并擴大了淀粉糖的應用市場。20世紀70年代，淀粉糖與白砂糖甜味差異仍然是玉米精煉行業的主要挑戰。在此期間，酶催化異構化的商業方法得到了發展，葡萄糖在酶的催化下異構轉化成更甜的果糖，并商業化生產結晶果糖。果糖產品進一步匹配各種轉化糖漿而獲得不同黏度和甜度的產品。淀粉糖行業的快速發展使得美國的甜味劑供應從進口到自給自足，為美國玉米生產者提供了一個重要的新市場，并為玉米深加工和相關行業創造了數千個新的長期就業機會。

1981年，美國的可口可樂和百事可樂公司將其產品中的蔗糖全部用F55糖漿替代，使果葡糖漿的需求量猛增了數百萬噸，推動了淀粉糖工業的發展。由于淀粉糖價格較白砂糖低廉，在1984年淀粉糖品的消費量首次超過了蔗糖。據美國農業部統計，2008年美國各種糖品產量約1500萬噸，其中果葡糖漿約1000萬噸，葡萄糖漿約250萬噸，結晶葡萄糖約50萬噸。