酶在白砂糖煮煉過程中的應用

李朝明

（云南西雙版納州英茂糖業(yè)有限公司景真糖廠，云南 勐海 666200）

耕地白糖的生產，無論采取何種制糖工藝，其本質都在于將壓榨甘蔗汁中含有的除蔗糖以外的成分，如淀粉、葡聚糖、蛋白質、色素、果膠、還原糖等，加以去除或分離，從而提高糖汁中蔗糖純度，并通過結晶制取白砂糖。蔗汁中的雜質成分的含量和不同組成，在很大程度上會影響耕地白糖的生產穩(wěn)定性、成本以及成品質量。蔗汁的成分隨著甘蔗品種、氣候條件、有無自然災害（霜、風、旱、蟲等）、生長的時間和收獲的季節(jié)、收割后放置的環(huán)境和時間，以及提汁方法與條件等因素而有很大的變化［1］。特別是在生產榨季后期，隨著蔗糖分的提高，由于蔗糖的轉化生成的還原糖也隨之增多，并且蛋白、果膠等膠體成分明顯增加。這些非糖分雜質的增加，增加了糖漿黏度，不利于結晶，直接增加了煮煉難度。另外部分雜質在蔗糖結晶過程中進入晶體，影響白砂糖品質。景真糖廠生產的一級白砂糖大部直接供應給康師傅等終端企業(yè)，部分生產飲料的終端企業(yè)，要求不得檢出酸性絮凝物。近三個榨季以來，榨季后期生產的白砂糖，其中產生酸性絮凝物的批次所占的比例由榨季前期的9.4%提高到了24.2%。為了解決這些問題，生產技術部門采取了工藝優(yōu)化、加強管理、新型澄清劑的應用等多種措施，但收效甚微。在此基礎上，我們對生物酶在白砂糖煮煉過程中的應用進行了嘗試。

近年來，生物酶越來越受到甘蔗制糖工業(yè)生產領域的重視，被很多人認為是能夠替代傳統(tǒng)制糖除雜澄清技術的新一代技術工藝。α-淀粉酶在糖業(yè)中應用的比較早，1967～1968年在南非就有能分解70%原始存在淀粉的報道。相對當時的Rabe真空浮選法，酶法降解淀粉被認為是最有效、最經濟、最容易管理的方法［2］。Kumbhar用酶法澄清甘蔗汁，顯著地提高了甘蔗汁的過濾速度，提高了溶液的真溶性［3］。黃俊杰［4］等人總結了果膠酶、淀粉酶、葡聚糖酶、纖維素酶等在蔗汁澄清中的特性和作用。凌國士［5］等人介紹了單一性酶制劑的應用研究概況，并指出只使用單一酶常常無法有效地達到預期的除雜澄清功效，因此，實踐中往往采用由單一酶制劑之間的適當配比組合形成的復合酶制劑來更好地達到除雜澄清的效力。

Mack F.stansbury和Arroll L.hoffpauir在上世紀50年代末通過對甘蔗精糖糖漿中分離出來的酸性絮凝物進行分析，發(fā)現(xiàn)在此類酸性絮凝物中，灰分占19.1%～22.1%，活性炭占26.0%～45.8%，淀粉占9.1%～38.9%，蛋白質占5.6%～10.1%［6］?；魸h鎮(zhèn)［7］指出淀粉、葡聚糖及甘蔗中的其它多糖，都會使糖液混濁或形成絮凝物。據(jù)Ermolaeva的研究，糖的酸性絮凝物中含27.5%多糖、24%蛋白質和35%灰分。通過生物酶降解淀粉、葡聚糖、蛋白等雜質，有助于消除酸性絮凝物。

事實上，目前除淀粉酶有部分糖廠在應用以外，其它酶制劑很少實際應用于制糖行業(yè)，其中一部分原因在于用酶成本較高，而成本高的部分原因在于大部分研究傾向于將酶應用在澄清過程中。如黃康寧［8］對酶制劑澄清條件進行研究，確定了復合酶用于澄清的最適條件為：最適pH值為4.7，最適溫度為30℃。而實際生產中澄清階段pH為7.0～8.5，溫度90～102℃，這樣的工藝條件導致部分生物酶活力下降甚至失活，大大降低了生物酶的作用效果。相比澄清階段，煮煉階段pH 5.5～7.0，溫度60～70℃的條件更適合酶作用。另外煮煉過程中糖膏錘度高，高濃度的蔗糖能對酶起到一定的保護作用。如李鮮能［9］指出蔗糖能提高α-葡聚糖酶在熱環(huán)境下的穩(wěn)定性，且蔗糖濃度高時效果更明顯。

為了解決生產中出現(xiàn)的榨季后期糖難煮以及酸性絮凝物增多等問題，我們嘗試在煮煉過程中應用由蘇州昆藍生物科技有限公司提供的制糖專用復合酶。該復合酶由纖維素酶、α-葡聚糖酶、蛋白酶、果膠酶等多種酶制劑復合而成，可用于降解糖液中存在的α-葡聚糖、可溶性纖維、蛋白質、果膠等雜質。

1 降低糖膏黏度

由于生產中，不同批次糖膏的黏度有一定差異，我們在考察復合酶降低糖膏黏度效果時，取一定量甲膏加水調整錘度至65°Bx，分成幾份，分別加入不同添加量的復合酶，60℃反應2h，每20min取樣檢測糖液黏度。糖液黏度變化情況，見圖1。加入復合酶后，糖液黏度迅速下降，而且復合酶添加量越高，糖液黏度下降更快。隨著反應時間的增加，黏度下降速度逐漸變慢。反應2h時，200ppm和250ppm添加量（按糖液絕干計算）的糖液黏度相比加酶前分別下降43.10%、44.35%，兩者相差不大。說明當添加量增加到一定程度時，繼續(xù)增加加酶量，盡管反應初期黏度下降更快，但隨著反應的進行，最終黏度下降程度相差并不大。因此，添加200ppm復合酶即可以有效降低糖液黏度。對于某些黏度特別大的糖漿，可以考慮添加250ppm復合酶，前期迅速降低黏度，降低煮煉難度。

圖1 糖液黏度變化曲線

2 復合酶在甲膏煮煉過程中的應用

選取連續(xù)20罐甲膏，煮制過程中10罐添加復合酶，10罐不添加復合酶。加復合酶與不加復合酶的批次交替進行。復合酶添加量為200ppm（按甲膏絕干計）。這20罐甲膏煮制過程中要求操作工人嚴格控制煮制體積55m3，密切注意加酶與不加酶批次之間的差異。煮制之后放糖、助晶、篩糖、稱重操作時，每批次之間物料截斷，確保能夠準確統(tǒng)計每一罐甲膏生產的成品白砂糖產量，對每一批次白砂糖進行各項理化指標檢測。

2.1 感官評價

煮糖操作工人反應添加復合酶的批次在煮制過程中蔗糖晶體顆粒大小更統(tǒng)一，晶體吸收更好、更快，煮糖時間比未加酶的更短。

表1 甲膏中主要膠體物質含量檢測數(shù)據(jù)

表2 甲膏及白砂糖產量數(shù)據(jù)

2.2 甲膏相關數(shù)據(jù)及成品白砂糖產量數(shù)據(jù)

加酶組與空白組甲膏中主要膠體物質含量檢測數(shù)據(jù)，見表1，我們可以看到應用復合酶可顯著降低甲膏中葡聚糖、蛋白質、果膠等膠體物質的含量。從甲膏相關數(shù)據(jù)可以看到，加酶組相比空白組，膏蜜純度差提高3.11%、結晶率提高1.48%，最終白砂糖產量提高1.20%，見表2。這說明通過復合酶對膠體物質的降解，降低甲膏黏度，改善了蔗糖的結晶效率，讓糖更容易煮制，從而取得了縮短煮糖時間，提高白砂糖產量的效果。

2.3 成品白砂糖質量相關數(shù)據(jù)

對比加酶組與空白組成品白砂糖主要指標，可以看到加酶后白砂糖的色值與濁度分別下降了9IU、4MAU，加酶對改善白砂糖色值、混濁度有一定作用，見表3。這可能是由于蔗糖結晶效率的提高，色素或其它雜質進入蔗糖晶體的量比不加酶時更低。此外加酶后白砂糖產生酸性絮凝物的批次數(shù)量下降，接近于榨季前期產生酸性絮凝物的批次占比。說明添加復合酶后通過降解能導致酸性絮凝物生成的膠體物質，能減少酸性絮凝物的產生。同時，由于能導致酸性絮凝物生成的因素非常多，因此目前通過添加復合酶并不能完全的消除酸性絮凝物。

表3 成品白砂糖部分檢測數(shù)據(jù)

3 結論

通過在甲膏煮制過程中應用復合酶，甲膏中葡聚糖、蛋白質、果膠這三種膠體物質含量分別降低了91.01%、85.85%、87.27%，降低了甲膏黏度，甲膏結晶率提高了3.11%，縮短了甲膏煮制時間，增加了白砂糖產量，同時還降低了會產生酸性絮凝物的白砂糖比例，能有效的降低糖廠在榨季后期甲膏黏度大、糖難煮、酸性絮凝物增加的問題。