2.2　麦芽糊精

麦芽糊精（也称水溶性糊精、酶法糊精）是一种介于淀粉和淀粉糖之间的，经控制而为低程度水解的产品，其商品的英文简称为MD。它是国内近年来市场前景较好、具有广泛用途、生产规模发展较快的淀粉深加工产品之一。

麦芽糊精以各类淀粉作原料，经酶法工艺低程度控制水解转化、提纯、干燥而成。其原料可以是精制淀粉如玉米淀粉、木薯淀粉、小麦淀粉等，也可以是含淀粉质的原粮，如大米、玉米等。

我国酶法水解制糖技术的研究虽起步较早，但直到“七五”“八五”期间才得到了长足的发展。国产新型酶制剂，如耐高温淀粉酶、高转化率糖化酶等的问世，大大促进了各种新型设备的推广应用，如各种型号的喷射液化器、多效真空浓缩蒸发器、节能型喷雾干燥设备的广泛使用等。我国现在能生产多品种不同DE值麦芽糊精产品，基本上能适应国内外市场不同层次的需求。

2.2.1　麦芽糊精的物理性质

麦芽糊精的主要物理性状和DE值有直接关系，因此DE值不仅是表示水解程度，而且还是体现产品特性的重要指标。全面地了解麦芽糊精系列产品DE值和物性之间的关系，有助于准确地计划生产和帮助用户正确地选择应用各种麦芽糊精系列产品。麦芽糊精的水解程度越高，产品的溶氧性、甜度、吸湿性、渗透性、发酵性、褐变反应及冰点下降越大；而组织性、黏度、色素稳定性、抗结晶性越差。麦芽糊精的DE值在4%～6%时，其糖组成全部是四糖以上的较大分子。麦芽糊精的DE值在9%～12%时，其糖组成是低分子糖类的比例较少，而高分子糖类较多。因此，此类产品无甜味，不易受潮，难以褐变。在食品中使用，能提高食品的触感，并产生较强的黏性。麦芽糊精的DE值在13%～17%时，其甜度较低，不易受潮，还原糖比例较低，故难以褐变，溶解性较好，用于食品中能产生适当的黏度。麦芽糊精的DE值在18%～22%时，稍有甜味，有一定的吸湿性，还原糖比例适当，能发生褐变反应，溶解性良好，在食品中使用，不会产生提高黏度的效果。

麦芽糊精中的糖成分将直接影响它的甜度、黏性、吸湿性及着色性。一般而言，酶法工艺生产的麦芽糊精中糖成分组成与水解程度无关，单糖成分较少，低聚糖成分较多。而酸法麦芽糊精却不同，由于淀粉不规则处切断，故麦芽糊精中糖成分不会随着DE值的不同而发生变化。

酶法工艺生产的麦芽糊精与酸法工艺生产的麦芽糊精的最大区别在于不会析出长链支链淀粉成分，故不会产生白色沉淀物，从而大大地提高了麦芽糊精的商品价值。另外，即使同一水解率（DE值）的麦芽糊精，其特性也会因原料淀粉的种类不同、α-淀粉酶的种类及液化方法的不同而有变化。使用时，需密切注意。

麦芽糊精的溶解度低于蔗糖和葡萄糖，但水化力较强，一旦吸收水分后，保持水分的能力较强。这是麦芽糊精很重要的一种特性，在使用中将会经常利用这一特性。在相对湿度65%以下，麦芽糊精的DE值越低，产品越富有保水性。其DE值6%、10%的产品均能保持具有流动性粉末的状态。DE值6%、10%、18%的产品分别从相对湿度80%～85%、65%～75%、55%～60%开始黏结。

麦芽糊精的黏结度随着淀粉的水解程度、浓度及温度的不同而发生变化。当浓度和温度相同时，产品的DE值越低，产品的黏度越高。若产品的DE值相同，则浓度越高或温度越低，产品的黏度越高。即使同一DE值的产品，若制法不同，其糖成分的分布状态也不相同，从而引起黏度的变化。

根据麦芽糊精的碘反应特性，麦芽糊精产品可分为下列几种。

（a）淀粉糊精，为白色粉末，遇碱反应时呈紫蓝色，可溶于25%酒精内，在酒精含量40%时即沉淀，其聚合度为30以上。

（b）显红糊精，遇碘反应时呈棕红色，可溶于55%的酒精内，在酒精含量65%时即沉淀，其聚合度为7～30。

（c）消色糊精，遇碘反应时不显色，可溶于70%酒精内，其聚合度为4～6。

上述麦芽糊精系列产品其外观都是呈白色的非晶状物质。

综上所述，现将麦芽糊精的主要性状特点归纳如下：

（a）流动性良好，无淀粉和异味、异臭。

（b）几乎没有甜度和不甜。

（c）溶解性能良好，有适度的黏性。

（d）耐热性强，不易变褐。

（e）吸湿性小，不易结团。

（f）即使在浓厚状态下使用，也不会掩盖其他原有风味或香味。

（g）有很好的载体作用，是各种甜味剂、香味剂、填充剂等的优良载体。

（h）有很好的乳化作用和增稠效果。

（i）有促进产品成形和良好地抑制产品组织结构的作用。

（j）成膜性能好，既能防止产品变形又能改善产品外观。

（k）极易被人体消化吸收，特别适宜做患者和婴幼儿食品的基础原料。

（l）对食品饮料的泡沫有良好的稳定效果。

（m）有良好的耐酸和耐盐性能。

（n）有抑制具有结晶性糖的晶体析出的作用，有显著的“抗砂”“抗烊”作用和功能。

2.2.2　麦芽糊精的生产原理

麦芽糊精系列产品均以淀粉为原料，经酶法工艺控制水解转化而成。目前主要以玉米淀粉作原料经酶法工艺控制水解转化而成。淀粉是由许多葡萄糖分子聚缩而成的碳水化合物，它的分子结构中大部分是由α-1，4糖苷键连接，少量是由α-1，6糖苷键连接。淀粉一般可分为直链淀粉和支链淀粉。直链淀粉在淀粉中的含量一般为15%～25%，它的水悬浮液在加热时不产生糊精，而以胶体态溶解，形成黏度较低的不稳定的溶液，在50～60℃下静置较长时间后，即析出晶形沉淀，反应是可逆的。碘反应呈纯蓝色。直链淀粉呈链状结构，由不分支的葡萄糖链所构成，其聚合度为100～6000。直链淀粉长链上的葡萄糖残基都盘绕成螺旋状，每个螺旋含有6个葡萄糖残基。

支链淀粉的性质与直链淀粉有很大差别。直链淀粉遇碘呈红紫色，不是配位结构。支链淀粉易溶于水，生成稳定的溶液，具有很高的黏度。一般支链淀粉没有凝沉性，实际上，支链淀粉的侧链虽然很短，但也能排列，互相通过氢键结合，可显示很微弱的凝沉性。支链淀粉为无定形粉末，在淀粉中的含量一般为75%～85%，于水中加热时便膨胀成为一种胶黏的糊化物，即所谓糊化淀粉，而且只有在加压并加热的条件下才能溶于水形成非常黏滞的很稳定的溶液。其聚合度一般为1000多个葡萄糖单位，它除有α-1，4糖苷键连接以外，尚有α-1，6糖苷键连接，因此形成分支结构。支链平均长18个葡萄糖单位，而在主链上每两个支链的间歇（即分支点与分支点之间的距离）平均为9～10个葡萄糖单位，支链数目为50～70个。直链淀粉与支链淀粉的主要差别见表2-8。

α-淀粉酶对淀粉的催化水解具有高度的专一性，即只能按照一定的方式水解一定种类和一定位置的葡萄糖苷键。

α-淀粉酶水解直链淀粉分子的反应可分成两个阶段。前阶段的反应速度快，初始产物是以短链糊精为主，后阶段水解速度很慢，可不规则地切断淀粉分子内的α-1，4糖苷键，但水解位于分子末端的α-1，4糖苷键要比位于分子中间的α-1，4糖苷键困难。

α-淀粉酶水解支链淀粉的方式与直链淀粉相似。α-1，4糖苷键被水解的先后次序不固定，不能水解α-1，6糖苷键分支点，也不能水解紧靠分支点的α-1，4糖苷键，但可以水解含有3个或3个以上α-1，4糖苷键的寡糖，可得含有α-1，6糖苷键、聚合度为3～4的低聚糖和糊精。α-淀粉酶能够越过α-1，6糖苷键继续水解其他α-1，4糖苷键，但α-1，6糖苷键的存在会降低水解速度。由于这一原因，α-淀粉酶水解支链淀粉的速度较直链淀粉慢。α-淀粉酶水解支链淀粉，最初阶段速度很快，初始产物大部分为分支的α-界限糊精和短支链糊精，继续水解，麦芽糊精分子越来越小，直到遇碘不变色。

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

2.2.3　麦芽糊精的生产工艺

麦芽糊精的生产工艺大致可分为三种：酸法工艺、酶法工艺、酸酶法工艺。由于酸法工艺和酸酶法工艺均需精制淀粉作原料，其生产成本高，水解反应速度太快，工艺操作难以控制，加之酸法工艺产品因聚合度在1～6之间，糖的比例较低，易发生混浊或凝结，产品溶解性能不好，透明度低，过滤很困难，现已基本淘汰。目前，国内外生产麦芽糊精均采用的是酶法工艺。酶法产品DP1～DP6/DE值的比值都在2以上，产品透明度高，溶解性强，室温储存不变混浊。酸法产品DP1～DP6/DE值的比值均在2以下，所以酸法产品水溶性低，易混浊，过滤困难，产品应用受到了很大的限制。

利用α-淀粉酶对于淀粉的催化水解具有高度的专一性，即只能按照一定的方式水解一定种类和一定位置的葡萄糖苷键的特别性能，仅水解淀粉，不分解蛋白质、纤维素等。因此，麦芽糊精是以玉米、大米等粗粮直接投料（不是以精制淀粉为原料），经酶法控制部分水解，脱色提纯，真空浓缩，喷雾干燥而成。

为了便于叙述，本节将以大米做原料为例，并按优级品质生产工艺说明。

麦芽糊精系列产品的生产按酶法工艺要求可分为：原料预处理、液化、过滤、脱色、浓缩、干燥、包装。

2.2.3.1　原料预处理

大米预处理包括计量投料、热水浸泡、淘洗杂质、粉碎磨浆等。计量投料是为了保证投料准确，便于操作和管理。热水浸泡可使水分渗透到米的内部组织，促使米粒组织膨胀软化，便于淘洗和粉碎。淘洗是为了除去米糠和其他杂质，保障食品卫生和产品质量。粉碎磨浆是为了保证淀粉粒的细度和粉浆的流动性能，使淀粉易于糊化，并为酶能均匀地水解淀粉创造良好的条件。

2.2.3.2　液化

液化的目的是通过α-淀粉酶的作用，将大米中的淀粉分解为糊精。要求液化液不黏稠，表面不结皮，具有良好的流动性和过滤性，用碘液检査不应有蓝色反应，DE值应达到规定标准。

2.2.3.3　过滤

米经过淀粉酶作用，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，如纤维、蛋白质、脂肪、灰分等未被分解，成为不溶性的物质，必须过滤除去。滤渣称为米糟或滤糟，占米重的40%～45%（含水量约55%）。米糟为副产品，富含蛋白质，是奶牛、猪、鱼等优良的饲料。

2.2.3.4　脱色

麦芽糊精的脱色用活性炭，粉末炭、颗粒炭也可。活性炭的脱色是通过物理的吸附作用，将有色的各种物质吸附在炭的表面上。这种吸附作用与被吸附物质的浓度和吸附表面有关。

活性炭的吸附作用是可逆的。活性炭先用于颜色较深的物料后，不能再用于颜色较浅的物料。反之，先脱色颜色浅的物料，再脱色颜色较深的物料，仍然有效。工业生产中脱色操作就是根据这一道理，用新鲜的炭先脱色颜色较浅的物料，再脱色颜色较深的物料，再脱色更深的物料，然后弃掉。如此使用能充分发挥炭的吸附能力，减少炭的用量，降低生产成本。这种使用方法在工业上称为逆流法。

活性炭除吸附有色物质外，还能吸附若干无机盐，降低糊精的灰分含量。影响吸附作用的因素很多，在工业生产中重要的因素是温度和时间。活性炭脱色，温度一般保持在75～80℃，在此较高温度下，糊精的黏度较低，易于渗入炭的多孔组织内部，能较快地达到吸附的平衡状态。吸附过程达到吸附平衡需要一定的时间，一般30min即可。炭的用量和达到吸附平衡的时间成反比，用量多，时间可缩短。决定用炭量时需要注意一个问题，即用炭量增加，单位质量炭的脱色效率降低。例如，使用1g活性炭能够脱色20%，使用2g炭时脱色却不是2×20%=40%，而较此数值低。换言之，2g炭的脱色效能不及每次用1g处理两次的好。在用量较高的情况下，这种差别更大。常用的粉状炭比表面积在500～1500m²/g，平均孔半径1～2nm，细度200目。

2.2.3.5　真空浓缩

商品液体麦芽糊精固形物浓缩约75%。高浓度麦芽糊精浆能抑制微生物生长，可放置较长时间不变质，由于脱色过滤得到的固形物浓度只有30%左右，需经加热蒸发，以除去多余水分，提高浓度，便于保存和运输，便于顺利地进行干燥。

浓缩一般在减压下进行，减压浓缩的沸点温度随真空度上升而降低，因而可以在较低的温度下进行蒸发，避免糊精焦化，保持糊精色泽，这是减压浓缩的优点。同时，减压浓缩蒸发速度快，在抽真空强制蒸发时，因降低了沸点温度，而加大了热源（蒸汽）和物料（糊精）之间的温度差。根据传热原理，热量始终是从高温度传递给低温度物体的，两者之间温差越大，传热速度越快，故可加速水分蒸发，提高生产效率。

2.2.3.6　喷雾干燥

喷雾干燥基本原理是向干燥塔内引入温度较高而相对湿度很低的干空气，物料经高压泵或高速离心机分散成雾滴，与热风相接触而产生热交换。由于雾滴形成了无数的雾状粒子，从而大大地增加了表面积，增加了水分的蒸发速度，在几秒钟或几十秒钟内可将物料中的水分迅速蒸发。被蒸发的废气由排风机送入大气中。废气中所带的微粉经布袋过滤室回收，沉降于塔体锥部，与塔内颗粒粉体进行混合，由锥体下端出料口的旋转出料阀自动泄出塔外，送入振动电筛进行筛选后计量包装。

2.2.3.7　包装

将已喷雾干燥并静置至室温的麦芽糊精产品按照标准检验合格后，根据质量要求，装袋称重，放入检验合格证后，用手提缝纫机封口入库。

2.2.4　麦芽糊精的主要用途

2.2.4.1　在糖果工业中的应用

在糖果中应用麦芽糊精，可增加糖果的韧性，防止糖果“返砂”和“烊化”，能降低糖果的甜度，改变口感，改善组织结构，大大延长糖果的货架保存期。利用麦芽糊精代替蔗糖制糖果，可减少龋齿、肥胖症、高血压、糖尿病等的发生。

2.2.4.2　在饮料工业中的应用

许多饮料都是以麦芽糊精为基础原料，加上合理调配，大大地突出了原有的天然风味，减少了营养损失，提高了溶解性能，增强了稠度，改善了口感，降低了甜度，提高了经济效益。传统的冰淇淋粉是以牛奶、鸡蛋、淀粉等原料制成，不但成本高，而且有明显的蛋腥味、淀粉味。根据西安、杭州和武汉等乳品厂生产实践表明：以麦芽糊精为辅料而制得的新塑冰淇淋粉、各种花色软质冰淇淋，不但营养丰富，人体易于吸收，而且不含胆固醇，风味纯正，口感细，落口爽净，是冷食饮料中的佳品。使用麦芽糊精为载体制取固体酒、速溶茶和速溶咖啡，不仅可保持制品的口感、改善风味，而且可增进速溶度和稠度及降低成本。用麦芽糊精为载体的速溶冰冻茶在德国、瑞士和英国非常流行。这一类速溶茶不仅含茶，而且还含人参皂苷和维生素C，以达到增强体力、益智、提神的目的。

2.2.4.3　在其他食品中的应用

方便食品配料中加入麦芽糊精后可以大大改善产品风味，增加品种，降低成本，提高经济效益。目前我国儿童食品生产量不够，按不同年龄、不同体质儿童的需要而生产的配套食品更少，主要问题是无理想的“载体”及其产品不易消化，不能满足儿童的实际需要。如果应用易消化的麦芽糊精作“载体”，开发儿童食品，则将会逐步满足儿童实际需要，促进儿童健康成长。由中国乳品工业发展中心研制完成的“婴儿配方奶粉Ⅲ”项目已通过了国家级技术鉴定和项目验收。在产品配方中明确提出了麦芽糊精是该产品重要的基础原料之一。由此正式确认了麦芽糊精在乳品工业各调制、配方、功能化奶粉中的地位和作用。

2.2.4.4　在造纸工业中的应用

麦芽糊精具有较高的流动性及较强的黏合力，利用上述特性，在国外已将其应用于造纸行业中，作表面施胶剂和涂布（纸）涂料的黏合剂。国内有的造纸厂已将其应用于铜版纸的生产上。据多次应用的结果表明：麦芽糊精对浆种没有选择性，流动性能好，透明度强，用于表面施胶时，不但吸附在纸面纤维上，同时也向纸内渗透，提高纤维间的黏合力，改善外观及物理性能。

2.2.4.5　在其他行业中的应用

根据麦芽糊精独特的功能，它的应用范围还不限于上述领域。由于它的分子量低，乳化稳定性强，用于粉末化妆品中作为遮盖剂和吸附剂，对增加皮肤的光泽和弹性，保护皮肤有较好的功效。在各种溶剂和粉剂的农药生产上，可利用其较好的分散性和适宜的乳化稳定性。还可利用其较高的溶解度和一定的黏合度在制药行业上作为片剂或冲剂的赋形剂和填充剂，这是原淀粉或甲基纤维素钠所不可比拟的（主要从性能及价格两方面考虑）。它还可用于某些领域以降低成本，如在牙膏生产上代替部分CMC，作为增稠剂和稳定剂。