第一篇　产品篇

第1章　淀粉糖概述

1.1　淀粉糖工业的发展

淀粉糖是指以淀粉为原料，衍生出的一系列单糖或寡糖的统称。淀粉制糖首先开始于我国，在3000年前人们就发明了麦芽和大米制糖的酶法工艺，利用麦芽中的α-淀粉酶和β-淀粉酶水解米淀粉制成麦芽糖，俗称饴糖，北方叫关东糖，产品有糖浆和糖果等形式。由于麦芽糖产品具有温和的甜味和特殊的风味，一直深受中国人喜爱，在很多的中式糕点和传统食品中，麦芽糖都是主料之一。传统的制糖工艺利用了酶的专一性，直接水解米中的淀粉，而不用先制得淀粉作为原料。

欧洲的淀粉制糖工业从酸法水解淀粉开始。1811年，德国科学家基尔霍夫（Kirchoff）在制造代替阿拉伯树胶用的胶黏剂时，因为错误地在马铃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体。之后，基尔霍夫继续研究糖品，把糖浆通过放置一段时间并析出晶体，再用布袋装盛压榨，除去大部分母液后，获得固体产品。在拿破仑战争时代，很多工厂用这种淀粉糖品替代甘蔗糖，主要用于工业供应原料，但后来随着战争结束，甘蔗糖恢复使用，这种淀粉糖品生产也相继停工。1815年，法国化学家沙苏里（De Saussure）确定淀粉水解的最终产物为葡萄糖，与葡萄果汁中的葡萄糖完全相同。

1942年，第一款淀粉水解产品在美国出现，从此开始了淀粉糖浆的工业化生产。美国玉米资源丰富，淀粉糖的生产主要以玉米淀粉为原料。随着美国食品工业化的发展，各食品企业对淀粉糖浆易于操作、易混合等优势有了进一步的了解，开始在产品中使用淀粉糖并逐步扩大其使用量。

早期的酸转化通常是以淀粉为原料，通过加酸水解制葡萄糖，由于需要在高温下进行，并且使用盐酸作催化剂，因此在生产葡萄糖的同时，必定伴有复合和分解反应，产生一些发酵性糖及一系列有色物质，降低了淀粉的转化率；此外由于生产的糖液质量差，给后序精制带来不利影响。因此，酸水解法一般仅限于42DE值葡萄糖浆的生产（即不使其深度水解，以避免副产物的产生）。20世纪初，酸法技术生产葡萄糖和糖浆还是占主导地位，基于这一技术美国开始较大规模生产淀粉糖产品。大约在1940年美国开始用酸酶结合法生产高甜度糖浆，有效地避免了葡萄糖的复合和分解反应，使得产品甜味纯正。20世纪60年代初期，酶法技术开始发展起来，并逐步代替了酸法技术。1960年，日本开始用α-淀粉酶和葡萄糖糖化酶的双酶法生产结晶葡萄糖，双酶法制得的糖化液纯度高，甜味纯正，工艺简单，生产成本低。

果糖是天然糖中最甜的，但由于没有合适的农作物含有高含量的果糖，因此工业上未能大批量进行生产。早在1897年已发现碱能催化葡萄糖发生异构化反应转变成果糖，但是由于反应不易控制，转化率低，产品颜色深、味道差和精制困难等原因，并未被工业采用。直到1965年，日本的高崎义辛发现了土壤中的白色链霉菌，不仅能利用木糖为碳源，也可以利用木糖醇，甚至是农副产品麸皮、玉米芯、稻秆、麦秆等，而且酶产量高且性质很好，从而为工业化生产果糖开辟了新的途径。1966年，日本率先利用了这种异构酶生产果葡糖浆，先用酶法将淀粉转化，再使用异构酶将一部分葡萄糖转变成果糖，所得产品中既包含果糖又包含葡萄糖，因此称为果葡糖浆。这一技术大大促进了淀粉制糖工业的发展。

1967年，美国Clinton玉米加工公司首先通过水溶异构酶生产含14%果糖的果葡糖浆，次年又应用固定化异构酶将果糖含量提高至42%（F42果葡糖浆）。1978年，采用色谱分离技术，将F42中果糖和葡萄糖分离，制得果糖含量为90%的果葡糖浆（F90果葡糖浆），后来又通过与F42产品混合，得到果糖含量为55%的产品（F55果葡糖浆）。F55和F90的甜度较高，分别为蔗糖的1.1倍和1.4倍。以淀粉为原料大量生产果葡糖浆是制糖工业工艺技术的突破性革命。

20世纪上半叶，随着酶制剂的发展，淀粉糖工业生产玉米糖浆技术得到了显著提高。淀粉完全水解的终产物结晶葡萄糖水合物和低水解度产品麦芽糖糊精先后开始商业化生产，并扩大了淀粉糖的应用市场。20世纪70年代，淀粉糖与白砂糖甜味差异仍然是玉米精炼行业的主要挑战。在此期间，酶催化异构化的商业方法得到了发展，葡萄糖在酶的催化下异构转化成更甜的果糖，并商业化生产结晶果糖。果糖产品进一步匹配各种转化糖浆而获得不同黏度和甜度的产品。淀粉糖行业的快速发展使得美国的甜味剂供应从进口到自给自足，为美国玉米生产者提供了一个重要的新市场，并为玉米深加工和相关行业创造了数千个新的长期就业机会。

1981年，美国的可口可乐和百事可乐公司将其产品中的蔗糖全部用F55糖浆替代，使果葡糖浆的需求量猛增了数百万吨，推动了淀粉糖工业的发展。由于淀粉糖价格较白砂糖低廉，在1984年淀粉糖品的消费量首次超过了蔗糖。据美国农业部统计，2008年美国各种糖品产量约1500万吨，其中果葡糖浆约1000万吨，葡萄糖浆约250万吨，结晶葡萄糖约50万吨。