Високоінверований сироп (Мальтозна та глюкозна патоки)

Промислове застосування глюкоамілази з  -амілазою. Застосовуються в хлібопечені, кондитерських виробах, консервних виробах, напоях.

• Розрідження крохмальної маси (ДЕ 40%)

• Зацукрення до ДЕ 60-70% (ДЕ=35-40, МЕ=30-47, t = 60 C,  = 40 год)

• Термічна інактивація ферментів

• Фільтрація

• Знебарвлення

• Концентрування (концентрація глюкози не більше 43%)

В країнах Європи та США мальтозні патоки з вмістом мальтози вище 80% у великих кількостях не виробляються, проте в Японії потреба в таких сиропах росте (стійкість до кристалізації, м’ягкість, відсутність колірності, низька в’язкість та гігроскопічність), крім хлібопечення та кондитерсьої промисловості перспективна як цукровмісна домішка до пива, замінює паренторальне харчування глюкозою (ін’єкційне) особливо для діабетиків. Важливе використання ферменту Bacillus sp.що розщеплює мальтотріозу,

• Обробка кролхмалю з низьким декстрозним еквівалентом -амілазою з утворенням мальтози та декстринів (- мальтози 60%)

• Інгібування ферменту

Крохмальний (глюкозний) цукор

Одержують кислотно ферментативним або чисто ферментативним методом:глю –96,95%, мальт. –1,18%, ізомальоза - 1,15% попіл – 0,01%

• Розрідження крохмальної суспензії з амілазою (35-40% с.р., t = 80 -87C)

• Інактивація (t = 120 C)

• Центифужна сепарація

• Знежирювання (t = 55 C, рН=5,0)

• Зацукреня глюкоамілазою (t = 50 –70 C,  = 48 год)

• Інактивація (t =100 C)

• адсорбційна очистка активованим вугіллям

• вакуум випарюання (t = 60 –65 C, 85-88% с.р. )

• охолодженння (t = 45 C )

• кристалізація (t = 10 –15 C,  = 3 доби,)

• сушка та подрібнення (t = 70 -90 C

Кристалічна глюкоза

Одержують з гідролізатів крохмалю або крохмального цукру (100 кг сухого крохмалю дає 105 кг глюкози)

• Гідроліз крохмалю бактеріальною термостабільною -амілазою (t= 80 С)

• Охолодження та нейтралізація крохмального клейстеру (t= 60 С , рН = 4,5)

• Гідроліз глюкоамілазою (t= 55-60 С,  = 48-96 год, )

• Інатиавція (t= 120 С)

• Адсорбція з активованим вугіллям

• Випарювання (55%с.р)

• Фільтрація

• Очистка на аніонообмінних смолах

• Вакуум виварювання (75%с.р)

• Охолодження і кристалізація (t= 48-50 С,  = 4доби )

• Центрифугування

• Пневмосушка (48-50 С )

• Пакування глюкози кристалічної (99,5%,  =9% )

• Адсорбційна очистка центрифунату

• Виварювання з одержанням харчового глюкозного сиропу

Ферменти

Основні ферменти, що застосовуються для гідролізу крохмалю та подальших перетворювань (- амілаза, глюкомераза та глюкоізомераза), за вартістю всіх ферментів, що застосовуються в промисловості – 30 % загальної вартості., а вартість етанолу та фруктозного сиропу з кукурудзяного зерна визначається вартістю ферментів.

Амілази – глюкогенні та мальтозогенні – здійснюють гідролітичне розщеплення крохмалів. Біотехнологічне значення – виробництво сиропів (олігосахариди, мальтоза, гдюкоза). Кислотно-ферментативним методом одержували 70 % сиропів /1985р. лише в США.

Основним субстратом для одержання мікробних амілаз – крохмаль, природнє джерело амілаз –ячмінний солод. Температура повної дисперсії для клейстеризації більшості крохмалів 105- 110 C при концентрації крохмальних суспензій 35% (30 –40 %). Для промислового використання - амілазу одержують з Bacillus amyloliquifaciens. Імобілізовані -амілази не використовуються в промисловості. В 1985 вже 75% промислових сиропів у США одержано за допомогою ферментів

Декстринуючі, розріджуючі амілази -  - ендоамілази здійснюють безпорядковий гідроліз внутрішніх 1,4-зв’язків в амілозі, амілопектині, глікогені, але не в місцях розгалуження, до мальтози, мальтріози, олігосахаридів, розгалужених -декстринів і мають різну термо- та рН-стабільності рН = 5,0 – 8,0 ; t _стаб < 50 C , стабілізуються іонами Ca⁺⁺ :

Bacillus amyloliquifaciens – t _опт = 70 C (90 C) ; рН_опт = 5,9 стабілізуються іонами Ca⁺⁺ (4 г-ат / моль феремента) – рохщеплення до мальтогексози;

Bacillus amyloliquifaciens Bacillus lichenoformis – t _опт = 70 - 90 C (100 C) ; рН_опт = 7,0 - 9,0 стабілізуються іонами Ca⁺⁺ (5мкг/мл – 50 мкг/мл) - розщеплення до мальтози.

Обидва ферменти застосовуються в в промисловості для розрідження крохмалю: гідролітичва дія закінчується при досягнені середнього ступеню полімеризації – 10-12. Різниця дії ферментів у профілі кінцевих вуглеводів : Bac. аmyl. – мальтогексаоза, Bac. lich. – мальтопентаоза, мальтотріоза, мальтоза.

Зацукрюючі амілази -  - екзоамілази здійснюють гідроліз 1,4-зв’язків в амілозі до мальтози, глюкози та зацукрують розріджені сиропи до мальтозних. Термолабільні ферменти не можуть розріджувати але мають вищу гідролітичну активність і краще зацукрують розріджений крохмаль (одержання високомальтозних сиропів).

Bacillus subtilus var. аmylosacchariticus - t _опт = 50 C; рН_опт = 9,2 (7,5- 10,0)

Промисловий фермент Aspergillus oryzae - t _опт = 55 C; рН_опт = 4,7, стабілізуються іонами Ca⁺⁺ (1 г-ат / моль феремента) – розщеплення до мальтози та мальтотріоза

Aspergillus niger - t _опт = 60 C (75 C); рН_опт = 5,0- 6,0) іонами Ca⁺⁺ (10 г-ат / моль феремента) не впливають на стабільність фермента – розщеплення до мальтози.

-амілаза

Рослинні амілази - сульфгідрильні ферменти , що активуються іонами металів, гідролізують -1,4 – зв’язки. Мікробні амілази Bacillus дають екзогенний фермент, що гідролізує амілозу, амілопектин, глікоген утворюючи -мальтозу. (амілопектин гідролзує – до 50-60% мальтози). -амілаза Bacillus polymyxa перетворює амілопектин в мальтозу з виходом 96% та декстрини за властивостями подібна до рослинних -амілаз (t = 37 C; рН_опт = 6,8). Bacillus sp розщеплює мальтріозу для високомальтозних сиропів (80%).