3. Біотехнологія і хлібопродукти. Продукти переробки крохмалю.

Для виробництва хліба застосовують в основному дріжджі Saccharomyces cerevisiae. Звичайно їх вирощують у ферментерах періодичної дії на мелясі - відходах цукрового виробництва.

Готують тісто, замішуючи при кімнатній температурі борошно, воду, дріжджі і сіль. Тісту дають можливість «підійти», а потім ділять на шматки потрібної ваги, формують і витримують. При цьому і наступній стадії випічки «зародки» газових пухирців наповняються вуглекислим газом. Він виділяється в процесі анаэробного зброджування глюкози і мальтози борошна. Тісто, що піднялося, випікають. Крохмаль клейстеризується за рахунок вологи, випрасуваної білками при денатурації, утворюється структура хліба, дріжджі гинуть і тісто частково обезводнюється.

Крім вуглекислого газу при анаэробному бродінні утворюються різноманітні органічні кислоти, спирти й ефіри. Усі вони впливають на формування смаку хліба.

З житнього борошна випікають хліб з „кислинкою”. Основа технології тут та ж, що і при випіканні хліба з пшеничного борошна, але при замісі до тіста додають попередньо зброджену суміш житнього борошна і води, заквашену змішаною культурою лактобактерій. Кислота, яка міститься в цій заквасці (опарі) додає хлібу особливого смаку і зміцнює структуру житнього хліба, у якому низький вміст клейковинних білків.

Продукти гідролізу крохмалю

Гідроліз кукурудзяного, пшеничного і картопляного крохмалюув промисловому масштабі здійснюється різними способами: тільки кислотою, кислотою і ферментами і тільки ферментами.

У середині 60-х років на зміну кислотному і кислотно-ферментативному процесам прийшов ферментативний спосіб переробки крохмалю, заснований на послідовному застосуванні -амілази В. subtilis і амілоглюкозидази А. оrуzае чи A. niger.

На першому етапі під дією -амілази з крохмалю утворюються олігосахариди (фермент використовується у розчиненому вигляді). Головна його перевага у збільшенні швидкості процесу, зменшенні рівня забруднення продуктами реверсії, одержанні продукту з високим декстрозним еквівалентом (ДЭ). Величина ДЭ гідролізату [у шкалі глюкоза (декстроза) ДЕ якої відповідає 100] відбиває глибину гідролізу крохмалю, для якого ДЭ вважається рівним нулю.

Наступним важливим кроком було впровадження у виробництво термостабільних -амілаз, головним чином з В. licheniformis і В. amyloliquefaciens, які працюють при температурі 100 °С. Високотемпературне розріджування крохмалю сьогодні стало звичайним промисловим процесом.

Наступний другий етап, оцукрювання крохмалю, здійснюється при участі глюкоамілази A.niger, іммобілізованої ковалентним зв’язуванням з макропористим кремнеземом. У реакційну колону висотою 2м і діаметром 15 см подається 30% розчин частково гідролізованого крохмалю. Фермент послідовно відщеплює кінцеві молекули глюкози від олігомерів, на протязі 9 хв розчин перетворюється в глюкозний сироп (час контакту з розчиненою глюкоамілазою 724 хв). Недоліком процесу є зниження виходу глюкози-93%, при 98% з розчиненим ферментом.

Рис. 3 Стадії, сировина, побічні та кінцеві продукти гідролізу крохмалю

ДЕ	Процес	Речовина	Діючий агент	Кінцеві продукти
6-8 12-14 42 63 94-96	Розрідження Конверсія Оцукрювання Деіонізація ізомеризація	Крохмаль Розріджений крохмаль Конвертований крохмаль Декстрозний сироп Ізомераза	α-амілаза + нагрівання + перемішування α-амілаза / кислоти полуланаза / β-амілаза α-амілаза / кислоти амілоглюкозидаза (глюкоамілаза) глюкозоізомераза	Декстрини (твердий) Цукор з малим ДЕ (твердий) Конц. мальтозний сироп Цукор ДЕ=63 (сироп) Цукор (сироп, твердий) Ізоглюкоза 96%-ний сироп фруктози

Крім виробництва глюкози, найбільшим успіхом у цій галузі промисловості в 70-х роках минулого століття був випуск сумішей глюкози і фруктози. Цей продукт відомий за назвою ізоглюкози. Можливості промислового застосування цієї технології особливо проявилися в США, де крохмальвмісна сировина виробляється в надлишку. Ізоглюкоза може заміняти сахарозу в більшості видів харчових продуктів. Сировиною для виробництва ізоглюкози служить гідролізат крохмалю. Ізомеризація здійснюється ферментами з різних організмів. Вибір їх визначається тим, наскільки просто з ними працювати, чи потребують вони кофакторів, чи стабільні. Джерелом ферменту глюкозоізомерази найчастіше бувають види Streptomyces, В. coagulans, Actinoplanes missouriensis і види Arthrobacter. У колону (5м) загружають іммобілізований на целюлозі (США) або фенол-формальдегідній смолі (Японія) фермент у вигляді гранул і потім безперервним потоком пропускають водний розчин глюкози. Після ізомеризації і подальшої обробки утвориться продукт, що містить до 90% фруктози, хоча вихідна сировина, що виходить після встановлення рівноваги в реакції ізомеризації, являє собою суміш глюкози (51%) і фруктози (42%) з олігосахаридами (7%).Відділивши фруктозу, глюкозу знову повертають на ізомеризацію. Фруктозний сироп застосовують для приготування напоїв, морозива, кондитерських виробів, консервованих фруктів. Він майже в 2 рази солодша за цукор, тому використовується в дієтології, а також діабетиками, тому що перетворення фруктози в організмі не пов’язане з участю інсуліну.

Отже, використовуючи різноманітні амілази, трансглюкозидазы і ферменти, що атакують розгалужені молекули, вдається одержати різні гідролізати крохмалю, які широко застосовуються у промисловості.

Ще більше джерело глюкози – целюлоза (більше 50% всього вуглецю планети). Але її гідроліз йде під дією багатьох ферментів (целюлозного комплексу). Одержання чистої глюкози з цієї сировини нерентабельне і на сучасному етапі неможливе. Тому використовували кислотний гідролізат целюлози (після нейтралізації кислоти і видалення солей) для одержання технічного етанолу і поживного середовища у виробництві кормового білка. З цією метою також використовують целюлозний комплекс ферментів мікробного походження.