Производство крахмала, Применение амилаз и глюкозоизомеразы

Ферменты, используемые для борьбы с холодной мутью

К образованию холодной мути в бутылочном пиве приводит рост микроорганизмов; такое биологическое помутнение предотвращается пастеризаией пива или стерильной фильтрацией при заполнении бутылок в асептических условиях. Небиологическое помутнение пива может происходить при его продолжительном  хранении; этот процесс ускоряется при действии света, тепла, кислорода, в присутствии следов железа или меди, а также при одновременном воздействии этих факторов. Состав мути зависит от преобладающего действия того или иного из этих факторов. Основными составляющими холодной мути являются: белки – 40 – 76%; танин – 17 – 55%; углеводы – 3 – 13%.

Холодная муть состоит из очень тонкого осадка, который образуется при выдержке пива при температурах ниже 10˚С. Для борьбы с холодной мутью  могут быть использованы растительные ферменты – папаин, фицин, бромелаин, а также грибные (продуцируемая микроскопическими грибами рода Aspergillus, Penicillium, Mucor, Amylomyces) и бактериальные  (продуцируемая B. subtilis) протеазы. Но наиболее широко для этой цели применяется лишь папаин или комплексные препараты, включающие папаин и другие протеазы, что объясняется высокой термостабильностью препаратов папаина, сохраняющего свою активность после пастеризации.

Производство крахмала и крахмалопродуктов

Современная крахмало-паточная промышленность, используя в основном традиционные источники сырья – картофель и кукурузу, – вырабатывает большой ассортимент продукции, включающей десятки наименований, которые используются в различных отраслях промышленности. В первую очередь это отрасли пищевой промышленности (кондитерская, хлебопекарная, молочная, консервная, пищеконцентратная и т. д.), а также другие отрасли (медицинская, текстильная, полиграфическая и др.).

Основными продуктами крахмало-паточного производства являются:

· сухой крахмал;

·         модифицированные крахмалы: расщепленные крахмалы (окисленные и набухающие); замещенные крахмалы (фосфатные, ацетилированные, сополимеры крахмала);

·         декстрины

·         различные виды крахмальных паток: карамельная (38 – 44% РВ), карамельная низкоосахаренная (30 – 34% РВ), глюкозная высокоосахаренная (44 – 60% РВ), мальтозная (не менее 60% РВ);

·         глюкоза (техническая, пищевая, кристаллическая);

·         глюкозо-фруктозные сиропы.

Применение амилаз

Ферментные препараты амилаз нашли широкое применение в технологиях получения различных паток и глюкозы.

Первой технологической операцией производства крахмальных гидролизатов является гидролиз крахмала. Его проводят кислотным, кислотно-ферментативным или ферментативным способом. Во всех случаях процесс гидролиза включает стадии клейстеризации крахмала, разжижения крахмального клейстера и его осахаривания.

Кислотно-ферментативным методом производят разжижение крахмала сначала кислотой, для этого суспензию крахмала подкисляют соляной кислотой до рН 1,8 – 2,5, нагревают до 140˚С в течение 5 мин. Затем нейтрализуют раствором кальцинированной соды до рН 6,0 – 6,5 и охлаждают до 85˚С, после чего добавляют ферментный препарат α-амилазы и ведут гидролиз в течение 30 мин.

С целью разжижения на этой стадии используют ферментный препарат амилосубтилин Г10Х. Этот препарат выпускается в виде порошка; содержит в основном α-амлазу и β-глюконазу. Оптимальные условия действия препарата: рН 6,2 – 6,8, температура – 85 – 87˚С.

Осахаривание полученного гидролизата также проводят с использованием ферментов. Для этой цели наиболее широко применяют порошкообразный препарат глюкавомарин Г20Х.

Препарат содержит в основном глюкоамилазу. Оптимальные условия действия препарата глюкоавомарина Г20Х: оптимум рН4,0 – 5,5; оптимум температуры 56 – 58˚С.

Ферментативный способ заключается в том, 30 – 35%-ную крахмальную суспензию прогревают до 55˚С, доводят рН до 6,3 – 6,5, добавляют раствор ферментного препарата амилосубтилина Г10Х и раствор кальцинированной соды в качестве стабилизатора. Процесс разжижения длится в течение 1 часа при температуре 85 – 90˚С при непрерывном перемешивании. Далее стадия декстринизации и осахаривания проводится с использованием препаратов амилосубтилина Г10Х, амилоризина Г10Х и П10Х. Этот процесс идет 2 – 3 часа при температуре от 53 до 85˚С и рН 4,7 – 5,5.

Дальнейшее осахаривание ведут при 60˚С и оптимальном рн, а продолжительность осахаривания зависит от желаемого результата (требуемой степени осахаривания). Инактивацию фермента и остановку процесса гидролиза производят нагреванием продукта до 80˚С в течение 20 мин.

Ферментный препарат амилоризин П10Х и ферментный преарат амилоризин Г10Х имеют оптимальные условия действия: рН 4,8 – 5,3 и температуру 53 – 55˚С.

Применение глюкозоизомеразы

Фермент глюкозоизомераза катализирует реакцию изомеризации глюкозы во фруктозу. В промышленности преимущественно используются препараты глюкозоизомеразы, продуцируемые микроорганизмами, которые относятся к роду Streptomyces, а также к родам  Aerobacter и Lactobacillus.

На реакции ферментативной изомеризации основана технология получения глюкозо-фруктозных сиропов из крахмала. Для получения глюкозо-фруктозных сиропов используют гидролизаты кукурузного крахмала, полученные с помощью ферментативного гидролиза. Процесс изомеризации под действием иммобилизованного (закрепленного на носителе) ферментного препарата глюкоизомеразы длится в течение 20 – 24 часов (до содержания в гидролизате 42% фруктозы и 52% глюкозы). В ходе процесса необходимо контролировать и поддерживать оптимальные условия для работы фермента: температура 60˚С, рН 7,0 – 8,5. Кроме того для повышения активности фермента  и его стабильности в субстрат добавляют ионы магния и кобальта (в виде растворимых солей), а также бисульфит для предупреждения развития микрофлоры.

Полученные с помощью ферментативной изомеризации глюкозо-фруктозные сиропы обладают более высокой степенью сладости, посвоим свойствам они близки к инвертному сахару, благодаря чему широко применяются при производстве детского и диетического питания, хлебобулочных изделий, безалкогольных напитков, кондитерских изделий, мороженного и т. д.

Ссылка на основную публикацию