Ферментативные гидролизаты крахмалосодержащего сырья как источник углеводного питания для микроорганизмов

Для получения концентрированных гидролизатов проводили предварительное разжижение клейстеризованного картофельного крахмала.

Для разжижения крахмала использовали амилосубтилин. Высокая термостабильность этого фермента позволяет совместить стадии клейстеризации и разжижения. К 35% водной суспензии крахмала добавляли амилосубтилин. Значение рН доводили до значения 6,0 1%-ым раствором NaOH. Суспензию крахмала прогревали при постоянном перемешивании до 80 - 85°С. По мере клейстеризации крахмала под действием фермента происходит разрыв длинных цепочек молекул крахмала. При этом вязкость клейстера значительно снижается. Расход фермента составлял в разных опытах от 1 до 20 ед./ г крахмала. Установлено, что минимальная приемлемая концентрация фермента – 1,5-2 ед./ г крахмала. При расходе фермента 1,5ед./ г крахмала процесс разжижения заканчивается через 30 мин. Разжиженный крахмал на этой стадии характеризуется следующими показателями, окраска йодом фиолетовая, что свидетельствует о наличии в растворе амилодекстринов (содержание свободных редуцирующих веществ 0,2 – 0,4% в пересчете на мальтозу, содержание общих углеводов 28 – 30%). Разжиженный крахмал подвергали термообработке при температуре 110°С в течение 10 мин. Это позволяло достичь полной клейстеризации крахмала и улучшения фильтрационных свойств гидролизатов.

Следующим этапом получения гидролизатов является осахаривание разжиженного крахмала. На этапе осахаривания использоали ферментные препараты: амилосубтилин, амилоризин, глюкаваморин. Значение рН охлажденного раствора крахмала доводили до значения, оптимального для действия ферментов. Добавляли ферментный препарат и смесь выдерживали при оптимальной для действия фермента температуре. Через определенные промежутки времени отбирали пробы для определения свободных редуцирующих веществ и состава образующихся мальтоолигосахаридов.

В таблицах 8-10 и на рис. 8-10 приведены результаты ферментативного гидролиза клейстеризованного крахмала.

Таблица 8. Динамика осахаривания разжиженного крахмала под действием амилосубтилина.

* -здесь и последующих таблицах: Г – глюкоза, Г₂ – мальтоза, Г₃,Г₄, Г₅…Г₉ – мальтоолигосахариды из трех, четырех, пяти и т.д. остатов глюкозы.

Таблица 9. Динамика осахаривания разжиженного крахмала под действием амилоризина.

Таблица 10. Динамика осахаривания разжиженного крахмала под действием глюкаваморина.

Как видно из представленных данных, использование разных ферментных препаратов позволяет получить разные по составу гидролизаты крахмала. Для удобства осуществления технологического процесса на производстве время приготовления гидролизата не должно превышать 6 - 8 часов (одна смена). Поэтому окончательный выбор расхода фермента осуществляется из этого условия.

В таблице 11 приведены показатели трех основных типов гидролизатов условно названных низкоосахаренный, мальтозный и глюкозный. Следует отметить, что все гидролизаты представляют собой невязкие растворы, которые могут быть использованы для дозирования в аппарат по ходу процесса. [15]

Таблица 11. Условия осахаривания и свойства основных типов гидролизатов крахмала.

Гидролиз кукурузной муки проводили по аналогичной схеме. Для гидролиза использовали 35% затор кукурузной муки. Отличие заключалось в том, что стадию разжижения проводили в два этапа. На первом этапе разжижения к суспензии добавляли хлорид кальция из расчета 0,7 г на 1 г крахмала и амилосубтилин из расчета 1,0 ед/г крахмала. Процесс разжижения осуществляли при непрерывном интенсивном перемешивании при температуре 75 - 85°С в течение 30 мин. Затем частично разжиженную кукурузную муку подвергают термообработке под давлением и температуре 115°С в течение 15 мин. После охлаждения продукта проводили вторую стадию разжижения, используя амилосубтилин из расчета 0,5 ед/г крахмала. Двухэтапное разжижение способствует значительному улучшению фильтрационных свойств суспензии кукурузной муки.

Разжиженную кукурузную муку подвергали осахариванию. В таблице 12 приведены показатели осахариваемых гидролизатов кукурузной муки под действием амилосубтилина, амилоризина и глюкаваморина. Как видно, из кукурузной муки можно получить несколько типов гидролизатов, состав которых аналогичен таким же гидролизатам из картофельного крахмала. Однако гидролизаты кукурузной муки имеют более низкое содержание углеводов, чем аналогичные гидролизаты крахмала. Учитывая, что содержание крахмала в кукурузной муке влажностью около 80% составляет 65 - 70 % из нее можно получить гидролизаты с концентрацией общих углеводов 15 – 19%. Увеличение исходной концентрации кукурузной муки невозможно вследствие высокого содержания сухих веществ: получаемая суспензия в этом случае будет слишком густой.

Полученные осахаренные гидролизаты кукурузной муки могут быть использованы в составе питательных сред. Для использования гидролизатов кукурузной муки для дозирования в аппарат необходима дополнительная стадия механическое отделение осадка. Как показали проведенные исследования, фильтрационные свойства гидролизатов кукурузной муки в значительной степени определяются степенью осахаривания крахмала кукурузной муки (табл. 12). Как видно, гидролизат кукурузной муки, полученный с помощью амплосубтилина относится к труднофильтруемым жидкостям, поэтому амилосубтилин не может быть использован для приготовления гидролизата кукурузной муки. При осахаривании кукурузной муки амилоризином или глюкаваморином наблюдается более глубокое осахаривание. Среди продуктов гидролиза практически отсутствуют высокомолекулярные фрагменты и как следствие, фильтрационные свойства этих гидролизатов значительно выше. Получаемые фильтраты гидролизатов кукурузной муки представляют собой абсолютно невязкие светло-желтые растворы. Получаемый при фильтрации жмых кукурузной муки является ценным жиро - белковым продуктом и может быть использован на корм скоту. Поэтому, учитывая низкую стоимость исходного сырья (кукурузной муки), при наличии на производстве достаточных фильтрационных мощностей гидролизаты кукурузной муки можно рассматривать как выгодный заменитель растворов углеводов (глюкозы, сахарозы), используемых при биосинтезе.

Таблица 12. Динамика осахаривания разжиженной кукурузной муки

Выводы:

· Исследованы условия гидролиза картофельного крахмала и кукурузной муки под действием амилолитических ферментных препаратов.

· Показано, что используя двухстадийный гидролиз крахмала, заключающийся в первоначальном разжижении крахмала с помощью амилосубтилина и последующего осахаривания с помощью амилоризина или глюкаваморина можно получить три основных типа гидролизатов крахмала с содержанием общих углеводов 28 -30 %. Первый тип - низкоосахаренный гидролизат, характеризуется невысоким содержанием глюкозы и наличием мальтоолигосахаридов вплоть до мальтогексаозы. Второй тип – мальтозный, содержит в качестве основного продукта мальтозу. Третий тип – глюкозный, содержит в качестве основного продукта глюкозу.

· Установлено, что из кукурузной муки по аналогичной схеме гидролиза можно получить те же три основные типа гидролизатов из крахмала, но с содержанием общих углеводов не более 19 %.

· Установлено, что фильтрационные свойства гидролизатов кукурузной муки улучшаются с увеличением степени осахаривания.

· Полученные гидролизаты крахмала и кукурузной муки содержат смесь легкоусваеваемых углеводов, и обладают высокими технологическими параметрами, что делает возможным их применение при биосинтезе биологически активных веществ, как в составе питательных сред, так и для дозирования по ходу процесса. [16]

Поиск по сайту: