Качественные показатели патоки, полученной из крахмала сорго

Использование патоки предоставляет значительные возможности для создания новых видов пищевых продуктов. Рост объемов потребления патоки предусматривает более высокие требования к ее качеству, потребительским свойствам и ассортименту, что обусловлено необходимостью повышения ее конкурентоспосбности и удовлетворения потребности в такой продукции различных групп населения [1].

Патока – продукт неполного гидролиза крахмала, представляет собой сладкую густую, очень вязкую жидкость, бесцветную или с желтоватым оттенком. Основные вещества, входящие в состав патоки: декстрины, глюкоза, мальтоза. Редуцирующая способность патоки обусловлена глюкозой и мальтозой. От содержания глюкозы зависят сладость патоки, ее гигроскопичность [2].

С развитием технологий сегодня производится крахмальная патока четырех видов, в зависимости от процентного содержания углеводов: карамельная (DE 3644) с самым широким спектром применения, с уравновешенным составом сахаров; мальтозная (DE > 38) диетический продукт с высоким содержанием мальтозы: светлая, темная; высокоосахаренная (DE > 45) обладает свойствами повышенной вязкости; низкоосахаренная (DE 26-35) обладает свойствами повышенной вязкости [3].

В промышленности превращение крахмала в глюкозу происходит путём гидролиза. В последнее время большую популярность приобретает ферментативный гидролиз крахмала. Используя данные технологии, из крахмала получают патоку и глюкозу, кото- рые могут служить основой для получения органических кислот, спиртов и т.д.

Эффективное ведение ферментативного гидролиза обусловливается рядом факторов, таких как дозировка препарата и концентрация субстрата, температура, рН, длительность процесса [4].

Объекты и методики исследования

Для получения крахмальной патоки в мире предложен огромный спектр амилолитических ферментных препаратов, среди которых широко применяются: Termamyl ® , Amylex ® , SAN Super 360L ® , мальтозообразующие препараты Fungamyl (Novozyme (Дания), Beerzyme AMYL ST (ERBSLOH) Germany, Амилосубтилин Г20х и Амилоризин Г20х ф. (ООО ПО «Сиббиофарм», Россия).

Кинетика гидролиза определялась по ГОСТ 52060-2003 «Патока крахмальная. Общие технические условия» [5]. Процесс очистки проводился по методике Лосева В.А. «Лосева В.А. Интенсификация очистки соков и сиропов» [6].

Результаты и их обсуждения

В рамках проекта «Разработка инновационных технологий глубокой переработки нетрадиционного зернового сырья в новые продукты» были проведены исследования по получению патоки из соргового крахмала.

Разжижение крахмала проводили с использованием термостабильной α-амилазы Termamyl 120L ((Novozyme (Дания). Важнейшими характеристиками ферментного препарата Termamyl 120L являются: диапазон pH - 6.0-6.4, оптимальное условие температуры разжижения 95ºС, уровень кальция 5ppm.

Для проведения анализа готовилась 20% крахмальная суспензия, доводился рН до 6,0…6,5, вводилось 0,032 мл ферментного препарата Termamyl 120L и СаСО 3 - 0,006 г. Смесь постепенно нагревалась, при достижении температуры в крахмальной суспензии 55ºС начался процесс клейстеризации. При достижении температуры 65ºС в крахмальной суспензии отмечалось начало процесса разжижения крахмала. Глубина гидролиза крахмала определялась по окраске йодной пробы, согласно ГОСТ 52060-2003 «Патока крахмальная. Общие технические условия».

Синее окрашивание свидетельствовало о наличии в смеси крахмала, фиолетовое - о присутствии продуктов начальной стадии распада крахмала – амилодекстринов, краснокоричневое – о высоком содержании низкомолекулярных декстринов, желтое окрашивание указывает на полноту гидролиза крахмала (рисунок 1).

Рисунок 1 – Кинетика крахмальной суспензии йодной пробой.

Кинетика йодной пробы и содержание сухих веществ в полученных декстринах приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Йодная проба при процессе декстринизации суспензии крахмала сорго

t min	pH	СВ	T°С	Цвет йодной пробы
0'	6	20	60	Синее окрашивание
3'	6	20	67	Сине-фиолетовый
6'	6	21	72	Вишнево-красный
9'	6	22	80	Оранжевый
12'	6	22	92	Желтый

Результаты исследований показали, что на 6-й минуте йодная проба имела вишневокрасную окраску, на 12 минуте окраска йодной пробы была желтая, что свидетельствовало об окончании процесса декстринизации крахмальной суспензии.

Для инактивации ферментного препарата рН доводился до 4.3, и смесь нагревалась до температуры 95°С в течении 5-10 минут. После инактивации фермента раствор декстринов подвергался фильтрованию для очистки и обесцвечивания.

Осахаривание раствора декстринов осуществлялось ферментным препаратом глюкоамилазы - Optidex L-400 ((Novozyme (Дания). Это экоамилаза, которая катали- зирует высвобождение последовательных молекул глюкозы от нередуцирующего конца декстриновой и олигосахаридной цепей за счет гидролиза как линейных (1,4 – а-D ), так и разветвленных глюкозидных связей. Оптимальными условиями работы данного фермента являются: температура 58-65°С, рН 4.04.5. Рекомендуемая дозировка фермент-ного препарата составляет от 0,36 до 1 кг на метрическую тонну сухих веществ крахмала.

Раствор декстринов подвергался осахариванию в течение 5 ч. Конверсия субстрата определялась по накоплению глюкозы в растворе. Через определенные промежутки времени отбирали аликвоты из рабочего раствора, мгновенно их охлаждали и определяли количество глюкозы. В течение 3-х часов концентрация глюкозы в растворе достигала 32%. Активное накопление глюкозы отмечалось в следующие два часа проведения осахаривания и достигало 86% к окончанию 5-го часа (рисунок 2). Инактивацию ферментного препарата осуществляли кипячением полученного сиропа в течение 10-15 мин.

t min

Зависимость конверсии субстрата от продолжительности гидролиза

Риунок 2 - Зависимость конверсии субстрата от продолжительности гидролиза.

Полученный сироп очищали активированным углем SorbAS (производства Китай) при дозировке его 0,15% к массе сухих веществ раствора и контакте в течение 25-30 мин при температуре 70-75°С. Очищенный сироп упаривали до концентрации СВ - 83% (рисунок 3).

б)

б) после упаривания

а)

• a) после очистки;

Рисунок 3 - Патока из крахмала сорго.

Следовательно, на процесс осахаривания оказывают влияние температура, продолжительность гидролиза, состав и дозировка применяемых ферментных препаратов.

В результате оценки качественных показателей полученной из крахмала сорго патоки было установлено, что она имеет бледно-желтый цвет, сладкий вкус, без постороннего запаха, с массовой долей редуцирующих веществ 86 %, рН – 6, что не превышает предельно допустимой нормы, указанной в ГОСТ 52060-2003 «Патока крахмальная. Общие технические условия»

(таблица 2).

Таблица 2 - Качественные показатели патоки, полученной из 20% крахмальной суспензии соргового крахмала

№ п/п	Наименование показателей	ГОСТ 52060-2003 «Патока крахмальная»	Патока из крахмала сорго
1	Вкус и запах	Сладкий, без постороннего запаха	Сладкий, без постороннего запаха
2	Прозрачность и цвет	Прозрачная, от бесцветного до бледно-желтого разных оттенков	Прозрачная, бледножелтая
3	Массовая доля редуцирующих веществ	45% и более	86%
4	Водородный показатель, рН	4,0-6,0	6,0

Заключение

Исследования показали, что ферментные препараты Termamyl 120L, Optidex L-400 могут быть использованы для получения крахмальной патоки из соргового крахмала с высоким декстрозным эквивалентом и соответствующей ГОСТ 52060-2003 «Патока крахмальная. Общие технические условия».