Продуктов из крахмала

В основе технологии всех видов сахаристых продуктов из крах­мала лежит регулируемая декстринизация (разжижение) клейстеризованного крахмала. В качестве сырья обычно используют ку­курузный или картофельный крахмал в виде водных суспензий концентрацией 35—38 %. Для разжижения крахмала применяют препараты а-амилазы. Их вносят в начальной стадии процесса, поскольку клейстеризация концентрированной крахмальной сус­пензии возможна только при условии ее одновременного разжи­жения. Полная желатинизация крахмальных гранул происходит при температуре выше 120 °С. Поэтому при использовании препа­ратов а-амилазы низкой термостабильности, таких, как Амилосубтилин или БАН (его аналог), процесс разжижения проводят в две стадии, с промежуточной термообработкой. Амилосубтилин про­являет максимальную разжижающую способность при рН 6—6,2 в течение 40 мин при температуре 84...86°С. Схема разжижения крахмала Амилосубтилином включает:

• разжижение 35%-й крахмальной суспензии с рН 6—6,2 в те­чение 40 мин при температуре 85...88°С и дозировке а-амилазы 0,5 ед/г крахмала;

• термообработку в течение 1—3 мин при 120... 130 °С с после­дующим охлаждением до 85 °С;

• разжижение в течение 90 мин при температуре 85 °С и дози­ровке фермента 0,2 ед/г крахмала.

Содержание редуцирующих сахаров в конце первой стадии составляет 10—12%, по окончании процесса — 18—20% массы крахмала (в пересчете на глюкозу). Продукт охлаждают до 58...60 °С и подкисляют до рН 4,5—4,7.

Применение термостабильной а-амилазы сокращает длитель­ность процесса клейстеризации-разжижения и расход энергии, значительно упрощает аппаратурное обеспечение процесса, кото­рый может быть проведен в одном реакторе.

С помощью препаратов термостабильной а-амилазы, таких, как Термамил, крахмал клейстеризуют и разжижают в одну ста­дию при непрерывном повышении температуры до 105...110ºС. В присутствии фермента снижается верхний температурный порог клейстеризации, поскольку структура гранул ослаблена частичным гидролизом. При замене препарата БАН на Термамил расход фер­мента на единицу субстрата снижается в 3 раза. При сопоставлении разжижающей способности различных препаратов а-амилазы, взя­тых в дозировке 0,1 ед/г крахмала, выявлено, что российский пре­парат Амилолихетерм превосходит зарубежные препараты. Расход Амилолихетерма (жидкая форма) составляет 0,45 ед/г крахмала, что в 1,56 раза ниже, чем при разжижении Амилосубталином. Особенно эффективно его действие на ржаной крахмал, что связа­но с наличием в нем относительно высокого содержания белка (1,3 %), который расщепляется протеазой Амилолихетерма (в ос­тальных препаратах соотношение ПС:АС существенно ниже). Гидролиз белковой примеси повышает доступность крахмала дей­ствию амилазы.

Данные изменения содержания редуцирующих веществ в про­цессе гидролиза 30%-й суспензии картофельного крахмала Амилолихетермом (0,45ед. амилазы/г, t= 55...105^ºC, x = 1,5ч) пока­зывают, что, изменяя продолжительность процесса, можно регу­лировать степень расщепления крахмала.

Продолжительность гидролиза, мин 5 7 10 15 20 30 60 90

Содержание редуцирующих веществ, % СВ 5,8 6,7 10 12,7 14,7 25,2 28,9 30,2

Технология ферментативного разжижения крахмала в различ­ных модификациях используется для получения мальтодекстринов с РВ 5—27%.

Мальтодекстрины. Это новый класс низкоосахаренных крах­мальных гидролизатов с глюкозным эквивалентом (ГЭ) от 5 до 27 %, получаемых биоконверсией крахмала или крахмалосодержащего сырья с последующей очисткой сиропов и их сушкой в рас­пылительной сушилке.

Мальтодекстрины получили широкое распространение благо­даря своим полезным свойствам, таким, как низкие сладость (ма­лое содержание глюкозы) и гигроскопичность, высокая вязкость, способность препятствовать кристаллизации, сохранение аромата, стабильность при высоких температурах и химических воздей­ствиях.

С применением мальтодекстринов с ГЭ 13—20 % в организме человека поддерживается постоянный уровень глюкозы в крови как у грудных детей, так и у людей пожилого возраста с ослаблен­ной ферментной системой желудочно-кишечного тракта.

Мальтодекстрины входят в рецептуры быстрорастворимых продуктов, специй, растворимого кофе, кондитерских и хлебобу­лочных изделий, детского питания, молочных продуктов, соусов, приправ, диетического питания, сухих супов, мясных и колбасных изделий.

Мальтодекстрины с ГЭ 18—20 % вводят в рецептуры аромати­заторов в качестве наполнителей для стандартизации вкусовых и ароматических веществ.

Мальтодекстрины с РВ до 25 % получают по двухстадийной схеме разжижения крахмала с промежуточной термообработкой, используя препарат Амилосубтилин ПОХ. Мальтодекстрины со степенью полимеризации 150—200, что соответствует степени расщепления крахмала 5—27 %, используют как углеводный ком­понент питания детей грудного возраста.

Сахаристые продукты с более высокой степенью расщепления полисахаридов получают путем обработки ферментативно- или кислотно-разжиженного крахмала амилазами экзотипа или их комплексами с эндоамилазами.

Особое место среди мальтодекстринов занимает мальтин (ГЭ — 5—8 %), имеющий среднюю молекулярную массу 69 700 и среднюю степень полимеризации 430, обладающий свойством образовывать термореверсивные гели, подобно жирам. Мальтин можно использовать при производстве низкокалорийных майо­незов вместо части яичного порошка и подсолнечного масла, заменяя им часть сливочного масла (до 10 %) и снижая дози­ровку сахара на 7 %; его можно вводить в состав специальных смесей для зондового питания в качестве основного источника углеводов.

Мальтин получают путем декстринизации картофельного или кукурузного крахмала в одну стадию. При использовании Амилосубтилина Г10Х процесс проводят при 85 °С с последующей термо­обработкой при 110...115 °С. Используя Амилолихетерм (0,45 ед/г крахмала), гелеобразующая способность которого на 30 % выше, чем у Амилосубтилина, суспензию крахмала нагревают до 105 °С, затем охлаждают до 95 °С. Достаточная степень гидролиза достига­ется за 5—7 мин.

В качестве сахарозаменителя рекомендуется применять мальтозную патоку.

Мальтоза — умеренно сладкий дисахарид пролонгирован­ного действия, характеризуется специфическими физиологичес­кими свойствами при метаболизме в организме человека, которые не обеспечивает сахароза.

Мальтоза характеризуется высокими антисептическим эффек­том и термостабильностью, низкими гигроскопичностью и вяз­костью в растворе. Мальтозная патока даже с содержанием сухих веществ 50 % отличается устойчивостью к спонтанной кристалли­зации при обычных условиях хранения. Поэтому мальтозная пато­ка с малым содержанием глюкозы рекомендуется для получения твердой карамели.

Основные процессы в производстве мальтозной патоки — раз­жижение и осахаривание крахмала.

Процесс разжижения крахмала можно осуществлять фермента­тивным способом с применением либо бактериальной а-амилазы по двухстадийной схеме, либо термостабильной а-амилазы по од­ностадийной схеме.

Ферментативное осахаривание разжиженного крахмала ведется грибной а-амилазой или бактериальной β-амилазой.

В результате действия этих биопрепаратов полученные про­дукты несколько различаются: β-амилаза образует много мальто­зы и незначительное количество глюкозы, не образует мальтотриозы. Гидролизат обладает пониженной фильтрационной способностью из-за наличия повышенного количества предельных β-декстринов.

При применении грибной а-амилазы образуется больше маль-тотриозы, но увеличивается скорость фильтрования гидролизатов из-за меньшего количества декстринов.

При производстве ряда сахаристых продуктов применяют глюкоамилазу. Препараты глюкоамилазы выбирают по следующим признакам: степень конверсии крахмала в глюкозу, трансферазная способность фермента (не выше 6 ед/г), наличие примеси протеаз (не более 10 ед/г). В промышленности используют препараты, гидролизующие крахмал с образованием 94,5—97,5% глюкозы. Присутствие продуктов трансгликозилирования Сахаров и рас­щепления белка затрудняет очистку глюкозных сиропов и снижа­ет выход глюкозы.

При гидролизе разжиженного крахмала Глюкаваморином Г20Х выход глюкозы составляет 94,5%, изомальтозы — 1,2, изомальтотриозы — 2,1 %, всего образующихся олигосахаридов (мальтозы, мальтулозы, изомальтозы, мальтотриозы) — 5,5—6% сухих веществ.

Состав продуктов гидролиза не зависит от исходной концен­трации крахмала, если она не превышает 32 %. С повышением концентрации увеличивается доля продуктов реверсии. При раз­жижении до РВ 10—20 % последующее осахаривание дает продукт стабильного углеводного состава, при более глубоком гидролизе на стадии разжижения получают осахаренный продукт с понижен­ным содержанием глюкозы.

Осахаривание разжиженного крахмала глюкоамилазой прово­дят при рН 4,5—4,7, температуре 58...60 °С и дозировке фермента 2,5 ед/г крахмала. Полное осахаривание до содержания глюкозы 97—98 % сухих веществ происходит за 72 ч.

При сочетании глюкоамилазы с пуллуланазой продолжитель­ность осахаривания сокращается до 48 ч, а дозировка глюкоами­лазы уменьшается в 2 раза. Содержание глюкозы возрастает на 1,5—2 % за счет снижения доли продуктов трансгликозилирова­ния и конденсации сахаров.

Осахаривание глюкоамилазой можно проводить в разных ре­жимах, получая продукты с РВ от 28 % и выше. Состав олигосаха­ридов зависит от степени конверсии крахмала. В продуктах с РВ 30—40% присутствует значительное количество олигосахаридов со степенью полимеризации 3—7. При РВ более 40% заметно снижается концентрация мальтотриозы, достигая минимума при РВ около 70 %.

Снижение концентрации мальтозы происходит в интервале РВ 66—95 %. Содержание олигосахаридов с п > 7 достигает максиму­ма при РВ около 50 %, с п = 4—6 — при РВ менее 50 %. Продуктами неполного осахаривания крахмала глюкоамилазой являются различные виды патоки.

Низкоосахаренная патока с РВ 28—32% содержит около 10% глюкозы, 40% олигосахаридов с п = 4—6, по 20% мальтозы и мальтотриозы, а также олигосахариды со степенью по­лимеризации 7 и более. Применяется при производстве карамели, а также как углеводный компонент.

Карамельная патока с РВ 40—44% содержит 19—23% глюкозы, около 24 % мальтозы, 20 % мальтотриозы, не более 20 % олигосахаридов со степенью полимеризации 4—6. Применяется при производстве леденцовой карамели.

Высокомальтозная патока — продукт разжиженного а-амилазой 30—35%-го крахмала. Разжиженный крахмал с РВ 12—18% осахаривают бактериальной β-амилазой, например из B.polymyxa, при рН 6,5—6,6, температуре 50 °С, длительности гидролиза 48 ч, дозировка фермента 1—1,5 ед/г крахмала. В гидролизате содержится 6—8% глюкозы, 45—47% мальтозы. Общее содержание сбраживаемых сахаров 70—75%, РВ 48—49%. При использовании а-1,6-глюкозидазы на стадии осахаривания коли­чество мальтозы в гидролизате повышается на 2—9 %.

Разрыв а-1,6-гликозидных связей в точках ветвления амилопектина увеличивает количество субстрата, доступного действию β-амилазы.

Мальтозную патоку используют вместо сахарозы при произ­водстве леденцовой карамели и мороженого. Из мальтозной па­токи можно получить сироп, обогащенный мальтозой (до 80 % и более суммы сахаров). Сироп служит исходным препаратом для выделения кристаллической мальтозы.

Высокоосахаренная патока может содержать от 49 до 70 % РВ. При РВ 55—60 % в ней содержится 34—40 % глюкозы, 24 % мальтозы, не более 13 % мальтотриозы, незначительные ко­личества высших олигосахаридов. Применяется при производстве хлебобулочных, кондитерских изделий, молочных и фруктовых консервов, столовых сиропов, пива.

Высокоосахаренную патоку получают путем кислотно-фермен­тативного или двойного ферментативного гидролиза, применяя в обоих случаях для осахаривания разжиженного крахмала препарат Глюкаваморин Г20Х. Патока устойчива к кристаллизации при концентрации глюкозы не выше 40 %. В рамках принятой техно­логии это соответствует содержанию редуцирующих веществ не более 58—60%, что не обеспечивает микробиологической ста­бильности продукта. С целью повышения сладости патоки и кон­центрации в ней сбраживаемых сахаров при условии сохранения некристаллизуемости глюкозы изменяют соотношение форм саха­ров в продукте за счет повышения доли мальтозы. Для этого на стадии осахаривания возможно использование комплекса препа­ратов, состоящего из Амилоризина и Глюкаваморина.

Глюкозно-мальтозная патока характеризуется при­мерно равным содержанием глюкозы и мальтозы при РВ 66,8— 70 % (табл. 10.1). Повышение содержания мальтозы по сравнению с высокоосахаренной патокой достигается за счет действия амила­зы Амилоризина. Фермент расщепляет крахмал с образованием мальтозы в качестве основного продукта реакции. Как видно из данных таблицы, состав Сахаров в патоке не зависит от способа разжижения и содержания РВ на стадии разжижения крахмала при значениях РВ в пределах 21,8—33,5 %. Патока характеризует­ся высокой сбраживаемостыо, некристаллизуемостью и устой­чивостью к микробиологической порче. Ее можно применять в составе различных пищевых продуктов.

В МГУПП разработаны условия комбинированного использо­вания препаратов Амилосубтилина Г10Х, Глюкаваморина Г20Х и бактериальной р-амилазы (B.polymyxa) при гидролизе крахмала зернового сорго, который по химическому составу и технологи­ческим свойствам не уступает широко применяемому в настоящее время кукурузному крахмалу, для получения паточных сиропов различного углеводного состава и различного целевого назначе­ния (табл. 10.2): сахарные сиропы (содержание от 20 до 70 % глю­козы) для использования в качестве подсластителей; глюкозные сиропы (содержание глюкозы до 98 %) для получения глюкозы и глюкозно-фруктозных сиропов; паточные сиропы для получения низко- и высокоосахаренной патоки; сахарные сиропы с высоким содержанием глюкозы и мальтозы для получения десертных пи­щевых продуктов.