هیدرولیز کربوهیدرات ها... در خیلی تولید غذاهیدرولیز گلیکوزیدهای مواد غذایی، الیگوساکاریدها و پلی ساکاریدها انجام می شود. هیدرولیز به عوامل زیادی بستگی دارد: pH، دما، پیکربندی آنومریک، کمپلکس آنزیمی. نه تنها برای فرآیندهای به دست آوردن محصولات غذایی، بلکه برای فرآیندهای ذخیره سازی آنها نیز مهم است. در مورد دوم، واکنش های هیدرولیز می تواند منجر به تغییر رنگ نامطلوب شود یا در مورد پلی ساکاریدها، می تواند منجر به عدم توانایی آنها در تشکیل ژل شود.

در حال حاضر توجه زیادی به تهیه شربت های مختلف قند غلات از مواد خام ارزان قیمت حاوی نشاسته و نشاسته (چودار، ذرت، سورگوم و غیره) معطوف شده است. تولید آنها به استفاده از ترکیبات مختلف آماده سازی آنزیم آمیلولیتیک (a-amylase، glucoamylase، b-amylase) کاهش می یابد. به دست آوردن گلوکز (با استفاده از گلوکوآمیلاز) و سپس عمل گلوکز ایزومراز، دستیابی به شربت های گلوکز- فروکتوز و فروکتوز بالا را ممکن می سازد که استفاده از آنها جایگزینی ساکارز را در بسیاری از صنایع ممکن می سازد.

هنگام دریافت شربت قند از نشاسته، درجه تبدیل نشاسته به D-گلوکز بر حسب واحد اندازه گیری می شود. معادل گلوکز(GE) محتوای (بر حسب درصد) قندهای کاهنده تشکیل شده است که بر حسب گلوکز در ماده خشک (DS) شربت بیان می شود.

جدول 10: ترکیب و شیرینی شربت های معمولی با فروکتوز بالا

هیدرولیز نشاسته.

1. در جریان هیدرولیز نشاسته تحت اثر اسیدها، ابتدا ضعیف شدن و شکستن پیوندهای انجمنی بین ماکرومولکول های آمیلوز و آمیلوپکتین وجود دارد. این با نقض ساختار دانه های نشاسته و تشکیل یک توده همگن همراه است. سپس پاره شدن پیوندهای a-D- (l, 4) - و a-D- (1,6) - با افزودن یک مولکول آب در محل گسیختگی اتفاق می‌افتد. در جریان هیدرولیز، تعداد گروه های آلدهید آزاد افزایش می یابد و درجه پلیمریزاسیون کاهش می یابد. به عنوان هیدرولیز و رشد کاهش می دهد(کاهنده) مواد، محتوای دکسترین کاهش می یابد، گلوکز - افزایش می یابد، غلظت مالتوز، تری و تترا قندها ابتدا افزایش می یابد، سپس مقدار آنها کاهش می یابد (شکل 11). محصول نهایی هیدرولیز گلوکز است. در مراحل میانی، دکسترین ها، تری و تترا قندها، مالتوز تشکیل می شوند. مقدار معینی از معادل گلوکز مربوط به نسبت معینی از این محصولات است و با تغییر مدت زمان هیدرولیز و شرایط انجام آن، می توان نسبت های مختلفی از محصولات هیدرولیز منفرد را در یک یا مقدار دیگری از گلوکز به دست آورد. معادل.

برنج. 11. تغییر در محتوای قند در طول هیدرولیز اسیدی نشاسته

هیدرولیز اسیدی برای مدت طولانی در تولید گلوکز از نشاسته نقش اساسی داشته است. این روش دارای تعدادی از معایب قابل توجهی است که در ارتباط با استفاده از غلظت های بالای اسیدها و درجه حرارت بالا، که منجر به تشکیل محصولات تخریب حرارتی و کم آبی کربوهیدرات ها و واکنش ترانس گلیکوزیلاسیون می شود.

2. نشاسته نیز با عمل آنزیم های آمیلولیتیک هیدرولیز می شود. گروه آنزیم های آمیلولیتیک شامل a- و b-amylase، glucoamylase و برخی آنزیم های دیگر است. آمیلازها دو نوع هستند: اندوو اگزوآمیلاز.

به وضوح بیان شده است اندوآمیلازهست یک a-amylaseقادر به شکستن پیوندهای درون مولکولی در زنجیره های پلیمری بالای بستر است. گلوکوآمیلازو ب- آمیلازهستند اگزوامیلازها، یعنی آنزیم هایی که از انتهای غیر احیا کننده به سوبسترا حمله می کنند.

a-amylase، بر روی کل دانه نشاسته اثر می گذارد، به آن حمله می کند و سطح را شل می کند و کانال ها و شیارها را تشکیل می دهد، یعنی گویی دانه را به قطعات تقسیم می کند (شکل 12). نشاسته ژلاتینه شده توسط آن هیدرولیز می شود و محصولاتی را تشکیل می دهد که با ید، عمدتاً دکسترین با وزن مولکولی کم رنگ آمیزی نمی شوند. فرآیند هیدرولیز نشاسته چند مرحله ای است. در نتیجه عمل a-آمیلاز در مراحل اولیه فرآیند، دکسترین ها در هیدرولیز تجمع می یابند، سپس تترا و تری مالتوز که با ید رنگ آمیزی نشده اند ظاهر می شوند که بسیار آهسته توسط a- آمیلاز هیدرولیز می شوند و به دی تبدیل می شوند. - و مونوساکاریدها

برنج. 12. هیدرولیز نشاسته توسط a-amylase

طرح هیدرولیز نشاسته (گلیکوژن) توسط a-amylase را می توان به صورت زیر نشان داد:

b-آمیلاز یک اگزوآمیلاز است که میل ترکیبی را برای پیوند a- (1،4) ماقبل آخر از انتهای غیر احیاکننده ناحیه خطی آمیلوز یا آمیلوپکتین نشان می دهد (شکل 13). برخلاف a-amylase، b-amylase عملاً نشاسته بومی را هیدرولیز نمی کند. نشاسته ژلاتینه شده در حالت b به مالتوز هیدرولیز می شود. مدار را می توان به صورت زیر نوشت:

هیدرولیز آنزیمی نشاسته در بسیاری از فناوری های غذایی به عنوان یکی از فرآیندهای ضروری برای اطمینان از کیفیت محصول نهایی وجود دارد - در نانوایی (فرایند تهیه خمیر و پخت نان)، تولید آبجو (ساخت مخمر آبجو، خشک کردن مالت)، کواس. (ساخت نان کواس)، الکل (تهیه مواد اولیه برای تخمیر)، انواع محصولات نشاسته ای قندی (گلوکز، ملاس، شربت قند).

3. روش هیدرولیز اسیدی آنزیمی شامل پیش تیمار با اسید و سپس عمل آنزیم های a-, b- و (یا) گلوکومیلاز می باشد. استفاده از چنین روش ترکیبی هیدرولیز نشاسته فرصت های گسترده ای را برای به دست آوردن شربت های یک ترکیب معین باز می کند.

هیدرولیز ساکارزاز آنجایی که ساکارز به عنوان ماده اولیه در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می گیرد، لازم است توانایی استثنایی آن در هیدرولیز در نظر گرفته شود. این می تواند زمانی رخ دهد که در حضور مقادیر کمی اسیدهای غذایی حرارت داده شود. قندهای کاهنده حاصل (گلوکز، فروکتوز) می توانند در واکنش های کم آبی، کارامل شدن و تشکیل ملانوئیدین شرکت کنند و مواد رنگی و معطر را تشکیل دهند. در برخی موارد، این ممکن است مطلوب نباشد.

هیدرولیز آنزیمی ساکارز تحت اثر b-fructofuranosidase (سوکراز، اینورتاز) نقش مثبتی در تعدادی از فناوری های غذایی ایفا می کند. وقتی b-fructofuranosidase روی ساکارز اثر می کند، گلوکز و فروکتوز تشکیل می شود. به همین دلیل، در محصولات قنادی (به ویژه در آب نبات های فوندانت)، افزودن b-fructofuranosidase از بیات شدن آب نبات ها جلوگیری می کند، در محصولات نانوایی به بهبود عطر کمک می کند. وارونگی ساکارز تحت اثر b-fructofuranosidase در مرحله اولیه تولید شراب انگور اتفاق می افتد. شربت های معکوس که از اثر بتا فروکتوفورانوزیداز بر روی ساکارز به دست می آیند، در تولید نوشابه استفاده می شوند.

هیدرولیز آنزیمی پلی ساکاریدهای غیر نشاسته ایاین هیدرولیز تحت اثر آنزیم های سلولولیتیک، همی سلولاز و مجتمع پکتولیتیک صورت می گیرد. در فناوری مواد غذایی برای پردازش کاملتر مواد خام و بهبود کیفیت محصول استفاده می شود. به عنوان مثال، هیدرولیز پلی ساکاریدهای غیر نشاسته ای (پنتوزان ها و غیره) در طول مالت سازی در تشکیل بعدی محصولات رنگی و معطر (هنگام خشک کردن مالت و ایجاد خواص ارگانولپتیکی خاص آبجو) مهم است. در تولید آب میوه و در شراب سازی - برای شفاف سازی، افزایش عملکرد آب میوه، بهبود شرایط فیلتراسیون.

هیدرولیز سلولز تحت اثر مجموعه ای از آنزیم های سلولولیتیک اتفاق می افتد. با توجه به مفاهیم مدرن، هیدرولیز سلولز تحت عمل آنزیم های مجموعه سلولولیتیک را می توان به شرح زیر نشان داد:

واکنش های کم آبی و تخریب حرارتی کربوهیدرات ها... هنگام پردازش مواد خام غذایی به محصولات غذایی، این واکنش ها جایگاه مهمی را به خود اختصاص می دهند. آنها توسط اسیدها و قلیاها کاتالیز می شوند و بسیاری از آنها مسیر حذف b را دنبال می کنند. پنتوزها به عنوان محصول اصلی کم آبی بدن می دهند فورفورالهگزوزها - اکسی متیل فورفورالو محصولات دیگری مانند 2-هیدروکسی استیل فوران, ایزومالتولو مالتول... تکه تکه شدن زنجیره های کربنی این محصولات کم آبی منجر به تشکیل می شود اسیدهای فرمیک، لاکتیک، استیکو تعدادی ترکیب دیگر برخی از محصولات به دست آمده بوی خاصی دارند و بنابراین می توانند عطری مطلوب یا برعکس، عطر نامطلوبی را به محصول غذایی القا کنند. این واکنش ها به دمای بالا نیاز دارند.

واکنش هایی که در طی عملیات حرارتی قندها انجام می شود را می توان به واکنش هایی که بدون شکستن پیوندهای C-C انجام می شود و واکنش هایی که با شکستن آنها انجام می شود تقسیم کرد. اولین شامل واکنش های anomerization است:

و تبدیل آلدوز-کتوز داخلی، برای مثال:

در کربوهیدرات های پیچیده، مانند نشاسته، تحت شرایط گرمایش شدید - پیرولیز در دمای بالا (200 درجه سانتیگراد) - واکنش های ترانس گلیکوزیلاسیون نقش مهمی ایفا می کند. در این شرایط تعداد (1،4) -a-b-پیوندها با گذشت زمان کاهش می یابد، a (l، 6) -a-D- و زوج (1،2) -b-D-پیوند تشکیل می شود.

هنگامی که گلوکز توسط هیدرولیز اسیدی نشاسته به دست می آید که معمولاً در یک محیط بسیار اسیدی در دمای بالا انجام می شود. ایزومالتوزو جنتیوبیازیس... وقوع چنین واکنش هایی از ویژگی های منفی روش اسیدی برای تولید گلوکز است.

عملیات حرارتی برخی از غذاها می تواند مقادیر قابل توجهی قند بی آب تولید کند، به ویژه هنگامی که غذاهای فرآوری شده خشک حاوی پلیمرهای D-گلوکز یا D-گلوکز هستند.

واکنش هایی با جدا شدن پیوندهای C-C منجر به تشکیل می شود اسیدهای فرار، کتون ها، دیکتون ها، فوران ها، الکل ها، مواد معطر، مونوکسید کربن و دی اکسید.

واکنش های تشکیل محصولات قهوه ای... قهوه ای شدن مواد غذایی می تواند در نتیجه واکنش های اکسیداتیو یا غیر اکسیداتیو رخ دهد. قهوه ای شدن اکسیداتیو یا آنزیمیواکنشی بین سوبسترای فنلی و اکسیژن است که توسط آنزیم پلی فنل اکسیداز کاتالیز می شود. این قهوه ای شدن، که روی برش های سیب، موز، گلابی رخ می دهد، با کربوهیدرات ها مرتبط نیست.

قهوه ای شدن غیر اکسیداتیو یا غیر آنزیمیدر محصولات غذایی بسیار گسترده است. با واکنش های کربوهیدرات ها همراه است و شامل پدیده می شود کاراملی شدنو برهمکنش کربوهیدرات ها با پروتئین ها یا آمین ها... دومی به عنوان واکنش میلارد شناخته می شود.

کارامل سازی.حرارت دادن مستقیم کربوهیدرات ها، به ویژه قندها و شربت های شکر، مجموعه ای از واکنش ها را به نام کاراملی شدن... واکنش ها با غلظت کم اسیدها، قلیاها و برخی نمک ها کاتالیز می شوند. این محصولات قهوه ای با طعم معمولی کاراملی تولید می کند. با تنظیم شرایط، می توان واکنش ها را عمدتاً به سمت به دست آوردن عطر یا به سمت تشکیل محصولات رنگی هدایت کرد. حرارت متوسط ​​(اولیه) محلول های قندی منجر به تغییرات آنومری، پارگی پیوندهای گلیکوزیدی و تشکیل پیوندهای گلیکوزیدی جدید می شود. اما اصلی ترین آنها واکنش کم آبی با تشکیل حلقه های بی آب است. در نتیجه، دی هیدروفورانون ها، سیکلوپنتانولون ها، سیکلوهگزانولون ها، پیرون هاپیوندهای دوگانه مزدوج نور با طول موج های خاصی را جذب می کنند و به محصولات رنگ قهوه ای می دهند. اغلب در سیستم های حلقه غیر اشباع، تراکم به سیستم های حلقه پلیمری می تواند رخ دهد. به طور معمول از ساکارز برای تولید رنگ و طعم کارامل استفاده می شود. با حرارت دادن محلول ساکارز در حضور اسید سولفوریک یا نمک های آمونیوم اسیدی، پلیمرهای با رنگ شدید به دست می آید. رنگ شکر»برای استفاده در محصولات غذایی مختلف - در تولید نوشیدنی ها، کارامل و غیره. پایداری و حلالیت این پلیمرها در حضور یون های NSSO 3 افزایش می یابد:

رنگدانه های کارامل دارای گروه های مختلفی هستند - هیدروکسیل، اسید، کربونیل، انول، فنولیکسرعت واکنش تشکیل رنگدانه های کاراملی با افزایش دما و pH افزایش می یابد. در غیاب نمک های بافر، ترکیب پلیمری هومینبا طعم تلخ ( فرمول متوسط C 125 H 188 O 90); در تولید مواد غذایی، این باید در نظر گرفته شود و اجازه داده نشود شکل بگیرد.

مجموعه واکنش هایی که در حین کارامل شدن صورت می گیرد منجر به تشکیل انواع سیستم های حلقه ای با طعم و عطر منحصر به فرد می شود. بنابراین، مالتول و ایزومالتول بوی نان پخته شده دارند، 2-N-4-hydroxy-5-methylfuranone-3 - بوی گوشت سرخ شده. علاوه بر این، این غذاها طعم شیرینی دارند که نقش مثبت آنها را در غذاها نیز مشخص می کند.

واکنش میلارد (تشکیل ملانوئید).واکنش میلارد اولین مرحله در واکنش قهوه ای شدن غیر آنزیمی غذاها است. این واکنش به یک قند احیا کننده، یک ترکیب آمین (اسیدهای آمینه، پروتئین ها) و مقداری آب نیاز دارد.

برنج. 13. نمایش شماتیک دگرگونی ها در طول قهوه ای شدن محصولات غذایی

تمام فرآیندهایی که در طول تیره شدن غذا رخ می دهند (شکل 13) هنوز به طور دقیق تعریف نشده اند، اما مراحل اولیه با جزئیات بسیار مورد مطالعه قرار گرفته است. مشخص شد که علاوه بر واکنش میلارد، کم آبی با تشکیل اکسی متیل فورفورال، پارگی زنجیره، تشکیل ترکیبات دی کربونیل، تشکیل رنگدانه های ملانوئیدین رخ می دهد که در مراحل پایانی تشکیل می شوند و رنگی از قرمز مایل به قهوه ای دارند. به قهوه ای تیره اگر در مراحل اول مقداری رنگ زدایی با افزودن مواد احیا کننده (مثلاً سولفیت) امکان پذیر باشد، در مرحله نهایی دیگر این امکان وجود ندارد.

اگر تشکیل رنگدانه‌های قهوه‌ای برای محصولات غذایی نامطلوب باشد، می‌توان از واکنش‌های مداوم جلوگیری کرد، به عنوان مثال، کاهش قابل توجه رطوبت (برای محصولات خشک)، کاهش غلظت قند (رقت)، pH و دما (برای مایع). محصولات). یکی از اجزای زیرلایه (معمولا شکر) قابل حذف است. به عنوان مثال، در تولید پودر تخم مرغ، گلوکز اکسیداز قبل از خشک شدن اضافه می شود تا از ظاهر شدن بو جلوگیری شود که منجر به تخریب D-گلوکز و تشکیل اسید D-gluconic می شود.

علاوه بر حذف قند، پراکسید هیدروژن تشکیل شده در طی این فرآیند و افزایش دما منجر به کاهش آلودگی باکتریایی می شود (جدول 3.8 را ببینید). برای جلوگیری از قهوه ای شدن ماهی های حاوی مقادیر قابل توجهی ریبوز، باکتری هایی با فعالیت D-ribose oxidase اضافه می شوند.

اکسید گوگرد (SO 2) و مشتقات آن واکنش قهوه ای شدن را در محصولات غذایی سرکوب می کنند، با این حال، استفاده از آنها به دلیل امکان تشکیل اجزای کمی سمی در محصولات غذایی سولفیته محدود شده است. جست‌وجو برای سایر مهارکننده‌ها ادامه دارد، با این حال، جایگزین‌هایی که تاکنون یافت شده است ( سیانید، دیمدون، هیدروکسیل آمین، هیدرازین، مرکاپتان، برم) به دلیل سمیت غیر قابل قبول هستند. با این حال، این مسیر محافظت در برابر تیرگی مانع از دست دادن اسیدهای آمینه (به عنوان مثال، لیزین) نمی شود، زیرا واکنش با یون های سولفیت در آخرین مراحل تشکیل ملانوئیدین رخ می دهد.

اکسیداسیون به اسیدهای آلدونیک، دی کربوکسیلیک و اورونیک... توانایی آلدوز برای اکسید شدن نیز برای غذا مهم است. تحت شرایط خاصی، اکسیداسیون به اسیدهای آلدونیک امکان پذیر است و فرم b سریعتر از فرم a اکسید می شود. محصول اکسیداسیون b-lactone است که با g-lactone و شکل آزاد آلدونیک اسید در تعادل است (شکل 14). شکل دوم در pH 3 غالب است.

شکل 14. اکسیداسیون D-گلوکز

Glucono-b-lactone می تواند در مواد غذایی در محیط های اسیدی خفیف که در آن واکنش آهسته رخ می دهد، مانند تولید برخی از محصولات لبنی وجود داشته باشد. تحت تأثیر اکسیدان های قوی تر (مثلاً اسید نیتریک)، اسیدهای دی کربوکسیلیک تشکیل می شوند.

اکسیداسیون به اسیدهای اورونیک تنها زمانی امکان پذیر است که گروه کربونیل محافظت شود (شکل 15).

برنج. 15. اکسیداسیون D-گالاکتوز به D-galacturonic اسید

یکی از روش های صنعتی برای به دست آوردن اسید گلوکورونیک - اکسیداسیون در طول هیدرولیز نشاسته - در شکل نشان داده شده است. 16.

برنج. 16. یکی از روشهای صنعتی بدست آوردن اسید گلوکورونیک

اسیدهای اورونیک در طبیعت رایج هستند. برخی از آنها اجزای ساختاری پلی ساکاریدها هستند که در فرآیندهای غذایی مانند ژل شدن و غلیظ شدن مهم هستند. پکتین(اسید دی گالاکترونیک)، اسید آلژینیکاز جلبک دریایی (D-mannuronic acid، a-guluronic acid).

اکسیداسیون کاتالیز شده توسط آنزیمدر اینجا ابتدا باید در مورد اکسیداسیون گلوکز تحت تأثیر گلوکز اکسیداز گفت.

از نقطه نظر کاربرد در فناوری های غذایی، سیستم گلوکز اکسیداز - کاتالاز مورد توجه است.

گلوکز اکسیداز دارای ویژگی استثنایی برای گلوکز است. عملکرد آن در نمودار نشان داده شده در شکل نشان داده شده است. 17.

برنج. 17. عمل گلوکز اکسیداز

این واکنش است روش موثرحذف اکسیژن از نوشیدنی ها (آبمیوه، آبجو)، زیرا اکسیژن در تشکیل پراکسیدها و موادی که منجر به تغییر رنگ و بوی محصولات می شود، نقش دارد. استفاده از گلوکز اکسیداز باعث می شود تا از سیر واکنش میلارد جلوگیری شود.

فرآیندهای تخمیر. تخمیر- فرآیندی (که در آن کربوهیدرات ها دخیل هستند) در تعدادی از فناوری های غذایی استفاده می شود: در هنگام تهیه خمیر در ساخت نان، در تولید آبجو، کواس، الکل، شراب و سایر محصولات.

تخمیر الکلی به دلیل فعالیت حیاتی تعدادی از میکروارگانیسم ها انجام می شود. معمولی ترین موجودات تخمیر الکلی مخمرهای جنس ساکارومایسس هستند. کل تخمیر الکلی را می توان با معادله زیر بیان کرد:

این معادله خلاصه این واقعیت را منعکس نمی کند که معمولاً علاوه بر محصولات تخمیر اصلی - اتیل الکل و دی اکسید کربن، برخی از مواد دیگر همیشه در مقادیر ناچیز تشکیل می شوند، به عنوان مثال، کهربا، اسید لیموو همچنین مخلوطی از آمیل، ایزوآمیل، بوتیل و سایر الکل ها، اسید استیک، دیکتون ها، استالدئید، گلیسیرین و تعدادی از ترکیبات دیگر که وجود مقادیر کمی از آنها عطر خاص شراب، آبجو و سایر نوشیدنی های الکلی را تعیین می کند. .

قندهای مختلف توسط مخمر با سرعت های مختلف تخمیر می شوند. گلوکز و فروکتوز که راحت ترین تخمیر می شوند، کندتر - مانوز، حتی آهسته تر - گالاکتوز; پنتوزها توسط مخمر تخمیر نمی شوند. از دی ساکاریدها، بستر مناسبی برای تخمیر الکلی است ساکارزو مالتوز... با این حال، هر دو قند تنها پس از هیدرولیز اولیه به مونوساکاریدهای تشکیل دهنده خود توسط آنزیم های a-glycosidase تخمیر می شوند.

در حضور اکسیژن، تخمیر الکلی متوقف می شود و مخمر انرژی لازم برای رشد و زندگی خود را از طریق تنفس اکسیژن دریافت می کند. در عین حال، مخمر قند را بسیار مقرون به صرفه تر از شرایط بی هوازی مصرف می کند. ختم تخمیر تحت تأثیر اکسیژن نامیده می شود. اثر پاستور».

نوع دیگری از تخمیر مهم برای فناوری مواد غذایی، تخمیر اسید لاکتیک است که در آن دو مولکول از یک مولکول هگزوز تشکیل می شود. اسید لاکتیک:

C 6 H 12 O 6 = 2CH 3 -CHOH-COOH

تخمیر اسید لاکتیک نقش بسیار مهمی در تولید محصولات اسید لاکتیک دارد. ماست، اسیدوفیلوس، کفیر، کومیسدر ساخت کواس، خمیر نان و مخمر مایع»برای پخت، برای ترشی کلم، خیار، برای سیلو کردن خوراک.

همه میکروارگانیسم هایی که باعث تخمیر اسید لاکتیک می شوند به دو دسته تقسیم می شوند گروه های بزرگ... گروه اول شامل میکروارگانیسم هایی است که درست هستند بی هوازیو تخمیر هگزوزها مطابق با معادله تخمیر اسید لاکتیک خلاصه شده در بالا. نامیده می شوند باکتری اسید لاکتیک هموفرمنتاتیو... گروه دوم توسط باکتری اسید لاکتیک هتروآنزیمیکه علاوه بر اسید لاکتیک، مقادیر قابل توجهی از محصولات دیگر، به ویژه اسید استیک و اتیل الکل را تشکیل می دهند.

محصولات نشاسته ای با طعم شیرین با استفاده از توانایی نشاسته برای ساکاره شدن تحت اثر اسیدها و آنزیم ها به دست می آیند. در طی هیدرولیز اسیدی نشاسته تحت تأثیر یونهای هیدروژن، پیوندهای گلیکوزیدی a-1،4- و a-1،6 شکسته می شوند. در محل گسیختگی، اتم هیدروژن آب با اکسیژن پل گلیکوزیدی، در اولین اتم کربن باقیمانده گلوکز، یک گروه آلدئیدی به شکل همی استال تشکیل می دهد. با افزایش تعداد شکست، توانایی کاهشی هیدرولیزها افزایش می یابد. محصول نهایی هیدرولیز اسیدی نشاسته گلوکز است. تبدیل نشاسته به گلوکز بیان می شود معادله کلیبسته به شرایط و مدت هیدرولیز اسیدی، هیدرولیزهای نشاسته ای به دست می آیند که در ترکیب کربوهیدراتی متفاوت هستند: محتوای دکسترین، تترا و تری ساکارید، مالتوز، گلوکز.

هیدرولیزهای نشاسته ای با GE بالا شیرین تر، مرطوب تر، فشار اسمزی را افزایش می دهند و دارای اثر نگهدارنده هستند. هیدرولیزها با GE کم با ویسکوزیته بالا، اثر ضد تبلور متمایز می شوند و می توانند فوم ها و امولسیون ها را تثبیت کنند.

در حال حاضر، هیدرولیز نشاسته با استفاده از آنزیم ها اهمیت فزاینده ای پیدا می کند. آنها به روش خاصی عمل می کنند. بنابراین، هیدرولیزها با ترکیب کربوهیدرات معین به دست می آیند. هیدرولیزهای نشاسته نیز با روش ترکیبی اسید-آنزیمی به دست می آیند.

مراحل کلی در تولید نشاسته هیدرولیز عبارتند از: آماده سازی نشاسته برای فرآوری - شستشو، خالص سازی از ناخالصی ها. هیدرولیز نشاسته - ژلاتینه شدن، مایع سازی و ساکاره شدن تا مرحله مورد نظر (با آزمایش ید بررسی می شود). خنثی سازی اسید یا غیر فعال سازی آنزیم؛ تصفیه هیدرولیزها از ناخالصی های نامحلول و محلول، از جمله رنگ. غلظت - تبخیر محصولات به دست آمده به شکل مایع، تبخیر و خشک کردن یا تبلور محصولات پودری.

شربت نشاسته

شربت نشاسته از نشاسته غلات و سیب زمینی تولید می شود.

ملاس محصولی از هیدرولیز ناقص نشاسته است. مایعی شیرین، غلیظ، بسیار چسبناک، بی رنگ یا با رنگ مایل به زرد است. ملاس متعلق به انواع اصلی مواد اولیه برای تولید شیرینی است که برای تهیه شربت های تجاری در نانوایی استفاده می شود. مواد اصلی تشکیل دهنده ملاس: دکسترین، گلوکز، مالتوز. توانایی کاهش دهنده ملاس به دلیل گلوکز و مالتوز است. شیرینی ملاس و رطوبت سنجی آن به میزان گلوکز آن بستگی دارد. ملاس که در آن مواد احیا کننده بیشتر توسط مالتوز نشان داده می شود، رطوبت کمتری دارد. هر چه دکسترین موجود در ملاس بیشتر باشد، ویسکوزیته آن بیشتر می شود و توانایی به تاخیر انداختن کریستالیزاسیون قندها را دارد.

بسته به هدف، ملاس با قند کم، با درجه متوسط ​​ساکاره شدن نشاسته - کاراملی و قند بالا - گلوکز تولید می شود. کسر جرمی مواد کاهنده (از نظر ماده خشک،٪) در ملاس: کم قند - 30-34، کارامل - 34-44 و گلوکز با قند بالا - 44-60.

در صنعت شیرینی سازی از ملاس با محتوای گلوکز پایین برای تولید محصولاتی استفاده می شود که به راحتی می توانند رطوبت محیط را جذب کنند - کارامل، حلوا و با افزایش - برای محصولاتی که در زمان نگهداری به سرعت خشک می شوند - رژ لب، آب نبات ها، بیسکویت، و غیره و کیفیت ملاس به طور قابل توجهی تحت تأثیر روش هیدرولیز نشاسته است.

ملاس هیدرولیز اسیدی.هنگام به دست آوردن ملاس، هیدرولیز نشاسته تحت عمل اسید کلریدریک با فشار اضافی و دمای حدود 140 درجه سانتیگراد انجام می شود.

همراه با گلوکز، شربت هیدرولیز اسید کم قند حاوی دکسترین های مولکولی بالا با درجات مختلف پلیمریزاسیون، از جمله آن هایی با خواص نزدیک به نشاسته است. چنین دکسترین ها قادر به برگشت سریع هستند. ملاس به راحتی شفافیت خود را از دست می دهد و شیری می شود. ویسکوزیته و چسبندگی بالای آن تولید کارامل را دشوار می کند.

با هیدرولیز اسیدی عمیق تر نشاسته، همراه با ساکاره شدن آن، واکنش های جانبی برگشت و تجزیه گلوکز رخ ​​می دهد. معکوس کردن گلوکز یک فرآیند برگشت پذیر پلیمریزاسیون آن با تشکیل دی ساکاریدهای عمدتاً - جنتیوبیوز، ایزومالتوز و دیگران، و همچنین تری ساکاریدها و الیگوساکاریدهای پیچیده تر است: در هیدرولیزهای نشاسته، محصولات معکوس کننده گلوکز می تواند 5 درصد یا بیشتر باشد. آنها تبلور ساکارز در شربت های شکر را به دلیل افزایش حلالیت مخلوط قند به تاخیر می اندازند.

تجزیه گلوکز در طول هیدرولیز نشاسته به دلیل واکنش اسیدی دمای متوسط ​​و بالا است. در این شرایط، کم آبی گلوکز امکان پذیر است. هنگامی که سه مولکول آب از گلوکز جدا می شوند، اکسی متیل فورفورال تشکیل می شود - یک ناپایدار

ترکیبی که می تواند به اسیدهای لوولینیک و فرمیک تجزیه شود. هنگامی که اکسی متیل فورفورال پلیمریزه می شود، رنگ های زرد قهوه ای تشکیل می شود.

محصولات تجزیه گلوکز که در ملاس انباشته می شوند، ترکیب، رنگ و رطوبت آن را افزایش می دهند. ملاس حاوی 0.002-0.008٪ اکسی متیل فورفورال است. ناخالصی های موجود در نشاسته به دمای بالا و سایر واکنش های جانبی با تشکیل ترکیبات تیره رنگ کمک می کند. ملاس جوشانده شده در دستگاه خلاء تا 78 درصد ماده خشک به سرعت در دمای 40-45 درجه سانتیگراد خنک می شود. روش اسیدی عمدتاً شربت کارامل تولید می کند - درجه ساکاریداسیون متوسط.

شربت بسیار قند - گلوکز به دست آمده از هیدرولیز اسید در طول ذخیره سازی به دلیل تبلور گلوکز ناپایدار است. به دلیل محتوای محصولات برگشتی، افزایش رنگ، طعم تلخی دارد.

استاندارد شده (از نظر ماده خشک)، علاوه بر مواد کاهنده، محتوای خاکستر - حداکثر 0.4-0.55٪، اسیدیته، بسته به نوع و نوع نشاسته - از 12 تا E7 میلی لیتر 1 نیوتن. محلول NaOH، pH ملاس - کمتر از 4.6 نیست. هنگام پختن نمونه کارامل از ملاس، باید یک آب نبات شفاف بدون لکه ها و رگه های تیره تشکیل شود.

ملاس آنزیمیهیدرولیز فرآیند هیدرولیز در دمای پایین (حدود 60 درجه سانتیگراد) انجام می شود. از آنزیم های دانه های جوانه زده غلات، کپک ها و باکتری ها استفاده می شود. آنزیم های آمیلولیتیک تجزیه، مایع شده و نشاسته را هدر می دهند. آنها به طور خاص عمل می کنند، بنابراین آنها هیدرولیزها را با یک ترکیب کربوهیدرات معین به دست می آورند.

آنزیم a-amylase پیوندهای a-1،4-glycosidic را عمدتاً در وسط ماکرومولکول های آمیلوز و آمیلوپکتین می شکافد و دکسترین های با وزن مولکولی کم و کمی مالتوز را تشکیل می دهد. P-آمیلاز همچنین پیوندهای a-1،4-glycosidic نشاسته را هیدرولیز می کند، اما به طور متوالی دو باقی مانده گلوکز - مالتوز را از انتهای غیر احیاکننده زنجیره ها جدا می کند. این آنزیم آمیلوز را تقریباً به طور کامل هیدرولیز می کند، آمیلوپکتین را به میزان 50-55٪، زیرا در شاخه های مولکول های دارای پیوند a-1،6 متوقف می شود و دکسترین های با وزن مولکولی بالا را بدون شکاف می گذارد. گلوکومیلاز نشاسته را کاملاً هیدرولیز می کند.

/ شربت نشاسته کم قند برای هیدرولیز آنزیمی از آنزیم a-amylase استفاده کنید. ملاس با محتوای کم مواد کاهنده به ویژه گلوکز مشخص می شود. عمدتاً از دکسترین با وزن مولکولی کم تشکیل شده است. PH در 5.6 این ملاس در طول نگهداری شفاف و مایع باقی می ماند. در تولید کارامل کم رطوبت و سایر محصولات قنادی که کاهش رطوبت برای آنها مهم است استفاده می شود.

ملاس قند بالا توسط هیدرولیز اسیدی آنزیمی تولید می شود. ابتدا نشاسته با اسید به مقدار 50-42 درصد مواد احیا کننده هیدرولیز می شود، سپس یک آنزیم آمیلاز به هیدرولیز خنثی شده که تا دمای 55 درجه سانتیگراد خنک شده است اضافه می شود و محتوای گلوکز به 41-43 درصد تنظیم می شود. این روش تشکیل محصولات برگشت و تجزیه گلوکز را کاهش می دهد. ملاس طعم شیرین خالصی دارد. می توان از آن برای جایگزینی جزئی شکر در تولید مارشمالو، شیرینی فوندانت و سایر محصولات استفاده کرد.

با استفاده از آنزیم گلوکو آمیلاز می توان شربت بسیار قندی با محتوای گلوکز بالاتر (47٪) و مقدار کل مواد احیا کننده (68-75٪) را به دست آورد. از این ملاس در پخت و پز کردن استفاده می شود.

شربت یو مالت بیشتر به عنوان محصولی شناخته می شود که از نشاسته و مواد خام حاوی نشاسته - ذرت، ارزن، آرد با کیفیت بالا به دست می آید. برای ساکاره کردن نشاسته، مالت حاوی آنزیم مالت‌ساز p-amylase اضافه می‌شود. رنگ این ملاس قهوه ای، بوی کمی مالت، طعم شیرین، با طعم مالت است. ماده Reducttrugotdtgh "حاوی حداقل 65٪، خاکستر - از نظر ماده خشک بیش از 1.3٪ نیست. شربت مالتوز در پخت و یا به عنوان شربت شیرین استفاده می شود. فناوری جدیدی برای تولید شربت مالتوز توسعه یافته است. آنها از نشاسته با استفاده از آماده سازی آنزیمی تهیه می شوند. شربت مالتوز به‌دست‌آمده از این طریق به دلیل میزان گلوکز پایین (تا 10 درصد) رطوبت کمی دارد، ویسکوزیته پایینی دارد و برای تهیه کارامل آب نباتی مناسب است.

شربت با مالتوز بالا برای به دست آوردن محصولات جدید - شربت های نشاسته هیدروژنه استفاده می شود. بسته به ترکیب کربوهیدرات ملاس، این شربت ها حاوی مالتیتول، سوربیتول و الکل های پلی هیدریک هستند. آنها شیرین تر از ملاس اصلی هستند. از نظر شیرینی ، مالتیتول تقریباً با ساکارز مطابقت دارد ، توسط بدن جذب نمی شود ، بنابراین می توان از آن در ساخت محصولات غذایی پر کالری استفاده کرد. شربت دکسترینو مالتوز عمدتاً از نشاسته سیب زمینی تحت تأثیر آنزیم های عصاره مالت به دست می آید. این یک مایع غلیظ چسبناک به رنگ زرد کهربایی با بوی و طعم مالت است، حاوی مقادیر تقریبا مساوی مالتوز و دکسترین، کمی گلوکز (نه بیشتر / یعنی 10٪ وزنی ملاس ماده خشک) است.

شربت مالتوز دکسترین با محتوای ماده خشک 79 یا 93 درصد (خشک) تولید می شود. از این ملاس برای تهیه محصولات برای تغذیه کودکان خردسال - شیر خشک و غیره استفاده می شود.

مالتز- عصاره - یک محصول غذایی رژیمی، که عصاره آب جوشانده خود مالت است.

نگهداری و حمل و نقل شربت نشاسته. تراکول در مخازن تا ظرفیت 2000 تن نگهداری می شود که سطح داخلی آن با لاک خوراکی پوشیده شده است. در مخازن راه آهن، چوبی و بشکه های فلزیبا پوشش داخلی لاکولا ^ لی با روی. Treacle در شیشه های شیشه ای بسته بندی می شود.

در طول ذخیره سازی، ورود رطوبت به ملاس غیرقابل قبول است، زیرا به راحتی در مکان های مایع جذب می شود. دمای بالای نگهداری ملاس را تیره می کند و تخمیر را تقویت می کند. تراکول باید در دمای حدود 10 درجه سانتیگراد و رطوبت نسبی تا 70 درصد نگهداری شود. مالتودکسترین ها محصولات هیدرولیز آنزیمی نشاسته نیز شامل مالتودکسترین ها - پلیمرهایی است که مولکول آنها از پنج تا ده باقیمانده گلوکز تشکیل شده است. سهم مواد احیا کننده در مالتودکسترین ها حدود 5-20 درصد است. مالتودکسترین ها بی مزه و بی بو هستند. در غلظت بیش از 30٪ / آنها محلول های چسبناکی را تشکیل می دهند که قادر به کاهش سرعت کریستالیزاسیون هستند. مالتودکسترین ها به عنوان پرکننده در تولید مواد غذایی استفاده می شوند. ژل مالتودکسترین مالتین قادر است مانند چربی ها ذوب شود. ژل آن امولسیون های پایداری را تشکیل می دهد. مالتین به عنوان افزودنی در تولید بستنی و خامه استفاده می شود.

هیدرولیز آنزیمی نشاسته

فرآیند اصلی در فرآوری مواد خام حاوی نشاسته در کارخانه های تخمیر، هیدرولیز نشاسته توسط آنزیم های آمیلولیتیک مالت و فرآورده های آنزیمی است. بخش کربوهیدرات نشاسته از دو پلی ساکارید تشکیل شده است: آمیلوز و آمیلوپکتین.

آمیلوز و آمیلوپکتین از باقی مانده های گلوکز C 6 H 10 O 5 ساخته می شوند. آمیلوز دارای وزن مولکولی 3 · 10 5 - 1 · 10 6 است، وزن مولکولی آمیلوپکتین به صدها میلیون می رسد. نمودار ساختار مولکول آمیلوز به شکل یک زنجیره طولانی از باقی مانده های گلوکز ارائه شده است که توسط پیوندهای α-1،4 گلوکوزیدی به هم مرتبط شده اند. چندین زنجیره موازی از این دست در مولکول آمیلوز به هم متصل هستند. در هر یک از آنها، بقایای گلوکز به صورت مارپیچی قرار گرفته اند. نمودار ساختار مولکول آمیلوپکتین به شکل یک زنجیره منشعب، متشکل از تعداد زیادی باقیمانده گلوکز (حدود 2500) ارائه شده است. زنجیره اصلی که شاخه های جانبی به آن متصل می شوند از 25 تا 30 باقیمانده گلوکز تشکیل شده است. هر شاخه جانبی منفرد از 15 تا 18 باقیمانده و بخش های زنجیره داخلی (بین شاخه ها) - از 8 تا 9 باقیمانده تشکیل شده است. زنجیره های جانبی نیز به نوبه خود به زنجیره های مجاور متصل می شوند. در آمیلوپکتین، باقی مانده های گلوکز در یک زنجیره، مانند آمیلوز، توسط یک پیوند α-1،4 به یکدیگر متصل می شوند. اما ارتباط بین زنجیره های منفرد در آمیلوپکتین توسط پیوندهای α-1،6-گلوکوزیدی انجام می شود.

هیدرولیز آنزیمی نشاسته توسط آنزیم های آمیلولیتیک انجام می شود. مجموعه آمیلولیتیک مالت (دانه جوانه زده) از α- و β- آمیلاز و دکستریناز (الیگو-α-1،6-گلوکوزیداز) تشکیل شده است. آماده سازی آنزیمی حاوی α-آمیلاز، الیگو-α-1،6-گلوکوزیداز و گلوکومیلاز است. هر آنزیم ویژگی های خاص خود را دارد که مشخصه های کیفی خاصی از محصولات به دست آمده را تعیین می کند.

α-آمیلاز یک آندوزیم است که پیوندهای α-1،4 را در مولکول آمیلوز و آمیلوپکتین هیدرولیز می کند. مکانیسم اثر آنزیم چند زنجیره ای، اختلال است. در نتیجه، محصولات هیدرولیز ناقص نشاسته - α-دکسترین ها تشکیل می شود، بنابراین α-آمیلاز آنزیم دکسترین نامیده می شود. با اثر طولانی مدت α-آمیلاز بر روی آمیلوز، آنزیم آن را تقریباً به طور کامل به مالتوز و مقدار کمی گلوکز تبدیل می کند.

اثر α-میلاز بر روی آمیلوپکتین منجر به تشکیل مالتوز و دکسترین با وزن مولکولی کم با 5 تا 8 باقیمانده گلوکز می شود. این رفتار آلفا آمیلاز به این دلیل است که آنزیم روی پیوندهای α-1،6-گلوکوزیدی در شاخه های ماکرومولکول های آمیلوپکتین عمل نمی کند.

β-آمیلاز اگزونزیمی است که پیوندهای α-1،4 را از انتهای غیر احیاکننده مولکول های آمیلوز و آمیلوپکتین هیدرولیز می کند و مالتوز را تشکیل می دهد. این آنزیم تشکیل دهنده قند است که پیوندهای α-1،6 را نمی شکند.

با اثر ترکیبی آلفا و بتا آمیلازها روی نشاسته، 95٪ به مالتوز و 5٪ به دکسترین های محدود کننده با وزن مولکولی کم حاوی پیوندهای α-1،6-گلوکزیدیک تبدیل می شود.

ارزن و مالت جو دوسر حاوی آنزیم دکستریناز هستند که پیوند α-1،6-گلوکزیدیک موجود در آمیلوپکتین را می شکند و دکسترین را محدود می کند.

گلوکوآمیلاز اگزونزیمی است که هر دو پیوند α-1،4- و α-1،6-گلوکوزیدی را می شکند. گلوکوآمیلاز که از انتهای غیرقابل احیا مولکول‌های آمیلوز و آمیلوپکتین عمل می‌کند، یک مولکول گلوکز را به شکل β جدا می‌کند.

عوامل اصلی مؤثر بر سرعت واکنش های آنزیمی عبارتند از دما، pH، غلظت مواد در بستر و آنزیم ها. با افزایش دما، هیدرولیز آنزیمی نشاسته تسریع می شود، اما با رسیدن به دمای معین، آنزیم ها غیرفعال می شوند.

بتا آمیلاز مالت جو دارای پایداری حرارتی پایینی است که در دمای 70 درجه سانتیگراد گرم شود، از بین می رود. غیرفعال سازی حرارتی این آنزیم در دمای 70 درجه سانتی گراد تقریباً در عرض چند دقیقه به طور کامل کامل می شود.

α-آمیلاز مالت جو پایداری حرارتی بالاتری دارد و در دمای حدود 80 درجه سانتیگراد تجزیه می شود.

دمای بهینه برای β-آمیلاز در مش 63 درجه سانتیگراد و برای α آمیلاز 70 درجه سانتیگراد است. V شرایط بهینهیک مولکول β-آمیلاز می تواند 237000 پیوند در دقیقه را هیدرولیز کند.

دمای بهینه برای عمل گلوکومیلاز قارچ ها و باکتری های میکروسکوپی 60-55 درجه سانتی گراد است. α-آمیلاز فرآورده های آنزیمی با منشاء باکتریایی پایداری حرارتی بالایی دارد. دمای بهینه عملکرد آن 85 - 95 درجه سانتیگراد است.

هر آنزیم دارای pH بهینه است که در آن بیشترین فعالیت را دارد. در مقادیر pH بالاتر یا پایین تر، فعالیت آنزیم کاهش می یابد. حداکثر فعالیت α-آمیلاز در pH 5.7 و β-آمیلاز در pH حدود 4.8 ظاهر می شود. در pH 2.3 و 9.7، آمیلازها به طور کامل غیر فعال می شوند.

مقدار pH بهینه برای α-آمیلاز قارچ های میکروسکوپی 4.5 - 5.0، برای گلوکوآمیلاز - 4.5 - 4.6، برای α-آمیلاز باکتریایی - 5.0 - 6.0 است.

سرعت واکنش آنزیمی با افزایش غلظت آنزیم افزایش می یابد، اما تا حد معینی. قبل از تشکیل 75 - 80٪ از مقدار نظری مالتوز (79.1 - 84.4 گرم از 100 گرم نشاسته)، واکنش ساکاره سازی به سرعت انجام می شود و سپس به شدت کند می شود: 1000 برابر کندتر از شروع تقسیم می شود. .

با افزایش غلظت مواد استخراجی در بستر، هیدرولیز آنزیمی نشاسته کند می شود. این به دلیل این واقعیت است که با افزایش غلظت مواد، ویسکوزیته مخلوط افزایش می یابد، در نتیجه فرآیند انتشار بین سوبسترا و آنزیم دشوارتر می شود.

هیدرولیز نشاسته معمولاً با رنگ تولید شده توسط محصولات میانی هیدرولیز با ید کنترل می شود. رنگ آمیزی در نتیجه آرایش مولکول های ید در داخل چرخش های مارپیچی باقی مانده های گلوکز رخ ​​می دهد. رنگ ترکیبات حاصل به دلیل طول زنجیره باقیمانده های گلوکز است.

نشاسته با ید رنگ آبی می دهد. نزدیک ترین به نشاسته، بزرگترین دکسترین ها - آمیلودکسترین ها (وزن مولکولی 10000 - 12000) با ید به رنگ آبی بنفش رنگ آمیزی می شوند. دکسترین های کوچکتر - اریترودکسترین ها (وزن مولکولی 4000 - 7000) - قرمز-قهوه ای؛ کوچکترین - آکرودکسترین ها و مالتودکسترین ها (وزن مولکولی 2900 - 3700) به هیچ وجه رنگ نمی گیرند.

نشاسته خام غیرژلاتینه شده توسط آمیلازها تجزیه می شود، اما بسیار کند. حمله آنزیم های آمیلولیتیک زمانی که روی نشاسته ژلاتینه شده اثر می گذارند افزایش می یابد. برای تسریع فرآیند ژلاتینه شدن و انحلال نشاسته محصولات غلات، توصیه می شود آنها را تحت عملیات حرارتی اولیه با بخار دادن تحت فشار قرار دهید. هنگامی که با آب گرم می شود، نشاسته از حالت جامد به حالت ژلاتینی می رسد - ژلاتینه می شود. در این حالت تورم دانه های نشاسته (گرانول) و به دنبال آن پاره شدن و پراکندگی آنها رخ می دهد.

با افزایش دما، خمیر شروع به مایع شدن می کند و سپس به مایع تبدیل می شود.

بنابراین، در جریان هیدرولیز نشاسته، باید سه مرحله را از هم تفکیک کرد: ژلاتینه شدن، مایع شدن و ساکاره شدن.

الزامات برای هیدرولیز آنزیمی نشاسته در گیاهان تخمیر متفاوت است. بنابراین، در تولید الکل، آنها تلاش می کنند تا حداکثر مقدار ممکن قندهای قابل تخمیر را به دست آورند، زیرا دکسترین ها مستقیماً توسط مخمر تخمیر نمی شوند. در شرایط تولید الکل، ساکاره شدن دکسترین ها در مرحله تخمیر اتفاق می افتد، زمانی که قبلا بیشترمالتوز تخمیر می شود. این فرآیند از نظر به دست آوردن بالاترین بازده الکل از نشاسته از اهمیت بالایی برخوردار است. بنابراین بسیار مهم است که آنزیم های ساکاره کننده فعالیت خود را تا پایان تخمیر حفظ کنند.

در صنعت آبجوسازی، هیدرولیز نشاسته باید انجام شود تا علاوه بر مالتوز، مقدار مشخصی آکرو و مالتودکسترین در مخمر وجود داشته باشد که طعم و گرانروی آبجو را تعیین می کند. برای انواع آبجو سبک، هیدرولیز نشاسته انجام می شود تا زمانی که 80-85٪ قندهای قابل تخمیر و 15-20٪ دکسترین ها که با ید رنگ نمی شوند، تشکیل شود.

تولید اتانول

بازار جهانی اتانول حدود 4 میلیارد دكالیتر (دكالیتر الكل مطلق) در سال است. رهبران تولید اتانول آمریکا، برزیل و چین هستند. در ایالات متحده آمریکا 97 کارخانه برای تولید اتانول از ذرت وجود دارد (35 کارخانه دیگر در حال ساخت هستند) با ظرفیت کل 1.5 میلیارد دکالیتر در سال.

جهات اصلی استفاده از اتانول در عمل جهانی:

- 60٪ - افزودنی به سوخت موتور.

− 25% − صنایع شیمیایی;

- 15 درصد - صنایع غذایی (سهم آن رو به کاهش است).

سوخت خودروهای مبتنی بر اتانول حاوی 10٪ اتانول (سوخت E-10) یا 85٪ اتانول (E 85) است. با قیمت نفت 60 تا 70 دلار در هر بشکه، بیواتانول به یک سوخت رقابتی تبدیل می شود. ورود اتانول به بنزین نیاز به افزودن سرب تترا اتیل به سوخت را از بین می برد که در نتیجه سمیت گازهای خروجی و مصرف سوخت کاهش می یابد.

در ایالات متحده، تحقیقات گسترده ای در مورد تولید بیواتانول از مواد گیاهی تجدید پذیر (از ساقه های ذرت، نیشکر و غیره) در حال انجام است.

در شرایط صنعتی، اتانول با هیدراتاسیون اتیلن در حضور یک کاتالیزور (H3PO4 روی سیلیکاژل)، از هیدرولیز مواد خام گیاهی (چوب، ساقه ذرت، نیشکر)، و همچنین از خام حاوی نشاسته به دست می آید. مواد (گندم، چاودار، تریتیکاله، سیب زمینی)، ملاس، سرم شیر، کنگر فرنگی اورشلیم. میانگین بازده اتیل الکل 95.5 درصد از 1 تن انواع متفاوتمواد خام در جدول 2.1 ارائه شده است.

جدول 2.1

بازده اتانول از انواع مختلف مواد خام

انتهای جدول 2.1

در کارخانه های تقطیر جمهوری بلاروس (حدود 70 کارخانه تقطیر با ظرفیت کل بیش از 9 میلیون دکالیتر در سال وجود دارد)، از مواد خام حاوی نشاسته، عمدتاً غلات غلات، برای تولید اتانول استفاده می شود. محتوای نشاسته در انواع مختلف غلات (در درصد) است: گندم - 48-57; چاودار - 46-53؛ جو - 43-55؛ جو دوسر - 34-40؛ ارزن - 42-60؛ ذرت - 61-70. دانه همچنین حاوی (به طور متوسط) شکر ~ 3٪. فیبر ~ 6٪؛ پنتوسان ها و مواد پکتین ~ 9٪. مواد نیتروژن (پروتئین) ~ 11٪ ، چربی ~ 3٪.

تولید کنندگان اتانول

در سنتز میکروبیولوژیکی، تولیدکنندگان کلاسیک اتانول مخمر - ساکارومیست ها و شیزوساکارومیست ها هستند. بیشتر اوقات از مخمر استفاده می شود ساکارومایسس سرویزیه,ساکارومایسس وینی,Schizosaccharomyces pombe.

ساکارومیست ها دارای سلول هستند شکل گرداندازه 10-15 میکرون، با جوانه زدن تکثیر می شود. اسکیزوساکارومیست ها دارای سلول های میله ای شکل بزرگ با قطر 4-5 میکرون و طول 18-20 میکرون هستند که با تقسیم ضرب می شوند. هر دو مخمر گلوکز، مانوز، فروکتوز، ساکارز، مالتوز را به خوبی تخمیر می کنند، گالاکتوز را دشوارتر تخمیر می کنند و قندهای پنتوز (گزیلوز، آرابینوز) را تخمیر نمی کنند.

بازده نظری اتانول از 100 کیلوگرم گلوکز تخمیر شده 51.14 کیلوگرم یا 64.80 لیتر است (این مقدار 48.86 کیلوگرم CO 2 تولید می کند). در عمل، بازده الکل 82-92 درصد نظری است که دلیل آن مصرف بخشی از بستر برای تکثیر و رشد مخمر و تشکیل محصولات جانبی است.

سنتز اتانول در سلول مخمر طبق طرح زیر انجام می شود:

محصولات جانبی تخمیر الکلی عبارتند از گلیسیرین، الکلهای بالاتر (فوزل)، اسیدهای آلی (استیک، پیروویک، لاکتیک، سوکسینیک)، آلدئیدها. در تخمیر الکلی، قند (گلوکز) برای تشکیل مواد مختلف به مقدار زیر مصرف می شود: اتانول - 46-47٪، دی اکسید کربن - 44-46٪، زیست توده مخمر - 1.8-4.0٪، گلیسیرین - 3-4٪. الکل های بالاتر - 0.3-0.7٪، اسیدهای آلی - 0.2-1.0٪، آلدئیدها - 0.1-0.2٪. با بازگشت مکرر مخمر به تخمیر، مصرف شکر برای تشکیل زیست توده کاهش می یابد و شدت تخمیر حتی اندکی افزایش می یابد.

تشکیل گلیسرول در طی تخمیر الکلی با این واقعیت توضیح داده می شود که در طول دوره القاء (قبل از تشکیل استالدئید)، یک واکنش جهش بین دو مولکول آلدئید فسفوگلیسریک تحت تأثیر آنزیم آلدهید موتاز با مشارکت یک مولکول آب رخ می دهد. . در این حالت، یک مولکول فسفوگلیسریک آلدئید برای تشکیل فسفوگلیسرول احیا می شود، در حالی که مولکول دیگر به اسید 3 فسفوگلیسریک اکسید می شود. فسفوگلیسیرین در واکنش های بعدی حتی پس از برش شرکت نمی کند اسید فسفریکمحصول جانبی تخمیر الکلی است. 3-فسفوگلیسریک اسید توسط مسیر EMF با تشکیل استالدئید تغییر شکل می دهد. پس از ظهور استالدئید، یک دوره تخمیر ثابت آغاز می شود، که در آن اکسیداسیون فسفوگلیسریک آلدهید به اسید فسفوگلیسریک به روشی پیچیده تر، با افزودن فسفات معدنی (مسیر EMF) انجام می شود. در این راستا، همراه با اتانول، همیشه در حین تخمیر مقدار مشخصی گلیسیرین تشکیل می شود.

هنگام اتصال استالدئید با بی سولفیت، فرآیند تخمیر به سمت تشکیل گلیسیرین هدایت می شود:

C 6 H 12 O 6 ® CH 3 CHO + CO 2 + CH 2 OH-CHOH-CH 2 OH.

در یک محیط قلیایی، مولکول استالدهید با مولکول دوم وارد واکنش ردوکس می شود و اتانول و اسید استیک را تشکیل می دهد. در همان زمان، گلیسرول در حال تجمع است. در مجموع، فرآیند با معادله زیر بیان می شود:

2C 6 H 12 O 6 + H 2 O ® ® 2CH 2 OH-CHOH-CH 2 OH + C 2 H 5 OH + CH 3 COOH + 2CO 2.

این تکنیک ها برای تولید صنعتی گلیسیرین استفاده می شود.

الکل های بالاتر از اسیدهای آمینه (به میزان کمتر از اسیدهای کتو) موجود در محیط تخمیر در نتیجه واکنش های متوالی آمینو اسید دآمینه، دکربوکسیلاسیون اسیدهای کتو تشکیل شده و کاهش آلدئیدها تشکیل می شوند.

از الکل های بالاتر موجود در ماش عبارتند از: پروپیل (از ترئونین تشکیل شده)، ایزوبوتیل (از والین)، آمیل (از ایزولوسین) و ایزوآمیل (از لوسین).

در حال حاضر، جستجوی فشرده برای میکروارگانیسم‌های تولیدکننده اتانول غیر سنتی که قادر به تخمیر طیف گسترده‌ای از بسترها با بهره‌وری اتانول بالا و افزایش مقاومت در برابر اتانول و دماهای بالا هستند، در حال انجام است. باکتری های سنتز کننده اتانول مورد توجه هستند. مثلا باکتری ها زایموموناس موبیلیساز نظر متابولیسم شدید با مخمرها متفاوت هستند: آنها نرخ ویژه بالایی برای تبدیل گلوکز به اتانول دارند، بازده اتانول بالاتری را ارائه می دهند (تا 95٪ از نظر تئوری ممکن) و تحمل بیشتری نسبت به الکل دارند. اما این باکتری ها به حضور بازدارنده ها (فورفورال، فنل ها) در محیط های غذایی حساس هستند و نیاز به تخمیر آسپتیک دارند.

باکتری های گرمادوست کلستریدیوم ترموسلوم(دمای رشد بهینه 68 درجه سانتیگراد) قادر به تبدیل مستقیم سلولز مواد خام گیاهی به اتانول هستند، اما ماده اولیه باید از لیگنین آزاد شود. با تبدیل مستقیم مواد خام گیاهی هنوز امکان دستیابی به بازده الکل بالا وجود ندارد.

سویه های مخمر قادر به تخمیر قند پنتوز ( Pachysolen tannophilus، Pichia stipitis، Candida shehata). بازده اتانول در طی تخمیر 100 کیلوگرم زایلوز به 35-47 لیتر می رسد.

در عمل داخلی تولید اتانول از مواد خام حاوی نشاسته، از مخمر استفاده می شود ساکارومایسس سرویزیهبا دمای بهینه تخمیر 29-30 درجه سانتیگراد.

ساکاره کردن نشاسته آنزیمی

تولیدکنندگان اتانول سنتی قادر به تجزیه پلی ساکاریدها نیستند، بنابراین، هنگام دریافت خار مریم، مواد خام حاوی نشاسته در معرض جوشاندن و ساکاره شدن هستند. بیشتر نشاسته گیاهی حاوی 20-25٪ آمیلوز و 80-75٪ آمیلوپکتین است. در سلول های گیاهی، نشاسته به شکل دانه (گرانول) است که اندازه آن از 1 تا 120 میکرون است (نشاسته سیب زمینی دارای دانه های 40-50 میکرون است، دانه های نشاسته دانه - 10-15 میکرون). نشاسته، آمیلوز و آمیلوپکتین نامحلول هستند آب سردالکل، اتر. آمیلوز به راحتی در آن حل می شود آب گرم، آمیلوپکتین - هنگامی که تحت فشار گرم می شود. ساختار شبکه ای مولکول های آمیلوپکتین باعث تورم دانه های نشاسته بدون انحلال آنها می شود (پیوندهای ثانویه در اثر هیدراتاسیون ضعیف می شوند). در دمای معین، گرانول ها شل می شوند، پیوندهای بین عناصر ساختاری منفرد شکسته می شود، یکپارچگی گرانول ها مختل می شود. در همان زمان، ویسکوزیته محلول به شدت افزایش می یابد - ژلاتینه شدن نشاسته رخ می دهد. برای خمیر، آرایش نامنظم مولکول ها مشخص است، از بین رفتن ساختار کریستالی. در دمای 120-130 درجه سانتیگراد، رب به راحتی متحرک می شود. کامل ترین انحلال آمیلوپکتین در نشاسته گندم در دمای 136-141 درجه سانتیگراد، در نشاسته سیب زمینی - در 132 درجه سانتیگراد رخ می دهد.

نشاسته حل شده در حین جوشاندن دانه یا سیب زمینی با آنزیم های آمیلولیتیک مالت دانه یا کشت میکروارگانیسم ها، عمدتاً قارچ ها و باکتری های رشته ای، هیدرولیز (ساکاره) می شود. از بین مواد گیاهی، فراوان ترین آنزیم های آمیلولیتیک دانه های جوانه زده غلات به نام مالت هستند. در حال حاضر، در صنعت الکل، آماده سازی آنزیمی بر اساس کشت قارچ های رشته ای (یا باکتری های جنس) باسیلوس) که دارای مزایای متعددی نسبت به مالت هستند. کشت قارچ رشته ای بر روی سبوس گندم یا آرد ذرت رشد می کند، در حالی که برای تولید مالت به دانه شرطی نیاز است. با مالت، میکروارگانیسم های خارجی در مقادیر زیادی به مخمر وارد می شوند که بر عملکرد اتانول تأثیر منفی می گذارد. کشت های عمیق قارچ ها در شرایط استریل رشد می کنند، آنها مخمر را با میکروارگانیسم های خارجی آلوده نمی کنند. کشت سطحی قارچ ها بسیار سریعتر (1.5-2.0 روز) از جوانه زدن دانه ها (9-10 روز) انجام می شود. قارچ‌ها مجموعه‌ای از آنزیم‌ها را تشکیل می‌دهند که نشاسته را عمیق‌تر هیدرولیز می‌کنند و همچنین همی سلولزها را به مونوساکاریدها تجزیه می‌کنند که باعث افزایش بازده اتانول از مواد خام می‌شود.

در فرآیند ساکاره سازی مواد خام حاوی نشاسته، آنزیم های مختلفی دخالت دارند. بهترین ارزش تولیدآمیلاز دارند α- و β-آمیلازها تنها شکستن پیوندهای α-1،4-گلوکوزیدی را کاتالیز می کنند. تحت عمل آلفا آمیلازها، پیوندها به طور تصادفی، اما عمدتاً در داخل زنجیره شکسته می شوند. نتیجه عمدتاً دکسترین، مقادیر کمی مالتوز و الیگوساکاریدها است. بر اساس ماهیت عمل، α-آمیلاز آمیلاز درون زا یا دکسترینوژن نامیده می شود.

عمل β-آمیلاز به پیوندهای انتهایی (خارجی) در نشاسته هدایت می شود، در حالی که به طور متوالی، با شروع از انتهای غیر احیا کننده زنجیره ها، دو باقی مانده گلوکز (مالتوز) جدا می شوند. β-آمیلاز نمی تواند محل های انشعاب در ماکرومولکول نشاسته را دور بزند، بنابراین هیدرولیز در پیوند آلفا-1،4-گلوکزیدیک ماقبل آخر متوقف می شود و دکسترین های با وزن مولکولی بالا در طول هیدرولیز آمیلوپکتین باقی می مانند. آمیلوز تقریباً به طور کامل توسط β-آمیلاز به مالتوز، آمیلوپکتین - فقط 50-55٪ تبدیل می شود.

در نتیجه عمل ترکیبی آلفا و بتا آمیلازها، مخلوطی از ساکاریدها تشکیل می شود که شامل مالتوز، مقدار کمی گلوکز و دکسترین های با وزن مولکولی کم است که در آن تمام پیوندهای آلفا-1،6-گلوکوزیدی نشاسته است. متمرکز هستند.

باکتری ها و قارچ های میکروسکوپی فاقد β-آمیلاز هستند، اما حاوی آلفا آمیلاز فعال هستند که در ترکیب اسیدهای آمینه در پروتئین و ویژگی عمل متفاوت است. به طور خاص، هنگامی که قارچ های میکروسکوپی توسط α-آمیلاز کاتالیز می شوند، مقادیر زیادی گلوکز و مالتوز تشکیل می شود. در بین آمیلازهای باکتریایی، آمیلازهای قندی و دکسترینوژنیک وجود دارد. اولی نشاسته را 60 درصد یا بیشتر هیدرولیز می کند، دومی 30 تا 40 درصد. آلفا آمیلازهای میکروبی، مانند آلفا و بتا آمیلازهای مالت، به پیوندهای α-1،6-گلوکوزیدی حمله نمی کنند.

قارچ های میکروسکوپی حاوی گلوکوآمیلاز هستند که شکستن پیوندهای α-1،4- و α-1،6-گلوکزیدیک در نشاسته را کاتالیز می کند. هنگامی که توسط این آنزیم کاتالیز می شود، باقی مانده های گلوکز به طور متوالی از انتهای غیر احیاکننده آمیلوز و آمیلوپکتین جدا می شوند. یک مولکول آب در محل شکستن پیوند به هم می پیوندد، بنابراین بازده نظری گلوکز در فرآیند هیدرولیز 111.11 درصد وزنی نشاسته است.

سه تا هستند راه های احتمالیبرهمکنش آنزیم با بستر (حاوی تعداد زیادی زنجیره): چند زنجیره ای، تک زنجیره ای و ترکیبی.

در یک روش چند زنجیره ای، مولکول آنزیم به طور تصادفی به یکی از زنجیره های پلی ساکارید حمله می کند، پیوندی را از آن جدا می کند و سپس به طور تصادفی به زنجیره های بعدی، از جمله، احتمالاً، زنجیره ای که قبلاً مورد حمله قرار گرفته است، حمله می کند. بنابراین، در طول وجود کمپلکس آنزیم-سوبسترا، تنها یک عمل کاتالیزوری رخ می دهد.

در روش تک زنجیره ای، مولکول آنزیم، به صورت تصادفی به یکی از زنجیره های پلی ساکارید حمله می کند، به طور متوالی حلقه ها را از آن جدا می کند تا زنجیره به طور کامل قطع شود. در طول وجود کمپلکس آنزیم-سوبسترا، تمام پیوندهای موجود برای آنزیم هیدرولیز می شوند.

روش ترکیبی یا روش حمله چندگانه، شامل این واقعیت است که چندین پیوند در طول وجود کمپلکس آنزیم-سوبسترا هیدرولیز می شوند. در این حالت پس از جدا شدن یک پیوند، آنزیم دفع نمی شود، بلکه به تأخیر می افتد. حمله با روش های متناوب تک زنجیره ای و چند زنجیره ای رخ می دهد.

مطالعات نشان داده اند که α- و β-آمیلازها هیدرولیز را طبق روش حمله چندگانه انجام می دهند (روش چند زنجیره ای برای α-آمیلاز باکتریایی معمول است).

در کارخانه های تقطیر خانگی از مالت خام (خشک نشده) به شکل شیر مالت، فرآورده های آنزیمی (گلوکاوامورین، آمیلوریزین، آمیلوسوبتیلین) با سطوح مختلف فعالیت یا مخلوطی از شیر مالت و یک آماده سازی آنزیمی برای ساکاره کردن نشاسته خام استفاده می شود.

فن آوری برای به دست آوردن مالت شامل فرآیندهای اصلی زیر است: خیساندن مواد خام با رطوبت 38-40٪. جوانه زدن دانه به مدت 10 روز در خانه مالت پنوماتیک در لایه ای به ضخامت 0.5-0.8 متر. مالت آسیاب در سنگ شکن های دیسکی یا چکشی. ضدعفونی مالت با فرمالین یا محلول سفید کننده و تهیه شیر مالت. شیر مالت از مخلوط کردن مالت خرد شده با آب (4 تا 5 لیتر آب به ازای هر 1 کیلوگرم مالت) به دست می آید.

مالت ساخته شده از دانه های مختلف حاوی مقادیر متفاوتی از هر یک از آنزیم های آمیلولیتیک است. به عنوان مثال، مالت جو دارای فعالیت آلفا و بتا آمیلولیتیک بالایی است، در حالی که مالت ارزن دارای فعالیت دکسترینولیتیک قوی است. اغلب مخلوطی از سه نوع مالت تهیه می شود: جو (50٪)، ارزن (25٪) و جو دوسر (25٪). هنگام تولید الکل از همان کشت از مالت از همان کشت استفاده نکنید.

خواندن: II. فناوری قالب گیری پنومو خلاء محصولات پلاستیکی. آگونیست های آلفا و بتا آدرنرژیک. اثرات اصلی، کاربرد. طیف اسید آمینه کلاژن هیدرولیز (درصد وزنی وزن) سموم، تهیه، تیتراسیون و کاربرد عملی آنها. سموم دریافت، تصفیه، تیتراسیون، کاربرد. سرم های آنتی سمی دریافت، تصفیه، تیتراسیون، کاربرد. عوارض حین استفاده و پیشگیری از آنها. کیت سخت افزار و نرم افزار (APC) (فناوری ابزار مجازی). شماره بلیط 51 آماده سازی هورمون های جنسی مردانه. مکانیسم عمل. کاربرد. مواد مخدر مفهوم آنابولتیک شماره بلیط 51 آماده سازی هورمون های جنسی مردانه. مکانیسم عمل.کاربرد. مواد مخدر مفهوم آنابولیتیک

نشاسته پلی ساکارید ذخیره اصلی در گیاهان است و مهمترین جزء کربوهیدراتی جیره است. نشاسته در دانه های غلات، غده ها، ریزوم ها به صورت دانه های نشاسته ذخیره می شود که بسته به نوع گیاه، شکل (کروی، تخم مرغی، عدسی یا نامنظم) و اندازه (1 تا 150 میکرون، به طور متوسط ​​30) متفاوت است. -50 میکرون).

دانه های نشاسته گونه های مختلف گیاهی:

الف - سیب زمینی؛ ب - گندم؛ ب - جو دوسر؛ G - برنج؛ د - ذرت؛ E - گندم سیاه.

1 - دانه نشاسته ساده، 2 - پیچیده، 3 - نیمه پیچیده.

نشاسته ساختار پیچیده ای دارد و از دو هموپلی ساکارید تشکیل شده است: آمیلوز محلول در آب و آمیلوپکتین نامحلول. نسبت آنها به نشاسته می تواند بسته به گیاه و نوع بافتی که از آن جدا شده است متفاوت باشد (آمیلوز 13-30٪؛ آمیلوپکتین 70-85٪).

آمیلوز از زنجیرهای غیرشاخه (خطی) حاوی 200-300 باقیمانده گلوکز تشکیل شده است که توسط یک پیوند گلیکوزیدی α (1 → 4) به هم متصل شده اند. با توجه به پیکربندی α در C-1، زنجیره ها یک مارپیچ با قطر 13 نانومتر تشکیل می دهند که در آن 6-8 باقیمانده گلوکز در هر نوبت وجود دارد. وزن مولکولی 50000 دا.

آمیلوپکتین دارای ساختاری منشعب است که در آن، به طور متوسط، یکی از 20-25 باقیمانده گلوکز حاوی یک زنجیره جانبی است که توسط یک پیوند گلیکوزیدی α (1 → 6) متصل شده است. در این حالت یک ساختار درخت مانند تشکیل می شود. وزن مولکولی تا 1-6 میلیون است بله.

هیدرولیز نشاسته در بسیاری از فناوری های غذایی به عنوان یکی از فرآیندهای ضروری برای اطمینان از کیفیت محصول نهایی وجود دارد. مثلا:

در نانوایی - فرآیند تهیه خمیر و پخت نان؛

در تولید آبجو - به دست آوردن مخمر آبجو و مالت خشک کردن.

در تولید کواس؛

در تولید الکل - تهیه مواد خام برای تخمیر.

در به دست آوردن محصولات مختلف نشاسته قندی - گلوکز، ملاس، شربت قند.

دو روش برای هیدرولیز نشاسته وجود دارد:

اسیدی - تحت تأثیر اسیدهای معدنی؛

آنزیمی - تحت تأثیر آماده سازی آنزیمی.

در طول هیدرولیز نشاسته تحت اثر اسیدها، ابتدا ضعیف شدن و شکستن پیوندهای ارتباطی بین ماکرومولکول های آمیلوز و آمیلوپکتین وجود دارد. این با نقض ساختار دانه های نشاسته و تشکیل یک توده همگن همراه است. سپس، پارگی پیوندهای گلیکوزیدی α (1 → 4) و α (1 → 6) با اضافه شدن در محل پارگی مولکول آب وجود دارد. در جریان هیدرولیز، تعداد گروه های آلدهید آزاد افزایش می یابد و درجه پلیمریزاسیون کاهش می یابد. در مراحل میانی، دکسترین، تری و تترا قندها، مالتوز تشکیل می شود. محصول نهایی هیدرولیز گلوکز است. هیدرولیز اسیدی به دلیل استفاده از غلظت های بالای اسیدها و دماهای بالا (بیش از 100 درجه سانتیگراد) دارای معایب قابل توجهی است که منجر به تشکیل محصولات تخریب حرارتی و کم آبی کربوهیدرات ها، ترانس گلیکوزیلاسیون و واکنش های برگشتی می شود.

در مقایسه با هیدرولیز اسیدی، هیدرولیز آنزیمی امیدوارکننده تر است و دارای مزایای زیر است:

1) کیفیت بالامحصول تولیدی، زیرا محصولات جانبی کمتری تشکیل می شود.

2) اختصاصی بودن عمل آنزیم ها به دست آوردن محصولی با خواص فیزیکی مشخص (مثلاً شیرینی) امکان پذیر است.

3) به بازده محصول بالا با هزینه های اقتصادی کمتر دست یافت.

هیدرولیز آنزیمی نشاسته با استفاده از آنزیم های آمیلولیتیک انجام می شود. این گروه شامل آلفا آمیلاز، بتا آمیلاز، گلوکوآمیلاز، پولولاناز و برخی آنزیم های دیگر است. هر کدام از آنها ویژگی های خاص خود را دارند.

α-آمیلاز- یک آنزیم که پیوندهای α (1-4) -گلیکوزیدی را در مولکول آمیلوز یا آمیلوپکتین هیدرولیز می کند و منجر به تشکیل دکسترین می شود - محصولات هیدرولیز ناقص نشاسته و مقدار کمی گلوکز و مالتوز:

α-آمیلاز در حیوانات (بزاق و پانکراس)، در گیاهان عالی (دانه های جوانه زده جو، گندم، چاودار، ارزن) و در میکروارگانیسم ها (قارچ های جنس Aspergillus، Rhizopus، باکتری های جنس Bacillus subtilis) یافت می شود.

بتا آمیلاز- اگزوآنزیم، پیوندهای α (1-4) -گلیکوزیدی را از انتهای غیر احیاکننده مولکول آمیلوز، آمیلوپکتین با تشکیل مالتوز (54-58٪) هیدرولیز می کند، یعنی. فعالیت سم زدایی مشخصی را نشان می دهد. یکی دیگر از محصولات واکنش بتا دکسترین (42-46٪) است. این آنزیم در بافت گیاهان عالی توزیع می شود.

گلوکوآمیلازیک اگزونزیم است که از انتهای غیر احیاکننده مولکول های آمیلوز و آمیلوپکتین عمل می کند و با هیدرولیز پیوندهای گلیکوزید α (1-4) - و α (1-6) - مولکول های گلوکز را جدا می کند. این آنزیم اغلب در میکرومیست ها از جنس Aspergillus، Rhizopus یافت می شود.

مکانیسم عمل انواع متفاوتآمیلاز به نشاسته:

تکنولوژی تولید نشاسته

مواد اولیه تولید صنعتی نشاسته سیب زمینی، ذرت، گندم، برنج، سورگوم است. تکنولوژی تولید نشاسته سیب زمینی را در نظر بگیرید. شامل مراحل زیر است:

شستن سیب زمینی از کثیفی و ناخالصی در واشر سیب زمینی؛

وزن کردن؛

آسیاب ریز سیب زمینی روی سیب زمینی سازهای پرسرعت برای به دست آوردن غلات سیب زمینی (هرچه بیشتر خرد شود نشاسته کاملتر از سلول ها آزاد می شود، اما مهم است که به خود دانه های نشاسته آسیب نرسانید).

درمان گریل سیب زمینی با دی اکسید گوگرد یا اسید سولفور (برای بهبود کیفیت نشاسته، سفیدی آن و جلوگیری از رشد میکروارگانیسم ها).

جداسازی گریل با استفاده از سانتریفیوژها یا سیستم های هیدروسیکلون؛

تصفیه شیر نشاسته - تصفیه نشاسته از پوره روی الک تصفیه.

شستشوی نشاسته در هیدروسیکلون

نتیجه یک نشاسته خام با رطوبت 40-52٪ است. بر خلاف دریافت خشک که شامل عملیات زیر است: حذف مکانیکی رطوبت اضافی، خشک کردن، پرس و بسته بندی، مشمول ذخیره سازی طولانی مدت نیست.

در تولید تعدادی از محصولات استفاده از نشاسته اصلاح شده موثر است:

- تورم نشاسته (از پیش ژلاتینه شده) از خشک کردن خمیر بر روی خشک کن های مخصوص و به دنبال آن خرد کردن فیلم به صورت پودر به دست می آید که ذرات آن با خیس شدن با آب متورم شده و حجم آن افزایش می یابد. از نشاسته متورم شده استفاده می شود صنایع غذایی(محصولات فست فودتثبیت کننده ها و غلیظ کننده ها در غذاها بدون حرارت).

- اکسید شده نشاسته از اکسیداسیون نشاسته با عوامل اکسید کننده مختلف (KMnO 4، KBrO 3 و غیره) بدست می آید. بسته به روش اکسیداسیون، محصولات دارای ویسکوزیته و خواص ژل شدن متفاوتی هستند. در استفاده می شوند صنعت کاغذبرای افزایش استحکام کاغذ به عنوان یک تانن و در حالت اکسیداسیون کم (تا 2٪) در صنایع غذایی. بنابراین یکی از انواع نشاسته اکسیده - ژل کننده به جای آگار و آگاروئید در تولید فرآورده های مارمالاد به عنوان ژل کننده استفاده می شود.

- نشاسته های جایگزین:

فسفات های مونوکرک (استرهای مونوفسفات نشاسته) از واکنش مخلوط خشک نشاسته و نمک های اسیدی ارتو، پیرو یا تری پلی فسفات در دماهای بالا به دست می آیند. در مقایسه با نشاسته معمولی، آنها خمیرهای پایداری را تشکیل می دهند که مشخصه آن افزایش شفافیت، مقاومت در برابر یخ زدگی و ذوب است.

دی کلروفسفات ها (نشاسته های متقاطع) را می توان از واکنش نشاسته با تری متافسفات سدیم، اکسی کلرید فسفر و غیره به دست آورد که خمیرهایی را تشکیل می دهند که در برابر گرما و تنش های مکانیکی مقاوم هستند. از آنها در تولید سس مایونز، شیرینی، سس سالاد، فرآورده های گوشتی و غیره استفاده می شود.

نشاسته استیله شده (استات نشاسته) را می توان با تیمار نشاسته با اسید استیک یا انیدرید استیک به دست آورد. آنها توانایی تشکیل خمیرهای شفاف پایدار را دارند که پس از خشک شدن، لایه های قوی تشکیل می دهند. در صنایع غذایی به عنوان قوام دهنده و همچنین در تولید غذاهای منجمد، پودرهای فوری و ... استفاده می شود.