Ածխաջրերի հիդրոլիզ... Շատերի մեջ սննդի արտադրությունտեղի է ունենում սննդի գլիկոզիդների, օլիգոսաքարիդների և պոլիսախարիդների հիդրոլիզ։ Հիդրոլիզը կախված է բազմաթիվ գործոններից՝ pH, ջերմաստիճան, անոմերական կոնֆիգուրացիա, ֆերմենտային բարդույթ: Այն կարևոր է ոչ միայն սննդամթերքի ստացման, այլև դրանց պահպանման գործընթացների համար։ Վերջին դեպքում հիդրոլիզի ռեակցիաները կարող են հանգեցնել անցանկալի գունային փոփոխությունների կամ, պոլիսախարիդների դեպքում, կարող են հանգեցնել գելերի ձևավորման անկարողության։

Այժմ մեծ ուշադրություն է դարձվում հացահատիկի շաքարի տարբեր օշարակներ ստանալուն օսլա պարունակող էժան հումքից և օսլայից (տարեկան, եգիպտացորեն, սորգո և այլն): Դրանց արտադրությունը կրճատվում է ամիլոլիտիկ ֆերմենտային պատրաստուկների (a-amylase, glucoamylase, b-amylase) տարբեր համակցությունների օգտագործման վրա: Գլյուկոզա ստանալը (գլյուկոամիլազի օգտագործմամբ), այնուհետև գլյուկոզա իզոմերազի գործողությունը հնարավորություն է տալիս ստանալ գլյուկոզա-ֆրուկտոզա և բարձր ֆրուկտոզայի օշարակներ, որոնց օգտագործումը հնարավորություն է տալիս փոխարինել սախարոզը շատ ոլորտներում:

Օսլայից շաքարի օշարակներ ստանալիս օսլայի D-գլյուկոզայի փոխակերպման աստիճանը չափվում է միավորներով. գլյուկոզայի համարժեք(GE) ձևավորված վերականգնող շաքարների պարունակությունն է (%-ով)՝ արտահայտված գլյուկոզայով մեկ չոր նյութի (DS) օշարակի մեջ:

Աղյուսակ 10. Բարձր ֆրուկտոզայի բնորոշ օշարակների բաղադրությունը և քաղցրությունը

Օսլայի հիդրոլիզ.

1. Թթուների ազդեցության տակ օսլայի հիդրոլիզի ժամանակ նախ տեղի է ունենում ասոցիատիվ կապերի թուլացում և խզում ամիլոզայի և ամիլոպեկտինի մակրոմոլեկուլների միջև։ Սա ուղեկցվում է օսլայի հատիկների կառուցվածքի խախտմամբ և միատարր զանգվածի ձևավորմամբ։ Հաջորդը գալիս է a-D- (l, 4) - և a-D- (1,6) - կապերի խզումը՝ խզման վայրում ջրի մոլեկուլի ավելացումով։ Հիդրոլիզի ընթացքում ազատ ալդեհիդային խմբերի թիվը մեծանում է, իսկ պոլիմերացման աստիճանը նվազում է։ Որպես հիդրոլիզ և աճ նվազեցնելով(նվազեցնող) նյութերը, դեքստրինների պարունակությունը նվազում է, գլյուկոզան՝ ավելանում, սկզբում մեծանում է մալտոզայի, տրի– և տետրաշաքարի կոնցենտրացիան, ապա նվազում է դրանց քանակը (նկ. 11)։ Հիդրոլիզի վերջնական արդյունքը գլյուկոզան է: Միջանկյալ փուլերում ձևավորվում են դեքստրիններ, եռաշաքարներ և տետրաշաքարներ, մալթոզա։ Գլյուկոզայի համարժեքի որոշակի արժեք համապատասխանում է այդ արտադրատեսակների որոշակի հարաբերակցությանը, և փոփոխելով հիդրոլիզի տևողությունը և դրա իրականացման պայմանները, հնարավոր է ստանալ առանձին հիդրոլիզի արտադրանքի տարբեր հարաբերակցություններ գլյուկոզայի այս կամ այն ​​արժեքով: համարժեք։

Բրինձ. 11. Օսլայի թթվային հիդրոլիզի ժամանակ շաքարի պարունակության փոփոխություն

Թթվային հիդրոլիզը վաղուց կենտրոնական է եղել օսլայից գլյուկոզայի արտադրության մեջ: Այս մեթոդը ունի մի շարք նշանակալի թերություններ, որոնք կապված են թթուների բարձր կոնցենտրացիաների օգտագործման հետ և բարձր ջերմաստիճանի, որը հանգեցնում է ածխաջրերի ջերմային քայքայման և ջրազրկման արտադրանքների առաջացմանը և տրանսգլիկոզիլացման ռեակցիային։

2. Օսլան նույնպես հիդրոլիզվում է ամիլոլիտիկ ֆերմենտների ազդեցությամբ։ Ամիլոլիտիկ ֆերմենտների խումբը ներառում է a- և b-amylase, glucoamylase և որոշ այլ ֆերմենտներ: Ամիլազները երկու տեսակի են. էնդո-և էկզամիլազ.

Հստակ արտահայտված էնդոամիլազէ ա-ամիլազունակ է կոտրել ներմոլեկուլային կապերը ենթաշերտի բարձր պոլիմերային շղթաներում: Գլյուկոամիլազև բ- ամիլազեն էկզամիլազներ, այսինքն. ֆերմենտներ, որոնք հարձակվում են սուբստրատի վրա ոչ վերականգնող ծայրից:

ա-ամիլազ, գործելով օսլայի ամբողջ հատիկի վրա, հարձակվում է դրա վրա՝ թուլացնելով մակերեսը և առաջացնելով ալիքներ ու ակոսներ, այսինքն՝ ասես հատիկները կտոր-կտոր անելով (նկ. 12)։ Ժելատինացված օսլան դրա միջոցով հիդրոլիզացվում է՝ առաջացնելով մթերքներ, որոնք ներկված չեն յոդով, հիմնականում՝ ցածր մոլեկուլային քաշի դեքստրիններով։ Օսլայի հիդրոլիզի գործընթացը բազմաստիճան է։ Գործընթացի առաջին փուլերում a-ամիլազի գործողության արդյունքում հիդրոլիզատում կուտակվում են դեքստրիններ, այնուհետև առաջանում են յոդով չներկված տետրա և տրիմալտոզա, որոնք շատ դանդաղ հիդրոլիզվում են ա-ամիլազով և վերածվում դի. - և մոնոսաքարիդներ:

Բրինձ. 12. Օսլայի հիդրոլիզ ա-ամիլազով

Ա-ամիլազով օսլայի (գլիկոգենի) հիդրոլիզի սխեման կարող է ներկայացվել հետևյալ կերպ.

b-ամիլազը էկզամիլազ է, որն արտահայտում է մերձեցում ամիլոզայի կամ ամիլոպեկտինի գծային շրջանի չկրճատող ծայրից նախավերջին a- (1,4) - կապի համար (նկ. 13): Ի տարբերություն a-amylase-ի, b-amylase գործնականում չի հիդրոլիզացնում բնածին օսլան. ժելատինացված օսլան հիդրոլիզվում է մինչև մալտոզա՝ b կոնֆիգուրացիայով: Շղթան կարելի է գրել հետևյալ կերպ.

Օսլայի ֆերմենտային հիդրոլիզը առկա է սննդի բազմաթիվ տեխնոլոգիաներում՝ որպես վերջնական արտադրանքի որակն ապահովելու անհրաժեշտ գործընթացներից մեկը՝ հացաբուլկեղենում (խմորի պատրաստման և հացի թխման գործընթաց), գարեջրի արտադրություն (գարեջրի կաթնաշոռի ստացում, ածիկի չորացում), կվաս։ (թթխմորով հացի ստացում), սպիրտ (ֆերմենտացման հումք պատրաստելը), շաքարային օսլա տարբեր մթերքներ (գլյուկոզա, մելաս, շաքարի օշարակներ)։

3. Հիդրոլիզի թթու-ֆերմենտային մեթոդը ներառում է թթվով նախնական մշակումը, այնուհետև a-, b- և (կամ) գլյուկոամիլազի ֆերմենտների գործողությունը: Օսլայի հիդրոլիզի նման համակցված մեթոդի օգտագործումը լայն հնարավորություններ է բացում տվյալ բաղադրության օշարակներ ստանալու համար։

Սախարոզայի հիդրոլիզ.Քանի որ սախարոզը որպես հումք օգտագործվում է արդյունաբերության շատ ճյուղերում, անհրաժեշտ է հաշվի առնել դրա հիդրոլիզացման բացառիկ ունակությունը։ Դա կարող է առաջանալ փոքր քանակությամբ սննդային թթուների առկայության դեպքում տաքացնելիս: Ստացված վերականգնող շաքարները (գլյուկոզա, ֆրուկտոզա) կարող են մասնակցել ջրազրկման, կարամելացման և մելանոիդինի առաջացման ռեակցիաներին՝ ձևավորելով գունավոր և անուշաբույր նյութեր։ Որոշ դեպքերում դա չի կարող ցանկալի լինել:

Սախարոզի ֆերմենտային հիդրոլիզը բ-ֆրուկտոֆուրանոսիդազի (սուկրազ, ինվերտազ) ազդեցության տակ դրական դեր է խաղում սննդի մի շարք տեխնոլոգիաներում։ Երբ b-fructofuranosidase-ը գործում է սախարոզայի վրա, առաջանում են գլյուկոզա և ֆրուկտոզա։ Դրա շնորհիվ հրուշակեղենի մեջ (մասնավորապես՝ ֆոնդան կոնֆետներում) b-fructofuranosidase-ի ավելացումը կանխում է կոնֆետների հնացումը, հացաբուլկեղենի մեջ այն օգնում է բարելավել բույրը։ Սախարոզայի ինվերսիան բ-ֆրուկտոֆուրանոսիդազի ազդեցության տակ տեղի է ունենում խաղողի գինիների արտադրության սկզբնական փուլում։ Զովացուցիչ ըմպելիքների արտադրության մեջ օգտագործվում են սախարոզայի վրա β-ֆրուկտոֆուրանոսիդազի ազդեցությամբ ստացված ինվերտ օշարակները։

Ոչ օսլա պարունակող պոլիսախարիդների ֆերմենտային հիդրոլիզ:Այս հիդրոլիզը տեղի է ունենում ցելյուլոլիտիկ, հեմիկելուլազայի և պեկտոլիտիկ համալիրի ֆերմենտների ազդեցության ներքո: Այն օգտագործվում է սննդի տեխնոլոգիայում՝ հումքի ավելի ամբողջական վերամշակման և արտադրանքի որակը բարելավելու համար։ Օրինակ, ոչ օսլա պարունակող պոլիսախարիդների (պենտոզաններ և այլն) հիդրոլիզը ածիկի ժամանակ կարևոր է գունավոր և անուշաբույր արտադրանքի հետագա ձևավորման համար (ծիկ չորացնելու և գարեջրի որոշակի օրգանոլեպտիկ հատկություններ ստեղծելիս): Հյութերի արտադրության և գինեգործության մեջ՝ պարզաբանման, հյութի բերքատվության բարձրացման, ֆիլտրման պայմանների բարելավման համար։

Ցելյուլոզայի հիդրոլիզը տեղի է ունենում ցելյուլոլիտիկ ֆերմենտների համալիրի ազդեցության ներքո: Ժամանակակից հասկացությունների համաձայն, ցելյուլոզայի հիդրոլիզը ցելյուլոլիտիկ համալիրի ֆերմենտների ազդեցության տակ կարող է ներկայացվել հետևյալ կերպ.

Ջրազրկման և ածխաջրերի ջերմային քայքայման ռեակցիաները... Սննդային հումքը սննդամթերքի վերածելիս այդ ռեակցիաները կարևոր տեղ են գրավում։ Նրանք կատալիզացվում են թթուների և ալկալիների կողմից, և նրանցից շատերը հետևում են բ-վերացման ճանապարհին: Պենտոզները, որպես ջրազրկման հիմնական արգասիք, տալիս են ֆուրֆուրալ, hexoses - օքսիմեթիլֆուրֆուրալև այլ ապրանքներ, ինչպիսիք են 2-հիդրօքսիացետիլֆուրան, իզոմալտոլև մալթոլ... Այս ջրազրկման արտադրանքի ածխածնային շղթաների մասնատումը հանգեցնում է առաջացման մկանաթթուներ, կաթնաթթուներ, քացախաթթուներև մի շարք այլ միացություններ։ Ստացված որոշ ապրանքներ ունեն որոշակի հոտ և, հետևաբար, կարող են սննդամթերքին ցանկալի կամ, հակառակը, անցանկալի բույր հաղորդել: Այս ռեակցիաները պահանջում են բարձր ջերմաստիճան:

Շաքարների ջերմային մշակման ժամանակ տեղի ունեցող ռեակցիաները կարելի է բաժանել նրանց, որոնք անցնում են առանց C-C կապերը խզելու և դրանց, որոնք ընթանում են դրանց խզման հետ։ Առաջինները ներառում են անոմերացման ռեակցիաներ.

և ներքին ալդոզ-կետոզի փոխակերպում, օրինակ.

Բարդ ածխաջրերում, ինչպիսին է օսլան, տաքացման ծանր պայմաններում՝ պիրոլիզի բարձր ջերմաստիճանում (200 ° C) - տրանսգլիկոզիլացման ռեակցիաները կարևոր դեր են խաղում: Այս պայմաններում ժամանակի ընթացքում (1,4) -a-b-կապերի քանակը նվազում է, առաջանում են a (l, 6) -a-D- և զույգ (1,2) -b-D կապեր։

Երբ գլյուկոզա է ստացվում օսլայի թթվային հիդրոլիզով, որը սովորաբար իրականացվում է խիստ թթվային միջավայրում բարձր ջերմաստիճանում, իզոմալտոզաև ջենտիոբիազ... Նման ռեակցիաների առաջացումը գլյուկոզա արտադրելու թթվային մեթոդի բացասական հատկանիշն է։

Որոշ մթերքների ջերմային մշակումը կարող է առաջացնել անջուր շաքարի զգալի քանակություն, հատկապես, երբ չոր վերամշակված մթերքները, որոնք պարունակում են D-գլյուկոզա կամ D-գլյուկոզա պոլիմերներ:

C-C կապերի ճեղքման հետ կապված ռեակցիաները հանգեցնում են առաջացման ցնդող թթուներ, կետոններ, դիկետոններ, ֆուրաններ, սպիրտներ, անուշաբույր նյութեր, ածխածնի օքսիդ և երկօքսիդ.

Շագանակագույն արտադրանքի ձևավորման ռեակցիաներ... Սննդամթերքի շագանակագույն գույնը կարող է առաջանալ օքսիդատիվ կամ ոչ օքսիդացնող ռեակցիաների արդյունքում: Օքսիդատիվ կամ ֆերմենտային դարչնացումռեակցիա է ֆենոլային սուբստրատի և թթվածնի միջև, որը կատալիզացվում է պոլիֆենոլ օքսիդազ ֆերմենտի կողմից: Խնձորի, բանանի, տանձի կտորների վրա առաջացող այս շագանակացումը կապված չէ ածխաջրերի հետ:

Ոչ օքսիդատիվ կամ ոչ ֆերմենտային շագանակագույնացումշատ լայնորեն ներկայացված է սննդամթերքում։ Այն կապված է ածխաջրերի ռեակցիաների հետ և ներառում է ֆենոմենը կարամելացումև ածխաջրերի փոխազդեցությունը սպիտակուցների կամ ամինների հետ... Վերջինս հայտնի է որպես Մեյլարդի ռեակցիա։

Կարամելացում.Ածխաջրերի, հատկապես շաքարների և շաքարի օշարակների ուղղակի տաքացումը խթանում է ռեակցիաների մի համալիր, որը կոչվում է կարամելացում... Ռեակցիաները կատալիզացվում են թթուների, ալկալիների և որոշ աղերի ցածր կոնցենտրացիաներով։ Սա արտադրում է շագանակագույն արտադրանք՝ բնորոշ կարամելի համով: Պայմանները կարգավորելով՝ կարելի է ռեակցիաներն ուղղել հիմնականում բուրմունք ստանալու կամ գունավոր մթերքների առաջացմանը։ Շաքարային լուծույթների չափավոր (սկզբնական) տաքացումը հանգեցնում է անոմերային փոփոխությունների, գլիկոզիդային կապերի խզման և նոր գլիկոզիդային կապերի առաջացման։ Բայց հիմնականը ջրազրկման ռեակցիան է՝ անջուր օղակների առաջացմամբ։ Որպես արդյունք, դիհիդրոֆուրանոններ, ցիկլոպենտանոլոններ, ցիկլոհեքսանոլոններ, պիրոններԿոնյուգացված կրկնակի կապերը կլանում են որոշակի ալիքի երկարության լույսը` արտադրանքին տալով շագանակագույն գույն: Հաճախ չհագեցած օղակների համակարգերում կարող է առաջանալ խտացում պոլիմերային օղակների համակարգերում: Սովորաբար սախարոզան օգտագործվում է կարամելի գույնի և համի արտադրության համար: Ծծմբաթթվի կամ թթվային ամոնիումի աղերի առկայությամբ սախարոզայի լուծույթը տաքացնելով՝ ստացվում են ինտենսիվ գունավորված պոլիմերներ։ շաքարի գույնՏարբեր սննդամթերքներում օգտագործելու համար՝ խմիչքների, կարամելի և այլնի արտադրության մեջ: Այս պոլիմերների կայունությունն ու լուծելիությունը մեծանում է НSO 3 -իոնների առկայության դեպքում.

Կարամելային պիգմենտները պարունակում են տարբեր խմբեր. հիդրօքսիլ, թթու, կարբոնիլ, էնոլ, ֆենոլԿարամելային պիգմենտների առաջացման ռեակցիայի արագությունը մեծանում է ջերմաստիճանի և pH-ի բարձրացման հետ: Բուֆերային աղերի բացակայության դեպքում, պոլիմերային միացություն հումինդառը համով ( միջին բանաձեւ C 125 H 188 O 90); սննդամթերքի արտադրության մեջ դա պետք է հաշվի առնել և թույլ չտալ, որ ձևավորվի:

Կարամելացման ժամանակ տեղի ունեցող ռեակցիաների համալիրը հանգեցնում է յուրահատուկ համով և բույրով օղակաձև համակարգերի ձևավորմանը։ Այսպիսով, մալթոլը և իզոմալտոլը թխած հացի հոտ ունեն, 2-Н-4-հիդրօքսի-5-մեթիլֆուրանոն-3-ը՝ տապակած մսի հոտը։ Բացի այդ, այս մթերքներն ունեն քաղցր համ, ինչն էլ պայմանավորում է դրանց դրական դերը մթերքներում։

Maillard ռեակցիա (մելանոիդի ձևավորում):Մեյլարդի ռեակցիան սննդամթերքի ոչ ֆերմենտային շագանակագույն ռեակցիայի առաջին քայլն է: Ռեակցիան պահանջում է վերականգնող շաքար, ամինային միացություն (ամինաթթուներ, սպիտակուցներ) և մի քիչ ջուր:

Բրինձ. 13.Սննդամթերքի կարմրելու ժամանակ փոխակերպումների սխեմատիկ պատկերը

Սննդի մթնեցման ժամանակ տեղի ունեցող բոլոր գործընթացները (նկ. 13) դեռ հստակ սահմանված չեն, սակայն նախնական փուլերը շատ մանրամասն ուսումնասիրված են։ Պարզվել է, որ ի լրումն Maillard ռեակցիայի, ջրազրկումը տեղի է ունենում օքսիմեթիլֆուրֆուրալի ձևավորմամբ, շղթայի պատռվածքով, դիկարբոնիլային միացությունների ձևավորմամբ, մելանոիդինի պիգմենտների ձևավորմամբ, որոնք ձևավորվում են վերջնական փուլերում և ունեն կարմիր-շագանակագույն գույն: դեպի մուգ շագանակագույն: Եթե ​​առաջին փուլերում հնարավոր է որոշակի գունազրկում վերականգնող նյութերի ավելացումով (օրինակ՝ սուլֆիտ), ապա վերջնական փուլում դա այլևս հնարավոր չէ։

Եթե ​​շագանակագույն գունանյութերի ձևավորումը անցանկալի է սննդամթերքի համար, հնարավոր է արգելակել շարունակվող ռեակցիաները, օրինակ՝ խոնավության զգալի նվազում (չոր մթերքների համար), շաքարի կոնցենտրացիայի նվազում (նոսրացում), pH և ջերմաստիճան (հեղուկի համար)։ ապրանքներ): Ենթաշերտի բաղադրիչներից մեկը (սովորաբար շաքարավազ) կարելի է հեռացնել։ Օրինակ, ձվի փոշու արտադրության մեջ գլյուկոզա օքսիդազը ավելացվում է չորանալուց առաջ՝ հոտի առաջացումը կանխելու համար, ինչը հանգեցնում է D-գլյուկոզայի ոչնչացմանը և D-գլյուկոնաթթվի ձևավորմանը.

Բացի շաքարի հեռացումից, այս գործընթացի ընթացքում ձևավորված ջրածնի պերօքսիդը և ջերմաստիճանի բարձրացումը հանգեցնում են բակտերիալ աղտոտման նվազմանը (տես Աղյուսակ 3.8): Զգալի քանակությամբ ռիբոզ պարունակող ձկների շագանակացումը կանխելու համար ավելացվում են D-ribose oxidase ակտիվությամբ բակտերիաներ:

Ծծմբի օքսիդը (SO 2) և նրա ածանցյալները ճնշում են սննդամթերքի շագանակագույն ռեակցիան, սակայն դրանց օգտագործումը սահմանափակվում է սուլֆիտացված սննդամթերքում թեթևակի թունավոր բաղադրիչների ձևավորման հնարավորությամբ: Այլ արգելակիչների որոնումը շարունակվում է, սակայն մինչ այժմ հայտնաբերվել են փոխարինիչներ ( ցիանիդներ, դիմեդոն, հիդրօքսիլամին, հիդրազին, մերկապտաններ, բրոմ) անընդունելի են թունավորության պատճառով: Այնուամենայնիվ, մթնելուց պաշտպանվելու այս ուղին չի խանգարում արտադրանքին կորցնել ամինաթթուները (օրինակ, լիզինը), քանի որ սուլֆիտի իոնների հետ ռեակցիան տեղի է ունենում մելանոիդինի ձևավորման վերջին փուլերում:

Օքսիդացում դեպի ալդոնիկ, երկկարբոքսիլային և ուրոնաթթուներ... Սննդի համար կարևոր է նաև ալդոզայի օքսիդացման ունակությունը։ Որոշակի պայմաններում հնարավոր է օքսիդացում դեպի ալդոնաթթուներ, իսկ b-ձևն ավելի արագ է օքսիդանում, քան a- ձևը։ Օքսիդացման արտադրանքը բ-լակտոնն է, որը հավասարակշռության մեջ է գ-լակտոնի և ալդոնաթթվի ազատ ձևի հետ (նկ. 14): Վերջին ձևը գերակշռում է pH 3-ում։

Նկար 14. D-գլյուկոզայի օքսիդացում

Գլյուկոնո-բ-լակտոնը կարող է առկա լինել թեթև թթվային միջավայրում գտնվող մթերքներում, որտեղ դանդաղ ռեակցիա է տեղի ունենում, օրինակ՝ որոշ կաթնամթերքի պատրաստման ժամանակ: Ավելի ուժեղ օքսիդանտների (օրինակ՝ ազոտական ​​թթու) ազդեցության տակ առաջանում են դիկարբոքսիլաթթուներ։

Օքսիդացումը դեպի ուրոնաթթուներ հնարավոր է միայն այն դեպքում, երբ կարբոնիլ խումբը պաշտպանված է (նկ. 15):

Բրինձ. 15. D-գալակտոզայի օքսիդացում դեպի D-գալակտուրոնաթթու

Գլյուկուրոնաթթվի ստացման արդյունաբերական մեթոդներից մեկը՝ օսլայի հիդրոլիզի ժամանակ օքսիդացումը ցույց է տրված Նկ. 16.

Բրինձ. 16. Գլյուկուրոնաթթվի ստացման արդյունաբերական մեթոդներից մեկը

Բնության մեջ տարածված են ուրոնաթթուները: Դրանցից մի քանիսը պոլիսախարիդների կառուցվածքային բաղադրիչներ են, որոնք կարևոր են սննդի գործընթացներում, ինչպիսիք են գելացումը և խտացումը: պեկտին(D-galacturonic թթու), ալգինիկ թթուջրիմուռներից (D-mannuronic թթու, a-guluronic թթու):

Ֆերմենտային կատալիզացված օքսիդացում:Այստեղ, առաջին հերթին, պետք է ասել գլյուկոզայի օքսիդազի ազդեցության տակ գլյուկոզայի օքսիդացման մասին։

Սննդի տեխնոլոգիաներում կիրառման տեսակետից հետաքրքրություն է ներկայացնում գլյուկոզա օքսիդազ - կատալազի համակարգը։

Գլյուկոզա օքսիդազն ունի գլյուկոզայի բացառիկ առանձնահատկություն: Դրա գործողությունը ցույց է տրված գծապատկերում: 17.

Բրինձ. 17. Գլյուկոզա օքսիդազի գործողություն

Այս ռեակցիան է արդյունավետ մեթոդխմիչքներից (հյութեր, գարեջուր) թթվածնի հեռացում, քանի որ թթվածինը մասնակցում է պերօքսիդների և նյութերի ձևավորմանը, որոնք հանգեցնում են արտադրանքի գույնի և հոտի փոփոխությանը: Գլյուկոզա օքսիդազի օգտագործումը հնարավորություն է տալիս արգելակել Մեյլարդի ռեակցիայի ընթացքը։

Ֆերմենտացման գործընթացներ. Խմորում- գործընթաց (որում ներգրավված են ածխաջրեր), որն օգտագործվում է սննդի մի շարք տեխնոլոգիաներում.

Ալկոհոլային խմորումն իրականացվում է մի շարք միկրոօրգանիզմների կենսագործունեության շնորհիվ։ Ալկոհոլային խմորման առավել բնորոշ օրգանիզմները Saccharomyces սեռի խմորիչն են։ Ընդհանուր ալկոհոլային խմորումը կարող է արտահայտվել հետևյալ հավասարմամբ.

Այս ամփոփ հավասարումը չի արտացոլում այն ​​փաստը, որ սովորաբար, բացի հիմնական ֆերմենտացման արտադրանքներից՝ էթիլային սպիրտից և ածխածնի երկօքսիդից, որոշ այլ նյութեր միշտ ձևավորվում են աննշան քանակությամբ, օրինակ՝ սաթ, կիտրոնի թթու, ինչպես նաև ամիլ, իզոամիլ, բուտիլ և այլ սպիրտների, քացախաթթվի, դիկետոնների, ացետալդեհիդի, գլիցերինի և մի շարք այլ միացությունների խառնուրդ, որոնց հետքաքանակների առկայությունը որոշում է գինու, գարեջրի և այլ ալկոհոլային խմիչքների հատուկ բույրը։ .

Տարբեր շաքարներ խմորիչով խմորվում են տարբեր արագությամբ: Ամենահեշտ խմորվող գլյուկոզան և ֆրուկտոզան, այնքան դանդաղ. մանոզ, նույնիսկ ավելի դանդաղ - գալակտոզա; պենտոզները խմորիչով չեն խմորվում: Դիսաքարիդներից լավ սուբստրատ է ալկոհոլային խմորման համար սախարոզաև մալտոզա... Այնուամենայնիվ, երկու շաքարերն էլ խմորվում են միայն նախնական հիդրոլիզից հետո՝ իրենց բաղկացուցիչ մոնոսաքարիդների մեջ՝ a-glycosidase enzymes-ով:

Թթվածնի առկայության դեպքում ալկոհոլային խմորումը դադարում է, և խմորիչը թթվածնային շնչառության միջոցով ստանում է իրենց զարգացման և կյանքի համար անհրաժեշտ էներգիան։ Միևնույն ժամանակ, խմորիչը շաքարավազը սպառում է շատ ավելի տնտեսապես, քան անաէրոբ պայմաններում։ Թթվածնի ազդեցության տակ խմորման դադարեցումը կոչվում էր « Պաստերի էֆեկտ».

Սննդի տեխնոլոգիայի համար կարևոր ֆերմենտացիայի մեկ այլ տեսակ է կաթնաթթվային խմորումը, որի ժամանակ մեկ հեքսոզայի մոլեկուլից ձևավորվում են երկու մոլեկուլներ: կաթնաթթու:

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

Կաթնաթթվային խմորումը շատ կարևոր դեր է խաղում կաթնաթթվային մթերքների արտադրության մեջ ( յոգուրտ, acidophilus, կեֆիր, կումիսկվասի, հացաթթխմորի և հեղուկ խմորիչ»Թխելու, կաղամբի, վարունգի թթու թթու դնելու, անասնակերը սիլեցնելու համար։

Բոլոր միկրոօրգանիզմները, որոնք առաջացնում են կաթնաթթվային խմորում, բաժանվում են երկուսի մեծ խմբեր... Առաջին խումբը ներառում է միկրոօրգանիզմներ, որոնք ճիշտ են անաէրոբև ֆերմենտացնելով հեքսոզները՝ խիստ համապատասխան վերը նշված ամփոփված կաթնաթթվային խմորման հավասարմանը: Նրանք կոչվում են հոմոֆերմենտացնող կաթնաթթվային բակտերիաներ... Երկրորդ խումբը կազմում է հետերոֆերմենտային կաթնաթթվային բակտերիաներ, որոնք, բացի կաթնաթթվից, առաջացնում են զգալի քանակությամբ այլ մթերքներ, մասնավորապես քացախաթթու և էթիլային սպիրտ։

Քաղցր համով օսլայից ստացված մթերքները ստացվում են թթուների և ֆերմենտների ազդեցության տակ օսլայի սաքարացման ունակությամբ: Ջրածնի իոնների ազդեցության տակ օսլայի թթվային հիդրոլիզի ժամանակ կոտրվում են a-1,4- և a-1,6-գլիկոզիդային կապերը։ Ճեղքման վայրում ջրի ջրածնի ատոմը գլիկոզիդային կամրջի թթվածնի հետ կազմում է ալդեհիդային խումբ՝ կիսացետալ ձևով գլյուկոզայի մնացորդի առաջին ածխածնի ատոմում։ Ընդմիջումների քանակի ավելացմամբ մեծանում է հիդրոլիզատների նվազող հատկությունը։ Օսլայի թթվային հիդրոլիզի վերջնական արդյունքը գլյուկոզան է։ Օսլայի վերածումը գլյուկոզայի արտահայտված է ընդհանուր հավասարումըԿախված թթվային հիդրոլիզի պայմաններից և տևողությունից՝ ստացվում են օսլայի հիդրոլիզատներ, որոնք տարբերվում են ածխաջրածին կազմով.

Օսլայի հիդրոլիզատները բարձր GE-ով ավելի քաղցր են, հիգրոսկոպիկ, բարձրացնում են օսմոտիկ ճնշումը և պահպանողական ազդեցություն ունեն: Ցածր GE-ով հիդրոլիզատներն առանձնանում են բարձր մածուցիկությամբ, հակաբյուրեղացման ազդեցությամբ և ունակ են կայունացնել փրփուրներն ու էմուլսիաները:

Ներկայումս օսլայի հիդրոլիզը ֆերմենտների օգտագործմամբ գնալով ավելի կարևոր է դառնում։ Նրանք գործում են կոնկրետ ձևով. Ուստի ստացվում են տվյալ ածխաջրային բաղադրությամբ հիդրոլիզատներ։ Օսլայի հիդրոլիզատները նույնպես ստացվում են համակցված թթու-ֆերմենտային մեթոդով։

Օսլայի հիդրոլիզատների արտադրության ընդհանուր փուլերն են՝ օսլայի պատրաստում վերամշակման համար - լվացում, մաքրում կեղտից; օսլայի հիդրոլիզ - ժելատինացում, հեղուկացում և սախարիզացում մինչև ցանկալի փուլ (ստուգվում է յոդի թեստով); թթուների չեզոքացում կամ ֆերմենտների ապաակտիվացում; հիդրոլիզատների մաքրում չլուծվող և լուծվող կեղտերից, ներառյալ ներկանյութերը. կոնցենտրացիան - հեղուկ ձևով ստացված արտադրանքի գոլորշիացում, փոշիացված արտադրանքի գոլորշիացում և չորացում կամ բյուրեղացում:

Օսլա օշարակ

Օսլայի օշարակն արտադրվում է հացահատիկի և կարտոֆիլի օսլայից։

Մելասը օսլայի թերի հիդրոլիզի արդյունք է. քաղցր, թանձր, շատ մածուցիկ հեղուկ է, անգույն կամ դեղնավուն երանգով։ Մելասը պատկանում է հրուշակեղենի արտադրության հումքի հիմնական տեսակներին, այն օգտագործվում է առևտրային օշարակների պատրաստման համար, հացաբուլկեղենում։ Հիմնական նյութերը, որոնք կազմում են մելասը՝ դեքստրիններ, գլյուկոզա, մալթոզա։ Մելասի նվազեցնող հատկությունը պայմանավորված է գլյուկոզայով և մալթոզայով։ Մելասի քաղցրությունը և հիգրոսկոպիկությունը կախված են գլյուկոզայի պարունակությունից։ Մելասը, որի մեջ վերականգնող նյութերը հիմնականում ներկայացված են մալթոզով, ավելի քիչ հիգրոսկոպիկ է։ Որքան շատ դեքստրիններ մելասում, այնքան բարձր է նրա մածուցիկությունը և շաքարների բյուրեղացումը հետաձգելու ունակությունը:

Կախված նպատակից՝ մելասն արտադրվում է ցածր շաքարով, օսլայի շաքարացման միջին աստիճանով՝ կարամելացված և բարձր շաքարավազ՝ գլյուկոզա։ Մելասում վերականգնող նյութերի զանգվածային բաժինը (չոր նյութի առումով)՝ ցածր շաքարավազ՝ 30-34, կարամել՝ 34-44 և բարձր շաքարավազ գլյուկոզա՝ 44-60։

Հրուշակեղենի արդյունաբերության մեջ գլյուկոզայի ցածր պարունակությամբ մելասն օգտագործվում է այնպիսի ապրանքների արտադրության համար, որոնք կարող են հեշտությամբ կլանել շրջակա միջավայրից խոնավությունը՝ կարամել, հալվա, իսկ ավելացմամբ՝ պահեստավորման ժամանակ արագ չորացող ապրանքների համար՝ շրթներկ, հարած կոնֆետներ, թխվածքաբլիթներ, և այլն, իսկ մելասի որակի վրա էապես ազդում է օսլայի հիդրոլիզացման եղանակը։

Թթվային հիդրոլիզի մելաս.Մելաս ստանալու ժամանակ օսլայի հիդրոլիզը հիդրոքլորաթթվի ազդեցության տակ կատարվում է ավելցուկային ճնշման և մոտ 140 ° C ջերմաստիճանում:

Գլյուկոզայի հետ մեկտեղ ցածր շաքարի թթվային հիդրոլիզի օշարակը պարունակում է պոլիմերացման տարբեր աստիճանի բարձր մոլեկուլային դեքստրիններ, այդ թվում՝ օսլային մոտ հատկություններով: Նման դեքստրինները ունակ են արագ հետընթացի։ Մելասը հեշտությամբ կորցնում է իր թափանցիկությունը և դառնում կաթնագույն։ Նրա բարձր մածուցիկությունը և կպչունությունը դժվարացնում են կարամելի արտադրությունը:

Օսլայի ավելի խորը թթվային հիդրոլիզի հետ մեկտեղ դրա սախարիզացման հետ մեկտեղ առաջանում են գլյուկոզայի վերադարձի և տարրալուծման կողմնակի ռեակցիաներ։ Գլյուկոզայի հակադարձումը նրա պոլիմերացման շրջելի գործընթաց է՝ հիմնականում դիսաքարիդների՝ գենտիոբիոզի, իզոմալտոզայի և այլոց, ինչպես նաև տրիսաքարիդների և ավելի բարդ օլիգոսաքարիդների ձևավորմամբ. Օսլայի հիդրոլիզատներում գլյուկոզայի հակադարձման արտադրանքը կարող է լինել 5% կամ ավելի: Նրանք հետաձգում են շաքարի օշարակներում սախարոզայի բյուրեղացումը՝ շաքարային խառնուրդի լուծելիության բարձրացման պատճառով։

Օսլայի հիդրոլիզի ժամանակ գլյուկոզայի տարրալուծումը պայմանավորված է միջին և բարձր ջերմաստիճանի թթվային ռեակցիայով։ Այս պայմաններում հնարավոր է գլյուկոզայի ջրազրկում։ Երբ ջրի երեք մոլեկուլները բաժանվում են գլյուկոզայից, ձևավորվում է օքսիմեթիլֆուրֆուրալ՝ անկայուն

միացություն, որն ունակ է քայքայվել լևուլինային և մածուցիկ թթուների։ Երբ օքսիմեթիլֆուրֆուրալը պոլիմերացվում է, ձևավորվում են դեղնադարչնագույն ներկանյութեր։

Գլյուկոզայի տարրալուծման արտադրանքները, որոնք կուտակվում են մելասում, վատթարացնում են նրա բաղադրությունը, գույնը և բարձրացնում հիգրոսկոպիկությունը։ Մելասը պարունակում է 0,002-0,008% օքսիմեթիլֆուրֆուրալ։ Օսլայում առկա կեղտերը նպաստում են բարձր ջերմաստիճանի և այլ կողմնակի ռեակցիաների՝ մուգ գույնի միացությունների ձևավորման հետ: Մելասը, որը եփում է վակուումային ապարատի մեջ մինչև 78% չոր նյութ, արագ սառչում է մինչև 40-45 ° C: Թթվային մեթոդով արտադրվում է հիմնականում կարամելային օշարակ՝ միջին աստիճանի սախարիզացում։

Բարձր շաքարավազ - գլյուկոզայի օշարակ, որը ստացվում է թթվային հիդրոլիզով, պահպանման ժամանակ անկայուն է գլյուկոզայի բյուրեղացման պատճառով: Այն ունի դառը հետհամ՝ շնորհիվ ռեվերսիոն արտադրանքի պարունակության, ավելացված գույնի։

Ստանդարտացված (չոր նյութի առումով), ի լրումն նվազեցնող նյութերի, մոխրի պարունակությունը՝ ոչ ավելի, քան 0,4-0,55%, թթվայնությունը՝ կախված օսլայի տեսակից և տեսակից՝ 12-ից մինչև E7 մլ 1 N։ NaOH լուծույթ, մելասի pH - 4,6-ից ոչ ցածր: Մելասից կարամելի նմուշ պատրաստելիս պետք է թափանցիկ կոնֆետ ձևավորել առանց մուգ բծերի և շերտերի:

Ֆերմենտային մելասհիդրոլիզ. Հիդրոլիզի գործընթացը տեղի է ունենում ցածր ջերմաստիճանում (մոտ 60 ° C): Օգտագործվում են հացահատիկի բողբոջած հատիկների, կաղապարների և բակտերիաների ֆերմենտներ։ Ամիլոլիտիկ ֆերմենտները քայքայվում են, հեղուկացվում և նստեցնում օսլան: Նրանք գործում են հատուկ, հետևաբար ստանում են հիդրոլիզատներ՝ տվյալ ածխաջրային բաղադրությամբ։

Ա-ամիլազ ֆերմենտը կտրում է a-1,4-գլիկոզիդային կապերը հիմնականում ամիլոզայի և ամիլոպեկտինի մակրոմոլեկուլների մեջտեղում՝ ձևավորելով ցածր մոլեկուլային քաշի դեքստրիններ և մի փոքր մալտոզ։ P-ամիլազը նաև հիդրոլիզացնում է օսլայի ա-1,4-գլիկոզիդային կապերը, բայց հաջորդաբար ճեղքում է գլյուկոզայի երկու մնացորդ՝ մալթոզը շղթաների չվերականգնող ծայրերից։ Այս ֆերմենտը գրեթե ամբողջությամբ հիդրոլիզացնում է ամիլոզը, ամիլոպեկտինը 50-55%-ով, քանի որ այն դադարում է գործել a-1,6- կապով մոլեկուլների ճյուղերում՝ թողնելով բարձր մոլեկուլային քաշի դեքստրինները չկտրված: Գլյուկոամիլազն ամբողջությամբ հիդրոլիզացնում է օսլան։

/ Ցածր շաքարի օսլայի օշարակ ֆերմենտային հիդրոլիզի համար օգտագործել a-amylase ֆերմենտը: Մելասը բնութագրվում է վերականգնող նյութերի, հատկապես գլյուկոզայի ցածր պարունակությամբ։ Այն բաղկացած է հիմնականում ցածր մոլեկուլային քաշի դեքստրիններից։ pH 5.6-ում: Պահպանման ընթացքում այս մելասը մնում է մաքուր և հոսող: Այն օգտագործվում է ցածր հիգրոսկոպիկ կարամելի և այլ հրուշակեղենի արտադրության մեջ, որոնց համար կարևոր է հիգրոսկոպիկության նվազումը։

Բարձր շաքարի մելաս արտադրվում է թթու-ֆերմենտային հիդրոլիզով։ Նախ, օսլան հիդրոլիզացվում է թթվով մինչև 42-50% վերականգնող նյութերի պարունակություն, այնուհետև ա-ամիլազի ֆերմենտային պատրաստուկը ավելացվում է մինչև 55 ° C սառեցված չեզոքացված հիդրոլիզատին և գլյուկոզայի պարունակությունը ճշգրտվում է 41-43%: Այս մեթոդը նվազեցնում է գլյուկոզայի վերադարձի և քայքայման արտադրանքի ձևավորումը: Մելասը մաքուր քաղցր համ ունի։ Այն կարող է օգտագործվել շաքարավազը մասամբ փոխարինելու համար մարշմալոուի, ֆոնդային քաղցրավենիքի և այլ ապրանքների արտադրության մեջ:

Բարձր շաքարի օշարակ՝ ավելի բարձր գլյուկոզայի պարունակությամբ (47%) և վերականգնող նյութերի ընդհանուր քանակով (68-75%) կարելի է ստանալ գլյուկո-ամիլազ ֆերմենտի միջոցով։ Այս մելասն օգտագործվում է հացաբուլկեղենի և գարեջրագործության մեջ:

U Malt օշարակ ավելի հայտնի է որպես ապրանք, որը ստացվում է օսլայից և օսլա պարունակող հումքից՝ եգիպտացորեն, կորեկ, բարձրորակ ալյուրից։ Օսլայի շաքարացման համար ավելացվում է ածիկ, որը պարունակում է ածիկ առաջացնող p-amylase ֆերմենտը։ Այս մելասի գույնը շագանակագույն է, հոտը՝ թեթևակի ածիկ, համը՝ քաղցր, ածիկի հետհամով։ Reducttrugotdtgh նյութը «պարունակում է ոչ պակաս, քան 65%, մոխիրը `ոչ ավելի, քան 1,3% չոր նյութի առումով: Մալթոզայի օշարակն օգտագործվում է թխման մեջ կամ որպես քաղցր օշարակ։ Մշակվել է մալտոզայի օշարակի արտադրության նոր տեխնոլոգիա։ Դրանք պատրաստվում են օսլայից՝ օգտագործելով ֆերմենտային պատրաստուկներ։ Գլյուկոզայի ցածր պարունակության պատճառով (մինչև 10%), այս ձևով ստացված մալտոզայի օշարակը ցածր հիգրոսկոպիկ է, ցածր մածուցիկություն և հարմար է կոնֆետային կարամել պատրաստելու համար։

Բարձր մալտոզայի օշարակն օգտագործվում է նոր արտադրանք ստանալու համար՝ հիդրոգենացված օսլայի օշարակներ։ Կախված մելասի ածխաջրային բաղադրությունից՝ այս օշարակները պարունակում են մալթիտոլ, սորբիտոլ և պոլիհիդրիկ սպիրտներ։ Նրանք ավելի քաղցր են, քան օրիգինալ մելասը: Քաղցրության առումով մալթիտոլը մոտավորապես համապատասխանում է սախարոզային, այն չի ներծծվում օրգանիզմի կողմից, հետևաբար այն կարող է օգտագործվել բարձր կալորիականությամբ սննդամթերքի արտադրության մեջ։ Դեքստրինո-մալտոզայի օշարակ ստացված հիմնականում կարտոֆիլի օսլայից՝ ածիկի էքստրակտի ֆերմենտների ազդեցության տակ։ Սա սաթ-դեղնավուն գույնի մածուցիկ թանձր հեղուկ է՝ ածիկի հոտով և համով, պարունակում է մոտավորապես հավասար քանակությամբ մալթոզ և դեքստրիններ, մի փոքր գլյուկոզա (ոչ ավելի /այսինքն՝ 10% կշռով չոր նյութի մելաս):

Մալտոզա-դեքստրինի օշարակն արտադրվում է չոր նյութի 79 կամ 93% պարունակությամբ (չոր): Այս մելասն օգտագործվում է փոքր երեխաների սնուցման համար նախատեսված ապրանքներ պատրաստելու համար՝ կաթնային խառնուրդներ և այլն:

Մալց- էքստրակտ - դիետիկ սննդամթերք, որն իրենից ներկայացնում է ածիկի եռացրած ջրի մզվածք։

Օսլայի օշարակի պահպանում և տեղափոխում. Տրակուլը պահվում է մինչև 2000 տոննա տարողությամբ տանկերում, որոնց ներքին մակերեսը պատված է սննդային լաքով։ Փոխադրվում է երկաթուղային տանկերով, փայտե և մետաղական տակառներլակոլա ^ լի ցինկով ներքին ծածկույթով։ Կտրուկը փաթեթավորված է ապակե տարաների մեջ:

Պահպանման ընթացքում անընդունելի է, որ խոնավությունը մտնի մելաս, քանի որ այն հեշտությամբ ներծծվում է հեղուկացման վայրերում: Պահպանման բարձր ջերմաստիճանը մթնում է մելասը և նպաստում խմորմանը: Կտրուկը պետք է պահվի մոտ 10 ° C ջերմաստիճանի և մինչև 70% հարաբերական խոնավության պայմաններում: Մալտոդեքստրիններ. Օսլայի ֆերմենտային հիդրոլիզի արտադրանքները ներառում են նաև մալտոդեքստրիններ՝ պոլիմերներ, որոնց մոլեկուլը բաղկացած է հինգից տասը գլյուկոզայի մնացորդներից։ Մալտոդեքստրիններում վերականգնող նյութերի տեսակարար կշիռը կազմում է մոտ 5-20%: Մալտոդեքստրիններն անհամ են, առանց հոտի; ավելի քան 30% կոնցենտրացիայում / նրանք ձևավորում են մածուցիկ լուծույթներ, որոնք կարող են դանդաղեցնել բյուրեղացումը: Մալտոդեքստրինները օգտագործվում են որպես լցոնիչներ սննդի արտադրության մեջ։ Գելային մալտոդեքստրին մալթինը կարող է հալվել ճարպերի պես: Դրա գելը կայուն էմուլսիաներ է առաջացնում։ Մալտինն օգտագործվում է որպես հավելում պաղպաղակի և քսուքների արտադրության մեջ։

Օսլայի ֆերմենտային հիդրոլիզ

Ֆերմենտացման կայաններում օսլա պարունակող հումքի վերամշակման հիմնական գործընթացը օսլայի հիդրոլիզն է ածիկի ամիլոլիտիկ ֆերմենտների և ֆերմենտային պատրաստուկների միջոցով։ Օսլայի ածխաջրածին մասը բաղկացած է երկու պոլիսախարիդներից՝ ամիլոզա և ամիլոպեկտին:

Ամիլոզը և ամիլոպեկտինը կառուցված են գլյուկոզայի մնացորդներից C 6 H 10 O 5: Ամիլոզը ունի 3 · 10 5 - 1 · 10 6 մոլեկուլային զանգված, ամիլոպեկտինի մոլեկուլային զանգվածը հասնում է հարյուր միլիոնների: Ամիլոզայի մոլեկուլի կառուցվածքի դիագրամը ներկայացված է գլյուկոզայի մնացորդների երկար շղթայի տեսքով՝ կապված գլյուկոզիդային α-1,4-կապերով։ Մի քանի նման զուգահեռ շղթաներ միացված են ամիլոզայի մոլեկուլում։ Նրանցից յուրաքանչյուրում գլյուկոզայի մնացորդները դասավորված են պարույրով։ Ամիլոպեկտինի մոլեկուլի կառուցվածքի դիագրամը ներկայացված է ճյուղավորված շղթայի տեսքով՝ բաղկացած մեծ քանակությամբ գլյուկոզայի մնացորդներից (մոտ 2500)։ Հիմնական շղթան, որին կցվում են կողային ճյուղերը, բաղկացած է 25-ից 30 գլյուկոզայի մնացորդներից։ Յուրաքանչյուր առանձին կողային ճյուղ բաղկացած է 15-18 մնացորդներից, իսկ ներքին շղթայի հատվածները (ճյուղերի միջև)՝ 8-9 նման մնացորդներից: Կողային շղթաները, իրենց հերթին, կապված են հարակից շղթաների հետ: Ամիլոպեկտինում գլյուկոզայի մնացորդները միևնույն շղթայի մեջ կապված են միմյանց հետ, ինչպես ամիլոզայում, α-1,4 կապով: Բայց ամիլոպեկտինի առանձին շղթաների միջև կապն իրականացվում է α-1,6-գլյուկոզիդային կապերով։

Օսլայի ֆերմենտային հիդրոլիզն իրականացվում է ամիլոլիտիկ ֆերմենտների միջոցով։ Ածիկի ամիլոլիտիկ համալիրը (բողբոջած հատիկ) բաղկացած է α- և β-ամիլազից և դեքստրինազից (օլիգո-α-1,6-գլյուկոզիդազ): Ֆերմենտային պատրաստուկները պարունակում են α-ամիլազ, օլիգո-α-1,6-գլյուկոզիդազ և գլյուկոամիլազ։ Յուրաքանչյուր ֆերմենտ ունի իր հատուկ բնութագրերը, որոնք որոշում են ստացված արտադրանքի որոշակի որակական բնութագրերը:

α-ամիլազը էնդոզիմ է, որը հիդրոլիզացնում է α-1,4 կապերը ամիլոզայի և ամիլոպեկտինի մոլեկուլում: Ֆերմենտի գործողության մեխանիզմը բազմաշղթա է, խանգարված; արդյունքում առաջանում են օսլայի թերի հիդրոլիզի արտադրանք՝ α-դեքստրիններ, հետևաբար α-ամիլազը կոչվում է դեքստրինացնող ֆերմենտ։ Ա-ամիլազի երկարատև ազդեցությամբ ամիլոզայի վրա ֆերմենտը այն գրեթե ամբողջությամբ վերածում է մալթոզայի և փոքր քանակությամբ գլյուկոզայի:

α-միլազայի ազդեցությունը ամիլոպեկտինի վրա հանգեցնում է մալտոզայի և ցածր մոլեկուլային քաշի դեքստրինների ձևավորմանը՝ 5-ից 8 գլյուկոզայի մնացորդներով։ α-ամիլազի նման վարքագիծը պայմանավորված է նրանով, որ ֆերմենտը չի գործում α-1,6-գլյուկոզիդային կապերի վրա ամիլոպեկտինի մակրոմոլեկուլների ճյուղերում։

β-ամիլազը էկզոֆերմենտ է, որը հիդրոլիզացնում է α-1,4 կապերը ամիլոզայի և ամիլոպեկտինի մոլեկուլների չվերականգնող ծայրերից՝ առաջացնելով մալտոզա։ Այն շաքար ստեղծող ֆերմենտ է, որը չի ճեղքում α-1,6 կապերը։

Օսլայի վրա α- և β-ամիլազների համակցված ազդեցությամբ 95%-ը վերածվում է մալթոզայի, իսկ 5%-ը՝ ցածր մոլեկուլային քաշի սահմանային դեքստրինների, որոնք պարունակում են α-1,6-գլյուկոզիդային կապեր։

Կորեկ և վարսակի ածիկները պարունակում են դեքստրինազ ֆերմենտ, որը խախտում է α-1,6-գլյուկոզիդային կապը ամիլոպեկտինում և սահմանափակում դեքստրինները։

Գլյուկոամիլազը էկզոֆերմենտ է, որը կտրում է ինչպես α-1,4-, այնպես էլ α-1,6-գլյուկոզիդային կապերը։ Գործելով ամիլոզայի և ամիլոպեկտինի մոլեկուլների անկրճատելի ծայրերից՝ գլյուկոամիլազը անջատում է β-ձևով գլյուկոզի մոլեկուլը։

Ֆերմենտային ռեակցիաների արագության վրա ազդող հիմնական գործոններն են ջերմաստիճանը, pH-ը, նյութերի կոնցենտրացիան սուբստրատում և ֆերմենտները: Ջերմաստիճանի բարձրացման հետ արագանում է օսլայի ֆերմենտային հիդրոլիզը, սակայն որոշակի ջերմաստիճանի հասնելուց հետո ֆերմենտներն ապաակտիվանում են։

Գարու ածիկի β-ամիլազն ունի ցածր ջերմային կայունություն, երբ տաքացվում է մինչև 70 ° C, այն քայքայվում է. Այս ֆերմենտի ջերմային ապաակտիվացումը 70 ° C ջերմաստիճանում գրեթե ամբողջությամբ ավարտվում է մի քանի րոպեում:

Գարու ածիկի α-ամիլազը ունի ավելի բարձր ջերմային կայունություն և քայքայվում է մոտ 80 ° C ջերմաստիճանում:

Խյուսի մեջ β-ամիլազի օպտիմալ ջերմաստիճանը 63 ° C է, α ամիլազի համար` 70 ° C: Վ օպտիմալ պայմաններմեկ β-ամիլազի մոլեկուլը կարող է րոպեում հիդրոլիզացնել 237000 կապ:

Մանրադիտակային սնկերի և բակտերիաների գլյուկոամիլազի գործողության օպտիմալ ջերմաստիճանը 55 - 60 ° C է: Բակտերիալ ծագման ֆերմենտային պատրաստուկների α-ամիլազը ունի բարձր ջերմային կայունություն։ Դրա օպտիմալ աշխատանքային ջերմաստիճանը 85 - 95 ° C է:

Յուրաքանչյուր ֆերմենտ ունի pH օպտիմալ, որտեղ այն առավել ակտիվ է. ավելի բարձր կամ ցածր pH արժեքների դեպքում ֆերմենտի ակտիվությունը նվազում է: α-ամիլազի առավելագույն ակտիվությունը հայտնվում է pH 5,7, իսկ β-ամիլազը` մոտ 4,8 pH-ի դեպքում: 2.3 և 9.7 pH-ի դեպքում ամիլազները լիովին ապաակտիվացված են:

Մանրադիտակային սնկերի α-ամիլազի համար օպտիմալ pH արժեքը 4,5 - 5,0 է, գլյուկոամիլազի համար՝ 4,5 - 4,6, բակտերիալ α-ամիլազի համար՝ 5,0 - 6,0։

Ֆերմենտային ռեակցիայի արագությունը մեծանում է ֆերմենտի կոնցենտրացիայի բարձրացմամբ, բայց մինչև որոշակի սահման: Մինչև մալթոզայի տեսական քանակի 75 - 80%-ի ձևավորումը (79,1 - 84,4 գ 100 գ օսլայից), սախարացման ռեակցիան արագ է ընթանում, այնուհետև կտրուկ դանդաղում է. այն ընթանում է 1000 անգամ ավելի դանդաղ, քան տրոհման սկզբում։

Ենթաշերտում արդյունահանող նյութերի կոնցենտրացիայի ավելացմամբ օսլայի ֆերմենտային հիդրոլիզը դանդաղում է: Դա պայմանավորված է նրանով, որ նյութերի կոնցենտրացիայի աճով ավելանում է խյուսի մածուցիկությունը, ինչի արդյունքում սուբստրատի և ֆերմենտի միջև դիֆուզիոն գործընթացը դժվարանում է։

Օսլայի հիդրոլիզը սովորաբար վերահսկվում է յոդի հետ հիդրոլիզի միջանկյալ արտադրանքի կողմից տրամադրվող գույնով: Գունավորումն առաջանում է գլյուկոզայի մնացորդների պարուրաձև պտույտների ներսում յոդի մոլեկուլների դասավորության արդյունքում։ Ստացված միացությունների գույնը պայմանավորված է գլյուկոզայի մնացորդների շղթայի երկարությամբ։

Յոդով օսլան տալիս է կապույտ երանգավորում։ Օսլային ամենամոտ, ամենամեծ դեքստրինները՝ ամիլոդեքսրինները (մոլեկուլային քաշը 10,000 - 12,000) ներկված են յոդով մանուշակագույն-կապույտ գույնով; ավելի փոքր դեքստրիններ - erythrodextrins (մոլեկուլային քաշը 4000 - 7000) - կարմիր-շագանակագույն; ամենափոքրը՝ ախրոդեքստրինները և մալտոդեքստրինները (մոլեկուլային քաշը 2900 - 3700) ընդհանրապես չեն ներկվում:

Հում չժելատինացված օսլան քայքայվում է ամիլազներով, բայց շատ դանդաղ: Ամիլոլիտիկ ֆերմենտների հարձակումը մեծանում է, երբ նրանք գործում են ժելատինացված օսլայի վրա: Հացահատիկային մթերքների օսլայի ժելատինացման և տարրալուծման գործընթացը արագացնելու համար խորհուրդ է տրվում դրանք ենթարկել նախնական ջերմային մշակման՝ ճնշման տակ շոգեխաշելով: Ջրով տաքացնելիս օսլան պինդ վիճակից անցնում է դոնդողանման վիճակի՝ ժելատինանում է։ Այս դեպքում առաջանում է օսլայի հատիկների (հատիկների) ուռչում, որին հաջորդում է դրանց պատռումը և ցրումը։

Ջերմաստիճանի բարձրացման հետ մածուկը սկսում է հեղուկանալ, ապա դառնում հեղուկ:

Այսպիսով, օսլայի հիդրոլիզի ընթացքում պետք է առանձնացնել երեք փուլ՝ ժելատինացում, հեղուկացում և սախարիզացում։

Ֆերմենտացման բույսերում օսլայի ֆերմենտային հիդրոլիզի պահանջները տարբեր են։ Այսպիսով, ալկոհոլի արտադրության մեջ նրանք ձգտում են ստանալ ֆերմենտվող շաքարների առավելագույն հնարավոր քանակություն, քանի որ դեքստրինները ուղղակիորեն խմորիչով չեն խմորվում: Ալկոհոլի արտադրության պայմաններում դեքստրինների սախարիզացումը տեղի է ունենում խմորման փուլում, երբ արդեն մեծ մասըմալթոզը խմորվում է: Այս գործընթացը մեծ նշանակություն ունի օսլայից ալկոհոլի ամենաբարձր բերքատվություն ստանալու առումով։ Ուստի շատ կարևոր է, որ սախարինացնող ֆերմենտները պահպանեն իրենց ակտիվությունը մինչև խմորման ավարտը։

Գարեջրագործության արդյունաբերության մեջ օսլայի հիդրոլիզը պետք է իրականացվի այնպես, որ մալթոզից բացի, կաթի մեջ լինի որոշակի քանակությամբ աքրո- և մալտոդեքստրիններ, որոնք որոշում են գարեջրի համը և մածուցիկությունը: Թեթև գարեջրի տեսակների համար օսլայի հիդրոլիզն իրականացվում է այնքան ժամանակ, մինչև առաջանա ֆերմենտացնող շաքարների 80-85%-ը և յոդով չներկված դեքստրինների 15-20%-ը։

ԷԹԱՆՈԼԻ ԱՐՏԱԴՐՈՒԹՅՈՒՆ

Էթանոլի համաշխարհային շուկան տարեկան կազմում է մոտ 4 միլիարդ դեկալիտր (բացարձակ ալկոհոլի դեկալիտրեր): Էթանոլի արտադրության առաջատարներն են ԱՄՆ-ը, Բրազիլիան և Չինաստանը։ ԱՄՆ-ում գործում է եգիպտացորենից էթանոլի արտադրության 97 գործարան (կառուցվում է ևս 35 գործարան)՝ տարեկան 1,5 միլիարդ դեկալիտր ընդհանուր հզորությամբ։

Համաշխարհային պրակտիկայում էթանոլի օգտագործման հիմնական ուղղությունները.

- 60% - շարժիչային վառելիքի հավելում;

− 25% − քիմիական արդյունաբերություն;

- 15% - սննդի արդյունաբերություն (նրա մասնաբաժինը նվազում է).

Էթանոլի վրա հիմնված ավտոմոբիլային վառելիքը պարունակում է 10% էթանոլ (E-10 վառելիք) կամ 85% էթանոլ (E 85): Նավթի 1 բարելի դիմաց 60-70 դոլար գնով բիոէթանոլը դառնում է մրցունակ վառելիք։ Բենզինի մեջ էթանոլի ներմուծումը վերացնում է վառելիքին տետրաէթիլ կապարի ավելացման անհրաժեշտությունը, ինչի արդյունքում նվազում է արտանետվող գազերի թունավորությունը և վառելիքի սպառումը:

ԱՄՆ-ում լայնածավալ հետազոտություններ են իրականացվում վերականգնվող բուսական նյութերից (եգիպտացորենի, եղեգի ցողուններից և այլն) կենսաէթանոլի արտադրության վերաբերյալ։

Արդյունաբերական պայմաններում էթանոլը ստացվում է էթիլենի հիդրացմամբ՝ կատալիզատորի առկայությամբ (H 3 PO 4 սիլիկաժելի վրա), բուսական հումքի հիդրոլիզատներից (փայտ, եգիպտացորենի ցողուններ, եղեգ), ինչպես նաև օսլա պարունակող հումքից։ նյութեր (ցորեն, տարեկանի, տրիտիկալե, կարտոֆիլ), մելաս, կաթնային շիճուկ, Երուսաղեմի արտիճուկ։ 95,5% էթիլային սպիրտի միջին բերքատվությունը 1 տոննայից տարբեր տեսակներհումքը ներկայացված է աղյուսակ 2.1-ում:

Աղյուսակ 2.1

Էթանոլի ստացում տարբեր տեսակի հումքից

Աղյուսակի վերջ 2.1

Բելառուսի Հանրապետության թորման գործարաններում (կան մոտ 70 թորման գործարաններ, որոնց ընդհանուր հզորությունը տարեկան ավելի քան 9 միլիոն դեկալիտր է), էթանոլի արտադրության համար օգտագործվում են օսլա պարունակող հումք, հիմնականում հացահատիկային հացահատիկներ: Օսլայի պարունակությունը հացահատիկի տարբեր տեսակներում կազմում է (%-ով)՝ ցորեն՝ 48–57; տարեկանի - 46-53; գարի - 43–55; վարսակ - 34–40; կորեկ - 42-60; եգիպտացորեն՝ 61–70։ Հացահատիկը պարունակում է նաև (միջին հաշվով) շաքար ~ 3%; մանրաթել ~ 6%; պենտոզաններ և պեկտինային նյութեր ~ 9%; ազոտային (սպիտակուցային) նյութեր ~ 11%, ճարպ ~ 3%։

Էթանոլ արտադրողներ

Մանրէաբանական սինթեզում էթանոլի դասական արտադրողները խմորիչն են՝ սախարոմիցետները և շիզոսաքարոմիցետները: Ամենից հաճախ օգտագործվում է խմորիչ Saccharomyces cerevisiae,Saccharomyces vini,Schizosaccharomyces pombe.

Սախարոմիցետները ունեն բջիջներ կլոր ձև 10-15 մկմ չափերով, բազմանում են բողբոջելով։ Շիզոսաքարոմիցետները ունեն 4-5 միկրոն տրամագծով և 18-20 մկմ երկարությամբ մեծ ձողաձև բջիջներ, որոնք բազմապատկվում են բաժանման միջոցով։ Երկու խմորիչները լավ խմորում են գլյուկոզա, մանոզ, ֆրուկտոզա, սախարոզա, մալթոզա, ավելի դժվար խմորում են գալակտոզը և չեն խմորում պենտոզայի շաքարները (քսիլոզա, արաբինոզա):

100 կգ ֆերմենտացված գլյուկոզայից էթանոլի տեսական ելքը կազմում է 51,14 կգ կամ 64,80 լիտր (սա արտադրում է 48,86 կգ CO 2): Գործնականում սպիրտի ստացումը կազմում է տեսականի 82-92%-ը՝ պայմանավորված խմորիչի վերարտադրության ու աճի համար սուբստրատի մի մասի սպառման և ենթամթերքի ձևավորման համար։

Էթանոլի սինթեզը խմորիչ բջիջում իրականացվում է հետևյալ սխեմայի համաձայն.

Ալկոհոլային խմորման ենթամթերք են գլիցերինը, բարձրագույն (ֆյուզելային) սպիրտները, օրգանական թթուները (քացախային, պիրուվիկ, կաթնաթթու, սուկինին), ալդեհիդները։ Ալկոհոլային խմորման ժամանակ շաքարավազը (գլյուկոզա) ծախսվում է տարբեր նյութերի առաջացման վրա հետևյալ քանակությամբ՝ էթանոլ՝ 46-47%, ածխաթթու գազ՝ 44-46%, խմորիչ կենսազանգված՝ 1,8-4,0%, գլիցերին՝ 3-4%: , բարձրագույն սպիրտներ՝ 0,3-0,7%, օրգանական թթուներ՝ 0,2-1,0%, ալդեհիդներ՝ 0,1-0,2%։ Խմորիչի կրկնակի վերադարձով խմորում, շաքարի սպառումը կենսազանգվածի ձևավորման համար նվազում է, և խմորման ինտենսիվությունը նույնիսկ մի փոքր ավելանում է:

Ալկոհոլային խմորման ժամանակ գլիցերինի առաջացումը բացատրվում է նրանով, որ ինդուկցիոն ժամանակահատվածում (մինչև ացետալդեհիդի ձևավորումը) տեղի է ունենում դիսմուտացիոն ռեակցիա ֆոսֆոգլիցերինային ալդեհիդի երկու մոլեկուլների միջև ալդեհիդ մուտազ ֆերմենտի ազդեցությամբ՝ ջրի մոլեկուլի մասնակցությամբ։ . Այս դեպքում ֆոսֆոգլիցերինային ալդեհիդի մի մոլեկուլը կրճատվում է՝ առաջացնելով ֆոսֆոգիցերին, իսկ մյուսը օքսիդացվում է 3-ֆոսֆոգլիցերինաթթվի։ Ֆոսֆոգլիցերինը չի մասնակցում հետագա ռեակցիաներին նույնիսկ ճեղքվելուց հետո ֆոսֆորական թթուալկոհոլային խմորման կողմնակի արտադրանք է: 3-ֆոսֆոգլիցերինաթթուն EMF ճանապարհով փոխակերպվում է ացետալդեհիդի ձևավորմամբ: Ացետալդեհիդի հայտնվելուց հետո սկսվում է ֆերմենտացման անշարժ շրջան, որի ընթացքում ֆոսֆոգլիցերինային ալդեհիդի օքսիդացումը ֆոսֆոգլիցերինաթթվին անցնում է ավելի բարդ ձևով, անօրգանական ֆոսֆատի ավելացումով (EMF ուղի): Այս առումով, էթանոլի հետ միասին, խմորման ժամանակ միշտ առաջանում է որոշակի քանակությամբ գլիցերին։

Աացետալդեհիդը բիսուլֆիտի հետ կապելիս խմորման գործընթացն ուղղված է գլիցերինի ձևավորմանը.

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

Ալկալային միջավայրում ացետալդեհիդի մոլեկուլը երկրորդ մոլեկուլի հետ մտնում է ռեդոքս ռեակցիայի մեջ՝ առաջացնելով էթանոլ և քացախաթթու։ Միաժամանակ նկատվում է գլիցերինի կուտակում։ Ընդհանուր առմամբ, գործընթացը արտահայտվում է հետևյալ հավասարմամբ.

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:

Այս տեխնիկան օգտագործվում է գլիցերինի արդյունաբերական արտադրության համար:

Ավելի բարձր սպիրտներ առաջանում են ֆերմենտացման միջավայրում պարունակվող ամինաթթուներից (ավելի քիչ՝ կետո թթուներից)՝ ամինաթթուների դեամինացիայի հաջորդական ռեակցիաների, ձևավորված keto թթուների դեկարբոքսիլացման և ալդեհիդների կրճատման արդյունքում։

Խյուսի բարձրագույն սպիրտներից կան՝ պրոպիլ (առաջանում է տրեոնինից), իզոբուտիլ (վալինից), ամիլ (իզոլեյցինից) և իզոամիլ (լեյցինից)։

Ներկայումս ինտենսիվ որոնումներ են իրականացվում ոչ ավանդական էթանոլ արտադրող միկրոօրգանիզմների համար, որոնք ունակ են խմորել էթանոլի բարձր արտադրողականությամբ և էթանոլի և բարձր ջերմաստիճանի նկատմամբ բարձր դիմադրողականությամբ ենթաշերտերի լայն տեսականի: Հետաքրքրություն են ներկայացնում էթանոլ սինթեզող բակտերիաները: Օրինակ՝ բակտերիաները Zymomonas mobilisնրանք տարբերվում են խմորիչից ինտենսիվ նյութափոխանակության մեջ. ունեն գլյուկոզայի էթանոլի փոխակերպման բարձր հատուկ արագություն, ապահովում են էթանոլի ավելի բարձր ելք (տեսականորեն հնարավորի մինչև 95%-ը) և ավելի հանդուրժող են ալկոհոլի նկատմամբ։ Բայց այս բակտերիաները զգայուն են սննդարար միջավայրում արգելակիչների (ֆուրֆուրալ, ֆենոլներ) առկայության նկատմամբ և պահանջում են ասեպտիկ խմորում:

Թերմոֆիլ բակտերիաներ Clostridium thermocellum(աճի օպտիմալ ջերմաստիճանը 68 ° C) կարող են ուղղակիորեն փոխակերպել բուսական հումքի ցելյուլոզը էթանոլի, սակայն հումքը պետք է ազատվի լիգնինից: Բուսական հումքի ուղղակի փոխակերպմամբ դեռևս չի հաջողվել հասնել ալկոհոլի բարձր բերքատվության։

Խմորիչի շտամներ, որոնք կարող են խմորել պենտոզայի շաքարը ( Pachysolen tannophilus, Pichia stipitis, Candida shehata) Էթանոլի ելքը 100 կգ քսիլոզայի խմորման ժամանակ հասնում է 35-47 լիտրի։

Օսլա պարունակող հումքից էթանոլի արտադրության ներքին պրակտիկայում օգտագործվում է խմորիչ Saccharomyces cerevisiae 29-30 ° C խմորման օպտիմալ ջերմաստիճանով:

Օսլայի ֆերմենտային սախարիզացում

Ավանդական էթանոլ արտադրողներն ի վիճակի չեն պառակտել պոլիսախարիդները, հետևաբար, կաթնամթերք ստանալիս օսլա պարունակող հումքը ենթակա է եռման և սախարիացման: Բուսական օսլայի մեծ մասը պարունակում է 20-25% ամիլոզա և 80-75% ամիլոպեկտին: Բուսական բջիջներում օսլան լինում է հատիկների (հատիկների) տեսքով, որոնց չափերը տատանվում են 1-ից մինչև 120 միկրոն (կարտոֆիլի օսլան ունի 40-50 մկմ հատիկներ, հացահատիկի օսլայի հատիկները՝ 10-15 մկմ)։ Օսլան, ամիլոզը և ամիլոպեկտինը անլուծելի են սառը ջուր, ալկոհոլ, եթեր։ Ամիլոզը հեշտությամբ լուծվում է տաք ջուր, ամիլոպեկտին - ճնշման տակ տաքացնելիս: Ամիլոպեկտինի մոլեկուլների ցանցային կառուցվածքը առաջացնում է օսլայի հատիկների ուռչում՝ առանց դրանց լուծարման (երկրորդային կապերը թուլանում են հիդրացիայի արդյունքում)։ Որոշակի ջերմաստիճանում հատիկները թուլանում են, առանձին կառուցվածքային տարրերի միջև կապերը կոտրվում են, հատիկների ամբողջականությունը խախտվում է։ Միևնույն ժամանակ, լուծույթի մածուցիկությունը կտրուկ աճում է. տեղի է ունենում օսլայի ժելատինացում: Մածուկի համար բնորոշ է մոլեկուլների անկարգ դասավորվածությունը՝ բյուրեղային կառուցվածքի կորուստ։ 120–130 ° C ջերմաստիճանի դեպքում մածուկը հեշտությամբ շարժական է դառնում։ Ամիլոպեկտինի առավել ամբողջական տարրալուծումը տեղի է ունենում ցորենի օսլայում 136–141 ° С, կարտոֆիլի օսլայում՝ 132 ° С ջերմաստիճանում։

Հացահատիկի կամ կարտոֆիլի եռման ժամանակ լուծված օսլան հիդրոլիզացվում է (շաքարացված) հացահատիկի ածիկի ամիլոլիտիկ ֆերմենտներով կամ միկրոօրգանիզմների, հիմնականում թելիկ սնկերի և բակտերիաների կուլտուրաներով։ Բուսական նյութերից առավել առատ ամիլոլիտիկ ֆերմենտները բողբոջած հացահատիկներն են՝ ածիկ: Ներկայումս ալկոհոլային արդյունաբերության մեջ օգտագործվում են թելավոր սնկերի (կամ սեռի բակտերիաների) մշակույթների վրա հիմնված ֆերմենտային պատրաստուկներ. Բացիլուս), որոնք մի շարք առավելություններ ունեն ածիկի նկատմամբ։ Թելային սնկերի կուլտուրաներն աճեցվում են ցորենի թեփի կամ եգիպտացորենի ալյուրի վրա, մինչդեռ ածիկ արտադրելու համար անհրաժեշտ է պայմանական հացահատիկ: Ածիկի հետ օտար միկրոօրգանիզմները մեծ քանակությամբ ներմուծվում են կաթի մեջ, ինչը բացասաբար է անդրադառնում էթանոլի բերքատվության վրա։ Սնկերի խորը կուլտուրաները աճեցվում են ստերիլ պայմաններում, նրանք չեն աղտոտում սնկերը օտար միկրոօրգանիզմներով: Սնկերի մակերևութային մշակույթի մշակումն իրականացվում է շատ ավելի արագ (1,5-2,0 օր), քան հացահատիկի բողբոջումը (9-10 օր): Սնկերը ձևավորում են ֆերմենտների համալիր, որոնք ավելի խորը հիդրոլիզացնում են օսլան, ինչպես նաև քայքայում են կիսելյուլոզները մինչև մոնոսաքարիդներ, ինչը մեծացնում է հումքից էթանոլի ելքը:

Օսլա պարունակող հումքի սախարիզացման գործընթացում ներգրավված են տարբեր ֆերմենտներ։ Մեծագույն արտադրության արժեքըունեն ամիլազներ. α- և β-ամիլազները կատալիզացնում են միայն α-1,4-գլյուկոզիդային կապերի ճեղքումը։ α-ամիլազների ազդեցության տակ կապերը կոտրվում են պատահականորեն, բայց հիմնականում շղթաների ներսում։ Արդյունքը հիմնականում դեքստրիններ են, փոքր քանակությամբ մալտոզա և օլիգոսաքարիդներ: Գործողության բնույթից ելնելով α-ամիլազը կոչվում է էնդոգեն կամ դեքստրինոգեն ամիլազ։

β-ամիլազի ազդեցությունն ուղղված է օսլայի տերմինալ (արտաքին) կապերին, մինչդեռ հաջորդաբար, սկսած շղթաների չկրճատող ծայրերից, կտրվում են երկու գլյուկոզայի մնացորդներ (մալտոզա): β-ամիլազը չի կարող շրջանցել օսլայի մակրոմոլեկուլում ճյուղավորվող տեղամասերը, հետևաբար հիդրոլիզը դադարում է նախավերջին α-1,4-գլյուկոզիդային կապում և բարձր մոլեկուլային քաշի դեքստրինները մնում են ամիլոպեկտինի հիդրոլիզի ընթացքում: Ամիլոզը β-ամիլազով գրեթե ամբողջությամբ վերածվում է մալթոզայի, ամիլոպեկտինը` միայն 50-55%-ով:

α- և β-ամիլազների համակցված գործողության արդյունքում ձևավորվում է սախարիդների խառնուրդ, որը բաղկացած է մալթոզից, փոքր քանակությամբ գլյուկոզայից և ցածր մոլեկուլային դեքստրիններից, որոնցում օսլայի բոլոր α-1,6-գլյուկոզիդային կապերը. կենտրոնացած են.

Բակտերիաներին և մանրադիտակային սնկերին բացակայում է β-ամիլազը, սակայն պարունակում է ակտիվ α-ամիլազ, որը տարբերվում է ամինաթթուների բաղադրությամբ՝ սպիտակուցով և գործողության յուրահատկությամբ։ Մասնավորապես, մանրադիտակային սնկերի α-ամիլազով կատալիզացնելիս առաջանում են մեծ քանակությամբ գլյուկոզա և մալտոզա։ Բակտերիալ ամիլազների շարքում կան ինչպես շաքարային, այնպես էլ դեքստրինոգեն ամիլազներ։ Առաջինները հիդրոլիզացնում են օսլան 60%-ով և ավելի, երկրորդները՝ 30-40%-ով։ Մանրէաբանական α-ամիլազները, ինչպես ածիկի α- և β-ամիլազները, չեն հարձակվում α-1,6-գլյուկոզիդային կապերի վրա։

Մանրադիտակային սնկերը պարունակում են գլյուկոամիլազ, որը կատալիզացնում է օսլայում α-1,4- և α-1,6-գլյուկոզիդային կապերի խզումը։ Երբ կատալիզացվում է այս ֆերմենտի կողմից, գլյուկոզայի մնացորդները հաջորդաբար կտրվում են ամիլոզայի և ամիլոպեկտինի չվերականգնող ծայրերից: Ջրի մոլեկուլը միանում է կապի խզման վայրում, հետևաբար հիդրոլիզի գործընթացում գլյուկոզայի տեսական ելքը կազմում է օսլայի 111,11% զանգված։

Կան երեք հավանական ուղիներֆերմենտի փոխազդեցությունը սուբստրատի հետ (մեծ քանակությամբ շղթաներ պարունակող)՝ բազմաշղթա, միաշղթա և համակցված։

Համաձայն բազմաշղթայական մեթոդի՝ ֆերմենտի մոլեկուլը պատահականորեն հարձակվում է պոլիսախարիդային շղթաներից մեկի վրա՝ պոկելով նրանից մի օղակ, այնուհետև պատահականորեն հարձակվում է հաջորդ շղթաների վրա, ներառյալ, հնարավոր է, նախկինում հարձակման ենթարկվածը: Այսպիսով, ֆերմենտ-սուբստրատ համալիրի գոյության ընթացքում տեղի է ունենում միայն մեկ կատալիտիկ գործողություն.

Մեկ շղթայական մեթոդով ֆերմենտի մոլեկուլը, պատահական կարգով հարձակվելով պոլիսախարիդային շղթաներից մեկի վրա, հաջորդաբար կտրում է կապերը նրանից, մինչև շղթան ամբողջությամբ կտրվի: Ֆերմենտ-սուբստրատ համալիրի գոյության ընթացքում հիդրոլիզվում են ֆերմենտի համար հասանելի բոլոր կապերը։

Համակցված մեթոդը կամ բազմակի հարձակման մեթոդը բաղկացած է նրանից, որ մի քանի կապեր հիդրոլիզացվում են ֆերմենտ-սուբստրատ համալիրի գոյության ընթացքում։ Այս դեպքում մեկ օղակի ճեղքումից հետո ֆերմենտը ոչ թե վանվում է, այլ հետաձգվում։ Հարձակումը տեղի է ունենում փոփոխական մեկ և բազմաշղթա մեթոդներով:

Ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ α- և β-ամիլազները հիդրոլիզ են իրականացնում բազմակի հարձակման մեթոդի համաձայն (բազմաշղթաների մեթոդը բնորոշ է բակտերիալ α-ամիլազին):

Կենցաղային թորումներում հում (չորացրած) ածիկը՝ ածիկի կաթի տեսքով, տարբեր ակտիվության մակարդակի ֆերմենտային պատրաստուկներ (գլյուկավամորին, ամիլորիզին, ամիլոսուբտիլին) կամ ածիկի կաթի և ֆերմենտային պատրաստուկի խառնուրդ՝ հում օսլայի շաքարացման համար։

Ածիկի արտադրության տեխնոլոգիան ներառում է հետևյալ հիմնական գործընթացները. 38–40% խոնավությամբ հումքի թրջում; հացահատիկի բողբոջում 10 օր օդաճնշական ածիկի տանը 0,5–0,8 մ հաստությամբ շերտով; ածիկ մանրացնել սկավառակի կամ մուրճի ջարդիչների մեջ; ածիկի ախտահանումը ֆորմալինի կամ սպիտակեցնող լուծույթով և ածիկի կաթի պատրաստում։ Ածիկի կաթը ստանում են մանրացված ածիկը ջրի հետ խառնելով (1 կգ ածիկի դիմաց 4–5 լիտր ջուր)։

Տարբեր հատիկների հատիկներից պատրաստված ածիկը պարունակում է ամիլոլիտիկ ֆերմենտներից յուրաքանչյուրի տարբեր քանակություններ: Օրինակ՝ գարու ածիկը ունի բարձր α- և β-ամիլոլիտիկ ակտիվություն, մինչդեռ կորեկի ածիկը ունի ուժեղ դեքստրինոլիտիկ ակտիվություն։ Ամենից հաճախ պատրաստում են երեք տեսակի ածիկի խառնուրդ՝ գարի (50%), կորեկ (25%) և վարսակ (25%)։ Մի օգտագործեք նույն մշակույթից ածիկ, երբ նույն մշակույթից ալկոհոլ արտադրեք:

Կարդացեք. II. Պլաստիկ արտադրանքի օդավակուումային ձուլման տեխնոլոգիա. Ալֆա և բետա ադրենոմիմետիկա. Հիմնական ազդեցությունները, կիրառումը: Կոլագենի հիդրոլիզատի ամինաթթուների սպեկտրը (քաշի տոկոսը ըստ քաշի) Թոքսոիդներ, դրանց պատրաստում, տիտրում և գործնական կիրառություն. Թոքսոիդներ. Ստացում, մաքրում, տիտրում, կիրառում։ Հակատոքսիկ շիճուկներ. Ստացում, մաքրում, տիտրում, կիրառում։ Օգտագործման ընթացքում առաջացած բարդությունները և դրանց կանխարգելումը. Սարքավորումների և ծրագրային ապահովման հավաքածու (APC) (վիրտուալ գործիքների տեխնոլոգիա): Տոմս թիվ 51 արական սեռական հորմոնների պատրաստուկներ. Գործողության մեխանիզմ. դիմումը. թմրամիջոցներ. անաբոլիտիկայի հայեցակարգը Տոմս թիվ 51 արական սեռական հորմոնների պատրաստուկներ. Գործողության մեխանիզմ Կիրառում. թմրամիջոցներ. անաբոլիտիկայի հայեցակարգը

Օսլան բույսերի հիմնական պահուստային պոլիսաքարիդն է և սննդակարգի ամենակարևոր ածխաջրային բաղադրիչն է: Օսլան պահվում է հացահատիկի սերմերում, պալարներում, կոճղարմատներում՝ օսլայի հատիկների տեսքով, որոնք, կախված բույսի տեսակից, ունեն տարբեր ձև (գնդաձև, ձվաձև, ոսպնյակ կամ անկանոն) և չափ (1-ից մինչև 150 մկմ, միջինը 30): -50 միկրոն):

Բուսական տարբեր տեսակների օսլայի հատիկներ.

Ա - կարտոֆիլ; B - ցորեն; B - վարսակ; G - բրինձ; D - եգիպտացորեն; E - հնդկաձավար:

1 - պարզ օսլայի հատիկ, 2 - բարդ, 3 - կիսաբարդ:

Օսլան ունի բարդ կառուցվածք և բաղկացած է երկու հոմոպոլիսաքարիդներից՝ ջրում լուծվող ամիլոզա և չլուծվող ամիլոպեկտին։ Օսլայի մեջ դրանց հարաբերակցությունը կարող է տարբերվել՝ կախված բույսից և հյուսվածքի տեսակից, որից այն մեկուսացվել է (ամիլոզա 13-30%, ամիլոպեկտին 70-85%):

Ամիլոզը բաղկացած է չճյուղավորված (գծային) շղթաներից, որոնք պարունակում են 200-300 գլյուկոզայի մնացորդներ՝ կապված α (1 → 4) գլիկոզիդային կապով։ C-1-ում α-կոնֆիգուրացիայի շնորհիվ շղթաները կազմում են 13 նմ տրամագծով խխունջ, որի մեջ մեկ հերթափոխում կա 6-8 գլյուկոզայի մնացորդ։ Մոլեկուլային քաշը 50,000 Da.

Ամիլոպեկտինն ունի ճյուղավորված կառուցվածք, որում միջինում 20-25 գլյուկոզայի մնացորդներից մեկը պարունակում է կողային շղթա՝ կապված α (1 → 6) գլիկոզիդային կապով։ Այս դեպքում ձևավորվում է ծառի կառուցվածք: Մոլեկուլային զանգվածը մինչև 1-6 միլիոն է։Այո։

Օսլայի հիդրոլիզը առկա է սննդի բազմաթիվ տեխնոլոգիաներում՝ որպես վերջնական արտադրանքի որակն ապահովելու անհրաժեշտ գործընթացներից մեկը։ Օրինակ:

Հացաբուլկեղենի մեջ - խմոր պատրաստելու և հաց թխելու գործընթացը;

Գարեջրի արտադրության մեջ - գարեջրի կաթի ստացում և ածիկի չորացում;

Կվասի արտադրության մեջ;

Ալկոհոլի արտադրության մեջ - խմորման համար հումքի պատրաստում;

Տարբեր շաքարային օսլայից ստացվող մթերքներ՝ գլյուկոզա, մելաս, շաքարի օշարակներ:

Օսլայի հիդրոլիզի երկու եղանակ կա.

Թթվային - հանքային թթուների ազդեցության տակ;

Ֆերմենտային - ֆերմենտային պատրաստուկների ազդեցության տակ:

Թթուների ազդեցության տակ օսլայի հիդրոլիզի ժամանակ նախ տեղի է ունենում ասոցիատիվ կապերի թուլացում և խզում ամիլոզայի և ամիլոպեկտինի մակրոմոլեկուլների միջև։ Սա ուղեկցվում է օսլայի հատիկների կառուցվածքի խախտմամբ և միատարր զանգվածի ձևավորմամբ։ Այնուհետև տեղի է ունենում α (1 → 4) և α (1 → 6) -գլիկոզիդային կապերի խզում ջրի մոլեկուլի խզման վայրում ավելացումով։ Հիդրոլիզի ընթացքում ազատ ալդեհիդային խմբերի թիվը մեծանում է, իսկ պոլիմերացման աստիճանը նվազում է։ Միջանկյալ փուլերում առաջանում են դեքստրիններ, տրի և տետրաշաքարներ, մալթոզա։ Հիդրոլիզի վերջնական արդյունքը գլյուկոզան է: Թթվային հիդրոլիզը ունի մի շարք էական թերություններ, որոնք առաջանում են թթուների բարձր կոնցենտրացիաների և բարձր ջերմաստիճանների (ավելի քան 100 ° C) օգտագործմամբ, որոնք հանգեցնում են ջերմային դեգրադացիայի և ածխաջրերի ջրազրկման, տրանսգլիկոզիլացման և հակադարձ ռեակցիաների:

Թթվային հիդրոլիզի համեմատությամբ, ֆերմենտային հիդրոլիզն ավելի խոստումնալից է և ունի հետևյալ առավելությունները.

1) Բարձրորակարտադրված արտադրանքը, քանի որ ավելի քիչ ենթամթերք են ձևավորվում.

2) ֆերմենտների գործողության առանձնահատկությունը հնարավորություն է տալիս ստանալ որոշակի ֆիզիկական հատկություններով արտադրանք (օրինակ՝ քաղցրություն).

3) արտադրանքի բարձր եկամտաբերություն ձեռք բերեց ավելի ցածր տնտեսական ծախսերով.

Օսլայի ֆերմենտային հիդրոլիզն իրականացվում է ամիլոլիտիկ ֆերմենտների միջոցով։ Այս խումբը ներառում է α-ամիլազ, β-ամիլազ, գլյուկոամիլազ, պուլուլանազ և որոշ այլ ֆերմենտներ: Նրանցից յուրաքանչյուրն ունի իր առանձնահատկությունները:

α-ամիլազ- էնդոֆերմենտ, որը հիդրոլիզացնում է α (1-4) - գլիկոզիդային կապերը ամիլոզայի կամ ամիլոպեկտինի մոլեկուլում, որի արդյունքում ձևավորվում են դեքստրիններ՝ օսլայի թերի հիդրոլիզի և փոքր քանակությամբ գլյուկոզա և մալտոզա.

α-ամիլազը հանդիպում է կենդանիների (թք և ենթաստամոքսային գեղձի), բարձրակարգ բույսերում (գարու, ցորենի, տարեկանի, կորեկի բողբոջած սերմեր) և միկրոօրգանիզմներում (Aspergillus, Rhizopus, Bacillus subtilis սեռի բակտերիաներ):

β-ամիլազ- էկզոֆերմենտ, հիդրոլիզացնում է α (1-4) -գլիկոզիդային կապերը ամիլոզայի մոլեկուլի չվերականգնող ծայրերից, ամիլոպեկտինը մալթոզայի առաջացմամբ (54-58%), այսինքն. ցուցադրում է ընդգծված սակարացնող ակտիվություն: Մեկ այլ ռեակցիայի արտադրանք է β-դեքստրինը (42-46%): Այս ֆերմենտը տարածվում է բարձր բույսերի հյուսվածքներում։

Գլյուկոամիլազէկզոֆերմենտ է, որը գործում է ամիլոզայի և ամիլոպեկտինի մոլեկուլների չվերականգնող ծայրերից և անջատում է գլյուկոզայի մոլեկուլները՝ հիդրոլիզացնելով α (1-4) - և α (1-6) - գլիկոզիդային կապերը: Այս ֆերմենտը առավել հաճախ հանդիպում է Aspergillus, Rhizopus սեռի միկրոմիցետներում:

Գործողության մեխանիզմ տարբեր տեսակներամիլազ օսլայից.

Օսլայի արտադրության տեխնոլոգիա.

Օսլայի արդյունաբերական արտադրության հումքն են կարտոֆիլը, եգիպտացորենը, ցորենը, բրինձը, սորգոն։ Դիտարկենք կարտոֆիլի օսլայի արտադրության տեխնոլոգիան։ Այն ներառում է հետևյալ փուլերը.

Կարտոֆիլի լվացում կեղտից և կեղտից կարտոֆիլի լվացքի մեքենայի վրա;

կշռում;

Կարտոֆիլի նուրբ մանրացումն արագագործ կարտոֆիլ արտադրողների վրա՝ կարտոֆիլի քերուկ ստանալու համար (որքան այն մանրացված լինի, այնքան ավելի ամբողջական օսլան կազատվի բջիջներից, բայց կարևոր է չվնասել հենց օսլայի հատիկները);

Կարտոֆիլի կարմրուկի մշակում ծծմբի երկօքսիդով կամ ծծմբաթթվով (օսլայի որակը, դրա սպիտակությունը բարելավելու և միկրոօրգանիզմների զարգացումը կանխելու համար);

Խմորի տարանջատում ցենտրիֆուգների կամ հիդրոցիկլոնային համակարգերի միջոցով.

Օսլայի կաթի զտում - օսլայի մաքրում տրորից զտող մաղի վրա;

Օսլայի լվացում հիդրոցիկլոնում:

Ստացվում է չմշակված օսլա՝ 40-52% խոնավությամբ։ Այն ենթակա չէ երկարաժամկետ պահպանման, ի տարբերություն չոր ստացման, որը բաղկացած է հետևյալ գործողություններից՝ ավելորդ խոնավության մեխանիկական հեռացում, չորացում, սեղմում և փաթեթավորում։

Մի շարք ապրանքների արտադրության մեջ արդյունավետ է փոփոխված օսլայի օգտագործումը.

- Ուռուցք (նախապես ժելատինացված) օսլան ստացվում է հատուկ չորանոցների վրա մածուկը չորացնելուց, որից հետո թաղանթը փոշու վերածելով, որի մասնիկները ջրով թրջվելիս ուռչում են և ծավալը մեծանում։ Այտուցվող օսլան օգտագործվում է Սննդի արդյունաբերություն(ապրանքներ արագ սնունդ, կայունացուցիչներ և խտացուցիչներ մթերքներում առանց տաքացման):

- Օքսիդացված օսլա ստացվում է օսլայի օքսիդացումով տարբեր օքսիդացնող նյութերով (KMnO 4, KBrO 3 և այլն)։ Կախված օքսիդացման մեթոդից՝ արտադրանքն ունի տարբեր մածուցիկություն և ժելող հատկություն։ Դրանք օգտագործվում են թղթի արդյունաբերությունբարձրացնել թղթի ուժը՝ որպես դաբաղ, իսկ ցածր օքսիդացման վիճակում (մինչև 2%) սննդի արդյունաբերության մեջ։ Այսպիսով, օքսիդացված օսլայի տեսակներից մեկը՝ ժելինգը, օգտագործվում է որպես ժելացնող միջոց՝ ագարի և ագարոիդի փոխարեն՝ մարմելադային արտադրանքի արտադրության մեջ:

- Փոխարինված օսլա.

Մոնոխար ֆոսֆատները (օսլայի մոնոֆոսֆատ էսթեր) ստացվում են օսլայի չոր խառնուրդի և օրթո-, պիրո- կամ տրիպոլիֆոսֆատների թթվային աղերի ռեակցիայի արդյունքում բարձր ջերմաստիճաններում։ Սովորական օսլայի համեմատ նրանք ձևավորում են կայուն մածուկներ, որոնք բնութագրվում են թափանցիկության և սառեցման և հալեցման նկատմամբ դիմադրողականության բարձրացմամբ:

Դիքլորոֆոսֆատները (խաչ կապված օսլա) կարելի է ստանալ օսլայի ռեակցիայի արդյունքում նատրիումի տրիմետաֆոսֆատի, ֆոսֆորի օքսիքլորիդի և այլնի հետ: Դրանք առաջացնում են ջերմային և մեխանիկական սթրեսների նկատմամբ կայուն մածուկներ: Դրանք օգտագործվում են մայոնեզի, հրուշակեղենի, աղցանների սոուսների, մսամթերքի և այլնի արտադրության մեջ։

Ացետիլացված օսլա (օսլայի ացետատ) կարելի է ձեռք բերել օսլան քացախաթթվի կամ քացախաթթվի անհիդրիդով մշակելով։ Ունեն կայուն թափանցիկ մածուկներ առաջացնելու հատկություն, որոնք չորացնելիս առաջանում են ամուր թաղանթներ։ Սննդի արդյունաբերության մեջ դրանք օգտագործվում են որպես խտացուցիչ, ինչպես նաև սառեցված մթերքների, լուծվող փոշիների և այլնի արտադրության մեջ։