Спосіб отримання глюкозо-мальтозної патоки з картопляного крохмалю

A23K1 / 16 - з добавкою додаткових поживних компонентів; брикетована кормова сіль

Власники патенту RU 2562536:

Державна наукова установа Горловкаій науково-дослідний інститут тваринництва української академії сільськогосподарських наук (ГНУ Горловкаій НИИЖ Россельхозакадеміі) (RU)

Винахід відноситься до харчової промисловості. Спосіб отримання глюкозо-мальтозної патоки з картопляного крохмалю передбачає гідроліз молекул крохмалю амилолитическими ферментами мікроорганізмів, очищення і згущення гідролізату. Причому в одній ємності виробляють послідовне заварювання і ферментацію двох однакових за вагою порцій крохмалю. Спочатку заварюють першу порцію крохмалю, після охолодження в клейстер вносять наважку сухих спор Clostridium phytofermentans, поміщають ємність в термостат. Температуру в термостаті підтримують в інтервалі 35-39 ° C. Після закінчення гідролізу крохмалю до глюкози в утворився розчин глюкози вносять другу порцію крохмалю і заварюють її при температурі 75 ° C. Нова порція крохмалю гідролізується до мальтози термостійкими амилолитическими ферментами, виділеними раніше клостридиями. Винахід дозволяє в одну стадію отримувати глюкозо-Патока мальтози з картопляного крохмалю. 1 табл. 2 пр.

Винахід відноситься до галузі прикладної біотехнології, а саме до способу отримання глюкозо-мальтозної патоки з картопляного крохмалю, яка може бути використана в годівлі сільськогосподарських тварин, в спиртовій та в хлібокондитерського промисловості.

До недоліків даного способу можна віднести великі енерговитрати на створення вихрового потоку для здійснення процесу ферментації крохмалю і складність технологічного процесу.

До недоліків даного способу можна віднести многокомпонентность складу живильного середовища і середовища для накопичення ферментів цвілевих грибів, що значно здорожує отримання ферментів.

Недоліком даного способу є те, що з даного способу неможливо отримати глюкозу з крахмалсодержащего сировини.

Завданням цього винаходу є створення способу отримання глюкозо-мальтозної патоки з картопляного крохмалю.

Технічний результат винаходу полягає в тому, що крохмальний клейстер є гарним живильним середовищем для клостридиев виду Cl. phytofermentans. Клейстер з внесеними в нього спорами поміщають в термостат, в якому підтримується температура в інтервалі 35-39 ° С. Процес розрідження і оцукрювання крохмального клейстеру тісно пов'язаний з циклом розвитку культури клостридиев. Через 10-12 годин після засіву суперечки починають проростати і при цьому вони виділяють фермент альфа-амілазу, яка розріджує крохмальний клейстер. Розрідження клейстеру характеризується зникненням набряклих зерен крохмалю, зменшенням в'язкості до стану води, супроводжується виділенням газу і утворенням піни. Протягом наступних двох діб відбувається розмноження паличок клостридиев шляхом їх поділу. При цьому діляться палички виділяють фермент глюко-амілазу, яка розщеплює молекули амілози і амілопектину до молекул глюкози. Відбувається осахаривание крохмалю.

Процес дозрівання суперечка, проростання з них вегетативних паличок клостридий, розподіл паличок і їх перехід назад в стан суперечка контролюють під мікроскопом. Для цього на предметне скло капають краплю крохмалю, на неї поміщають краплю розчину Люголя, вміст розподіляють препаровальной голкою тонким шаром по предметному склу та микроскопируют. Під мікроскопом видно, що дозріла спору має яйцеподібну форму, перламутрово-зеленого кольору і має слабку рухливістю. Проростання палички відбувається з боку більш гострого кінця суперечки. Зросла паличка клостридія зберігає спору, яка розташовується термінально. Діаметр суперечки більший за діаметр палички. Пророслі палички накопичують в своєму тілі гранулеза, і в міру зростання в них з'являється від 1 до 3 розривів гранулези. Перед розподілом у палички зникає спору і тільки після цього паличка починає ділитися. Розподіл починається з освіти поперечної перетяжки і з однієї палички утворюється дві дочірні палички. Перетяжка утворюється строго по центру довжини палички, тобто вона ділить паличку на дві рівні частини. У місці утворення перетяжки дочірні палички можуть розташовуватися як один за одним по прямій лінії, так і під кутом один до одного. У молодої палички з'являється термінально розташована спору.

Діляться палички виділяють фермент, який розщеплює молекули крохмалю до молекул глюкози. Для свого розмноження клостридії отримують енергію з утвореної глюкози. З підвищенням концентрації глюкози в розчині все більш проявляється її консервуючий ефект і розмноження клостридій сповільнюється, замість поділу палички подовжуються утворюючи нитки клостридиев. Нитки, як правило, сплітаються в клубки. Клостридії виділяють в навколишнє середовище надлишки амилолитических ферментів, яких вистачає для здійснення ферментативного гідролізу наступної порції крохмалю.

На четвертий день в утворився розчин глюкози вносять нову порцію крохмалю, по вазі рівну першої порції крохмалю, і заварюють її при температурі 75 ° С. Ферменти клостридиев є термостійкими, тому при заварюванні другої порції крохмалю густого клейстеру не утворюється. У міру остигання, яке займає близько 1 години, крохмальний клейстер все більш розріджується і при досягненні температури 40 ° С його в'язкість стає рівною водного розчину. Під мікроскопом у краплі розчину крохмалю не знаходять грудочок крохмалю. Водний розчин йоду забарвлюється в жовто-оранжевий колір, розчин Люголя забарвлюється в бурштиновий світло-коричневий колір.

Ступінь розщеплення молекул крохмалю контролюють по кольоровій реакції з препаратами йоду згідно з таблицею.

При необхідності амилолитические ферменти можуть бути виділені з культуральної рідини (розріджений крохмальний клейстер) традиційними методами, наприклад може бути проведено їх осадження етанолом при температурі 3-5 ° С з ультрафильтрата культуральної рідини.

За даними Горловкаой випробувальної лабораторії по ветеринарному і фітосанітарному контролю Россільгоспнагляду патока, отримана з даного способу, не є токсичною, а клостридії виду Cl. phytofermentans є технічною культурою і згідно СП 1.2.036-95 «Порядок обліку, зберігання, передачі та транспортування мікроорганізмів I-IV груп патогенності» не входять в список патогенних мікроорганізмів.

Винахід ілюструється такими прикладами здійснення способу.

У 10-літрову ємність, заповнену водою, вносять 1 кг картопляного крохмалю. Отриману 10% -ву крохмальну суспензію при постійному помішуванні нагрівають до її загусання і просвітління. Клейстеризація крохмалю відбувається при температурі 75 ° С. Ємність з отриманим крохмальним клейстером знімають з плити і дають йому охолонути до кімнатної температури. Після охолодження в клейстер вносять наважку сухих спор клостридій - Cl. phytofermentans в кількості 10 г і поміщають ємність з клейстером в термостат. В термостаті підтримують температуру в інтервалі t = 35-39 ° С. Лаг-фаза у суперечку триває 10-12 годин. Через зазначений час суперечки починають проростати і крохмальний клейстер розріджується. Грудочки крохмалю в клейстер зникають, зменшується в'язкість клейстеру і він стає рідким як вода. Процес розрідження крохмалю займає 1 добу. Далі виросли з суперечка палички починають розмножуватися і розчин крохмалю осахарівается. Оцукрювання супроводжується розщепленням молекул крохмалю до молекул глюкози. Розмноження клостридиев і відповідно розщеплення молекул крохмалю триває 2 доби. Закінчення гідролізу молекул крохмалю і ступінь розщеплення молекул перевіряють реакцією з препаратами йоду відповідно до таблиці 1.

Для отримання молекул мальтози в отриманий розчин глюкози вносять наважку сухого крохмалю в кількості 1 кг і знову його заварюють, нагріваючи до 75 ° С. Але наявний в розчині термостійкий амілолітична фермент не дає клейстерізованного нової порції крохмалю. При досягненні зазначеної температури ємність знімають з плити. У міру остигання рідкий крохмальний розчин все більш розріджується і при досягненні температури 40 ° С стає рідким як вода і одночасно з цим завершується осахаривание крохмалю, тобто закінчується процес розщеплення молекул крохмалю до молекул мальтози. Остиглий розчин має приємний солодкий смак. Розчин йоду при наявності молекул мальтози набуває оранжево-жовтий колір і поступово знебарвлюється, так як в розчині крім молекул мальтози є молекули глюкози. Розчин Люголя стає бурштиновим світло-коричневого кольору і не змінює цей колір.

Отримання крохмального клейстеру з першої порції крохмалю і його осахаривание проводять як в прикладі 1. Потім отриманий розчин глюкози ділять навпіл, переливаючись 5 л в іншу ємність. Потім в останніх 5 літрах розчину глюкози заварюють другу порцію крохмалю 1 кг. При досягненні температури 75 ° С порцію знімають з плити і після її охолодження до 55-60 ° С до неї доливають іншу половину 5 л. За другим наприклад отримують розчин цукрів такого ж складу, як і в прикладі 1, але молекули мальтози отримують в 2 рази швидше, так як другий раз нагрівати потрібно в 2 рази меншу кількість розчину і остигає це кількість швидше, ніж обсяг при заварюванні першої порції крохмалю .

Спосіб отримання глюкозо-мальтозної патоки з картопляного крохмалю, що включає гідроліз молекул крохмалю амилолитическими ферментами мікроорганізмів, очищення і згущення гідролізату, що відрізняється тим, що в одній ємності виробляють послідовне заварювання і ферментацію двох однакових за вагою порцій крохмалю, при цьому спочатку заварюють першу порцію крохмалю, після охолодження в клейстер вносять наважку сухих спор Clostridium phytofermentans, поміщають ємність в термостат, в якому підтримується температура в інтервалі 35-39 ° C, після закінчення я гідролізу крохмалю до глюкози в утворився розчин глюкози вносять другу порцію крохмалю і заварюють її при температурі 75 ° C, нова порція крохмалю гідролізується до мальтози термостійкими амилолитическими ферментами, виділеними раніше клостридиями.