Производство глюкозно-фруктозного сиропа из крахмала

Глюкоза - Получение глюкозно-фруктозных сиропов из крахмала

Если принять сладость сахарозы за 100%, то сладость фруктозы составит 173,3, а глюкозы - 74,3%. Растворимость фруктозы в воде также самая высокая по сравнению с указанными моносахаридами (табл. 101)

Фруктозосодержащие продукты также обладают повышенной сладостью и растворимостью.

Частичное превращение глюкозы в родственный ей по строению моносахарид фруктозу (явление изомеризации) возможно при длительном воздействии щелочи на холоду или при слабом нагревании раствора глюкозы.

Изомеризация глюкозы во фруктозу повышает сладость сахаристых веществ, получаемых из крахмалсодержащего сырья. Эпимеризация происходит через общую для глюкозы, фруктозы и манозы в енольную форму. Моносахариды в этой форме неустойчивы, и под действием щелочи происходит ее дальнейшее превращение с образованием пировиноградной, уксусной, муравьиной кис лоты и альдегида молочной кислоты.

Кроме процесса эпимеризации в растворах глюкозы происходит необратимое разложение моносахаридов с образованием высокомолекулярных окрашенных и гуминовых веществ. Фруктоза в растворе менее устойчива, чем глюкоза, и поэтому разлагается быстрее.

В результате химической изомеризации происходит интенсивное нарастание цветности и образование D-маннозы и D-псикозы, обладающих неприятным вкусом. Поэтому процесс щелочной изомеризации глюкозы связан с применением сложных и дорогостоящих способов обесцвечивания и удаления продуктов побочных реакций и, кроме того, не обеспечивает высокого содержания фруктозы в растворе. Поэтому этот способ не нашел промышленного применения.

Известно также, что изомеризация моносахаридов может протекать в присутствии биологических катализаторов, действие которых строго избирательно и почти полностью исключает образование продуктов разложения Сахаров. После открытия микроорганизмов, продуцирующих фермент глюкозоизомеразу, началось его промышленное использование при получении фруктозы и фруктозосодержащих продуктов. Ферментативную изомеризацию проводят таким образом, чтобы химический процесс -5ыл сведен к минимуму. Содержание D-псикозы не должно превышать 0,3% к сухим веществам раствора.

Глюкозоизомеризующие ферменты термостабильны. Однако проведение изомеризации растворимыми препаратами имеет ряд недостатков, так как фермент по окончании реакции остается в растворе и ухудшает его качество. Удаление фермента при очистке растворов связано с его однократным использованием. Многократное и непрерывное использование фермента возможно при закреплении его на клетках мицелия некоторых веществ. При иммобилизации (закреплении) фермента в качестве носителей применяют неорганические вещества и различные природные и синтетические полимерные материалы. Все они должны быть стойкими, механически прочными, однородными, гидрофильными и иметь большую удельную поверхность. Ферменты, закрепленные па неорганических носителях, обладают более высокой стабильностью.

Стабильность и активность определяют экономическую эффективность применения того или иного ферментного препарата. На глюкозоизомеразу как металлофермент активизирующее действие оказывают ионы магния, а стабилизирующее - ионы кобальта. Дозировка солей этих металлов зависит от величины рН в сфере реакции. Чем выше рН, тем меньшее количество солей необходимо.

Для изомеризации глюкозы применяют также ультрафильтрацию через мембраны различных полимеров, на которых закреплены ферменты. Для промышленного получения глюкозно-фрук-тозных сиропов используют исключительно иммобилизованные препараты фермента. Глюкозоизомераза, которая используется в растворах чистой глюкозы и в высокодоброкачественных гидролизатах крахмала, должна удовлетворять следующим требованиям:

быть термостойкой при температурах выше 60° С, что необходимо для предотвращения нежелательных микробиологических процессов, к которым чувствительны продукты гидролиза крахмала;

не терять активности при рН ниже 6,5 для уменьшения щелочной изомеризации глюкозы;

обладать высокой активностью в глюкозосодержащих растворах, имеющих концентрацию не ниже 80% сухих веществ;

не изомеризовать другие моносахариды, содержащиеся в гидролизатах крахмала

При получении глюкозно-фруктозных сиропов доброкачественность крахмальных гидролизатов должна быть не ниже 94% при содержании глюкозы в них не менее 92%. Такие гидролизаты можно получить из крахмала только при участии ферментов.