Preparation of maltotetraose starch molasses using Maltotetraohydrolase Optimalt 4G
Authors: Папахин Александр Алексеевич , Бородина Зинаида Михайловна , Гулакова Валентина Андреевна 
Published: December 2021

Одним из направлений решения актуальной задачи по расширению ассортимента сахаристых крахмалопродуктов является разработка способов получения мальтоолигосахаридов с различным углеводным составом, имеющих большой потенциал для использования в качестве пищевых добавок и ингредиентов продуктов здорового питания. Целью работы было изучение возможности получения нового вида крахмальной патоки с высоким содержанием мальтотетраозы с применением препарата мальтотетраогидролазы Optimalt 4G. Объектами являлись кукурузный крахмал, препараты альфа-амилазы Liquazyme Supra 2.8X и пуллуланазы Promozyme D6 (Novozymes), мальтотетраогидролазы Optimalt 4G (Du Pont), а также продукты гидролиза крахмала. Использованы методы определения массовой доли редуцирующих веществ (РВ), сухого вещества (СВ), углеводного состава, динамической вязкости гидролизатов и другие стандартные методы анализа. При осахаривании частично гидролизованной суспензии крахмала с концентрацией СВ 33 % и содержании РВ 7,9 % мальтотетраогидролаза наиболее активно действует в первые 3 ч осахаривания с резким снижением вязкости гидролизата с 197,6 до 20,0 мПа·с. При этом исчезали практически все олигосахариды с DР5-DР10, массовая доля ВМС снизилась на 60 %, увеличилось количество низкомолекулярных сахаров, а массовая доля мальтотетраозы составила 44,81 % против 2,38 % в исходном субстрате. Максимальное содержание мальтотетраозы 49,8 % в данных условиях наблюдалось в гидролизате после 8 ч инкубации, далее оно медленно снижалась. Установлена возможность получения крахмальной патоки с высоким содержанием мальтотетраозы до 45-48 % с использованием в качестве катализаторов гидролиза крахмала вышеуказанных ферментных препаратов. Использование композиции мальтотетраогидролазы с пуллуланазой увеличивает содержание мальтотетраозы на 1,5-2 %, снижает вязкость гидролизатов и позволяет сократить продолжительность гидролиза. Полученные данные являются актуальной основой для оптимизации технологических параметров процесса осахаривания с применением мальтотетраогидролазы с целью разработки технологии получения нового вида крахмальной патоки.
One of the directions of solving the current problem of expanding the range of sugar starch products is the development of methods for producing maltooligosaccharides with a different carbohydrate composition, which have great potential for use as food additives and ingredients of healthy foods. The aim of the work was to study the possibility of obtaining a new type of starch syrup with a high content of maltotetraose using the preparation Maltotetraohydrolase Optimalt 4G. The objects were: corn starch, alpha-amylase preparations Liquazyme Supra 2.8X and pullulanase Promozyme D6 (Novozymes), maltotetraohydrolase Optimalt 4G (Du Pont), as well as starch hydrolysis products. Methods were used to determine the weight fraction of reducing substances (RS), dry solid (DS), carbohydrate composition, dynamic viscosity of hydrolysates and other standard methods of analysis. When a partially hydrolyzed suspension of starch with a concentration of DS 33 % and RS 7.9 % is saccharified, maltotetraohydrolase is most active in the first 3 hours of saccharification with a sharp decrease in the viscosity of the hydrolysate from 197.6 to 20.0 mPa·s. At the same time, almost all oligosaccharides with DP5-DP10 disappeared, the weight fraction of WMS decreased by 60 %, the number of low-molecular sugars of DP1-3 increased, and the weight fraction of maltotetraose was 44.81 % versus 2.38 % in the original substrate. The maximum maltotetraose content of 49.8 % under these conditions was observed in the hydrolysate after 8 hours of incubation, then it slowly decreased. It has been found that in order to obtain hydrolysates with a low DP1-3 content and increased (more than 45 %) maltotetraose, the degree of preliminary hydrolysis must be maintained within the range of RS 8-15 % by DS at an enzyme dosage of 0.06-0.08 units WMC/g DS starch and duration of saccharification up to 20 h. Use of maltotetraohydrolase composition with pullulanase during saccharification increases degree of hydrolysis and content of maltotetraose by 1.5-2 %, reduces viscosity of hydrolysates and reduces duration of hydrolysis. It is possible to produce starch syrup with high content of maltotetraose (up to 45-48 %) using the above enzyme preparations. The obtained data are the current basis for optimization of technological parameters of saccharification process with application of maltotetraohydrolase in order to develop technology of production of new kind of starch syrup.