СОДЕРЖАЩИЙ МАЛЬТОЗУ СИРОП И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
MALTO SE-CONTAINING SYRUP AND METHOD OF ITS PRODUCTION

Область применения изобретения
Настоящее изобретение относится к способу получения сиропа с высоким содержанием мальтозы и к продукту, получаемому этим способом.
Предпосылки создания изобретения
Способы, позволяющие получать сиропы с высоким содержанием мальтозы, уже широко известны.
В US 5141859 описано производство мальтозы высокой чистоты с помощью стадий разжижения крахмала, осахаривания разжиженного вещества универсальными ферментами, дополнительного осахаривания с помощью фермента, гидролизующего олигосахариды трисахарида или более. Продукт разжижения осахаривают с использованием по меньшей мере двух ферментов, выбранных из группы, состоящей из бета-амилазы, изоамилазы и пуллуланазы. На следующей стадии применяют мальтогенную альфа-амилазу или глюкоамилазу. Процесс осахаривания можно выполнить, устанавливая стандарт периода, в течение которого чистота мальтозы достигает равновесия, как правило, от 24 до 72 ч.
US 6284498 относится к способу производства сиропа с высоким содержанием мальтозы, включающему последовательные стадии, состоящие из проведения разжижения крахмального молока, проведения осахаривания разжиженного крахмального молока в присутствии мальтогенной альфа-амилазы, продолжения осахаривания разжиженного крахмального молока в присутствии бета-амилазы и по меньшей мере одного деветвящего фермента, выбранного из группы, состоящей из пуллуланазы и изоамилазы, с целью получения сиропа с высоким содержанием мальтозы. Данный способ позволяет получать сиропы, имеющие обогащенность мальтозой 86% и содержащие 6,6% глюкозы и 7,4% DP3+.
US 6346400 относится к способу приготовления сиропа с высоким содержанием мальтозы, включающему разжижение, осахаривание в присутствии бета-амилазы и по меньшей мере одного деветвящего фермента, выбранного из группы, состоящей из пуллуланаз и изоамилаз, проведение молекулярного просеивания разжиженного крахмального молока, чтобы собрать фракцию, обогащенную мальтозой, и приведение указанной фракции, обогащенной мальтозой, в контакт с мальтогенной альфа-амилазой для получения сиропа с высоким содержанием мальтозы.
Все еще актуальна потребность в наличии способа, обеспечивающего сироп с высоким содержанием мальтозы и низким содержанием DP1 и предпочтительно дополнительно низким содержанием DP3.
Изложение сущности изобретения
Настоящее изобретение относится к способу получения содержащего мальтозу сиропа, включающему последовательные стадии:
a) проведения разжижения крахмального молока;
b) проведения осахаривания разжиженного крахмального молока в присутствии альфа-амилазы, бета-амилазы и деветвящего фермента, выбранного из группы, состоящей из пуллуланазы, изоамилазы и их смесей;
c) дополнительного добавления мальтогенной альфа-амилазы и/или изоамилазы для получения содержащего мальтозу сиропа, содержащего по меньшей мере 85% мальтозы в расчете на сухое вещество и менее 1,5% глюкозы в расчете на сухое вещество, и
причем на стадии b) осахаривание происходит в присутствии остаточного количества альфа-амилазы, применяемой при разжижении на стадии a), предпочтительно в присутствии остаточной активности от 1% до 4% общего количества альфа-амилазы, применяемой при разжижении.
Настоящее изобретение дополнительно относится к содержащему мальтозу сиропу, содержащему по меньшей мере 85% мальтозы в расчете на сухое вещество и менее 1,5% глюкозы в расчете на сухое вещество и имеющему содержание сухого вещества 25–75%, причем указанный содержащий мальтозу сироп получают способом настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Настоящее изобретение относится к способу получения содержащего мальтозу сиропа, включающему последовательные стадии:
a) проведения разжижения крахмального молока;
b) проведения осахаривания разжиженного крахмального молока в присутствии альфа-амилазы, бета-амилазы и деветвящего фермента, выбранного из группы, состоящей из пуллуланазы, изоамилазы и их смесей;
c) дополнительного добавления мальтогенной альфа-амилазы и/или изоамилазы для получения содержащего мальтозу сиропа, содержащего по меньшей мере 85% мальтозы в расчете на сухое вещество и менее 1,5% глюкозы в расчете на сухое вещество, и
причем на стадии b) осахаривание происходит в присутствии остаточного количества альфа-амилазы, применяемой при разжижении на стадии a), предпочтительно в присутствии остаточной активности от 1% до 4% общего количества альфа-амилазы, применяемой при разжижении.
Разжижение проводят в присутствии альфа-амилазы.
Разжижение и осахаривание крахмала можно проводить различными способами, однако настоящее изобретение демонстрирует, что комбинирование разжижения со стадией специфичного осахаривания позволяет получить мальтозный сироп, содержащий по меньшей мере 85% мальтозы (=DP2), по меньшей мере 87%, по меньшей мере 90% мальтозы в расчете на сухое вещество и менее 1,5% глюкозы (=DP1) в расчете на сухое вещество, предпочтительно менее 1% глюкозы в расчете на сухое вещество и предпочтительно содержащий менее 10% DP3, более предпочтительно содержащий менее 10% олигосахаридов, имеющих степень полимеризации 3 или выше (=DP3+).
Разжижение проводят с крахмалом любого растительного происхождения. Например, он может быть получен из пшеницы, кукурузы или картофеля.
Разжижение следует рассматривать как контролируемый гидролиз крахмального молока, предпочтительно в присутствии ферментов, таких как альфа-амилаза, с получением разжиженного крахмального молока с низкой степенью превращения. Таким образом, такие условия, как температура, pH, фермент (тип и концентрация), выбраны таким образом, чтобы было возможно получить DE (= декстрозный эквивалент) не более 6, предпочтительно от 4 до 5.
Предпочтительно разжижение проводится в три стадии. Первая стадия состоит в нагревании крахмального молока при температуре в диапазоне от 105 до 108°C и в присутствии термоустойчивой альфа-амилазы в течение нескольких минут, как правило, от 8 до 15 минут, не более 20 минут. Вторая стадия состоит в нагревании обработанного таким образом крахмального молока при температуре в диапазоне от 140 до 160°C, предпочтительно в диапазоне 145–155°C в течение нескольких минут, в течение периода времени от 5 до 8 минут, но не более 20 минут. После охлаждения до приблизительно от 95 до 100°C добавляют вторую небольшую дозировку альфа-амилазы и продолжают разжижение еще в течение от 30 до 50 минут, таким образом регулируя процесс так, чтобы получить крахмальную суспензию с D.E. от 4 до 6, предпочтительно от 4 до 5.
Разжижение в соответствии с настоящим изобретением позволяет получить D.E. от 4 до 6, предпочтительно от 4 до 5, причем композиция олигосахаридов (DPn) предварительно регулируется для последующего осахаривания.
После завершения стадии разжижения проводят контролируемое ингибирование так, чтобы произошло лишь частичное ингибирование альфа-амилазы. Предпочтительно частичное ингибирование проводят при pH от 3,5 до 4 при температуре не выше 100°C. Частичное ингибирование проводят в течение периода времени от 1 до 10 минут. Остаточная (остающаяся активной) альфа-амилаза дополнительно используется в последующей стадии осахаривания. Предпочтительно остаточная альфа-амилаза соответствует от 5 до 15% общего количества, добавленного во втором дозировании при разжижении. Наконец, остаточная альфа-амилаза соответствует от 7% до 12% общего количества, добавленного во втором дозировании при разжижении. По сравнению с фактическим общим количеством альфа-амилазы, добавленным во время разжижения (= доза 1+ второе дозирование), она соответствует от 1% до 4%, предпочтительно от 1,4% до 3% остаточной активности общего количества альфа-амилазы.
Предпочтительно осахаривание разжиженного крахмального молока проводят в присутствии альфа-амилазы, бета-амилазы и пуллуланазы в качестве деветвящего фермента, причем осахаривание происходит в присутствии остаточного количества альфа-амилазы, применяемой при разжижении на стадии a), в присутствии от 1% до 4% или в присутствии от 1,4% до 3% остаточной активности общего количества альфа-амилазы, применяемой при разжижении.
Затем осахаривание продолжают, добавляя бета-амилазу и деветвящий фермент, выбранный из группы, состоящей из пуллуланазы, изоамилазы и их смесей. Предпочтительно добавляют пуллуланазу. Добавление деветвящего фермента позволяет гидролизовать 1,6-связи и таким образом снизить количество сильноразветвленных олигосахаридов. Предпочтительно соотношение бета-амилазы к деветвящему ферменту составляет от 1:1 до 1:4. Предпочтительно соотношение бета-амилазы к пуллуланазе составляет от 1:1 до 1:4. Соотношения от 1:1 до 1:5 или даже до 1:10 являются частью настоящего изобретения. Предпочтительно при применении пуллуланазы в качестве деветвящего фермента соотношение бета-амилазы к пуллуланазе составляет от 1:2 до 1:4, а предпочтительно применяют более высокие соотношения на верхней границе от 1:3 до 1:4.
Мальтогенную альфа-амилазу и/или изоамилазу добавляют к обработанному крахмальному молоку через затраченное время, составляющее приблизительно от 20 до 50% от общего времени осахаривания, предпочтительно через приблизительно от 25 до 35%, предпочтительно через затраченное время, составляющее приблизительно от 25% до 30% от общего времени осахаривания. Мальтогенная альфа-амилаза представляет собой альфа-амилазу экзотипа, отвечающую за экзогидролиз альфа-1,4-гликозидных связей. Изоамилаза является деветвящим ферментом, который гидролизует 1,6-связи и уменьшает количество продуктов обратного восстановления.
В обычном процессе общее время осахаривания составляет приблизительно от 16 до 30 ч, предпочтительно от 20 до 24 ч, а мальтогенную альфа-амилазу и/или изоамилазу добавляют через 7–8 ч относительно общего времени осахаривания.
Таким образом, осахаривание продолжают до тех пор, пока не будет получен сироп с высоким содержанием мальтозы, который содержит по меньшей мере 85%, по меньшей мере 87%, по меньшей мере 90% мальтозы в расчете на сухое вещество и менее 1,5% глюкозы в расчете на сухое вещество, предпочтительно менее 1% глюкозы в расчете на сухое вещество.
Более предпочтительно осахаривание проводят так, чтобы получить сироп с высоким содержанием мальтозы, который содержит по меньшей мере 85% мальтозы в расчете на сухое вещество и менее 1,5% глюкозы в расчете на сухое вещество, предпочтительно менее 1% глюкозы в расчете на сухое вещество, и менее 10% DP3 или менее 10% полимеров, имеющих степень полимеризации 3 или выше (= DP3+) в расчете на сухое вещество, предпочтительно менее 5% DP3+. Еще более предпочтительно, чтобы содержание полимеров, имеющих степень полимеризации более 3, было пренебрежимо мало, а содержание полимеров, имеющих степень полимеризации 3, было менее 5%, более предпочтительно менее 3%, наиболее предпочтительно менее 1% в расчете на сухое вещество сиропа.
Наконец, ближе к концу стадии осахаривания добавляют дополнительную альфа-амилазу. Такое конкретное небольшое количество может дополнительно улучшить последующее течение процесса. Альфа-амилазу добавляют через затраченное время, составляющее приблизительно от 70 до 85% от общего времени осахаривания, предпочтительно через затраченное время, составляющее приблизительно от 80 до 83% от общего времени осахаривания. Это может соответствовать приблизительно 4 ч до окончания процесса осахаривания.
Способ настоящего изобретения позволяет получать продукт с очень высоким содержанием (= по меньшей мере 85%, по меньшей мере 87%, по меньшей мере 90%) мальтозы, тогда как содержание глюкозы составляет менее 1,5%, с низким количеством DP3, а также в котором снижено присутствие олигосахаридов с длинной цепью. Композиция DPn отличается от композиции, которую обычно получают после разжижения и осахаривания. В частности, использование остаточной альфа-амилазы на последующей стадии осахаривания и дополнительное добавление альфа-амилазы в конце осахаривания вносит вклад в изменение композиции фракции DPn (олигосахарид). Количество более крупных олигосахаридов (= более длинные цепи) снижено.
Полученный таким образом осахаренный сироп можно очистить в соответствии с широко известными способами деминерализации, такими как путем применения ионообменных смол. Альтернативно осахаренный сироп можно отфильтровать на фильтре с намывным слоем или с помощью микрофильтрации на мембранах и последующей деминерализации.
Настоящее изобретение дополнительно относится к содержащему мальтозу сиропу, содержащему по меньшей мере 85% мальтозы в расчете на сухое вещество и менее 1,5% глюкозы в расчете на сухое вещество, предпочтительно менее 1% глюкозы в расчете на сухое вещество и имеющему содержание сухого вещества 25–75%, предпочтительно от 30 до 65%, более предпочтительно от 35 до 60%, и указанный содержащий мальтозу сироп получают способом настоящего изобретения. Неожиданно было обнаружено, что при применении способа настоящего изобретения непосредственно, без стадий дополнительной очистки, был получен мальтозный сироп с настоящей композицией на основе сухого вещества.
Предпочтительно сироп содержит по меньшей мере 87% мальтозы, более предпочтительно по меньшей мере 89%, по меньшей мере 90% мальтозы в расчете на сухое вещество и менее 1% глюкозы. Наконец, сироп содержит менее 10% DP3 или предпочтительно менее 10% полимеров, имеющих степень полимеризации выше 3, в расчете на сухое вещество сиропа, более предпочтительно менее 8% DP3+ (= олигосахариды со степенью полимеризации 3 и выше), даже менее 5% DP3+. Содержание сухого вещества в сиропе составляет 25–75%, предпочтительно от 30 до 65%, более предпочтительно от 35 до 60%.
До настоящего времени сиропы с высоким содержанием мальтозы (до 80%) и низким количеством глюкозы, а также с очень высоким содержанием мальтозы (до 90%) получали со значительным остаточным содержанием глюкозы (от 5 до 7%). Настоящее изобретение продемонстрировало, что путем применения разжижения в соответствии с настоящим способом и его комбинирования со стадией осахаривания, как заявлено в настоящем изобретении, неожиданно было обнаружено, что возможно получать мальтозные сиропы с очень высоким содержанием мальтозы (по меньшей мере 85%) и низкими количествами глюкозы (менее 1,5%). И, наконец, содержание DP3 также низкое, менее 10%, предпочтительно менее 5%. Более того, фракция DPn, начиная с DP4, обладает в значительной степени другой композицией, так что количество олигосахаридов с длинной цепью снижено. Такая измененная композиция делает конечный продукт настоящего изобретения более стабильным, а также он является лучшим прекурсором для получения мальтита с помощью гидрогенизации.
Данный сироп с высоким содержанием мальтозы, получаемый способом настоящего изобретения, можно использовать в пищевой отрасли или в промышленных сферах применения, или его можно использовать в качестве прекурсора для мальтита, или в качестве прекурсора для кристаллической мальтозы, или в качестве подаваемого материала при молекулярном просеивании.
В качестве прекурсора для мальтита деминерализованный осахаренный сироп можно непосредственно гидрогенизировать с получением сиропа с высоким содержанием мальтита.
Более того, сироп с высоким содержанием мальтозы можно применять в качестве подаваемого субстрата при молекулярном просеивании или его можно непосредственно кристаллизовать с получением кристаллической мальтозы.
Настоящее изобретение будет проиллюстрировано ниже в форме следующих примеров.
ПРИМЕРЫ
Пример 1
Разжижение
Крахмальную суспензию с содержанием сухого вещества в диапазоне 27–35% с. в. (сухого вещества) разжижали после корректировки pH до 5,8 (±1) и после дозирования 0,08–0,1% альфа-амилазы (Spezyme (Genencor)) с использованием струйного пропаривателя при 108°C. Через 8–15 мин температуру пастирования снижали до 100°C кратковременным приведением в контакт с атмосферным воздухом, а затем суспензию направляли во второй пропариватель при 152°C. Через 5–8 мин пастирования суспензию охлаждали до 100°C и добавляли вторую дозировку (0,025%) такой же альфа-амилазы. Это количество регулировали, чтобы получить 4–6 DE (цель - 4,5).
Через 30–50 мин реакции на колонке с перемешиванием при 100°C pH разжиженного продукта регулировали до 3–4 (цель - 3,5–4) при 100°C максимум на 10 минут, чтобы ингибировать часть альфа-амилазы. После этой обработки сохранялось от 7 до 10% альфа-амилазы, добавленной в качестве второй дозировки.
ПРИМЕР 2
Осахаривание: РЕЦЕПТ 1
Использовали продукт из примера 1. Осахаривание начинали при pH 4,8–5,0 в присутствии остаточной альфа-амилазы и 0,1% бета-амилазы (Optimalt BBA (Genencor)) и 0,4% пуллуланазы (Promozyme D2 (Novozyme)). После 7–8 ч реакции добавляли 0,02% мальтогенной альфа-амилазы (Maltogenase (Novozyme)).
По меньшей мере за 4 часа до разгрузки осахаривателя добавляли 0,1–0,2% альфа-амилазы (Liquozyme X (Novozyme)). Через 24–30 ч общего времени осахаривания получали следующую композицию: глюкоза <1%, мальтоза (= DP2) 85–87%, DP3 (= олигосахарид со степенью полимеризации 3) 7–10%, DP4+ (олигосахариды со степенью полимеризации 4 или более) <5%.
Очистку проводят так же, как для обычных глюкозных сиропов.
ПРИМЕР 3
Осахаривание: РЕЦЕПТ 2
Использовали продукт из примера 1. Осахаривание начинали при pH 4,8–5,0 в присутствии остаточной альфа-амилазы и 0,1% бета-амилазы (Optimalt BBA (Genencor)) и 0,4% пуллуланазы (Promozyme D2 (Novozyme)), а также 0,1% изоамилазы. Через 7–8 ч реакции добавляли 0,1% мальтогенной альфа-амилазы (Maltogenase (Novozyme)).
По меньшей мере за 4 ч до разгрузки осахаривателя добавляли 0,1–0,2% альфа-амилазы (Liquozyme X (Novozyme)). Через 24–30 ч общего времени осахаривания получали следующую композицию: глюкоза <1%, мальтоза (= DP2) 87–90% и DP3 от 4 до 6%.