Биотехнологический метод

Ферментативная обработка крахмала начинается с действия α -амилазы с целью его разжижения. Этот процесс осуществляется при температуре 80—110 °С, рН 6, 5—6, 7 в присутствии ионов кальция, которые активизируют и стабилизируют α -амилазу (продуцент - Bacillus subtilis). На следующей стадии ферментативной обработки крахмала производится осахаривание (трансформации в глюкозу) с помощью глюкоамилазы(продуцент – гриб Аspergillus niger), которая представляет собой типичную экзогидролазу. В результате ферментативных превращений крахмала при действии глюкозоизомеразы полученная глюкоза обратимо изомеризуется во фруктозу с получением глюкозо-фруктозного сиропа.

Рис. 5 Технологическая схема производства глюкозно-фруктозного сиропа из крахмала

Глюкозоизомераза является внутриклеточным ферментом и должна использоваться в иммобилизованной форме (т. е. искусственно связанно с нерастворимым носителем, но сохраняющее свои каталитические свойства). Лучшим способом иммобилизации является адсорбция фермента на различных носителях после разрушения клеток или включения его в гель с последующей сшивкой. Суспензию подвергают желатинизации при температуре около 60 °С и рН 6, 0—6, 5. Затем добавляют термостабильную α -амилазу и процесс разжижения крахмала осуществляют при температуре 90—105 °С.

После этого суспензию охлаждают до 60 °С и понижают рН до 4, 5. В дальнейшем в реакционную среду добавляют глюкоамилазу и процесс осахаривания проводят при температуре 55 °С и рН 4, 5, при этом получают сироп, в котором глюкозы 94—96 %, а сухих веществ 30 %. В связи с тем, что глюкозоизомераза ингибируется ионами кальция, которые добавляли на стадии разжижения для активирования α -амилазы, глюкозный сироп перед изомеризацией тщательно очищают.

При этом удаляются и другие примеси. Очистка включает фильтрование, очистку активированным углем, повторное фильтрование, ионообменную очистку на катионитах и анионитах. Так как растворенный в глюкозном сиропе воздух ингибирует глюкозоизомеразу, в дальнейшем проводят процесс деаэрации. После этого в сироп добавляют активатор глюкозоизомеразы — ионы магния (сернокислый магний) и рН доводят до 7, 5—8, 2. После повторного фильтрования глюкозный сироп направляют на изомеризацию, которую проводят при температуре 60 °С, рН в полученном продукте, содержащем 42 % фруктозы, доводят до 4, 0. Затем с помощью активированного угля сироп обесцвечивают, фильтруют, подвергают ионообменной очистке и снова рН доводят до 4, 0.

Рис. 6 Катализируемая глюкоизомеразой реакция

После повторного фильтрования глюкозо-фруктозный сироп упаривают до содержания сухих веществ 71 %, что обеспечивает его длительное хранение.