Продукты ферментативной биоконверсии

Пектин. Благодаря прекрасным желирующим свойствам пектин широко применяется в производстве пищевых продуктов — кондитерских изделий, фруктовых желе, джемов. Пектин вместе с другими некрахмалистыми полисахаридами образует группу пищевых волокон, положительно влияющих на процесс пищеварения. Кроме того, пектин обладает детоксицирующими свойствами, связывая токсичные элементы и радионуклиды и выводя их из организма.

Основными источниками получения пектинов являются четыре вида растительного сырья: яблочные выжимки, жом сахарной свеклы, корзинки подсолнечника и корочки цитрусовых.

Существует традиционная технология получения пектина, основанная на кислотно-термическом гидролизе и спиртовом коагулировании пектина из экстракта. Условно процессы получения пектина можно разделить на три основные группы.

1. Подготовку сырья, кислотный гидролиз протопектина, экстрагирование пектина из тканей сырья в водную фазу (экстракт), очистку и концентрирование пектинового экстракта;

2. Спиртовое выделение пектина из экстракта, его сушку и стандартизацию;

3. Процесс регенерации отработанных спиртов и утилизацию или обезвоживание твердых отходов и стоков пектинового производства.

Ферментативный гидролиз сырья взамен кислотного существенно упрощает технологию производства пектина. Снижается количество неорганических примесей в пектине, расход этанола на его осаждение и промывание, сокращаются энергозатраты (целлюлазы и пектиназы, препарат «Целловиридином Г3х», «Пектомацерин ПОх»).

Используя новые технологии выделения пектина из растительного сырья, получены его высокоочищенные препараты. Препараты «Зостерин» и «Ронколейкин» зарекомендовали себя как средства для улучшения общего состояния больных в послеоперационный период. Они снижают симптомы интоксикации, успешно применяются при лечении онкозаболеваний, в частности рака толстой кишки.

Препарат «Бромелайн», содержащий клетчатку и пектин ананаса, сжигает жиры, снижает риск тромбофлебита, повышенной свертываемости крови, разжижает слизь, увеличивает силу действия антибиотиков. Энтеросорбент «Пекто» обладает выраженным бактерицидным действием в отношении возбудителей острых кишечных инфекций. Препарат яблочного пектина выводит из организма токсины, накапливаемые им в процессе жизнедеятельности, обладает активной комплексообразующей способностью по отношению к радиоактивному кобальту, стронцию, цезию, цирконию и другим металлам, связывает желчные кислоты в кишечнике и этим препятствует накоплению холестерина в организме.

Натуральные пищевые красители. Натуральные пищевые красители получают из овощей, фруктов, ягод, насекомых, а также листьев, содержащих пигменты (хлорофиллы, антоцианы, ксантофиллы, каротиноиды). Обычно красящие вещества извлекают из соков растений путем экстракции их соответствующими растворителями. Так, для экстракции водорастворимых красителей - антоцианов - применяют воду и этанол. С помощью неполярных растворителей и растительных масел выделяют липофильные красители - хлорофиллы и каротиноиды.

Особое место при выделении натуральных красителей занимают гидролитические ферменты - целлюлазы, гемицеллюлазы, пектиназы. При их действии уменьшается количество и прочность связей пигмента с лигнин-углеводным комплексом клетки, тем самым облегчается доступ к нему экстрагента и увеличивается выход (комплексные ферментные препараты, обладающие пектолитическим и целлюлолитическим действием, такие как «Пектинес Ультра Sp-L», «Пектинес SX-L» и «Пектофоетидин П10х»).

Продукты гидролиза крахмала. Различные виды сахаристых продуктов получают из крахмала, зерен злаков, молочной сыворотки, инулинсодержащего сырья.

Ведущее место занимают гидролизаты крахмала (различные виды патоки и глюкозо-фруктозный сироп). Гидролизаты крахмала - продукты частичного гидролиза кукурузного, пшеничного или картофельного крахмала разбавленными кислотами, ферментами или и теми, и другими. При гидролизе (осахаривании) происходит деструкция крахмала и образование продуктов с различной молекулярной массой (декстрины, мальтоза, глюкоза):

(С6Н10О5)n → (С6Н10О5)n → С12Н12О11 →С6Н12О6

Крахмал Ряд декстринов Мальтоза Глюкоза

Технология сахаристых продуктов из крахмала имеет единую принципиальную схему, включающую три последовательные стадии: клейстеризация-разжижение крахмала, осахаривание, изомеризация глюкозы. Отдельные продукты получают, используя только первую, или первую и вторую, или все три стадии («Амилосубтилин», «Амилоризин», «Амилонигерин»). Главное преимущество ферментативного гидролиза крахмала перед кислотным связано с увеличением скорости процесса, уменьшением уровня загрязнения продуктами реверсии, получением продукта с высоким декстрозным эквивалентом

Технология ферментативного разжижения крахмала в различных модификациях используется для получения мальтодекстринов с содержанием редуцирующих веществ (РВ) 5-27 %.

Мальтин - продукт с РВ 5-8 %, получаемый путем декстринизации картофельного или кукурузного крахмала в одну стадию с использованием «Амилосубтилина Г10х». Мальтин обладает свойством образовывать прочные гели, которые обратимо разрушаются при повышении температуры, что позволяет применять его взамен жиров в составе майонезов, кремов для тортов, как замутнитель при производстве безалкогольных напитков.

Мальтодекстрины - продукты с РВ до 25 %, получают по двухстадийной схеме разжижения крахмала, с промежуточной термообработкой, используя препарат «Амилосубтилин Г10х». Мальтодекстрины используют как углеводный компонент питания детей грудного возраста. Мальтодекстрины применяют в составе майонезов, маргаринов, кремов для тортов, суповых концентратов, кондитерских изделий.

Продуктами неполного осахаривания крахмала глюкоамилазой являются различные виды патоки. Осахаривание глюкоамилазои можно проводить в разных режимах, получая продукты с РВ от 28 % и выше.

Патоки применяют в качестве антикристаллизатора при производстве карамели, повидла, в хлебопечении, консервном производстве, производстве безалкогольных напитков, мороженого. Основные операции при получении крахмальной патоки: подготовка крахмала, ферментативный гидролиз крахмала, инактивация ферментов, очистка полученных сиропов и их уваривание.

Низкоосахаренная патока с РВ 28-32 % содержит около 10 % глюкозы, 40 % олигосахаридов применяется при производстве карамели, а также как углеводный компонент лечебных чаев.

Карамельная патока с РВ 38-44 % содержит 19-23 % глюкозы, около 24 % мальтозы, 20 % мальтотриозы, не более 20 % олигосахаридов применяется при производстве леденцовой карамели.

Высокоосахаренная патока может содержать от 44 до 70 % РВ. При РВ 55-60 % в ней содержится 34-40 % глюкозы, 24 % мальтозы, не более 13 % мальтотриозы, незначительные количества олигосахаридов используется при производстве хлебобулочных, кондитерских изделий, молочных и фруктовых консервов, столовых сиропов, пива.

Высокомальтозная патока - продукт β-амилолиза разжиженного 30-35%-ного крахмала. Содержание РВ 48-49 %, общее содержание сбраживаемых сахаров 70-75 % используется взамен сахарозы при производстве леденцовой карамели и мороженого.

Глюкозно-мальтозная патока характеризуется примерно равным содержанием глюкозы и мальтозы при РВ 66,8-70 %. может применяться в составе различных пищевых продуктов.

Конечным продуктом гидролиза крахмала является глюкоза, она широко применяется в пищевой промышленности в виде кристаллической глюкозы, а также используется в качестве источника получения глюкозо-фруктозных сиропов (ГФС). Предполагается, что в ближайшее время 30-50 % потребности в сахаристых веществах в мире будет удовлетворяться за счет производства ГФС, и это связано с тем, что один из его компонентов - фруктоза - является более сладким природным сахаром, чем сахароза.

Глюкозный сироп, очищенный фильтрацией через кизельгур, активированный уголь и ионообменные смолы, концентрируют упариванием при 60 °С до содержания СВ 45 %. Концентрированный продукт является субстратом для изомеризации.

Изомеризацию глюкозы во фруктозу проводят с помощью иммобилизованных препаратов глюкоизомеразы. ГФС с содержанием фруктозы 42 % в процессе хранения кристаллизуется глюкоза, поэтому предпочтительно вырабатывать ГФС с содержанием фруктозы 55 %. ГФС является универсальным заменителем сахарозы. Он применяется при производстве соков, безалкогольных напитков, вина, ликеров, хлебобулочных изделий, фруктовых и молочных консервов, мороженого.

Витаминные препараты.Многие виды растительного сырья являются основными источниками биологически активных липидов - полиненасыщенных жирных кислот, токоферолов, каротиноидов.

Способы извлечения растительных жирорастворимых витаминов (ЖРВ) можно разделить на две группы - прессовые и экстракционные. Прессовые технологии эффективны в тех случаях, когда в сырье имеется достаточное количество естественного растворителя ЖРВ растительного масла. Экстракционная технология наиболее приемлема для получения препаратов ЖРВ из низкомасличного растительного сырья. При экстракции достигается более высокая степень извлечения витаминов за счет перехода прочносвязанных ЖРВ в свободную форму под действием экстрагента.

Существуют различные варианты экстракционных способов извлечения ЖРВ: экстракции углеводородными растворителями, спиртами, ацетоном, эфиром, маслами и их смесями с другими органическими растворителями, сжиженными газами и пр.

Экстракционные технологии получения витаминных препаратов из растительного сырья основаны на использовании ферментных препаратов.

Этанольная экстракцияиспользуется при получении витаминизированных масел из индивидуальных видов и смешанного сырья, липидных витаминных продуктов (ЛВП), а также экстрактов растительного сырья как источников каротиноидов и токоферолов при выделении их водорастворимых препаратов.

Спирто-масляная и масляная экстракцияиспользуется при получении витаминизированных масел из низкомасличного сырья. Во-первых, для извлечения витаминов из сырья с очень низкой масличностью, во-вторых, когда из сырья можно извлечь этанолом масло и витамины с достаточной полнотой, но витаминный препарат имеет форму липидного продукта, что неудобно при его использовании. Примером первой категории является получение масляных растворов каротиноидов из томатного сырья, переработка плодов шиповника, рябины, калины. Пример второй категории - получение облепихового масла из жома плодов. При необходимости иметь масляную форму препарата спирто-масляная экстракция применима также к плодам жимолости, бузины.

Сорбция на гидрофильных носителяхиспользуется в технологии водорастворимых препаратов каротиноидов и токоферолов. Водорастворимые препараты каротиноидов и токоферолов (ВПК и ВПТ) получают по общей схеме, включающей спиртовую экстракцию каротиноидов или токоферолов из сырья, соединение экстракта с водным раствором гидрофильного носителя, выдержку смеси в условиях, необходимых для сорбции витаминов, отделение продукта сорбции и перевод его в конечную форму - сухого препарата или водного раствора.