CC BY
53
!
»4,1998
цств. 2-е 1980. -
Семина
кионного — Сер.
Новое в
‘ЖОМ. —
-С. 1-6. 1ищевая
рования \ школа,
анализ. 187. -
:ния эм-1-62 с.
>36.087
Ж
пасное
юка и созда-ия, со-забота-елассы сухом ючной
1КО-ХИ-
Таблица
енный зат из )Й сы-!сухой)
;нного
лакто-
1ЭЦИИ.
одства г пред-целей В них
ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 4,1998 57
помимо бифидогенного фактора будут использоваться еще и бифидобактерии. Применение этих биодобавок поможет восстановить нормальную микрофлору кишечника и повысить сопротивляемость макроорганизма при желудочно-кишечных заболеваниях.
ЛИТЕРАТУРА
1. Рябцева С.А. Получение и применение лактулозы: 06-зорн. информ., Сер. Молочная пром-сть. — М.: АгроНИИ-ТЭИММП, 1990. — 28 с.
Кафедра технологии молока и молочных продуктов
Поступила 23.06.97
664.127.8.002.237
ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА САХАРА-ПЕСКА, СОДЕРЖАЩЕГО ДЕКСТРАН
Л.А. САПРОНОВА, Г.А. ЕРМОЛАЕВА
Московский государственный университет пищевых производств
При современных способах уборки сахарной свеклы на завод поступает много поврежденных корнеплодов, кроме того, содержание в свекле примесей, в том числе и растительных, достигает 10-15 %. Во время хранения бактерии вида лей-коносток Lвuconostoc тезеп!его1йе$ поражают корнеплоды слизистым бактериозом. Инфицированными оказываются также полупродукты и конечный продукт производства. В результате жизнедеятельности микроорганизмов образуются высокомолекулярные полисахариды — декстраны — с молекулярной массой 10 -106 [1], которые,растворяясь в воде и сахарных растворах, значительно повышают их вязкость и снижают технологические качества. Чем больше концентрация декстра-на и выше его молекулярная масса, тем выше вязкость сахаросодержащих растворов. Декстран накапливается на поверхности бактерий как резервное вещество, образуя защитный слизистый слой
— капсулу, которая позволяет бактериям выдерживать температуру 85-90 °С, а при 43-45 °С они способны размножаться.
Способами обнаружения декстрана в сахаре-песке может служить помутнение раствора сахара-песка при добавлении этилового спирта или повышенная по сравнению с чистым сахаром вязкость раствора.
Концентрацию декстрана в сахаре-песке можно определить также с помощью сахариметра. Такой метод, модифицированный нами, основан на различии удельной вращательной способности водных растворов сахарозы (+66,54°) и декстрана (от +203 до +233°, средняя +218°). Например, при поляриметрировании стандартного раствора сахарозы (26 г в 100 см раствора в кювете 200 мм при температуре 20°С), не содержащего декстран, показание на шкале сахариметра будет 100 5. Если же в исследуемом сахаре содержится декстран, то показание превысит эту величину.
Концентрацию декстрана у в г на 100 г сахара определяем по уравнению
У = (х — 100) / 2,28, (1)
где х — показание сахариметра, "Б.
В исследованиях сахара, пораженного лейконо-стоком, практически отсутствуют сведения о таких технологических показателях как вязкость, фильт-руемость, прозрачность и др. Для определения зависимости вязкости сахаросодержащих растворов от концентрации декстрана и сахарозы, а
также от температуры нами проведены опыты с модельными растворами. В опытах использовали чистый декстран средней молекулярной массой 20-10 и влажностью 8,5% Саранского завода мед-препаратов, применяемый в производстве поли-глкжина (заменителя плазмы крови).
Модельные растворы готовили следующим образом. В растворах с концентрацией декстрана 0; 0,04; 0,08; 0,16; 0,33; 0,50; 0,67% растворяли сахар-рафинад до общей концентрации раствора 67%, устанавливали pH 6,6, нагревали до 60°С, перемешивали 10 мин для достижения гомогенности смеси, удаляли пузырьки газов с помощью вакуума и при разных температурах в интервале 30-80°С определяли вязкость /4Д, мПа-с.
Рис. 1
При обобщении данных (рис. 1) получили уравнение, выражающее зависимость логарифма вязкости !§■ ,Ид растворов сахара-песка, содержащего декстран, от концентрации сахарозы в виде мольных долей V, концентрации декстрана в процентах к массе раствора Сц и температуры, представленной в виде (Г - 7р / Г2, где Т — температура раствора и Г0 = 273,15 °К.
, п _ V + 0,025
~ ’ 2,303ЙГ Х
+ 0,741 Сд. (2)
х (165846 - 1,070441О8
58
ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 4, 1998
ИЗІ
Таблица
Продолжи-
тельность
Вязкость /и, мПа-с, и относительная вязкость ,ид/^0 растворов, обработанных разным количеством декстраназы, мг/100 см" раствора
і идршшза декстрана. мин 0,1 0,4 0,7
^д /V/'o <“д /‘ДЛ“0
0 60,73 2,87 60,73 2,87 60,73 2,87
2 59,25 2,80 56,71 2,68 49,72 2,35
6 56,72 2,68 44,49 2,10 34,91 1,65
10 53,65 2,53 40,57 1,91 30,6.8 1,45
14 51,47 2,43 36,64 1,73 27,51 1,30
18 49,29 2,33 34.90 1,65 25,39 1,20
22 48,11 2,27 33,15 1,56 24,12 ■ 1,14
26 45,71 2,16 31,41 1,48 23,28 1,10
30 44,93 2,12 30,53 1,44 22,64 1,07
38 42,75 2,00 28,79 1,36 21,40 1.01
46 40,42 1,91 27,48 1,30 21,18 1,00
54 38,72 1,83 26,60 1,26
62 37,95 1,79 26,17 1,24
70 36,82 1,74 25,30 1,19
Таким образом, определив температуру и содержание сахарозы (или вязкость) в растворе сахара-песка, пораженного лейконостоком, по уравнению (2) вычисляем динамическую вязкость в мПа-с, или концентрацию декстрана, г в 100 г раствора.
Удалить декстран из раствора сахара-песка фильтрованием или химическими добавками практически невозможно. Существенно повысить качество пищевых сиропов из сахара-песка, содержащего декстран, можно лишь обработкой биокатализатором — декстраназой. Декстраназа разрывает а(1->6)-связи в молекуле декстрана. Сначала молекула декстрана разрывается на более короткие цепочки, затем появляются олигосахариды и конечный продукт — глюкоза. При этом вязкость сиропа снижается до значения, соответствующего вязкости чистого сахарного раствора, исчезает слизь и муть, восстанавливается фильтрация.
Скорость и полнота гидролиза декстрана зависят от его концентрации и молекулярной массы, а также от активности декстраназы. С увеличением концентрации декстрана скорость гидролиза снижается, а с повышением степени полимеризации
— увеличивается [2].
Для разрушения структуры декстрана мы применяли чистую декстраназу фирмы SERVA, Feinbiochemica Heidelberg, с ферментативной активностью 40 международных единиц (м.е.) в 1 мг (одна международная единица фермента эквивалентна такой его массе, которая выделяет из декстрана 1 миллимоль изомальтозы в минуту).
Оптимальные значения pH и температуры для декстраназы определяли экспериментально в 60%-х растворах (59,5% сахара-рафинада и 0,5% декстрана с молекулярной массой 20-106). Для этого в исследуемые растворы вводили декстраназу до ее концентрации 16 м.е./см3 при разных значениях pH и постоянной температуре 40°С, выдер-
живали эти растворы 1 ч. Затем для инактивации фермента добавляли 2-3 капли концентрированной НС1, быстро охлаждали до 20°С, устанавливали pH 6,5 и определяли относительную вязкость /лд//10, где («д — вязкость раствора сахара, содержащего декстран; — вязкость раствора сахара такой же концентрации без декстрана. По снижению относительной вязкости судили об активности декстраназы. При относительной вязкости, равной единице, активность декстраназы принимали за 100%. Аналогичные опыты проводили с такими же растворами при разных температурах и одинаковом значении pH 5.
Рис. 2
Результаты опытов, представленные на рис. 2, показывают, что наибольшая активность декстраназы достигается в интервалах pH 3,5-5,5 (кривая /) и температуры 45“55°С (кривая 2). При других значениях pH и температуры активность фермента быстро снижается.
Л
за с жаі мол 40°( 0,7 тир' опр
КОС-
КОС'
г
фш
У;
рац: ед. і расі волі ная поа
П0В1 100 1 с
ОСНІ
ЧИВІ
вязь
ВЯЗЇ
да.
п
МГ 1 акті жае
ВИЄ!
жил
кстр
П
прел
квa^
деке
лич<
где 1 мин
п
ЖИТІ
ДЛЯ
ной Зг мин 0,7 в нада рості ствеї
V
№ 4,1998
Таблица
.87
,35
,65
,45
,30
,20
,14
,10
,07
,01
00
гйвации Ьрован-вливали язкость , содер-а сахара | сниже-щтивно-язкости, прини-
ОДИЛИ с зтурах и
ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 4,1998
59
Для определения эффекта снижения вязкости за счет добавления декстраназы в растворы, содержащие 59,5% сахара-рафинада и 0,5% декстрана молекулярной массой 20-10° (pH 5,2; температура 40°С), вводили декстраназу в количестве 0,1; 0,4 и 0,7 мг на 100 см3 раствора, помещали в термостатированную трубку вискозиметра Гепплера и через определенные промежутки времени измеряли вязкость /^д, а затем вычисляли относительную вязкость (таблица).
При этом вязкость 60%-го раствора сахара-ра-финада без декстрана при 40°С ц - 21,16 мПа-с.
Из результатов опытов видно, что при концентрации декстраназы 0,4 мг в 100 см раствора (0,16 ед. ферментативной активности в 1 см ) основное расщепление молекул декстрана происходит довольно быстро. В первые 38 мин опыта относительная вязкость снижалась от 2,87 до 1,36, а за последующие 40 мин — от 1,36 до 1,17. При повышении концентрации декстраназы до 0,7 мг в 100 см3 (0,28 ед. ферментативной активности в 1 см3) разжижение протекает гораздо быстрее: основное расщепление структуры декстрана заканчивается в первые 14-18 мин, а через 38 мин вязкость раствора с декстраном становится равной вязкости чистого 60%-го раствора сахара-рафина-да.
При низкой концентрации декстраназы — 0,1 мг в 100 см3 раствора (0,04 ед. ферментативной активности в 1 см3) относительная вязкость снижается медленнее, но и в этом случае под действием декстраназы наблюдается существенное разжижение сахарного раствора, содержащего де-кстран.
При обработке на ЭВМ результатов опытов, представленных в табл. 1, методом наименьших квадратов получили уравнения для 60%-х сахаро-декстрановых растворов, обработанных разным количеством декстраназы (0,1; 0,4; 0,7 мг в 100 см ):
(и.д/,«0)01 = 1,725 + 7,342 /г; (3)
(«д /<“0)0,4 = 1.334 + 3,285 / г; (4)
<^/*0)0.7= 1.044 + 2,902 / г, (5)
где г — продолжительность гидролиза декстрана, мин.
По этим уравнениям можно вычислить продолжительность гидролиза декстрана, необходимую для достижения заданной величины относительной вязкости сахарного сиропа.
Затем сахародекстрановые растворы, после 46 мин обработки декстраназой в количестве 0,1; 0,4;
0,7 мг на 100 см3, и чистый раствор сахара-рафи-нада профильтровали при 20°С и определили скорость фильтрования, которая была равна соответственно 7, 12, 16, 17 см3/мин. Отсюда видно, что,
разрушая высокомолекулярные декстраны ферментом, можно получить скорость фильтрования, близкую к скорости фильтрования чистых растворов сахара.
В растворах, обработанных 0,7 и 0,4 мг на 100 см3 декстраназы в течение 46 мин, содержание редуцирующих веществ было соответственно 0,37 и 0,23% к массе раствора. Тест на мутность не показал наличия декстрана в первом растворе и показал его следы во втором, т.е. в первом растворе декстран полностью превратился в глюкозу и олигосахариды, а во втором подверглась превращению большая его часть.
Аналогичные опыты повторили с образцом сахара-песка (чистота 99,34%, цветность 3,5 уел. ед., содержание декстрана 0,38%, относительная вязкость 2,28), полученного с кондитерской фабрики. В 60%-й раствор сахара-песка при pH 5,5 добавляли 0,7 мг/100 см3 декстраназы фирмы БЕНУА и при температуре 40°С выдерживали 30 мин. При этом относительная вязкость раствора снизилась с 2,28 до 1,02, а скорость фильтрования сравнялась со скоростью фильтрования 60%-го раствора сахара-рафинада. Тест на мутность не показал наличия декстрана. После фильтрования через бумажный фильтр с добавлением перлита сироп был прозрачным, без запаха и постороннего привкуса.
ВЫВОДЫ
1. Установлено, что затруднения, встречающиеся при переработке сахара-песка на пищевых предприятиях, объясняются наличием в нем декстрана
— продукта жизнедеятельности бактерий — лей-коностока.
2. Наличие декстрана в сахарных сиропах можно определить по тесту на мутность, поляриметрически и по повышению их вязкости относительно вязкости чистых сиропов.
3. Установлена математическая зависимость вязкости сахарных сиропов от концентрации сахарозы, декстрана, температуры.
4. Разработана методика восстановления качественных показателей сиропов, приготовленных из пораженного лейконостоком сахара-песка, путем гидролиза декстрана ферментом декстраназой.
ЛИТЕРАТУРА
1. Преображенская М.Е. Декстраны и декстраназы //
Успехи биологической химии. — М.: Наука, 1975. — 16.
— С. 214-235.
2. Данилова Т.И. Декстраназа РетсИИит Римсо1о$ит. Способы очистки и роль углеводов в стабильности: Дис. ...
канд. техн. наук. — М.: МТИПП, 1980 — 163 с.
Кафедра технологии сахара и сахаристых веществ Кафедра процессов ферментации и промышленного биокатализа
Поступила 12.01.98
8 pH
рис. 2, декстра-(кривая 1 других ермента
