MX2014009226A - Proceso para producir maltosa a partir de almidon. - Google Patents

Proceso para producir maltosa a partir de almidon.

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Abstract

La presente invención se relaciona con un proceso para producir un jarabe rico en maltosa. El proceso comprende las etapas sucesivas de licuación de una leche de almidón y sacarificación de la leche de almidón licuada en presencia de alfa-amilasa, beta-amilasa y una enzima desramificante seleccionada del grupo de pululanasa, iso-amilasa y mezclas de estos, preferentemente, pululanasa y, además, adicionar iso-amilasa y/o alfa-amilasa maltogénica, para obtener un jarabe que contiene maltosa que comprende al menos 85 % de maltosa con base en materia seca y menos de 1.5 % de glucosa con base en materia seca, preferentemente, menos de 1 % de glucosa con base en materia seca.

Description

PROCESO PARA PRODUCIR MALTOSA A PARTIR DE ALMIDON CAMPO DE LA INVENCION La presente invención se relaciona con un proceso para producir un jarabe rico en maltosa y el producto que se puede obtener mediante el proceso.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION Los métodos que permiten la producción de jarabes ricos en maltosa son muy conocidos.
La patente de los Estados Unidos núm. 5.141.859 permite que se fabrique maltosa de alta pureza mediante las etapas de licuación de almidón, sacarificación de la sustancia licuada con enzimas de uso general más sacarificación con una enzima que hidroliza oligosacáridos de trisacáridos o más. El licuado se sacarifica mediante el uso de al menos dos enzimas seleccionadas del grupo que consiste en beta-amilasa, iso-amilasa y pululanasa. En la siguiente etapa, se aplica glucoamilasa o alfa-amilasa maltogénica. El proceso de sacarificación puede ejecutarse al configurar el estándar del período hasta que la pureza de la maltosa alcanza el equilibrio, normalmente, entre 24 y 72 horas.
La patente de los Estados Unidos núm. 6,284,498 se relaciona con un método para fabricar un jarabe rico en maltosa; el método comprende las etapas sucesivas que consisten en llevar a cabo la licuación de una leche de Ref . : 249874 almidón, llevar a cabo una sacarificación de la leche de almidón licuada en presencia de una alfa-amilasa maltogénica, continuar la sacarificación de la leche de almidón licuada en presencia de una beta-amilasa y al menos una enzima desramificante seleccionada del grupo que consiste en pululanasa con el fin de obtener un jarabe rico en maltosa. Este método permite obtener jarabes que tienen una riqueza de 86 % de maltosa y que contienen 6.6 % de glucosa y 7.4 % de DP3+.
La patente de los Estados Unidos núm. 6,346,400 se relaciona con un proceso para la preparación de un jarabe rico en maltosa; el método comprende licuación, sacarificación en presencia de beta-amilasa y al menos una enzima desramif cante seleccionada del grupo de pululanasas e iso-amilasas , llevar a cabo el tamizaje molecular de la leche de almidón licuada para recolectar una fracción enriquecida con maltosa y poner la fracción enriquecida en maltosa en contacto con una alfa-amilasa maltogénica a fin de obtener un jarabe rico en maltosa.
Persiste la necesidad de obtener un proceso para proporcionar un jarabe rico en maltosa y bajo en DPI y, preferentemente, además, bajo en DP3.
SUMARIO DE LA INVENCION La invención actual se relaciona con un proceso para preparar una maltosa que contiene jarabe,- el proceso comprende las etapas sucesivas de: a) llevar a cabo la licuación de una leche de almidón, b) llevar a cabo la sacarificación de la leche de almidón licuada en presencia de alfa-amilasa y beta amilasa, y una enzima desramificante seleccionada del grupo de pululanasa, iso-amilasa y mezclas de estos, c) Adicionar, además, alfa-amilasa maltogénica y/o isoamilasa para obtener una maltosa que contiene jarabe que comprende al menos 85 % de maltosa con base en la materia seca y menos de 1.5 % de glucosa con base en la materia seca, y en donde en la etapa b) la sacarificación se lleva a cabo en presencia de cantidad residual de alfa-amilasa aplicada en la licuación de la etapa a) , preferentemente, en presencia de 1 % a 4 % de actividad residual de cantidad total de alfa-amilasa aplicada en la licuación.
La invención actual se relaciona, además, con una maltosa que contiene jarabe que comprende al menos 85 % de maltosa con base en la materia seca, y menos de 1.5 % de glucosa con base en la materia seca, y que tiene un contenido de materia seca de 25-75 %, y la maltosa contiene jarabe obtenido mediante el proceso de la invención actual .
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION La invención actual se relaciona con un proceso para preparar una maltosa que contiene jarabe; el proceso comprende las etapas sucesivas de: a) llevar a cabo la licuación de una leche de almidón, b) llevar a cabo la sacarificación de la leche de almidón licuada en presencia de alfa-amilasa y beta amilasa, y una enzima desramificante seleccionada del grupo de pululanasa, iso-amilasa y mezclas de estos, c) adicionar, además, alfa-amilasa maltogénica y/o isoamilasa para obtener una maltosa que contiene jarabe que comprende al menos 85 % de maltosa con base en la materia seca y menos de 1.5 % de glucosa con base en la materia seca, y en donde en la etapa b) la sacarif cación se lleva a cabo en presencia de cantidad residual de alfa-amilasa aplicada en la licuación de la etapa a) , preferentemente, en presencia de 1 % a 4 %, de actividad residual de cantidad total de alfa-amilasa aplicada en la licuación.
La licuación se lleva a cabo en presencia de alfa-amilasa .
La licuación y la sacarificación de almidón puede conducirse de varias maneras, pero la invención actual demuestra que combinar la licuación con una etapa de sacarificación específica permite obtener un jarabe de maltosa que comprende al menos 85 % de maltosa (= DP2) , al menos 87 %, al menos 90 % de maltosa con base en la materia seca y menos de 1.5 % de glucosa (= DPI) con base en la materia seca, preferentemente, menos de 1 % de glucosa con base en materia seca y, preferentemente, que comprende menos de 10 % de DP3 , con mayor preferencia, que comprende menos de 10 % de oligosacáridos que tienen un grado de polimerización de 3 o más (= DP3+) .
La licuación se conduce sobre almidón de cualquier origen botánico. Por ejemplo, podría originarse de trigo, maíz o patata.
La licuación debe considerarse como una hidrólisis controlada de leche de almidón, preferentemente, en presencia de enzimas tales como alfa-amilasa, y para obtener una leche de almidón licuada con un grado bajo de conversión. Así, las condiciones de temperatura, pH, enzima (tipo así como concentración) se seleccionan de manera que hacen posible obtener un DE (=equivalente de dextrosa) no mayor que 6, preferentemente, de 4 a 5.
Preferentemente, la licuación se lleva a cabo en tres etapas, la primera etapa consiste en calentar la leche de almidón a una temperatura en el intervalo de 105 a 108 °C y en presencia de una alfa-amilasa termoestable durante un par de minutos, típicamente, de 8 a 15 minutos, no mayor que 20 minutos. La segunda etapa consiste en calentar la leche de almidón tratada así a una temperatura en el intervalo de 140 a 160 °C, preferentemente, en el intervalo de 145-155 °C durante un par de minutos, durante un periodo de tiempo de 5 a 8 minutos, pero no mayor que 20 minutos. Después de enfriar a aproximadamente 95 a 100 °C, se adiciona una segunda pequeña dosificación de alfa-amilasa y la licuación continúa durante otros 30 a 50 minutos y, así, se ajusta para obtener una lechada de almidón con un D.E. de 4 a 6, preferentemente, de 4 a 5.
La licuación de conformidad con la invención actual permite preparar un D.E. de 4 a 6, preferentemente, de 4 a 5, en donde la composición de los oligosacáridos (DPn) se ajusta con precisión previamente para la sacarificación subsiguiente.
Una vez que finaliza la etapa de licuación, se conduce una inhibición controlada de manera que solamente se lleva a cabo una inhibición parcial de la alfa-amilasa. Preferentemente, la inhibición parcial se conduce a un pH de 3.5 a 4 a una temperatura no mayor que 100 °C. La inhibición parcial se conduce durante un periodo de tiempo de 1 a 10 minutos. La alfa-amilasa residual (que permanece activa) se usa, además, en la etapa de sacarificación subsiguiente. Preferentemente, la alfa-amilasa residual corresponde a 5 a 15 % de la cantidad total adicionada en la segunda dosificación de la licuación. Finalmente, la alfa-amilasa residual corresponde a 7 % a 12 % de la cantidad total adicionada en la segunda dosificación de la licuación. Comparada con la cantidad total real de alfa-amilasa adicionada durante la licuación (= dosis 1 + segunda dosificación) corresponde a 1 % a 4 %, preferentemente, de 1. % a 3 % de actividad residual de cantidad total de alfa-amilasa .
Preferentemente, la sacarificación de leche de almidón licuada se lleva a cabo en presencia de alfa-amilasa y beta-amilasa y como enzima desramificante, pululanasa, en donde la sacarificación ocurre en presencia de la cantidad residual de alfa-amilasa aplicada en la licuación de la etapa a) , en presencia de 1 % a 4 %, o en presencia de 1.4 % a 3 % de actividad residual de cantidad total de alfa-amilasa aplicada en la licuación.
Después, se continúa la sacarificación al adicionar una beta-amilasa y una enzima desramificante seleccionada del grupo de pululanasa, iso-amilasa y mezclas de estos. Preferentemente, se adiciona pululanasa. La adición de enzima desramificante hace posible hidrolizar los enlaces 1,6 y, así, reducir la cantidad de oligosacáridos altamente ramificados. Preferentemente, la relación de beta-amilasa a enzima desramificante es de 1:1 a 1:4. Preferentemente, la relación de beta-amilasa a pululanasa es de 1:1 a 1:4. Las relaciones de 1:1 a 1:5 o incluso hasta 1:10 son parte de la invención. Preferentemente, en la aplicación de pululanasa como enzima desramificante, la relación de beta-amilasa a pululanasa es de 1:2 a 1:4 y, preferentemente, se aplica el extremo superior más alto de 1:3 a 1:4. a Se adiciona iso-amilasa y/o alfa-amilasa maltogénica a la leche de almidón tratada hasta aquí, a aproximadamente 20 a 50 % de tiempo empleado del tiempo de sacarificación total, preferentemente, a aproximadamente 25 a 35 %, preferentemente, a aproximadamente 25 a 30 % de tiempo empleado del tiempo de sacarificación total. La alfa-amilasa maltogénica es una alfa-amilasa que actúa de forma exógena, responsable de la exohidrólisis de enlaces 1,4-alfa-glucosídicos . La iso-amilasa es una enzima desramificante que hidroliza los enlaces 1,6 y reduce la cantidad de los productos de reversión.
En un proceso típico, el tiempo de sacari icación total es de aproximadamente 16 a 30 horas y la iso-amilasa y/o alfa-amilasa maltogénica se adiciona después de pasadas 7 a 8 horas del tiempo de sacarificación total.
Así, se continúa la sacarificación hasta que se obtiene un jarabe rico en maltosa que contiene al menos 85 %, o al menos 87 %, al menos 90 % de maltosa con base en materia seca y menos de 1.5 % de glucosa con base en materia seca, preferentemente, menos de 1 % de glucosa con base en materia seca .
Con mayor preferencia, la sacarificación se conduce de manera que se obtiene un jarabe rico en maltosa que contiene al menos 85 % de maltosa con base en la materia seca y menos de 1.5 % de glucosa con base en la materia seca, preferentemente, menos de 1 % de glucosa con base en la materia seca y menos de 10 % de DP3 o menos de 10 % de polímeros que tienen un grado de polimerización de 3 o más (= DP3+) con base en la materia seca, preferentemente, menos de 5 % de DP3+. Aún con mayor preferencia, los polímeros que tienen un grado de polimerización mayor que 3 son insignificantes y la cantidad de polímeros que tienen un grado de polimerización de 3 es menor que 5 %, con mayor preferencia, menor que 3 %, con la máxima preferencia, menor que 1 % con base en la materia seca del jarabe.
Finalmente, más hacia el final de la etapa de sacarificación, se adiciona alfa-amilasa adicional. Esta cantidad baja específica puede mejorar más aun el proceso corriente abajo subsiguiente. La alfa-amilasa se adiciona a aproximadamente 70 a 85 % de tiempo empleado de la sacarificación total, preferentemente, a aproximadamente 80 a 83 % de tiempo empleado del tiempo de sacarificación total. Esto puede corresponder a aproximadamente 4 horas antes de finalizar el proceso de sacarificación.
El proceso de la invención actual permite obtener producto con contenido muy alto (=al menos 85 %, o al menos 87 %, al menos 90 %) de maltosa mientras el contenido de glucosa se encuentra debajo de 1.5 % con contenido de DP3 bajo y en donde la presencia de oligosacáridos de cadena larga se reduce. La composición de DPn es diferente de la composición que se obtiene, usualmente, después de la licuación y la sacarificación. Particularmente, el uso de alfa-amilasa residual en la etapa de sacarificación subsiguiente y la adición adicional de alfa-amilasa hacia el final de la sacarificación contribuye al cambio de la composición de la fracción de DPn (oligosacáridos) . La cantidad de oligosacáridos más altos (= cadenas más largas) se reduce.
El jarabe sacarificado obtenido así puede purificarse de conformidad con procesos de desmineralización muy conocidos, tales como aplicar resinas de intercambio de iones. Alternativamente, el jarabe sacarificado puede filtrarse en un filtro recubierto o por microfiltración en membranas y, después, seguido por desmineralización.
La invención actual se relaciona, además, con un jarabe que contiene maltosa que comprende al menos 85 % de maltosa con base en la materia seca y menos de 1.5 % de glucosa con base en la materia seca, preferentemente, menos de 1 % de glucosa con base en la materia seca y que tiene un contenido de materia seca de 25-75 %, preferentemente, 30 a 65 %, con mayor preferencia, 35 a 60 % y el jarabe que contiene maltosa se obtiene mediante el proceso de la invención actual. Sorpresivamente, se encontró que al aplicar el proceso de la invención actual, directamente sin más etapas de purificación, se obtuvo el jarabe de maltosa con la composición actual en materia seca.
Preferentemente, el jarabe contiene al menos 87 % de maltosa, con mayor preferencia, al menos 89 %, al menos 90 % de maltosa con base en materia seca y menos de 1 % de glucosa. Finalmente, el jarabe contiene menos de 10 % de DP3 o, preferentemente, menos de 10 % de polímeros que tienen un grado de polimerización más alto de 3, con base en la materia seca del jarabe, con mayor preferencia, menos de 8 % de DP3+ (= oligosacáridos de grado de polimerización de 3 o más) , aún menos de 5 % de DP3+. Este jarabe tiene un contenido de materia seca de 25-75 %, preferentemente, 30 a 65 %, con mayor preferencia, 35 a 60 %.
Hasta aquí se han obtenido jarabes altos en maltosa (hasta 80 %) con baja cantidad de glucosa, así como muy alta maltosa (hasta 90 %) con glucosa residual significativa (5 a 7 %) . La invención actual ha demostrado que al aplicar la licuación de conformidad con el proceso actual y combinarla con la etapa de sacarificación como se reivindica en la invención actual, sorpresivamente, es probable obtener jarabes de maltosa con muy alto contenido de maltosa (al menos 85 %) y bajas cantidades de glucosa (menos de 1.5 %) . Y, finalmente, además, el contenido de DP3 es bajo, menor que 10 %, preferentemente, menor que 5 %. Además, la fracción de DPn que comienza con DP4 tiene una composición diferente significativa de manera que se reduce la cantidad de oligosacáridos de cadena larga. Esta composición cambiada hace el producto final de la invención actual más estable y es un mejor precursor para la producción de maltitol a través de hidrogenación.
Este jarabe rico en maltosa obtenible mediante el proceso de la invención actual puede usarse en aplicaciones alimenticias o en aplicaciones industriales, o puede usarse como precursor para maltitol o como un precursor de maltosa cristalina o como material de alimentación en tamizaje molecular .
Como precursor para maltitol, el jarabe sacarificado desmineralizado puede hidrogenarse directamente para obtener un jarabe rico en maltitol.
Además, el jarabe rico en maltosa puede aplicarse como sustrato de alimentación en un tamizaje molecular o puede cristalizarse directamente para obtener maltosa cristalina.
La invención se ilustrará, en adelante, en la forma de los siguientes ejemplos.
EJEMPLOS Ejemplo 1 Licuación Se licuó lechada de almidón a un contenido de materia seca entre 27-35 % ds (es materia seca) , después del ajuste de pH a 5.8 (±1) y después de la dosificación de 0.08-0.1 % de alfa-amilasa (Spezyme (Genencor) ) mediante el uso de un dispositivo de cocción a chorro a 108 °C. Después de 8-15 minutos, la temperatura de pegado se redujo a 100 °C por flash atmosférico y, después, la lechada se envió al segundo chorro a 152 °C. Después de 5-8 minutos de pegado, la lechada se enfrió a 100 °C y se adicionó una segunda dosificación (0.025 %) de la misma alfa-amilasa, y esta cantidad se ajusta a fin de alcanzar 4-6 DE (objetivo 4.5) .
Después de 30-50 minutos de reacción en la columna agitada a 100 °C, el pH del licuefacto se ajustó a 3-4 (objetivo 3.5-4) a 100 °C durante 10 minutos máximo para inhibir parte de la alfa-amilasa . Después de este tratamiento, se mantuvo 7 a 10 % de la alfa-amilasa adicionada como segunda dosificación.
Ejemplo 2 Sacarificación - Receta 1 Se usó el producto del ejemplo 1. La sacarificación comenzó a pH 4.8-5.0 en presencia de alfa-amilasa residual y 0.1 % de beta-amilasa (Optimalt BBA (Genencor) ) y 0.4 % de pululanasa (Promozyme D2 (Novozyme) ) . Después de una reacción de 7-8 horas, se adicionó 0.02 % de alfa-amilasa maltogénica (Maltogenase (Novozyme) ) .
Al menos 4 horas antes de descargar el sacarificador, se adicionó 0.1-0.2 % de alfa-amilasa (Liquozyme X (Novozyme)) . Después de un tiempo de sacarificación total de 24-30 horas se alcanzó la siguiente composición: glucosa <1 %, maltosa (= DP2) 85-87 %, DP3 (= oligosacárido con grado de polimerización de 3) 7-10 %, DP4+ (oligosacáridos con grado de polimerización de 4 y más) < 5 %.
La purificación se lleva a cabo como la purificación para jarabes de glucosa regulares.
Ejemplo 3 Sacarificación - Receta 2 Se usó el producto del ejemplo 1. La sacarificación comenzó a pH 4.8-5.0 en presencia de alfa-amilasa residual y 0.1 % de beta-amilasa (Optimalt BBA (Genencor) ) y 0.4 % de pululanasa (Promozyme D2 (Novozyme) ) y 0.1 % de iso-amilasa. Después de una reacción de 7-8 horas, se adicionó 0.1 % de alfa-amilasa maltogénica (Maltogenase (Novozyme) ) .
Al menos 4 horas antes de descargar el sacarificador, se adicionó 0.1-0.2 % de alfa-amilasa (Liquozyme X (Novozyme)). Después de un tiempo de sacarificación total de 24-30 horas se alcanzó la siguiente composición: glucosa <1 %, maltosa (=DP2) 87-90 %, y DP3 es 4 a 6 %.
Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención. polimerización de 3) 7-10 %, DP4+ (oligosacáridos con grado de polimerización de 4 y más) < 5 %.
La purificación se lleva a cabo como la purificación para jarabes de glucosa regulares.
Ejemplo 3 Sacarificación - Receta 2 Se usó el producto del ejemplo 1. La sacarificación comenzó a pH 4.8-5.0 en presencia de alfa-amilasa residual y 0.1 % de beta-amilasa (Optimalt BBA (Genencor) ) y 0.4 % de pululanasa (Promozyme D2 (Novozyme) ) y 0.1 % de iso-amilasa. Después de una reacción de 7-8 horas, se adicionó 0.1 % de alfa-amilasa maltogénica (Maltogenase (Novozyme) ) .
Al menos 4 horas antes de descargar el sacarificador, se adicionó 0.1-0.2 % de alfa-amilasa (Liquozyme X (Novozyme)). Después de un tiempo de sacarificación total de 24-30 horas se alcanzó la siguiente composición: glucosa <1 %, maltosa (=DP2) 87-90 %, y DP3 es 4 a 6 %.
Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (13)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :
1. Un proceso para preparar una maltosa que contiene jarabe, caracterizado porque comprende las etapas sucesivas de a) Llevar a cabo la licuación de una leche de almidón b) Llevar a cabo la sacarificación de la leche de almidón licuada en presencia de alfa-amilasa y beta amilasa, y una enzima desramificante seleccionada del grupo de pululanasa, iso-amilasa y mezclas de estos, c) Adicionar, además, alfa-amilasa maltogénica y/o isoamilasa para obtener una maltosa que contiene jarabe que comprende al menos 85 % de maltosa con base en la materia seca y menos de 1.5 % de glucosa con base en la materia seca, y donde en la etapa b) la sacarificación se lleva a cabo en presencia de cantidad residual de alfa-amilasa aplicada en la licuación de la etapa a) , preferentemente, en presencia de 1 % a 4 % de actividad residual de cantidad total de alfa-amilasa aplicada en la licuación.
2. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque en la etapa b) la relación de beta-amilasa a enzima desramificante es de 1:1 a 1:4.
3. El proceso de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque en la etapa b) la enzima desramificante es pululanasa.
4. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque en la etapa a) la licuación se lleva a cabo hasta un D.E. no mayor que 6.
5. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque en la etapa c) la adición de iso-amilasa y/o alfa-amilasa maltogénica se lleva a cabo a aproximadamente 20 a 50 % de tiempo empleado del tiempo de sacarificación total.
6. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque después de la etapa c) se adiciona alfa-amilasa adicional.
7. El proceso de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque la alfa-amilasa se adiciona a aproximadamente 70 a 85 % de tiempo empleado del tiempo de sacarificación total.
8. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque en la etapa c) el jarabe que contiene maltosa comprende al menos 85 % de maltosa con base en materia seca y menos de 1.5 % de glucosa con base en materia seca y menos de 10 % de DP3 con base en materia seca.
9. Un jarabe que contiene maltosa caracterizado porque comprende al menos 85 % de maltosa con base en materia seca, y menos de 1.5 % de glucosa con base en materia seca, y que tiene un contenido de materia seca de 25-75 %, y el jarabe que contiene maltosa se obtiene mediante el proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.
10. El jarabe que contiene maltosa de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque contiene menos de 10 % de DP3 con base en materia seca.
11. El jarabe que contiene maltosa de conformidad con la reivindicación 9 o 10, caracterizado porque contiene al menos 89 % de maltosa con base en materia seca.
12. El jarabe que contiene maltosa de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque contiene menos de 1 % de glucosa con base en materia seca .
13. El jarabe que contiene maltosa de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizado porque contiene menos de 5 % de DP3 con base en materia seca.
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