NO143102B - Fremgangsmaate ved fremstilling av varmebestandig stivelsessirup - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en frémgangsmåte

ved fremstilling av en stivelsessirup som er stabil overfor varme, som er meget søt, og som vanskelig lar seg krystallisere .

I hovedpatentskriftet, nr. 13 6 3 72, beskrives en fremgangsmåte ved fremstilling av stivelsessukkerprodukter inneholdende rettkjedede oligosaccharider med lavere viskositet enn vanlige stivelsessukkere,hvilke stivelsessukkerprodukter inneholder glucose, fructose og maltose i mindre mengder (unntatt er fremstillingen av pulverformige stivelsessukkerprodukter ifølge krav 1 i patent nr. 134 955) . Ved denne fremgangsmåte blir rensede stivelsesoppslemninger inneholdende 30 - 40% stivelse fremstilt fra forskjellige stivelses-arter, etter forvæskning ved oppvarmning til en temperatur på 80 - 180°C og anvendelse av en syre eller forskjellige amy-laser, f.eks. a-amylase, (3-amylase og glucoamylase, og iso-meraser, avkjølt til en temperatur på 40 - 70°C, og det forvæskede, avkjølte materiale underkastet innvirkning av en a-1,6-gluco sida se og ett eller flere enz per valgt blant a-amylaæ, glucoamvlase og isomerase, forutsatt at mengden av p-amylaæ ikke er høyere enn 10 ^u/g, i valgfri rekkefølge.

Ved kombinert anvendelse av en a-1,6-glucosidase og

a- eller B-amylase kan man oppnå stivelsessiruper med varierende kombinasjoner av søthet og viskositet. En på denne måte fremstilt sirup har en annen sammensetning enn mer kon-vensjonelle produkter, og dens aroma og smak kan varieres innen vide grenser. Ved den ovenfor beskrevne fremgangsmåte kan man fremstille mange egenartede produkter, inklusive stivelsessirup med lav viskositet og liten søthet. Dette hadde man inntil da ikke trodd var mulig.

Da disse stivelsessisurupprodukter inneholder en viss mengde glucose eller maltose, har de imidlertid begrenset varmebestandighet, og ved anvendelse der oppvarmning inngår eller hvor forurensninger eller forbindelser som kan angripe carbonylgruppene tilsettes, kan produktene iblant bli farvet på en ufordelaktig måte.

Det har nu vist seg at denne ulempe kan unngåes når

en stivelsessirup fremstilt i henhold til ovenstående underkastes hydrering. Med basis i denne erkjennelse tilveie-

bringes der en fremgangsmåte ved fremstilling av stivelsessirup bestående i det vesentlige av sorbitol, maltitol og oligosaccharidalkoholer fra stivelse,.hvor en stivelses-suspensjon med en konsentrasjon på 30 - 4 0% forvæskes, hvor-etter suspensjonen avkjøles til en temperatur i området 4 5 - 60°C og den forvæskede stivelse hydrolyseres med a-amylaæ og eventuelt B-amylase, samt før, under eller etter behandlingen med amylase underkastes virkningen av én eller flere a-1,6-glucosidaser, i henhold til hovedpatentet nr. 136 372, hvilken fremgangsmåte utmerker seg ved at den erholdte stivelsessirup, for å gjøres mer varmeresistent, reduseres ved katalytisk hydrogenering inntil alle sukkerkomponenter er omdannet til sukkeralkoholer.

Når således en stivelsessirup i en konsentrasjon på

50% omsettes med hydrogen ved et trykk på 100 kp/cm 2 i nær-vær av en Raney-nikkelkatalysator erholdes en sukkeralkohol-stivelsessirup som ikke oppviser noen reduserbarhet.

Analyse av sirupen viste at molekylene av oligosaccharider ikke var blitt nedbrudt, men at stivelsessirupen var omdannet til sukkeralkoholer. Ved Smith's metode ble det bekreftet at molekylene i produktene var praktisk talt fri for forgreninger. Etter sammenlignende undersøkelser mellom produktene fremstilt i henhold til oppfinnelsen og konven-sjonelle produkter med hensyn på varmebestandighet, viskositet, søthet, fuktighetsabsorpsjon og smak fant man at maltose var omdannet til den søtere forbindelse maltitol, hvorved produktenes søthet. i vesentlig grad hadde øket og deres smak var blitt forbedret. De erholdte stivelsesprodukter var mindre viskøse enn vanlige produkter med omtrent samme DE-verdi, og de oppviste en større evne til tråddannelse. Det ikke minst viktige var produktenes forbedrede varmebestandighet.

Når vanlig stivelsessirup konsentreres ved oppvarmning over åpen flamme i henhold til den vanlige prøve for karamell-dannelse, motsto den varmen opp til 130°C, mens sirupen som var fremstilt ved anvendelse av isomylase og som hadde den samme DE-verdi, motsto varmen opp til 155°C. Sukkeralkohol-sirup undergikk ingen nedbrytning eller farvning opp til 200°C eller nesten til den vannfrie tilstand. Man fant videre at produktene ble bare ubetydelig farvet eller på annen måte påvirket ved tilsetning av aminosyrer eller lignende eller ved oppvarmning.

Vedrørende andre vanlige kjennetegn så omdannes glucose og maltose til sorbitol og maltitol, som er ikke-krystalli-serbare eller vanskelig å krystallisere, og de produkter, fremstilt ifølge oppfinnelsen, som inneholder disse bestand-deler, har begrenset krystallinitet. Evnen til å holde på fuktighet forbedres, og denne evne virker synergistisk sammen med søtheten når sirupen tilsettes næringsmidlet,

uten at det derved oppstår for høy viskositet.

Man har således erholdt sirup, for tilsetning til næringsmidler, som ikke har de vanlige produkters ulemper,

og som kan anvendes innenfor mange nye områder. Oppfinnelsen har muliggjort kommersiell fremstilling av produkter som hittil har vært savnet. Oppfinnelsen illustreres i de følgende eksempler.

Eksempler 1- 6

Som utgangsmateriale kan anvendes maisstivelse, potetstivelse, hvetestivelse eller sagostivelse. Det foretrukne råmateriale er amylomaisstivelse eller amylose, som separeres fra vanlig stivelse, men et slikt materiale er kostbart. Derfor ble maisstivelse eller potetstivelse anvendt i de beskrevne forsøk. På grunn av naturen av de anvendte enzymer ble stivelsessuspensjonene fremstilt i en konsentrasjon på 30 - 40%, hvilket er noe lavere enn konsentrasjonen for vanlige stivelsessuspensjoner.

Forvæskningen ble utført kontinuerlig. Da forsukringen tok lang tid, ble dette trinn utført satsvis. Gangen i operasjonene illustreres på den vedføyede tegning, som skjematisk viser et eksempel på et kontinuerlig anlegg for gjennomføring av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen.

Regulerte mengder enzym og syre settes til en disper-geringsbeholder (1) for stivelsessuspensjonen, og blandingens pH-verdi og konsentrasjon justeres. Den resulterende stivelses-suspens jon pumpes til et forvæskningsapparat 2, der den opp-varmes direkte med damp under kraftig omrøring, slik at stivelsen gelatineres og oppløses. I en oppholdsbeholder 3 justeres oppløsningens DE-verdi ved regulering av oppholds-tiden. Deretter ledes oppløsningen gjennom en reduksjons-ventil og sprøytes inn i en vakuumkjøler 4 for rask ned-kjøling til en viss temperatur. Samtidig tilsettes kontinuerlig det enzym som er nødvendig for den primære omsetning, og blandingen omrøres kraftig i en første forhåndsomsetnings-beholder 6, hvorfra den pumpes til en første omsetningsbeholder 7 og derfra til en andre omsetningsbeholder 8, der en sekundær omsetning finner sted under tilsetning av enzymet. Tiden for forvæskning reguleres ved økning eller reduksjon av antall gjennomganger gjennom oppholdsbeholderen 3.

Vedrørende forvæskningsbetingelsene så forvæskes maisstivelse, som er en vanskelig forvæskbar stivelsestype, ved en høy temperatur på ca. 160°C, for å sikre fullstendig forvæskning (se tabellen).

Potetstivelse ble forvæsket kontinuerlig med en forvæskningsamylase ved 90°C, og reaksjonen ble avbrudt ved en passende DE^verdi. Da pH-verdien ble senket noe ved tilsetning av en liten mengde syre i stedet for enzymet, gikk forvæskningen lettere.

De for omsetning anvendte enzymer var de følgende: Som forvæskningsamylase ble det anvendt en kommersielt tilgjengelig bakterieprodusert a-amyalase (C), og som B-amylase (B) ble det benyttet et enzym ekstrahert fra hvete-kli. Glucoamylasen forelå i form av en kulturvæske av Rhizopus delemar. Som a-1,6-glucosidase ble det benyttet

tre arter, nemlig bakterieprodusert pullulanase (P), iso-amylase (I) produsert av bakterier av stammen Pseudomonas amyloderamose (ATCC Nr. 21262) og enzymet (L) produsert av Lactobacillus plantarum (ATCC Nr. 8008).

De eksperimentelle resultater er vist i tabellen nedenfor.

I eksemplene I og II var hydrolysehastighetene lave og viskositetene meget høye, og derfor avkjøltes oppløsningene raskt. Samtidig med tilsetningen av ett eller flere enzymer, ble hver stivelsesoppløsning omrørt kraftig i forhåndsomset-ningsbeholderen for å unngå retrogradasjon. pH-verdien ble. justert til 6,0, og temperaturen ble holdt lavere enn 50°C.

I eksemplene 3-5, hvor tiden for den primære omsetniig strakte seg over 20 timer, ble mengden av B-amylase elle-glucoamylase regulert slik at en passende DE-verdi ble oppnådd.

Den sekundære omsetning er det trinn som bestemmer

den endelige sammensetning av stivelsessi^upen som fremstilles. Følgelig må den tilsatte enzymmengde og reaksjonstiden av-passes på hensiktsmessig måte. Den amylose som i eksempel 1 ble erholdt ved nedbrytning av stivelsens a-1,6-glucosidbindinger, ble fullstendig brudt ned av a-amylase til en stivelsessirup med lav søthet, som hovedsakelig besto av oligosaccharider og inneholdt lite glucose og maltose. I eksempel 2 ble en stivelsessirup, som hovedsakelig inneholdt maltose, underkastet påvirkning av a-amylase, og de gjenværende dextriner ble nedbrudt, slik at viskositeten ble redusert. Man erholdt en stivelsessirup som hovedsakelig besto av maltose, og som var meget varmebestandig når den ble tørret ved hensiktsmessig koking, og som var egnet for anvendelse i søtsaker. I eksempel 3 ble det erholdt en stivelsessirup som var meget søt, da den for en stor del besto av glucose. Eksemplene 4 og 5 ga stivelsessirup inneholdende maltose som hovedbestanddel. I eksempel 6 ble stivelsen grundig hydrolysert med a-amylase, og de dannede oligosaccharider og dextriner hadde relativt lave molekylvekter, idet de gjenværende dextriner ble befridd for forgreninger ved innvirkning av a-1,6-glucosidase. Det ble erholdt en fremragende sirup som var mindre viskøs enn kon-vensjonell sirup.

Til tross for det faktum at produktene er omsatt med enzymer, inneholder stivelsessirupsproduktene som fremstilles på den beskrevne måte, ingen makromolekylære dextriner, og de kan lett renses med pulverisert trekull eller ione-; bytterharpiks. De behandlede produkter er farveløse, klare

og rene siruper.

Hver og én av de ifølge eksemplene fremstilte stivelsessiruper ble etter regulering av konsentrasjonen til mellom 40 og 60% innført i en autoklav. 4-8% Raney-nikkelkatalysator ble tilsatt og hydrogen pumpet inn i autoklaven. Autoklavens innhold ble omrørt, slik at reaksjonen med hydrogen fant sted. Temperaturen ble gradvis øket ved et hydrogentrykk på 20 - 100 kp/cm 2, og innholdet ble redusert til mengden av gjenværende reduserbare sukkerarter var mindre enn 0,5%. Reaksjonen ble avbrudt ved en temperatur som ikke var så høy at man fikk nedbrytning av glucosidbindingene, eller høyst 100°C. Etter at reaksjonen var avsluttet, ble katalysatoren filtrert fra og oppløsningen renset ved hjelp av ionebytter, hvorved nikkelet ble fjernet, slik at man erholdt en farveløs, klar væske. Om pH-verdien utviste en tendens til å synke under reaksjonens løp, ble den holdt konstant på et passende nivå ved tilsetning av en base, f.eks. kalsiumcarbonat. De erholdte sluttprodukters sammensetning ble analysert ved hjelp av papirkromatografi. Produktene viste seg hovedsakelig å bestå av hydrerte substanser, som sorbitol og maltotol, samt oligosaccharider. Produktene var meget søte, men hadde likevel en utsøkt og aromatisk smak samt en moderat viskositet. De var bemerkelsesverdig varme-bestandige og forble upåvirket av temperaturer opp til 200°C. Selv ikke når de ble oppvarmet i blanding med en nitrogen-holdig forbindelse, ble de farvet, hvilket er meget for-delaktig .

Claims (1)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av stivelsessirup bestående i det vesentlige av sorbitol, maltitol og oligosaccharidalkoholer fra stivelse, ved hvilken en stivelses-suspens jon med en konsentrasjon på 30 - 40% forvæskes, hvor-etter suspensjonen avkjøles til en temperatur i området 45 - 60°C og den forvæskede stivelse hydrolyseres med u-amylase og eventuelt 3-amylase, samt før, under eller etter behandlingen med amylase underkastes virkningen av én eller flere a-1,6-glucosidaser, i henhold til hovedpatentet nr. 136 372,

   karakterisert ved at den erholdte stivelsessirup, for å gjøres mer varmeresistent, reduseres ved katalytisk hydrogenering inntil alle sukkerkomponenter er omdannet til sukkeralkoholer.