PL163471B1

PL163471B1 - Method of obtaining starch hydrolyzats f low maccharification degree

Info

Publication number: PL163471B1
Application number: PL28743590A
Authority: PL
Inventors: Lucyna Slominska
Original assignee: Ts Lab Przemyslu Ziemniaczaneg
Priority date: 1990-10-19
Filing date: 1990-10-19
Publication date: 1994-03-31
Also published as: PL287435A1

Abstract

1. Sposób otrzymywania niskoscukrzonych hydrolizatów skrobiowych na drodze hydrolizy enzymatycznej, w określonych warunkach pH i temperatury, znamienny tym, że hydrolizę skrobi prowadzi się dwustopniowo, w pierwszym stopniu za pomocą enzymu bakteryjnej alfa-amylazy do uzyskania hydrolizatu o DE rzędu 5-7, a w drugim stopniu za pomocą enzymu glukogennego lub maltogennnego względnie ich mieszaniny, przy czym procesy hydrolizy enzymatycznej prowadzi się w temperaturze 55-60°C w warunkach pH 4,5-5,0 i w czasie 20-120 minut, a otrzymane hydrolizaty, po rafinacji i filtracji, poddaje się procesowi suszenia.1. The method of obtaining low-sugar starch hydrolysates by hydrolysis enzyme, under certain conditions of pH and temperature, characterized in that starch hydrolysis is carried out in two stages, in the first stage by means of an enzyme bacterial alpha-amylase to obtain a hydrolyzate with a DE of 5-7, and in the second stage after by means of a glucogenic or maltogenic enzyme or mixtures thereof, whereby enzymatic hydrolysis processes are carried out at 55-60 ° C under pH conditions 4.5-5.0 and during 20-120 minutes, and the obtained hydrolysates, after refining and filtration, are subjected to the drying process.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania niskoscukrzonych hydrolizatów skrobiowych w postaci proszku, charakteryzujących się nowym i korzystnym składem węglowodanów oraz właściwościami - dobrą rozpuszczalnością i małą tendencją do retrogradacji w roztworze.The subject of the invention is a method of obtaining low-sugar starch hydrolysates in the form of a powder, characterized by a new and advantageous carbohydrate composition and properties - good solubility and a low tendency to retrogradation in solution.

Znane są powszechnie metody otrzymywania niskoscukrzonych hydrolizatów skrobiowych tzw. maltodekstryn w postaci proszku, o niskim stopniu scukrzenia 5-30 DE przy zastosowaniu jednego enzymu - bakteryjnej alfa amylazy. Skład węglowodanowy tych produktów charakteryzuje się niską zawartością cukrów prostych - glukozy i maltozy. Maltodekstryny o DE (stopień destrynizacji skrobi) 9-12 produkowane przez firmę CPC International zawierają: 1% glukozy, 4% maltozy, 5% maltotriozy, a o DE 17-20 zawierają: 1% glukozy, 7% maltozy i 9% maltotriozy. Maltodekstryny o DE 9-11 produkowane przez firmę Amylum zawierają -1% glukozy, 4% maltozy i 5% maltotriozy, a o De 13-17 zawierają 1% glukozy, 3% maltozy, 5% maltotriozy. Maltodektryny firmy American Maize Products o DE 13-17 zawierają 1% glukozy, 5% maltozy, 7% maltotriozy. Okazuje się, że z niskim stopniem scukrzenia hydrolizatów wiążą się niska stabilność roztworu maltodekstryn i wzmożona tendencja do zmętnienia w wyższych stężeniach. Znane są próby poprawy tych właściowści, z których jedna wg opisu patentowego St.Zjedn. Am. nr 3 974 033 polega na zastosowaniu skrobi utlenionych co powoduje zmniejszenie lepkości i wzrost rozpuszczalności produktu końcowego. Niestabilność roztworów maltodekstryn tj. postępujące zmętnienie w czasie do zestalenia włącznie i podatność na zakażenia mikrobiologiczne szczególnie pleśniami i drożdżami ograniczane są przez redukcję pH i podwyższenie temperatury, którym towarzyszy zmniejszone prawdopodobieństwo łączenia się krótszych łańcuchów polisacharydów (opis patentowy St.Zjedn.Am. nr 4 689 088). W celu otrzymania nieopalizujących niskoscukrzonych hydrolizatów (opis patentowy St.Zjedn.Am. nr 3 756 856) wykorzystuje się technikę odwróconej osmozy.There are commonly known methods of obtaining low-sugar starch hydrolysates, the so-called maltodextrin in the form of a powder, low saccharification 5-30 DE using one enzyme - bacterial alpha amylase. The carbohydrate composition of these products is characterized by a low content of simple sugars - glucose and maltose. Maltodextrins with a DE (degree of starch destratification) 9-12 produced by CPC International contain: 1% glucose, 4% maltose, 5% maltotriose, and with a DE 17-20 they contain: 1% glucose, 7% maltose and 9% maltotriose. Maltodextrins with DE 9-11 produced by Amylum contain -1% glucose, 4% maltose and 5% maltotriose, and those with De 13-17 contain 1% glucose, 3% maltose, 5% maltotriose. American Maize Products maltodectrins with DE 13-17 contain 1% glucose, 5% maltose, 7% maltotriose. It turns out that the low degree of saccharification of the hydrolysates is related to the low stability of the maltodextrin solution and an increased tendency to turbidity at higher concentrations. There are known attempts to improve these properties, one of which, according to US Patent No. Am. No. 3,974,033 is based on the use of oxidized starches, which reduces the viscosity and increases the solubility of the final product. Instability of maltodextrin solutions, i.e. progressive turbidity up to and including solidification, and susceptibility to microbial contamination, especially mold and yeast, are limited by reducing the pH and increasing the temperature, which is accompanied by a reduced probability of joining shorter polysaccharide chains (US Patent No. 4 689 088). Reverse osmosis technique is used to obtain non-opalescent, low-sugar hydrolysates (US Patent No. 3,756,856).

Sposób otrzymywania niskoscukrzonych hydrolizatów skrobiowych według wynalazku polega na prowadzeniu hydrolizy dwustopniowo. W pierwszym stopniu hydrolizy skrobi do uzyskania hydrolizatu o DE 5-7 stosuje się enzym alfa amylazę bakteryjną, a w drugim stopniuThe method of obtaining low-sugar starch hydrolysates according to the invention consists in carrying out a two-stage hydrolysis. In the first stage of starch hydrolysis, the enzyme bacterial alpha amylase is used to obtain a hydrolyzate with a DE 5-7, and in the second stage

163 471 enzym glukogenny lub maltogenny względnie ich mieszaninę. Procesy enzymatyczne prowadzi się w temperaturze 55-60°C, warunkach pH 4,5-5,0 i w czasie 20-120 minut, a otrzymane hydrolizaty, po rafinacji i filtracji, poddaje się procesowi suszenia. Jako enzymy glukogenne stosuje się glukoamylazę lub mieszaninę glukoamylazy i pullulanazy. Jako enzym maltogenny stosuje się pleśniową alfą-amylazę lub maltogenną amylazę. Dawka preparatów glukogennych wynosi 0,02-0,05%, a maltogennych wynosi dla enzymu Maltogenose Novo - 0,05-1%, a dla enzymu Fungamyl 0,02-0,03%.A glucogenic or maltogenic enzyme or a mixture thereof. The enzymatic processes are carried out at the temperature of 55-60 ° C, the conditions of pH 4.5-5.0 and for 20-120 minutes, and the obtained hydrolysates, after refining and filtration, are subjected to the drying process. Glucoamylase or a mixture of glucoamylase and pullulanase are used as glucogenic enzymes. Mild alpha amylase or maltogenic amylase are used as the maltogenic enzyme. The dose of glucogenic preparations is 0.02-0.05%, and the dose of maltogenic preparations is 0.05-1% for the Maltogenose Novo enzyme, and 0.02-0.03% for the Fungamyl enzyme.

Jak się nieoczekiwanie okazało, w wyniku stosowania sposobu według wynalazku otrzymuje się nowe produkty, które w porównaniu do maltodekstryn o tym samym stopniu scukrzenia, charakteryzują się wyższą słodyczą spowodowaną wyższą zawartością cukrów prostych, lepszą rozpuszczalnością, mniejszą tendencją do opalizacji w roztworze, większą zdolnością brązowienia, wyższym ciśnieniem osmatycznym, które powoduje, że są one bardziej odporne w roztworze na wzrost mikroorganizmów, a także dostarczają większą ilość energii. Skład węglowodanowy nowych produktów hydrolizy skrobi o niskim DE otrzymywanych sposobem wg wynalazku i próby porównawczej - maltodekstryny o tym samym stopniu scukrzenia, przedstawia następujące zestawienie:As it turned out unexpectedly, as a result of the method according to the invention, new products are obtained which, compared to maltodextrins with the same degree of saccharification, are characterized by a higher sweetness due to a higher content of simple sugars, better solubility, lower tendency to opalescence in the solution, higher browning capacity , higher osmatic pressure, which makes them more resistant to the growth of microorganisms in the solution, and also provides more energy. The carbohydrate composition of the new low DE starch hydrolysis products obtained by the method according to the invention and the comparative test - maltodextrin with the same degree of saccharification is presented in the following summary:

TabelaTable

Lp. No. Rodzaj produktu Product type DE DE Zawartość % % Content%% glukozy glucose maltozy maltose maltotriozy maltotriosis 1 1 Maltodekstryna (próba porównawcza) Maltodextrin (comparative trial) 15,2 15.2 0,8 0.8 3,0 3.0 3,0 3.0 2. 2. Hydrolizat otrzymany przy zastosowaniu enzymu glukogennego AMG Hydrolysate obtained with the use of the glucogenic enzyme AMG 15,4 15.4 13,2 13.2 1,4 1.4 3. 3. Hydrolizat otrzymany przy zastosowaniu enzymu glukogennego - Dextrozyme Hydrolysate obtained with the use of the glucogenic enzyme - Dextrozyme 15,5 15.5 13,5 13.5 1,3 1.3 4. 4. Hydrolizat otrzymany przy zastosowaniu enzymu maltogennego - Maltogenase Hydrolysate obtained with the use of the maltogenic enzyme - Maltogenase 15,2 15.2 1,1 1.1 11,2 11.2 0,9 0.9 5. 5. Hydrolizat otrzymany przy zastosowaniu enzymu maltogennego - Fungamyl Hydrolysate obtained using the maltogenic enzyme - Fungamyl 15,3 15.3 0,8 0.8 6,4 6.4 5,8 5.8 6. 6. Hydrolizat otrzymany przy zastosowaniu mieszaniny enzymów glukoimaltogennych AMG i Maltogenase Hydrolysate obtained using a mixture of glucoimaltogenic enzymes AMG and Maltogenase 15,5 15.5 8,0 8.0 6,0 6.0

Jak wynika z porównania składu ilościowego i jakościowego produktów zestawionych w tabeli, nowe niskoscukrzone hydrolizaty charakteryzują się wyjątkowym i korzystnym składem cukrów (glukozy, maltozy). Hydrolizaty te mają postać proszku o dobrej rozpuszczalności i małej tendencji do retrogradacji w roztworze. Znajdują one zastosowanie w produktach, w których wymagana jest zwiększona słodycz i zdolność do brązowienia przy zachowaniu korzyści, jakie wynikają z zastosowania maltodekstryn; ponadto w produktach, gdzie stosuje się łączenie maltodekstrynę i sacharozę. Mogą być również stosowane jako wypełniacze, czynniki pomocnicze w zagęszczaniu i podnoszące ciśnienie osmotyczne.As can be seen from the comparison of the quantitative and qualitative composition of the products listed in the table, the new low-sugar hydrolysates are characterized by a unique and favorable composition of sugars (glucose, maltose). These hydrolysates are in the form of a powder with good solubility and low tendency to retrogradation in solution. They are used in products where increased sweetness and browning capacity are required while maintaining the benefits of maltodextrins; moreover, in products where combination of maltodextrin and sucrose is used. They can also be used as fillers, compaction aids and increasing osmotic pressure.

Sposób otrzymywania nowych niskoscukrzonych hydrolizatów skrobi według wynalazku przedstawiają następujące przykłady wykonania.The method of obtaining new low-sugar starch hydrolysates according to the invention is presented in the following examples.

Przykład I. Upłynnioną enzymatycznie skrobię o DE 5,6 (alfa-amylaza bakteryjna) i zawartości 30% s.s. po doprowadzeniu do pH 4,5 poddaje się działaniu enzymów glukogennych - glukoamylazy aMG firmy Novo-Nordisk w dawce 0,04%. Scukrzenie prowadzi się w temperaturze 60°C w ciągu 20 minut. Hydrolizat po rafinacji węglem aktywowanym i filtracji poddaje się suszeniu rozpyłowemu. Gotowy produkt o 15,4 DE zawiera 94% s.s., 13,2% glukozy.Example 1 Enzymatically liquefied starch with a DE of 5.6 (bacterial alpha amylase) and a content of 30% on d.s. after adjusting to pH 4.5, the mixture is treated with glucogenic enzymes - aMG glucoamylase from Novo-Nordisk at a dose of 0.04%. The saccharification is carried out at 60 ° C for 20 minutes. After refining with activated carbon and filtration, the hydrolyzate is spray dried. The finished product with 15.4 DE contains 94% s.s., 13.2% glucose.

Przykład II. Upłynnioną enzymatycznie skrobię o DE 5,6 (alfa-amylaza bakteryjna) i zawartość 30% s.s. po doprowadzeniu do pH 5,0 poddaje się działaniu enzymów maltogennych - pleśniowej alfa-amylazy - Fungamyl firmy Novo Nordisk w dawce 0,045%. Scukrzenie prowadzi się w temperaturze 60°C w ciągu 20 minut. Uzyskany hydrolizat po rafinacji i filtracji suszy się rozpyłowo do zawartości 94% s.s. Produkt ten o De 15,3 zawiera 6,4% maltozy i 0,8% glukozy.Example II. Enzymatically liquefied starch with a DE of 5.6 (bacterial alpha-amylase) and a content of 30% on d.s. after adjusting to pH 5.0, the action of maltogenic enzymes - mold alpha-amylase - Fungamyl from Novo Nordisk at a dose of 0.045%. The saccharification is carried out at 60 ° C for 20 minutes. The obtained hydrolyzate, after refining and filtration, is spray-dried to the content of 94% on d.s. This product of De 15.3 contains 6.4% maltose and 0.8% glucose.

Przykład III. Upłynnioną enzymatycznie skrobię o DE 5,6 i zawartości 30% s.s. po doprowadzeniu do pH 4,7 poddaje się jednoczesnemu działaniu preparatów gluko i maltogennych - AMG w dawce 0,02% i Maltogenase w dawce 0,05%. Uzyskany hydrolizat o DE 15,5 zawiera 8,0% glukozy i 6,0% maltozy.Example III. Enzymatically liquefied starch with a DE of 5.6 and a content of 30% on d.s. after adjusting to pH 4.7, the mixture is treated with glucose and maltogenic preparations - AMG at a dose of 0.02% and Maltogenase at a dose of 0.05%. The resulting hydrolyzate with a DE of 15.5 contains 8.0% glucose and 6.0% maltose.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 10 000 złPublishing Department of the UP RP. Circulation of 90 copies. Price: PLN 10,000

Claims

Patent claims

1. A method for obtaining low-sugar starch hydrolysates by enzymatic hydrolysis under specific pH and temperature conditions, characterized in that the hydrolysis of starch is carried out in two stages, first with the enzyme bacterial alpha-amylase to obtain a hydrolyzate with a DE of 5-7, and in the second stage with the use of a glucogenic or maltogenic enzyme or their mixture, the enzymatic hydrolysis processes being carried out at a temperature of 55-60 ° C under the conditions of pH 4.5-5.0 and for 20-120 minutes, and the obtained hydrolysates, after refining and filtration, is subjected to a drying process.

2. The method according to p. The process of claim 1, wherein glucoamylase or a mixture of glucoamylase and pullulanase is used as the glucogenic enzymes.

3. The method according to p. The process of claim 1, wherein the maltogenic enzyme is a mold alpha amylase or a maltogenic amylase.

4. The method according to p. 2. The method according to claim 2, characterized in that the dose of the glucogenic preparations used is 0.02-0.05%.

5. The method according to p. 3. The method according to claim 3, characterized in that the dose of the maltogenic enzyme used for the enzyme Maltogenase Novo is 0.05-1.0%, and for the enzyme Fungamyl Novo 0.020.03%,