PL223330B1 - Sposób dekompozycji ziarn skrobi ziemniaczanej - Google Patents

Sposób dekompozycji ziarn skrobi ziemniaczanej

Info

Publication number
PL223330B1
PL223330B1 PL401940A PL40194012A PL223330B1 PL 223330 B1 PL223330 B1 PL 223330B1 PL 401940 A PL401940 A PL 401940A PL 40194012 A PL40194012 A PL 40194012A PL 223330 B1 PL223330 B1 PL 223330B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
potato starch
starch
grains
starch grains
mpa
Prior art date
Application number
PL401940A
Other languages
English (en)
Other versions
PL401940A1 (pl
Inventor
Roman Zielonka
Leszek Jarosławski
Lucyna Słomińska
Aldona Krupska
Original Assignee
Inst Biotechnologii Przemysłu Rolno Spożywczego Im Prof Wacława Dąbrowskiego
Inst Fizyki Molekularnej Polskiej Akademii Nauk
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Inst Biotechnologii Przemysłu Rolno Spożywczego Im Prof Wacława Dąbrowskiego, Inst Fizyki Molekularnej Polskiej Akademii Nauk filed Critical Inst Biotechnologii Przemysłu Rolno Spożywczego Im Prof Wacława Dąbrowskiego
Priority to PL401940A priority Critical patent/PL223330B1/pl
Publication of PL401940A1 publication Critical patent/PL401940A1/pl
Publication of PL223330B1 publication Critical patent/PL223330B1/pl

Links

Landscapes

  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób dekompozycji ziarn skrobi ziemniaczanej.
Ziarno skrobi ziemniaczanej stanowi strukturę semikrystaliczną. Cząsteczki skrobi występują w formie uporządkowanych struktur: liniowych - amylozy i rozgałęzionych - amylopektyny. Te przenikające się wzajemnie ze sobą cząsteczki (amyloza i amylopektyna), połączone mostkami wodorow ymi, tworzą trwałą strukturę w formie ziarna skrobiowego. Ziarna skrobi są bryłą zbliżoną do owaloidy o wielkościach mikronowych (2-120 μm).
Znane są różne metody przemian ziarn i molekuł skrobi: fizyczne, chemiczne, enzymatyczne. Modyfikacje fizyczne najczęściej polegają na oddziaływaniu podwyższonych temperatur w obecności dostatecznej ilości wody, co prowadzi do kiełkowania ziarn skrobi ziemniaczanej, a po wysuszeniu uzyskuje się tzw. skrobię rozpuszczalną na zimno. Kleiki skrobiowe można poddawać np. działaniu sił ścinających, co prowadzi do częściowej depolimeryzacji makrocząsteczki. Natomiast przy minimalnej zawartości wody, pod wpływem prażenia ziarn skrobi ziemniaczanej w wysokiej temperaturze, skrobia ulega dekstrynizacji. Znane są też metody dekstrukcji ziarn skrobi ziemniaczanej poprzez ich rozgniatanie czy dezintegrowanie, a więc przez oddziaływanie wysokich sił, co prowadzi do zmian ich właśc iwości. Modyfikacje chemiczne skrobi polegają na wprowadzeniu nowych grup funkcyjnych, skutkiem reakcji z odpowiednimi związkami chemicznymi. Przemianą chemiczną jest też poddanie skrobi reakcji hydrolizy w wodnej zawiesinie ziarn z zalogowaniem kwasu jako katalizatora. Hydroliza skrobi umożliwia otrzymywanie ze skrobi całego szeregu nowych produktów - hydrolizatów skrobiowych, takich jak maltodekstryny, syropy skrobiowe czy glukoza krystaliczna. W ostatnim czasie hydrolizę skrobi głó wnie prowadzi się z udziałem enzymów, co dzięki ich wysokiej specyficzności umożliwia wytwarzanie hydrolizatów o założonym składzie węglowodanowym.
Z opisu patentowego PL nr 156365 znany jest sposób wytwarzania zrestrukturyzowanej skrobi o ograniczonej zawartości elektrolitów, polegający na ogrzewaniu kompozycji zawierającej skrobię, wodę, wypełniacze, środki poślizgowe, plastyfikatory, barwniki - w temperaturze 80-2OO°C i pod ciśnieniem 0-150x10 Pa, przy czym znany proces przebiega według następujących etapów:
A. wypłukuje się materiał skrobiowy zawierający 0-1% wag. wolnych elektrolitów i/lub 1 związaną grupę soli fosforanowej na 100-2000 jednostek anhydroglukozy zdemineralizowaną wodą lub wodnym roztworem kwasu o wartości pH niższej niż 3, do częściowego lub całkowitego usunięcia wolnych elektrolitów i/lub metalicznych kationów zasocjowanych z grupą fosforanową wymienionej soli.
B. ewentualnie traktuje się materiał otrzymany w operacji A wodorotlenkiem zawierającym jony Na+, K+, NH4+, Ca2+ lub Mg2+ - w ilościach obliczonych do częściowej lub całkowitej neutralizacji tak zakwaszonych grup fosforanowych.
C. utrzymuje się materiał otrzymany w operacji B w klimatyzowanym pomieszczeniu aż do osiągnięcia równowagi, w której zawiera on wodę do 10-25% w stosunku do łącznej ilości skrobi i wody.
Z opisu patentowego PL nr 114637 znany jest sposób otrzymywania modyfikowanych krochmali lub produktów rozkładu krochmalu polegający na tym, że krochmal naturalny przed procesem modyf ikacji lub rozkładu, względnie podczas tych procesów lub po tych procesach, poddaje się wstępnej obróbce mechanicznej w dowolnych gniotownikach wytwarzających cieśnienie rzędu 1000 do 2500 MPa lub w udarowych urządzeniach rozdrabniających.
Sposób według wynalazku obejmuje zintegrowane, kolejno następujące po sobie fazy, które realizuje się w temperaturze do 45°C włącznie.
A. Poddanie ziarn skrobi ziemniaczanej, w formie stałej, o wilgotności od 0 do 40%, korzystnie 20%, działaniu wysokiego ciśnienia od 30 do 3000 MPa, korzystnie 1000 MPa.
B. Z ziarn skrobi ziemniaczanej, uprzednio poddanych działaniu wysokiego ciśnienia, przygotowuje się wodną zawiesinę, po czym prowadzi się hydrolizę skrobi w obecności enzymu alfa-amylazy lub mieszaniny alfa-amylazy z innymi enzymami amylolitycznymi, w temperaturze 30-45°C, w warunkach kwasowości czynnej pH od 4,5 do 5,5.
C. Utrwalenie morfologii zdekomponowanych ziarn skrobi ziemniaczanej i formuły chemicznej składników rozpuszczalnych poprzez dodanie kwasu solnego lub innego kwasu do uzyskania pH < 3,3 w celu inaktywacji enzymów.
D. Rozdzielanie mieszaniny poreakcyjnej na dwie frakcje:
PL 223 330 B1
I - zawierającą składniki nierozpuszczalne w wodzie, stanowiące zdekomponowane ziarna skrobi ziemniaczanej, które po wysuszeniu stanowią trwały produkt w formie semikrystalicznej lub bezpostaciowej,
II - zawierającą składniki rozpuszczalne w wodzie (maltooligosacharydy), które po wysuszeniu stanowią typową maltodekstrynę.
W warunkach realizacji sposobu według wynalazku, w miarę zwiększania ciśnienia oddziaływującego na ziarna skrobi ziemniaczanej, już od wartości kilkunastu MPa, można zauważyć zmiany morfologiczne, obserwowane pod mikroskopem elektronowym, nasilające się wraz ze zwiększaniem stosowanego ciśnienia. Przy ciśnieniu ok. 1000 MPa zmiany morfologiczne są bardzo wyraźne; ziarna przybierają formę nieregularnego wielościanu, natomiast przy ciśnieniu ok. 2000 MPa ulegają znacznej destrukcji, nabierając charakteru częściowo bezpostaciowego. Tak więc wyrazem częściowej d estrukcji ziarn skrobi ziemniaczanej są zmiany ich morfologii.
Sposób według wynalazku powoduje rozluźnienie lub zerwanie wiązań wodorowych między molekułami skrobiowymi, a następnie, w obecności wody i enzymów amylolitycznych, następuje selektywna hydroliza, wydajna już w temperaturze poniżej temperatury pęcznienia, gdzie nierozpuszczalna w wodzie struktura skrobi ziemniaczanej nabiera charakteru częściowo rozpuszczalnego.
Stwierdzono nieoczekiwanie, że iloraz stosunku masy składników rozpuszczalnych do składn ików nierozpuszczalnych w wodzie, uzyskanych w odpowiednich warunkach hydrolizy enzymatycznej w danej temperaturze, osiąga wartość co najmniej 2 dla zastosowanego ciśnienia 30 MPa w poró wnaniu ze skrobią, której nie poddano działaniu tego ciśnienia i, w miarę zwiększania ciśnienia oddzi aływującego na skrobię, wzrasta do co najmniej 5 dla zastosowanego ciśnienia 3000 MPa w porównaniu ze skrobią, której nie poddano działaniu tego ciśnienia, przy czym zwiększanie wartości tego ilorazu przebiega w funkcji nieliniowej.
Okazało się przy tym, że w odróżnieniu od znanych metod destrukcji ziarn skrobiowych, masa suchej substancji składników nierozpuszczalnych i rozpuszczalnych, będących produktami dekompozycji ziarn skrobi ziemniaczanej w wyniku zastosowania sposobu według wynalazku, nie bilansuje się i przewyższa masę suchej substancji ziarn skrobi ziemniaczanej użytej jako substrat do dekompozycji.
Zastosowanie sposobu według wynalazku, tj. poddanie ziarn skrobi ziemniaczanej wysokiemu ciśnieniu, enzymatycznej hydrolizie, utrwaleniu morfologii zdekomponowanych ziarn skrobi ziemniaczanej i formuły chemicznej składników rozpuszczalnych oraz rozdziałowi na składniki rozpuszczalne i nierozpuszczalne, umożliwia jednoczesne uzyskanie dwóch produktów, przy wysokim poziomie wykorzystania surowca (niskie straty). Pierwszy - to zdekomponowane ziarna skrobi ziemniaczanej, nierozpuszczalne w wodzie tak samo jak skrobia naturalna, charakteryzujące się, po skleikowaniu, zmniejszoną lepkością w stosunku do skrobi naturalnej, mogące znaleźć zastosowanie do wytwarzania produktów, w których, podczas przetwórstwa, korzystne jest obniżenie lepkości, np. w wyrobach ekstrudowanych. Drugi - to mieszanina maltooligosacharydów, które po wysuszeniu stanowią typową maltodekstrynę, powszechnie stosowaną w bardzo wielu produktach spożywczych.
Dodatkową korzyścią sposobu według wynalazku jest to, że w zintegrowanym procesie technologicznym można równocześnie wytwarzać dwa rodzaje produktów, dotychczas produkowanych w oddzielnych i znacznie różniących się instalacjach technicznych: pierwszy - z grupy skrobi fizycznie modyfikowanych, dragi - z grupy hydrolizatów skrobiowych.
Sposób według wynalazku znajduje zastosowanie w przemyśle przetwórstwa skrobi ziemniaczanej.
P r z y k ł a d I
Handlową skrobię ziemniaczaną o wilgotności 19,5% wsypuje się do ślimakowego granulatora z płaszczem wodnym chłodzącym - przy ciśnieniu 30 MPa uzyskuje się granulki o średnicy 2,5 mm, które miesza się z wodą i podgrzewa do 45°C. Koryguje się pH uzyskanej zawiesiny, o zawartości 30% s.s. skrobi, do wartości 5,3, po czym dodaje się enzym alfa-amylazę (nazwa handlowa Liquozyme Supra) w ilości 0,1 dm w stosunku do 1 tony s.s. skrobi i po 8 godzinach dodaje się roztwór HC1 dla uzyskania pH 3,3. Następnie, na odwadniaczu próżniowym wydziela się osad. Po zagęszczeniu wszystkich odcieków i wysuszeniu produktu, uzyskuje się maltodekstrynę w postaci proszku, natomiast osad natychmiast się suszy. W ten sposób ze 100 kg skrobi ziemniaczanej handlowej uzyskano 19 kg s.s. maltodekstryny i 60 kg s.s. zdekomponowanej skrobi. Reszta suchej substancji skrobi stanowi stratę technologiczną.
PL 223 330 B1
P r z y k ł a d II
125 g ziarn skrobi ziemniaczanej o wilgotności 19,0% poddano oddziaływaniu ciśnienia 1000 MPa w prasie hydraulicznej o średnicy tłoka i komory 10 mm. Uzyskano wypraski o masie ok. 2 g, które pokruszono i zmieszano z wodą, uzyskując zawiesinę o zawartości 30% s.s. Po korekcie pH zawiesiny do wartości 5,4 i dodaniu enzymu alfa-amylazy (nazwa handlowa Liquozyme Supra) w stosunku 0,65 dm na 1 tonę s.s. skrobi i przeprowadzeniu reakcji hydrolizy w temperaturze 45°C przez 24 godziny, utrwaleniu morfologii zdekomponowanych ziarn skrobi i formuły chemicznej składników rozpuszczalnych poprzez inaktywację enzymu kwasem cytrynowym (pH 3,2), oddzieleniu osadu od roztworu na wirówce, a następnie, kilkakrotnym, odmyciu wodą cukrów od osadu, wysuszeniu, mimo strat, uzyskano 76,9 g s.s. rozpuszczalnych cukrów i 24,4 g s.s. zdekomponowanej skrobi. Lepkość, oznaczona w wiskozymetrze Brabendera, zdekomponowanych ziarn skrobi ziemniaczanej wyniosła 291 BU wobec 450 BU dla ziarn naturalnej skrobi ziemniaczanej.

Claims (1)

  1. Zastrzeżenie patentowe
    Sposób dekompozycji ziarn skrobi ziemniaczanej, polegający na ich mechaniczno-enzymatycznej obróbce, znamienny tym, że w temperaturze do 45°C włącznie, ziarna skrobi ziemniaczanej o wilgotności od 0 do 40%, korzystnie 20%, poddaje się działaniu wysokiego ciśnienia od 30 do 3000 MPa, korzystnie 1000 MPa, po czym, po przygotowaniu z nich wodnej zawiesiny, prowadzi się hydrolizę skrobi w obecności enzymu alfa-amylazy lub mieszaniny alfa-amylazy z innymi enzymami amylolitycznymi, w temperaturze 30-45°C, w warunkach kwasowości czynnej pH od 4,5 do 5,5 i, w kolejnym etapie, utrwala się morfologię zdekomponowanych ziarn skrobi ziemniaczanej i formułę chemiczną składników rozpuszczalnych poprzez dodanie kwasu solnego lub innego kwasu do uz yskania pH < 3,3 i, w końcowym etapie, rozdziela się mieszaninę poreakcyjną na dwie frakcje, z których pierwsza zawiera składniki nierozpuszczalne w wodzie, stanowiące zdekomponowane ziarna skrobi ziemniaczanej, stanowiące, po wysuszeniu, trwały produkt w formie semikrystalicznej lub bezpostaciowej, natomiast druga z tych frakcji zawiera składniki rozpuszczalne w wodzie w formie roztworu, które po oczyszczeniu, zagęszczeniu i wysuszeniu stanowią trwały produkt w formie proszku.
PL401940A 2012-12-07 2012-12-07 Sposób dekompozycji ziarn skrobi ziemniaczanej PL223330B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL401940A PL223330B1 (pl) 2012-12-07 2012-12-07 Sposób dekompozycji ziarn skrobi ziemniaczanej

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL401940A PL223330B1 (pl) 2012-12-07 2012-12-07 Sposób dekompozycji ziarn skrobi ziemniaczanej

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL401940A1 PL401940A1 (pl) 2014-06-09
PL223330B1 true PL223330B1 (pl) 2016-10-31

Family

ID=50846658

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL401940A PL223330B1 (pl) 2012-12-07 2012-12-07 Sposób dekompozycji ziarn skrobi ziemniaczanej

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL223330B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL401940A1 (pl) 2014-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Xia et al. Preparation and properties of RS4 citrate sweet potato starch by heat-moisture treatment
Liu et al. Functional, physicochemical properties and structure of cross-linked oxidized maize starch
Bajaj et al. Effect of deproteination and deacetylation conditions on viscosity of chitin and chitosan extracted from Crangon crangon shrimp waste
Wing Starch citrate: preparation and ion exchange properties
León et al. Hydrogels based on oxidized starches from different botanical sources for release of fertilizers
Kim et al. Preparation and characterization of amorphous granular potato starches (AGPS) and cross-linked amorphous granular potato starches (CLAGPS)
MX2010010181A (es) Procedimiento de fabricacion de quitosano.
Zhao et al. Extracting xylooligosaccharides in wheat bran by screening and cellulase assisted enzymatic hydrolysis
CN106103726A (zh) 从农业废弃物分级分离寡糖的方法
JP6659779B2 (ja) 米澱粉の大分子テクスチャを調整するための湿熱複合酵素処理方法
Kim et al. Green production of low-molecular-weight xylooligosaccharides from oil palm empty fruit bunch via integrated enzymatic polymerization and membrane separation for purification
Usman et al. Alkaline extraction of starch from broken rice of Pakistan
HU205374B (en) Process for producing branched chained cyclodextrins
Krawczyk et al. Impact of prefiltration on membrane performance during isolation of hemicelluloses extracted from wheat bran
Bauer et al. Impact of high hydrostatic pressure treatment on the resistant starch content of wheat starch
JP5323835B2 (ja) 冷水膨潤性リン酸架橋糊化デンプンの製造方法
KR101145375B1 (ko) 고점도를 가진 난소화성 전분 및 이의 제조방법
PL223330B1 (pl) Sposób dekompozycji ziarn skrobi ziemniaczanej
CN115053965B (zh) 一种利用超高压处理制备难消化性更强的抗性糊精的方法
Rosicka-Kaczmarek et al. The functionality of wheat starch
JPH02100695A (ja) 難消化性デキストリンの製造法
US2417611A (en) Method of making insoluble starch product
González-Hernández et al. Chemical hydrolysis of the polysaccharides of the tamarind seed
CN118878715A (zh) 几丁质低聚物、n-乙酰葡糖胺和1-o-烷基-n-乙酰葡糖胺的制造方法
JP6122108B2 (ja) 熱抑制されたデンプン及びデンプン粉