ЭлБиб

ПИЩЕВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ

12/2010

ПРОДОВОЛЬСТВЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

ТЕМА НОМЕРА

КАЧЕСТВО И БЕЗОПАСНОСТЬ ПРОДУКЦИИ

Исследование кинетики

кислотного и ферментативного

гидролиза циклодекстринов

Ключевые слова:

крахмал; цикло

декстрины; циклодекстринизация;

ферментные препараты; гидролиз.

Key words:

starch; cyclodextrins;

cyclodextrination;

fermentative

preparations; hydrolysis.

УДК 664.161.8

Циклодекстрины (ЦД) представля

ют собой особую группу химических

соединений, состоящих из несколь

ких глюкопиранозных единиц, со

единенных в торообразные кольца.

Наиболее распространены цикло

декстрины, содержащие 6, 7 и 8 глю

козных молекул. Такие соединения

называют соответственно

циклодекстринами Они обладают

двумя характерными особенностями

строения, позволяющими широко

использовать их в практике. Это, во

первых, наличие в молекуле кольце

образной полости диаметром 0,4–

0,8 нанометров. В эту полость могут

встраиваться молекулы различных

веществ, образуя комплексы вклю

чения «хозяин – гость» [1]. Другая

отличительная особенность ЦД –

различие свойств внешней поверх

ности тора и внутренней его полос

ти – внешняя поверхность гидро

фильна, а внутренняя – гидрофобна.

Благодаря этому входящая в соеди

нение молекула «гостя» может проч

но удерживаться в полости за счет

межмолекулярных связей. При этом

свойства включенных соединений

могут отличаться от первоначаль

ных. Например, значительно увели

чивается растворимость слабора

створимых веществ в воде, снижает

ся летучесть испаряющихся веществ,

изменяются

органолептические

свойства, такие как запах и вкус.

Включенные в циклодекстриновые

полости молекулы веществ приобре

тают значительно большую устойчи

вость от воздействия внешних фак

торов – света, температуры, кисло

рода воздуха и др. Благодаря этому

циклодекстрины находят широкое

применение в различных отраслях

промышленности – пищевой, фар

макопейной, парфюмерной, биотех

нологии, химической и др. [2]. Ос

новной метод промышленного про

изводства ЦД – перекомбинация

амилозных цепей крахмала в коль

цеобразные соединения с помощью

специальных ферментных препара

тов типа циклодекстринглюканот

рансферазы (ЦГТ азы). Технологи

ческая схема

производства ЦД со

стоит из многих процессов, включая

частичный гидролиз крахмала, цик

лодекстринизацию,

сепарацию,

фильтрацию, концентрирование,

кристаллизацию и др. После цикло

декстринизации продукт содержит

наряду с ЦД линейные декстрины и

олигосахара, которые обладают низ

кой фильтрационной способностью

и затрудняют их отделение. Для уда

ления декстринов и олигосахаров из

реакционной смеси необходимо

провести их гидролиз до глюкозы с

применением кислоты или глюкоа

милазных ферментных препаратов

[3]. Однако при этом гидролитичес

кому воздействию также могут под

вергаться и присутствующие в реак

ционной смеси ЦД. В связи с этим

проведены исследования по изуче

нию процессов гидролитической де

струкции молекул ЦД при воздей

ствии на них амилолитическими

ферментными препаратами и кисло

той.

В качестве исходного сырья для

исследований использовали куку

рузный крахмал, показатели которо

го соответствовали ГОСТ Р 51985

2002 [4]. Из него в лабораторных ус

ловиях ВНИИ крахмалопродуктов с

применением ЦГТ тазы «Toruzym»

компании Novozymes (Дания) [5] по

лучили лабораторный образец ЦД,

который представлял собой смесь

различных форм циклодекстринов с

преобладанием

ЦД. Кроме этого,

были взяты торговые образцы

ЦД

ЦД, полученные в промышлен

ных условиях за рубежом. Лабора

торный и промышленный образцы

использовали для дальнейших ис

следований.

Кислотный гидролиз водного ра

створа лабораторного образца ЦД

концентрацией 5 % проводили соля

ной кислотой при температуре 95

С,

рН 1,5. Через определенный проме

Н.Г. Гулюк

, д р техн. наук, профессор,

Т.С. Пучкова

, канд. техн. наук,

Д.М.Пихало,

В.А.Гулакова

ВНИИ крахмалопродуктов

Рис. 1. Изменение углеводного состава при кислотном

гидролизе лабораторного образца ЦД:

1 – циклодекстрин; 2 – циклодекстриновые комплексы;

3 – трисахара; 4 – мальтоза; 5 – глюкоза

Рис. 2. Изменение углеводного состава при

ферментативном гидролизе лабораторного образца ЦД:

дозировка глюкоамилазы – 400 AGU/кг: 1 –

циклодекстрин, 2 – глюкоза; дозировка глюкоамилазы –

2000 AGU/кг: 3 – циклодекстрин, 4 – глюкоза

Электронная Научная СельскоХозяйственная Библиотека