Гідроліз крохмалю

До резервних полісахаридів рослин відноситься крохмаль. Він міститься у незначній кількості у листі і накопичується у насінні до 70% (зерна злаків – пшениця, рис, кукурудза), луковицях, серцевині стеблини та клубнях – до 30%. До овочів, що містять найбільшу кількість крохмалю, належать картопля, батат, пастернак. Крохмаль – найбільш важливий за харчовою цінністю вуглевод. Він відкладається у клітинах у вигляді гранул, за розміром і формою яких можна визначити їх походження. Гранули зазвичай містять крім полісахаридів незначну кількість білків та ліпідів.

Крохмаль – неоднорідний полісахарид, представляє собою суміш двох гомополісахаридів – амілози (має лінійну будову) і амілопектину (має розгалужену будову). Амілоза складає до 25% крохмалю і має молекулярну масу від 30 тис. до 500 тис. Амілопектин складає до 75% маси крохмалю і має молекулярну масу від 100 тис. до 1 млн. їх кількісне співвідношення у крохмалі залежить від джерела його знаходження.

Амілоза складається із залишків a-D-глюкопіранози, що поєднані 1,4-глікозидним зв'язком, і має спіралеподібну будову. В структурі амілози утворюється канал, у який можуть проникати молекули інших сполук, наприклад, йоду з утворенням комплексу з темно-синім забарвленням.

Фрагмент молекули амілози

Амілопектин складається із залишків a-D-глюкопіранози що поєднані 1,4-глікозвдним зв'язком, і має розгалужену будову внаслідок поєднання деяких залишків a-D-глюкопіранози 1,6-глікозидним зв 'язком:

Фрагмент молекули амілопектину

Молекули амілопектину мають сферичну форму і молекули йоду або інших сполук, які для амілози, можуть проникати у середину, про що свідчить поява червоно-пурпурного забарвлення.

Крохмаль та багато інших його похідних (прості ефіри, продукти часткової деструкції або окиснення та ін.) широко використовуються у харчовому виробництві (до 80% від усіх вуглеводів), під час виробництва паперу, текстильних виробів, клеїв та ін. Очищений крохмаль використовується у кондитерському виробництві, для одержання харчових концентратів, кулінарії, виробництві варених ковбас. Завдяки своїм властивостям крохмаль підвищує вологопоглинаючу здатність ковбасних виробів, що надає останнім соковитості.

У харчовому виробництві під час технологічної обробки крохмаль під дією вологи і тепла може адсорбувати вологу, набрякати, клейстеризуватися, підлягати деструкції. При гідролізі крохмалю під дією кислот відбувається ослаблення і розрив асоціативних зв'язків між макромолекулами амілози і амілопектину. Це приводить до утворення гомогенної маси. Далі розриваються a-D-(1,4)- та a-D-(1,6)-глікозидні зв'язки і за місцем розриву приєднуються молекули води. В процесі гідролізу збільшується кількість вільних альдегідних груп і зменшується ступень полімеризації, концентрація мальтози, трисахаридів, тетрасахаридів спочатку збільшується, а потім зменшується і зростає концентрація глюкози. Кінцевим продуктом є глюкоза. Кислотний гідроліз тривалий час був головним шляхом одержання глюкози з крохмалю.

Крохмаль гідролізується також і під дією амілолітичних ферментів – a- і b-амілази. Амілази бувають двох типів: ендо- і екзоамілази.

Чітко вираженою ендоамілазою є a-амілаза, яка здатна до розриву внутрішньомолекулярних зв’язків у високомолекулярних ланцюгах субстрату. Глюкоамілаза і b-амілаза є екзоамілазими, тобто ферментами, які атакують субстрат з не редукованого кінця.

a-Амілаза діє на ціле крохмальне зерно, атакує його, розрихлює поверхню і утворює канали і тріщини, тим самим розколює зерно на частини (див. рис. 1).

Рис.10. Гідроліз амілози a-амілазою

Клейстеризований крохмаль гідролізується a-амілазою з утворенням продуктів, які не забарвлюються бромом. Це в основному низькомолекулярні декстрини. Процес гідролізу крохмалю багатостадійний. Під дією a-амілази на перших стадіях процесу в гідролізаті накопичуються декстрини, потім з’являються тетра- і тримальтози, які не забарвлюються йодом і які дуже повільно гідролізуються a-амілазою до ди- і моносахаридів (глюкози).

b-Амілаза (a-1,4-глюканмальтогідролаза) є екзоамілазою проявляє спорідненість до передостаннього a-(1,4)-зв'язку з нередукованого кінця лінійного ланцюгу амілози або амілопектину (див. рис. 1).

Рис.11. Гідроліз амілози

На відміну від a-амілази, b-амілази практично не гідролізує нативний крохмаль: до мальтози в b-конформації. Схему можна записати наступним чином:

Ферментативний гідроліз крохмалю має місце в багатьох харчових технологіях, як один із необхідних процесів, що забезпечує якість кінцевого продукту – в хлібовипіканні (процес тісто приготування і випікання хліба), виробництві пива (отримання пивного сусла, сушка солоду,) хлібного квасу (отримання квасних хлібців), спирту (підготовка сировини для бродіння), різних сахаристих крохмалепродуктів (глюкози, патоки, сахарних сиропів).

Сахарні сиропи отримують кислотно-ферментативним способом. Спочатку обробляють крохмаль кислотою, а потім ферментами a-, b- і (або) глюкоамілазами. Використання такого комбінованого способу гідролізу крохмалю надає можливість отримував сиропи необхідного складу.

Дата добавления: 2015-05-24