بهینه سازی فرایند تولید مالتو دکسترین با استفاده از آنزیم آلفا آمیلاز Termamyl 2-x

مالتودکسترین پلیمری از ساکارید های فاقد طعم شیرین بوده که اکی والان دکستروز آن کمتر از 20 و شامل مخلوطی از ترکیبات با وزن مولکولی بین پلی ساکاریدها و الیگو ساکارید هاست که بصورت پودرهای سفید رنگ یا شربت های غلیظ در دسترس می باشد. ماده خام اصلی که بصورت گسترده ای در تولید مالتو دکسترین مورد استفاده قرار می گیرد، نشاسته ذرت است.

امروزه مشتقات اصلاح شده نشاسته، کاربردهای گسترده ای در صنعت مواد غذایی یافته اند. انواع این فراورده ها از تیمارهای  فیزیکی، شیمیایی و آنزیمی نشاسته به دست می آیند. و حاوی الیگومرهای دیپلیمریزه شده هستند. گستره وسیعی از فراورده های حاصل از هیدرولیز نشاسته برا اساس اکی والان دکستروز (DE) Dextrose Equivalent آنها توصیف و نامگذاری می گردند که عبارتند از قدرت احیا کنندگی مجموع قندهای محصول بر اساس میزان گلوکز موجود در ماده خشک آن می باشد.

در فصلنامه میکروسکوپ به بحث مالتودکسترین پرداخته شده است که با هم می خوانیم.

 

مالتو دکسترین در مقایسه با نشاسته خام، حلالیت بیشتری در آب داشته، نسیت به اکثر هیدروکلوئیدهای خوراکی، ارزانتر بوده و محلول آن فاقد طعم و رنگ است. همچنین بعنوان یک افزودنی غذایی به دلیل ایجاد ژل، قوام، بافت، افزایش ویسکوزیته، کاهش دمای تبدیل فاز (transition temperature) افزایش مقاومت به دمای بالا، افزایش میزان ماده خشک، ممانعت از کریستالیزاسیون و کنترل دمای انجماد استفاده می شوند.

 

درباره مالتودکسترین بیشتر بدانید: مالتودکسترین

به عنوان پوشش دهنده سالاد، پر کننده، عامل ضد کلوخه، ناقل اکسیژن، نگه دارنده آب و در موارد ویژه به عنوان جایگزین چربی نیز کاربرد دارند.

برخی از انواع مالتودکسترین ها قادرند ژل های قابل برگشت با حرارت تشکیل دهند. در مالتو دکسترین ها حلالیت و قدرت کاهش دمای انجماد با افزایش اکی والان دکستروز، افزایش می یابد در حالی که با کاهش اکی والان دکستروز، ویسکوزیته و ممانعت از کریستالیزاسیون بیشتر می شود.

مالتو دکسترین ها در کاهش واکنش میلارد نیز نقش دارند و در میکرو کپسولاسیون ترکیبات غذایی حساس، نسبت به سایر مواد متداول از این نظر مفیدتر هستند.

روشهای تولید مالتودکسترین

امروزه روش هیدرولیز اسیدی برای تولید مالتو دکسترین کمتر مورد استفاده قرار می گیرد و عموماً این روش در تولید شربت گلوکز به کار می رود. در فرایندهای پیوسته تولید فراورده های هیدرولیز شده نشاسته، روش هیدرولیز آنزیمی در مقایسه را روش اسیدی بسیار موثرتر ارزیابی شده است.

روش آنزیمی، روش تولیدی مطلوبتر

همچنین فراورده های تولید شده با روش آنزیمی بر اساس نوع آنزیم مصرفی و عملکرد اختصاصی آن ویژگی های مطلوبتری داشته و در حین فرایند تولید نیز مواد نامطلوب کمتری تولید می شوند. همچنین نیازی به مرحله حذف نمک های ناخواسته (حاصل از خنثی سازی اسید به روش هیدرولیز اسیدی) وجود ندارد. ضمن اینکه فرایند هیدرولیز آنزیمی در گستره وسیع تری از pH و در دماهای پایین تری نسبت به روش هیدرولیز اسیدی انجام می شود. به لحاظ اقتصادی نیز مقرون به صرفه تر بوده و راندمان بالاتری دارد. همچنین انرژی کمتری مصرف نموده و کنترل آن نیز ساده تر است.

وندرمال و همکاران، خصوصیات انواع آنزیم های آلفا آمیلاز هیدرولیز کننده نشاسته را بررسی نمودند. بر این اساس عموماً برای هیدرولیز نشاسته آنزیمی نشاسته از انواع آنزیم های آلفا آمیلاز (4-1 آلفا دی گلوکان، گلوکانوهیدرولاز) تولیدی توسط باسیلوس ها استفاده می شود. بنابر مشاهدان وندرمال و همکاران، آلفا آمیلاز در محدوده 4/8 pH تا 5/6  بیشترین فعالیت را دارد. البته این محدوده pH  بر اساس منبع آنزیم نیز متفاوت است به طوری که برای آلفا آمیلاز گیاهی و میکروبی خیلی کمتر از آلفا آمیلاز حیوانی می باشد.

میتسوکی و همکاران از آنزیم پلولاناز نیز برای تولید مالتودکسترین تشکیل دهنده ژل استفاده کردند. بر اساس گزارش این محققین، فعالیت بهینه اکثر پلولاناز ها در pH بین 5 تا 7 و در دامنه دمایی C ◦ 45 تا C ◦ 50 قرار دارد.

 

درباره کاربردهای مالتودکسترین بیشتر بخوانید

 

اسلومیسکا و همکاران دو مرحله اصلی در تولید فراورده های حاصل از هیدرولیز آنزیمی نشاسته را Liquefaction و Saccharification می دانند. این محققین فرایند Liquefaction نشاسته با استفاده از آنزیم آلفا آمیلاز مقاوم به دما را مورد مطالعه قرار دادند و بیان نمودند مالتو دکسترین عموماً از هیدرولیز کنترل شده آنزیمی نشاسته ذرت که Liquefaction  نامیده  می شود به دست می آید. با تداوم فرایند هیدرولیز مالتو دکسترین در طی Saccharification گستره وسیعی از فراورده های شیرین ایجاد می شوند که اکی والان دکستروز معادل 45 تا 75 دارند. 

پلاسیدو و همکاران، نشاسته های ذرت و کاساوا را با استفاده از آنزیم آلفا آمیلاز Termamyl 120-L به مالتو دکسترین هیدرولیز نموده و خصوصیات مالتو دکسترین های تولیدی را با HPLC مقایسه نمودند. 

در تمامی موارد استفاده از آنزیم یکی از مشکلات اصلی، حصول اطمینان از غیر فعال شدن آنزیم مصرفی در انتهای فرایند است. ازبک و یوسیر، توانستند عوامل موثر در غیر فعال سازی آنزیم آلفا آمیلاز در حین هیدرولیز نشاسته گندم را مدل سازی نمایند. اپاک و ازبک، تاثیر حرارت در غیر فعال سازی آنزیم آلفا آمیلاز را بررسی کردند. 

 

مقاله : علیرضا صادقی، فخری شهیدی، علی مرتضوی، مهدی نصری محلاتی، حامد رضا بهشتی

چاپ شده در علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی

بیشتر بخوانید: فرآیندهای تخمیری و کاربرد شربت گلوکز DE 95 در این فرآیندها

 

میکروسکوپ را در شبکه‌های اجتماعی دنبال کنید