Товарознавство цукру, меду, кондитерських виробів - Сирохман І.В. - Глюкозофруктозний сироп

Інтенсивний розвиток нового напрямку в науці про харчування - функціональне харчування - вимагає створення підсоло-джувачів нового покоління, які мають не тільки чистий солодкий смак, високі технологічні характеристики і безпечні, але й здатні проявляти функціональні властивості.

Внаслідок розвитку біотехнології розроблений багатостадійний процес одержання з крохмалю цінного продукту - глюко-зофруктозного сиропу (ГФС). Світове виробництво його досягає 6,6 млн т, з яких близько 85 % зосереджено у США, Японії та Канаді. У США ГФС активно витісняє рідкий цукор у промисловості і загальне виробництво його перевищує 5 млн т.

У 2005 р. в Дніпропетровську був введений в експлуатацію новий завод з комплексного переробітку зерна кукурудзи - ЗАТ "ИнтерКорн Корн Процессинг Индастри". Підприємство запропонувало ринку не тільки високоякісну крохмальну патоку але й сиропи з різним вуглеводним складом. Завдяки схемі подвійного ферментативного гідролізу гарантується широкий асортимент і висока якість глюкозних, мальтозних і глюкозно-фруктозних сиропів. Ці сиропи не містять цукрози, підсилюють смак і аромат натуральних компонентів. На перспективу до початку 2008 р. підприємство буде переробляти до 300 тис. т зерна кукурудзи на рік. У січні 2008 р. планують запустити вже третю чергу заводу, яка дозволить виробляти технологічно складний і поширений в світі продукт - глюкозофруктозний сироп 55. Частина сиропу буде випускатись у вигляді порошку.

Понад 55 % натуральних підсолоджуючих речовин, що виробляються у США, використовуються у вигляді кукурудзяного сиропу з високим вмістом фруктози, споживання якого на одну особу в країні складає 19,5 кг на рік. Для виготовлення такого сиропу в США щорічно переробляється 13,6 млн т зерна кукурудзи. З неї готують різноманітні продукти, у тому числі бродіння: етанол, органічні кислоти, амінокислоти, поліоли, а також трега-лозу і полімолочну кислоту.

Для виробництва ГФС використовують високоякісний крохмаль з вмістом білків не вище 0,4 %, у тому числі розчинних - до 0,03 %. Перед розрідженням суспензію розварюють, нагріваючи її за допомогою гострої пари до 85°С на протязі 25 с. Розрідження може вестись одностадійно з використанням термостабільності а-амілази за температури 105-110°С, або у дві стадії

(85°С) з внесенням амілосубтиліну ГІОх. Після розрідження гідролізат містить 34-35 % СР, а його глюкозний еквівалент (ГЕ - відношення кількості редукуючих речовин у перерахунку на глюкозу до кількості сухих речовин продукту, виражене у відсотках) - 18-20 %.

Технологічна схема одержання ГФС включає такі операції:

Оцукрювання розрідженого крохмалю проводять за допомогою глюкоамілаз (глюконигрін Г20х, глюкоаваморін Г20х) з рН 4,5 і температурою 60°С у місткостях, де розчин перемішується і підігрівається протягом 48-72 год. Процес оцукрювання закінчують після того як ГЕ становитиме 97-98 %, тобто 96-97 % глюкози на суху речовину.

Нерозчинні домішки (білки, клітковину тощо) відфільтровують з нанесенням на фільтрувальну поверхню фільтрувального порошку (перліт, кізельгур тощо). Розчинні домішки (азотні речовини, різні органічні і неорганічні сполуки) видаляють послідовним обробітком сиропу активованим вугіллям і іонообміном. Сироп послідовно пропускають крізь іонообмінні колони, які містять катіоніт-аніоніт-катіоніт-аніоніт.

Очищений глюкозний сироп до ізомеризації згущають випаровуванням за температури не вище як 60°С, поки вміст СР не стане 45-50 %. Одночасно із сиропу видаляють кисень, який ін-гібірує (сповільнює дію) ізомерази глюкози. Вміст азотистих речовин у сиропі допускається до 0,06 %, а іонів кальцію - 1 х х 10^-6 моль/дм^3. У зв'язку з тим, що іони кальцію знижують ефективність дії ферментів, їх нейтралізують додаванням іонів магнію.

Ізомеризацію глюкози здійснюють пропусканням сиропу крізь шар іммобілізованої (закріпленої на носії) глюкозоізомерази. Носіями є желатин у гранулах, полістирол, модифікована целюлоза, діоксид титану. Глюкозоізомеразу отримують з мікроорганізмів, наприклад, родини Streptomyces, Bacillus або Artrobacter. Завдяки цьому кількість фруктози у глюкозофруктозному сиропі досягає 42 % і отримують звичайний сироп (1 покоління). Крім того виробляють збагачений сироп, що включає 55-60 % фруктози (2 покоління) і високофруктозний з вмістом 90-95 % фруктози (3 покоління). Світовий досвід показує, що глюкозно-фрукозний сироп може замінити в кондитерських виробах близько 20 % цукру. Завдяки цьому сиропу у цукерках, зефірі та інших виробах довго зберігається свіжість. Для отримання сиропу, що містить 45 % глюкози, іонообмінною хроматографією відділяють глюкозну фракцію, яку потім повертають на стадію ізомеризації. Фракцію, яка включає 90 % фруктози, змішують з початковим сиропом з таким розрахунком, щоб у готовому продукті містилось 55 % фруктози. Солодкість такого сиропу аналогічна показнику інвертного цукру.

За умови хімічної рівноваги неможливо ізомеризувати у фруктозу більш як 50 % глюкози, яка є в розчині. Ізомеризацію здійснюють за температури 58-65°С, рН 7,5-8,2 протягом 20-24 год., що забезпечує накопичення близько 42 % фруктози в ізомеризованому сиропі.

Глюкозно-фруктозний сироп можуть випускати марок ГФС-5, ГФС-10, ГФС-20, ГФС-30, ГФС-42 (табл. 1.1).

Таблиця 1.1

ФІЗИКО-ХІМІЧНІ І ОРГАНОЛЕПТИЧНІ ПОКАЗНИКИ СИРОПІВ

Глюкозно-фруктозний сироп марки ГФС-42 характеризується декстрозним еквівалентом 97, показником заломлення (20°С) - 14632-14656, кольоровістю (од. ЯБи) не більше початкова 25, після 30 діб (1 30°С) - 50. Він містить 70,5-71,5 % сухих речовин, до 0,6 мг/кг Б0₂, золи до 0,1. За органолептичними показниками ГФС-42 являє собою в'язку рідину, солодку без присмаку і запаху. У розрахунку на суху речовину сироп містить 42-43 % фруктози, 50-54 % глюкози, 2-3 % мальтози, 2 % мальтотрио-зи і 1 % вищих цукрів. Тривале зберігання сиропу здійснюється в ізольованих місткостях з нержавіючої сталі з підігрівом за температури 28-35°С.

Частину ГФС-42 концентрують до досягнення рівня сухих речовин 72 % (ГФС-72). Він включає 42-43 % фруктози і 51- 54 % глюкози, а решта 5 % цукрів представлені в основному ди-, трицукридами і вищими цукрами. Готовий сироп являє собою слабков'язку безбарвну рідину, без запаху із солодким, властивим і за солодкістю повністю відповідає цукровому розчину. Більшість ГФС підсилюють фруктові, цитрусові і пряні аромати, сприяють попередженню черствіння борошняних кондитерських виробів.

Розглянуті сиропи особливо ефективно використовують у виробництві варення, джему і цукатів.

ГФС обмежує процес набухання колоїдів борошна, тому з підвищенням кількості сиропу зменшується потреба в цукрі. Завдяки гігроскопічності фруктози, додавання ГФС підвищує гігроскопічність і здатність до набухання готових виробів, вони стають м'якими і розсипчастими, їх якість підвищується.

Глюкозно-фруктозний сироп також отримують з інулінвмісної сировини. У ньому значно зменшується частка глюкози і відповідно зростає частка фруктози до 97 %. В інуліні присутні фрукта-ни зі ступенем полімеризації 1-34. де полімеризацію фруктанів здійснює фермент Р-(2,1)-фруктан l-.фруктангідролаза (інуліна-за), яка гідролізує полімер до фруктози і цукрози. Інулінази виявлені у мікроорганізмах (грибів, дріжджів, бактерій). Промислове значення мають гриби роду Aspergillius і дріжджі роду Kluy-veromiyces. Виділені також бактеріальні інулази, які характеризуються високою термостабільністю.