Preview

Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий

Расширенный поиск

Влияние перемешивания на эффективность ферментативного гидролиза высококонцентрированных сред экструдированного крахмала кукурузы

https://doi.org/10.20914/2310-1202-2020-3-96-103

Полный текст:

Аннотация

Влияние фактора перемешивания и его интенсивности было исследовано при разработке технологии переработки высококонцентрированных гидролизатов (50% сухих веществ), полученных из экструдированного крахмала кукурузы. Крахмал экструдировали с использованием двухшнекового экструдера при температуре 185 °С и давлении 2 МПа, гидролизовали ферментными препаратами ?-амилазы и глюкоамилазы в течение 4 часов с различными режимами перемешивания. Установлена значимость влияния скорости перемешивания на степень гидролиза экструдированного крахмала, особенно в первые 2 часа ферментативной обработки. В результате 4-х часовой экспозиции декстрозный эквивалент гидролизата, инкубируемого без перемешивания, составлял 52,2, а гидролизатов, перемешиваемых с частотами 100, 200 и 500 об/мин, соответственно, 54,5; 59,3 и 59,8. Исследование реологических свойств показало, что динамическая вязкость среды без перемешивания значимо отличалась от вязкости сред с перемешиванием на протяжении всего периода гидролиза. В итоге динамическая вязкость образца без перемешивания снизилась с 3 Па·с до 0,35 Па·с, образцов с перемешиванием с 2,5-2,8 Па·с до 0,145-0,221 Па·с. Увеличение дозировки глюкоамилазы вдвое нивелировало фактор перемешивания по итогам 4-х часов гидролиза и позволило повысить значение декстрозного эквивалента на 18-35%. Декстрозный эквивалент образцов без перемешивания и с перемешиванием с частотой 200 об/мин составлял 70 и 71, соответственно. Но в первые 2 часа гидролиза фактор перемешивания для образцов с повышенной дозировкой глюкоамилазы был также статистически значимым. Проведенное исследование показало, что при проведении гидролиза высококонцентрированных сред экструдированного крахмала при условии качественной гомогенизации среды с ферментом даже без перемешивания обеспечивает высокую степень биоконверсии.

Об авторах

А. Ю. Шариков
ВНИИПБТ - филиал ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии»
Россия
к.т.н., зав. отделом, отдел оборудования пищевых производств и мембранных технологий, ул. Самокатная, 4Б, г. Москва, 111033, Россия


В. В. Иванов
ВНИИПБТ - филиал ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии»
к.т.н., вед. науч. сотрудник, отдел оборудования пищевых производств и мембранных технологий, ул. Самокатная, 4Б, г. Москва, 111033, Россия


М. В. Амелякина
ВНИИПБТ - филиал ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии»
к.т.н., науч. сотрудник, отдел оборудования пищевых производств и мембранных технологий, ул. Самокатная, 4Б, г. Москва, 111033, Россия


Список литературы

1. Baks T., Kappen F.H.J., Janssen A.E.M., Boom R.M. Towards an optimal process for gelatinisation and hydrolysis of highly concentrated starch–water mixtures with alpha-amylase from Licheniformis B. // Journal of Cereal Science. 2008. V. 47. № 2. P. 214–225. doi:10.1016/j.jcs.2007.03.011

2. Da Silva A.S., Espinheira R.P., Teixeira R.S.S., de Souza M.F. et al. Constraints and advances in high-solids enzymatic hydrolysis of lignocellulosic biomass: a critical review // Biotechnology for Biofuels. 2020. doi:10.1186/s13068–020–01697w

3. Geng W., Yongcan J., Hasan J., Sunkyu P. Strategies to achieve high-solids enzymatic hydrolysis of dilute-acid pretreated corn stover // Bioresource technology. 2015. V. 187. P. 43–48. doi: 10.1016/j.biortech.2015.03.067

4. Шариков А.Ю., Степанов В.И., Иванов В.В. Термопластическая экструзия в процессах пищевой биотехнологии // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология, 2019. Т. 9. № 3 (30). С. 447–460. doi: 10.21285/2227–2925–2019–9–3–447–460

5. Xu E., Wu Z., Long J., Wang F. et al. Impact of high-shear extrusion combined with enzymatic hydrolysis on rice properties and Сhinese rice wine fermentation // Food and Bioprocess Technology. 2015. V. 8. P. 589–604. doi:10.1007/s11947–014–1429–0

6. Zeng Z., LiY., Yang R., Liu Ch. et al. The relationship between reducing sugars and phenolic retention of brown rice after enzymatic extrusion // Journal of Cereal Science. 2017. V. 74. P. 244–249. doi: 10.1016/j.jcs.2017.02.016

7. Степанов В.И., Иванов В.В., Шариков А.Ю., Амелякина М.В. и др. Управляемая система непрерывной переработки растительного сырья на основе термомеханических и биокаталитических процессов // Пищевая промышленность. 2019. № 4. С. 101–102. doi: 10.24411/0235–2486–2019–10052

8. Santala O., Nordlund E., Poutanen K. Use of an extruder for pre-mixing enhances xylanase action on wheat bran at low water content // Bioresource Technology. 2013. V. 149. P. 191–199. doi: 10.1016/j.biortech.2013.09.029

9. Palmqvist B., Wiman M., Lid?n G. Effect of mixing on enzymatic hydrolysis of steam-pretreated spruce: a quantitative analysis of conversion and power consumption // Biotechnology for Biofuels. 2011. № 4. P. 10. doi: 10.1186/1754–6834–4–10

10. Kadi? A., Palmqvist B., Lid?n G. Effects of agitation on particle-size distribution and enzymatic hydrolysis of pretreated spruce and giant reed // Biotechnology for Biofuels. 2014. V. 7. P. 77. doi: 10.1186/1754–6834–7–77

11. Ананских В.В., Шлеина Л.Д. О возможности получения мальтодекстринов из кукурузной муки // Хранение и переработка сельхозсырья. 2017. № 11. С. 9–13.

12. Ананских В.В., Шлеина Л.Д. Мальтодекстрины из крахмалосодержащего сырья, их качество и использование в отраслях пищевой промышленности // Кондитерское и хлебопекарное производство. 2018. № 7–8. С. 50–52.

13. Шариков А.Ю., Амелякина М.В., Иванов В.В., Поливановская Д.В. Ферментативный гидролиз экструдированного кукурузного крахмала в условиях высокой концентрации среды // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2020. Т. 21. № 4. С. 425–433. doi: 10.30766/2072–9081.2020.21.4.425–433

14. Mussatto S.I., Dragone G., Fernandes M., Milagres A.M.F. et al. The effect of agitation speed, enzyme loading and substrate concentration on enzymatic hydrolysis of cellulose from brewer’s spent grain // Сellulose. 2008. V. 15. P. 711. doi: 10.1007/s10570–008–9215–7


Для цитирования:


Шариков А.Ю., Иванов В.В., Амелякина М.В. Влияние перемешивания на эффективность ферментативного гидролиза высококонцентрированных сред экструдированного крахмала кукурузы. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2020;82(3):96-103. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2020-3-96-103

For citation:


Sharikov A.Y., Ivanov V.V., Amelyakina M.V. Effect of agitation on the efficiency of enzymatic hydrolysis of highly concentrated media of extruded corn starch. Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies. 2020;82(3):96-103. (In Russ.) https://doi.org/10.20914/2310-1202-2020-3-96-103

Просмотров: 27


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2226-910X (Print)
ISSN 2310-1202 (Online)