1. Глюкоза
Глюкоза (декстроза) - КРАХМАЛОПРОДУКТ, вуглевод, найбільш поширений в природі, моносахарид.
У харчовій промисловості глюкозою називають D-глюкозу, отриману гідролізом крохмалю з подальшим очищенням, кристалізацією, центрифугуванням і сушкою (ГОСТ Р 51953-2002 Крохмаль та крохмалепродукти. Терміни та визначення).
Види глюкози
фармакопейна, яка задовольняє вимогам фармакопеї;
гранульована, отримана висушуванням і гранулюванням глюкозного утфелю;
волога, одержувана при центрифугировании глюкозного утфелю;
жовта - волога глюкоза, що отримується при центрифугировании глюкозного утфелю по двухпродуктовой схемі виробництва.
Властивості глюкози
Для виробництва продуктів харчування використовується здатність D-глюкози
регулювати солодкість і покращувати смак виробів;
збільшувати стійкість при зберіганні;
прискорювати ферментацію і бродіння.
Застосовується також в якості наповнювача і структуроутворювача.
Застосування глюкози
Декстроза використовується для виробництва широкого спектру продуктів харчування:
кондитерських виробів;
десертів і морозива;
алкогольних і безалкогольних напоїв;
дитячого харчування;
консервів.
Глюкозу вважають основним джерелом енергії для ссавців і людини, забезпечує процеси метаболізму. Вона необхідна для нормального функціонування всіх систем організму, для повного згорання жирів. При ряді захворювань необхідно обмеження вживання глюкози в їжу.
Глюкоза - найпростіший природний цукор. Вона досить широко поширена в природі. Вільна глюкоза міститься в плодах, ягодах, входить до складу меду. Особливо часто глюкоза зустрічається в природі у вигляді складних високомолекулярних сполук. таких, як крохмаль, клітковина та ін. Всі види вуглеводів, що надходять з їжею в організм людини, перетворюються на глюкозу. Глюкоза має важливе значення для вуглеводного обміну живого організму і служить джерелом живлення всіх його клітин.
Отримання глюкози
У промислових масштабах глюкозу отримують в основному з крохмалю і крахмалсодержащего сировини. Залежно від технології переробки сировини виробництво глюкози підрозділяється на отримання наступних продуктів: кристалічної гідрат-ної глюкози, медичної гідратної і ангидридной, харчової кусковий, брикетованої, гранульованої і порошкоподібної глюкози, технічної глюкози і глюкозно-фруктозних сиропів.
Виробництво глюкози умовно можна розділити на дві стадії: приготування високо доброякісних глюкозних сиропів та отримання з них глюкози і глюкозо містять продуктів.
Перша стадія складається з наступних технологічних операцій: підготовки крохмальної суспензії, гідролізу (кислотного або ферментативного), нейтралізації кислоти або інактивації ферменту, очищення (діатомітом, активним вугіллям або нонообменнікамі), уварювання та охолодження глюкозного сиропу. Технологічні операції першій стадії здійснюються майже так само, як і в паточном виробництві, і з використанням аналогічної апаратури. Зазначені операції, теоретичні основи кислотного н ферментативного гідролізу крохмалю, а також фізико-хімічна сутність іонообмінного очищення сиропів детально висвітлені в попередніх розділах, тому нижче зупинимося тільки на особливостях, характерних для глюкозного виробництва.
Подальша обробка глюкозного сиропу (друга стадія) пов'язана з особливостями готової продукції та полягає у здійсненні таких операцій: якщо кристалізація проводиться з відділенням міжкристального розчину, то за нею слідують центрифугування, сушка та просіювання, якщо кристалізація йде без відділення міжкристального розчину, то вона здійснюється в розпилювальної сушарці з досушуванням продукту або затвердінням утфелю у формах з подальшим подрібненням і просіюванням або брикетуванням.
При отриманні фруктозо містять продуктів включається операція з ізомеризації глюкози в сиропах.
Фізико-хімічні властивості глюкози
Глюкоза належить до найбільш простого класу вуглеводів - моносахаридам і є природним органічною сполукою, що складається з трьох елементів: вуглецю, водню і кисню. За класифікацією моносахарид глюкоза відноситься до гексоз.
Моносахариди, що містять у оксікарбонільной формі альдегідну групу С, називаються альдозами. У альдозами карбонильная група знаходиться на кінці ланцюга молекули.
Вуглецеві атоми в молекулі прийнято нумерувати, починаючи з того кінця ланцюга, на якому знаходиться або до якого ближче карбонільної група.
Наявність в глюкозі чотирьох асиметричних атомів вуглець обумовлює існування 16 стереоізомерів В- і Ь-ряду. Ізомери з гідроксилом, розташованим праворуч біля найбільш віддаленого від карбонільної групи асиметричного вуглецевого атома, відносяться до Б-ряду, зліва-к Т- глюкоза рослинного походження - до О-ряду.
Оксікарбонільная форма добре пояснює реакційну здатність глюкози. Але у водному розчині більшість молекул знаходиться в циклічній формі. Карбонільна група взаємодіє зі спиртовою групою п'ятого чи четвертого вуглецевого атома. При цьому подвійна зв'язок карбонільної групи розривається, водень від спиртового гідроксилу переходить до карбонільного кисню, утворюючи так званий полуацетальний або Глікозидний гідроксил, а кисень спиртового гідроксилу з'єднується з першим вуглецевим атомом і утворюється шести- або п'ятичленних кільце. Звідси назва: глюкопіраноз і глюкофураноза. Пиранозной формі глюкози більш стійкі, ніж фуранозной. Тому кристалічна глюкоза знаходиться в пиранозной" формі. Фуранози зустрічаються тільки в розчинах. Утворений при полуацетальном вуглецевому атомі Глікозидний гідроксил відрізняється від інших ОН-груп великий реакційною здатністю і обумовлює редукує здатність глюкози.
Якщо в молекулі моносахариду гідроксильні групи при першому і другому асиметричних вуглецевих атомах спрямовані в одну сторону площині кільця, стереоизомер називають а-формою, а якщо в різні боки - р-формою.
Природна глюкоза існує в пиранозной формі у вигляді" -О-глюкопіраноз. При розчиненні у воді вона таутомерну перетворюється в чотири циклічні полуацетальние форми Б-ряду.
Між цими формами в розчині встановлюється динамічна рівновага, що супроводжується оптичним ефектом, оскільки глюкоза є оптично активною сполукою. Б-глюкоза відхиляє площину поляризації вправо і називається правовращающим изомером.
Мірою оптичної активності речовини служить його питоме обертання площини поляризації. Питоме обертання розчину глюкози змінюється з часом, поки не досягне деякого постійного значення. Це явище отримало назву мутаротації. Мутаротації пов'язана з взаємним перетворенням таутомерних форм глюкози і устанавліваніе рівноваги між ними. Свіжоприготовані розчини а- і р-Б-глюкози мають обертання + 110,1 ° і - {- 19,3 ° відповідно. З плином часу питоме обертання перший падає, а другий зростає, в обох випадках досягаючи постійного значення 4-52,5 °. Якщо виходити з рівноважного взаємоперетворення п'яти таутомерних форм, то швидкість мутаротації повинна виражатися вельми складним рівнянням. Однак для Б-глюкози швидкість мутаротації підпорядковується рівнянню зворотної реакції першого порядку, що відповідає рівновазі тільки між двома таутомерними формами: а- і р-ізомерами пиранозной форми, оскільки вони переважають в розчині. Інші таутомери присутні в дуже низьких концентраціях.
Глюкоза Легкорозчинні у воді, має солодким смаком і проявляє слабкі кислотні властивості. Константа електролітичноїдисоціації при 18 ° С у глюкози дорівнює 3,6-10,3. Збільшення рН насичених розчинів викликає підвищення ступеня іонізації глюкози як кислоти, а отже і її розчинності.
З водних пересичених розчинів при температурі 0,5- 50 ° С глюкоза викристалізовується в моногідрат формі.
сбн ^ Об-НГО. Тонкі геміморфние пластинки гідратної глюкози відносяться до кристалів моноклініческой системи. Мають відносну щільність 1,5714, молекулярну масу 198, точка плавлення їх знаходиться між 86-90 ° С. Під час кристалізації 1 г-моль гідратної глюкози виділяє 19,76 кДж тепла.
Крім кристалізаційної води гідратне глюкоза здатна утримувати ще деяка кількість вологи, так званої гігроскопічної. Кількість приєднаної гігроскопічної вологи залежить від вологості навколишнього середовища.
При температурі 50-90 ° С з пересичених розчинів викристалізовується ангідридну глюкоза С6Н ^ Ое, кристали якої відносяться до ромбічної системі і являють собою подовжені призми з кінцевими гемігедральнимі поверхнями. Ангідридну глюкоза має відносну щільність 1,5384, молекулярну масу 180, температуру плавлення 146-147 ° С, при кристалізації I г-моль її виділяє 9,89 кДж тепла.
Глюкоза є сильним відновником і легко окислюється. В якості окислювача в аналітичній практиці найчастіше застосовують оксид міді у вигляді лужного розчину. При окисленні глюкози відбувається відновлення міді з виділенням червоного осаду закису. За кількістю випав осаду редуцированной міді за допомогою таблиць знаходять концентрацію глюкози в розчині.
У виробничих умовах глюкоза піддається інтенсивному впливу високої температури, кислот, основ і різних несахаров, в результаті чого частина її руйнується, обумовлюючи безповоротні втрати. Так, процес кислотного гідролізу крохмалю при отриманні глюкози протікає при низькому значенні рН і високій температурі.
Ці умови сприятливі як для реакції розкладання глюкози, так і для процесу її реверсії. Ці дві реакції призводять до так званих хімічним втрат глюкози. У кислому середовищі глюкоза відносно стійка до нагрівання, при постійному рН швидкість розкладання глюкози збільшується пропорційно підвищенню температури. Швидкість кислотного розкладу глюкози при температурі 100 ° С в 0,1 н. розчині соляної кислоти приблизно в 300 разів менше швидкості гідролізу крохмалю Однак особливий вплив на розкладання глюкози надає тривалість нагрівання.
Зоною максимальної стійкості глюкози є інтервал рН 2,0-4,2. При рН - 3,5 розпад глюкози мінімальний. У середовищі з рН gt; 4,2 під впливом гідроксильних іонів відбувається збільшення вмісту глюкози в карбонільної формі, що сприяє прискоренню реакції розкладання (зі збільшенням рН на одиницю константа швидкості реакції розкладання збільшується в 5,83 рази). У середовищі з рН lt; 2,0 розкладання прискорюється в результаті більш швидкої і глибокої дегідратації молекул (з зменшенням рН на одиницю константа швидкості реакції" збільшується в 5,3 рази). Дегідратація молекул глюкози відбувається з відібранням трьох молекул води і утворенням Малоустойчиво з'єднання- оксиметил фурфурол а, яке легко розкладається на мурашину і левулінова кислоти. оксиметилфурфурол володіє високою реакційною здатністю і є джерелом утворення продуктів розпаду глюкози, у тому числі фарбувальних речовин.
В умовах кислотного гідролізу крохмалю глюкоза схильна піддаватися часткової полімеризації з утворенням продуктів. реверсії, що володіють більшою молекулярною масою. Реверсія глюкози відбувається двома путямі- конденсацією двох або більше молекул глюкози з утворенням ди- і трісахаріди і приєднанням молекул глюкози до наявних в розчині молекулам гідроксіметілфурфурола і олігосахаридів. У процесі реверсії виходять переважно вуглеводи з 1-6-глюкозидні зв'язки. У заводських гидролизатах реакція реверсії йде активніше ,, ніж у розчинах чистої глюкози, що підтверджує участь олігосахаридів в процесі реверсії. При постійної концентрації і температурі кількість ревертоз зменшується зі збільшенням рН і досягає мінімуму при рН 5, при рН 6 реверсія знову-збільшується.
Звідси видно необхідність суворого систематичного контролю і регулювання рН у виробничих умовах.
Освіта оксиметил фурфуролу не є єдиною і головною причиною потемніння глюкозних сиропів. З часом оксиметилфурфурол руйнується і при високих температурах, відбувається потемніння сиропів від світло-жовтого до коричневого кольору.
Інтенсивність коричневого забарвлення викликається присутністю в сиропі погано відмитих від крохмалю азотистих речовин. При сильному нагріванні білки розщеплюються і розчиняються. Майже все-амінокислоти беруть активну участь з глюкозою в реакції утворення фарбувальних речовин. Ступінь фарбування пропорційна кількості амінного азоту. Чим вище ізоелектрична точка амінокислоти, тим сильніше побуріння.
Меланоїдіни - продукти взаємодії редукуючих речовин з азотовмісними речовинами;
продукти карамелізації, що виникають при термічному руйнуванні Сахаров.
Процес утворення фарбувальних речовин відбувається складно ,, через ряд проміжних стадій, причому одночасно протікає кілька реакцій. Наприклад, в меланоідіновой реакції поряд із взаємодією моносахаридів з азотовмісними
речовинами, незалежно від нього відбуваються реакції глюкози і амінокислот. Реакція утворення меланоидинов йде досить інтенсивно при взаємодії глюкози з ди- і трипептиди і посилюється у міру підвищення лужності розчину.
Мінімальна кількість фарбувальних речовин утворюється при рН 3. Однією з найважливіших рис фарбувальних речовин є кислотний характер. Значне каталітичну дію на реакцію утворення фарбувальних речовин надають оксиди заліза, мели і деяких інших важких металів. Фарбувальні речовини схильні до утворення стійких комплексів з різними катіонами металів. Це збільшує інтенсивність кольоровості розчинів. Утворені фарбувальні речовини не можна вважати кінцевими продуктами, процес їх формування протікає безперервно. У ході реакції відбувається укрупнення частинок фарбувальних речовин, що збільшує оптичну густину розчинів.
Дисперсійний аналіз характеризує неоднорідність розмірів частинок. Близько 70% часток має радіус від 0,75 до 4,21 їм, решта вище 4,21 нм. Ці дані пояснюють труднощі, що виникають при адсорбційної очищення сиропів, і причини підвищеної кольоровості кристалів глюкози.
У сильнощелочной середовищі стійкість глюкози різко знижується, припиняється мутаротації і утворюються лужні глюкоза-ти. При тривалому впливі лугу на холоді або при слабкому нагріванні відбуваються епімерізація глюкози, перетворення її в інші моносахариди, родинні за будовою, такі, як фруктоза, маноза, пентоза та ін.
За певних умов глюкоза вступає в реакцію з деякими солями. Так, з хлористим натрієм глюкоза утворює легко кристалізується подвійне з'єднання.
Характеристика продуктів глюкозного виробництва
Кристалічну гідрадну глюкозуотримують глибоким гідролізом крохмалю кислотою або ферментним препаратом з подальшим згущенням очищеного сиропу, кристалізацією і центрифугуванням утфелю (суміші кристалів і міжкристального розчину). Гидратная глюкоза повинна являти собою кристалічний порошок білого кольору з солодким смаком (без стороннього присмаку) я властивим їй запахом. Кольоровість розчину (в одиницях оптичної щільності) повинна бути не більше 0,09 для ФЕК-М, 0,16 для ФЕК - 56 і 0,18 для ФЕК - 56М. прозорість (светопропускаемость) - не менше 69% для ФЕК-М, 65% для ФЕК - 56 і 65% для ФЕК - 56М; питоме обертання [а] про ° 52.5-53,0%, вміст золи - не більше 0,07%, вологи не більше 9,0, заліза - не більше 0,003%. Не допускається вміст вільних мінеральних кислот і залишку при просіюванні на металевому ситі з отворами розміром 1,5 мм (ГОСТ 975-75).
Глюкоза - Загальні відомості
Глюкоза не маскує аромату і смаку фруктових і ягідних соків, тому вона широко використовується при виробництві фруктових консервів, заморожених фруктів, морозива, алкогольних і безалкогольних напоїв.
У кондитерської промисловості глюкозу вживають для виготовлення м'яких цукерок, вафель, праліне, десертних сортів шоколаду, тортів, дієтичних та інших виробів.
Застосування глюкози в хлібопеченні покращує умови бродіння, сприяє утворенню красивою золотисто-коричневої норки, рівномірної пористості і гарного смаку.
Кристалічну глюкозу доцільно використовувати для харчування хворих, видужуючих, поранених і людей, що працюють з великими перевантаженнями. Глюкоза знаходить широке застосування в синтезі ряду органічних сполук (аскорбінової кислоти, сорбіту та ін.).
Медичну гідрадну глюкозу застосовують для внутрішньовенних вливань. Медична ангідридну глюкоза завдяки швидкості розчинення також може знайти широке застосування в медицині. Крім того, форма, розмір, однорідність і механічна міцність кристалів ангидридной глюкози-полегшують процес таблетування і покращують якість таблеток.
Технології кристалічної та харчової глюкози розрізняються лише стадією завершення процесу кристалізації. При отриманні харчової глюкози виключають процес поділу кристалів і міжкристального розчину і дають затвердіти всій масі утфелю. Харчову глюкозу випускають у вигляді безформних шматків, блоків і брикетів жовтого кольору, солодкої на смак і без стороннього запаху. Вона повинна містити,%: сухих речовин-не менше 85,0, золи - не більше 0,8-1,2 і мати кислотність не більше 20-24 мл 0,1 н. розчину лугу на 100 г сухих речовин.
Харчову глюкозу застосовують у різних галузях харчової промисловості як замінник бурякового цукру. Її використовують в хлібопеченні, для приготування м'яких цукерок і східних солодощів, у виробництві фруктового морозива і безалкогольних напоїв. У медичній промисловості харчову глюкозу застосовують замість кристалічної глюкози при виробництві антибіотиків.
У відповідності зі стандартом, прийнятим Міжнародною організацією за стандартами якість харчової глюкози, оцінюється за такими показниками: розмір не більше 840,0 мкм; Білизна не менше 90,0%; вміст вологи 10,0%; золи 0,1, олігосахаридів 3,0, оксиметил фурфурол а 5,0%. Харчова глюкоза швидкорозчинних у воді.
У ряді виробництв харчова глюкоза замінює кристалічну глюкозу і знаходить застосування в хлібопеченні, бродильном виробництві, кондитерської, медичної та інших галузях, промисловості.
Технічну глюкозу отримують кислотним гідролізом низькоякісної сировини, призначеного для технічної переробки, або як побічний продукт виробництва кристалічної глюкози. У технології цього глюкозного продукту також відсутній процес поділу кристалів і міжкристального розчину.
Технічну глюкозу застосовують тільки в технічних цілях, в бродильном виробництві, як відновник в шкіряному виробництві та виробництві віскози, як складову поживних середовищ при вирощуванні різних видів мікроорганізмів в медичної та мікробіологічної промисловості. Глюкозно-фруктозні сиропи є новими видами крахмалопродуктов.
Вони виходять при ізомеризації високо доброякісних глюкозних сиропів згущенням у вигляді сиропів з різним вмістом фруктози. Зразковий склад глюкозно-фруктозного сиропу, сухі речовини ?, глюкоза 53, фруктоза 42-45, полісахариди менше 1,0 Ю-псікоза менше 0,3, Ь-маноза - слідові кількості, зола менше 0,05; рН сиропу 4,5. Високо фруктозні сиропи містять 60-90% фруктози.
Сфера застосування глюкозно-фруктозних сиропів визначається їх властивостями: низькою в'язкістю, легкої сбраживаемости дріжджами, стабільністю кольоровості і т. д. Висока гігроскопічність сиропів сприяє збереженню вологи і запобігає висиханню глазурі, помадки, зефіру, пастили, м'яких цукерок і жувальної гумки. Висока осмотичний тиск сиропів обумовлює швидке проникнення Сахаров в тканини консервіруемих продуктів.
Додавання сиропів усуває кристалізацію продуктів кондитерського та консервного виробництва. Всі види безалкогольних напоїв, соків і джемів, приготовані на глюкозно-фруктозних сиропах, зберігають аромат ягід і фруктів і їх натуральне забарвлення.
5. Виробництво технічної глюкози
Технічну глюкозу виробляють в невеликих кількостях. Сировиною для її отримання служить картопляний, кукурудзяний і інший зерновий крохмаль, призначений для технічних цілей або промислової переробки.
Для отримання технічної глюкози проводять гідроліз сірчаною кислотою в заварних чанах або соляної в конверторах.
Доза сірчаної кислоти 1,2-2,0% моногідрату сірчаної кислоти, соляної - 0,5% хлористого водню по масі сухих речовин крохмалю. Отмеренную суспензію крохмалю концентрацією 35- 37% після попереднього підкислення обробляють і конверторі при тиску 0,15-0,30 МПа протягом 15-45 хв. Копиць оцукрювання визначають за спиртової пробі на наявність декстринів Відсутність слідів каламуті свідчить про те, що в сиропі немає декстринів. У цей момент доброякісність сиропу дорівнює 65-75%.
Доброякісність - процентне відношення кількості редукуючих речовин в розчині (у перерахунку на глюкозу) до загального вмісту сухої речовини.
При використанні сірчаної кислоти нейтралізацію проводять крейдою, при використанні соляної - розчином кальцинованої соди. Зважені речовини відокремлюють фільтрацією. Відфільтрований сироп випарюють під розрідженням і знебарвлюють активним вугіллям або кістяний крупкою Активний вугілля дозують в кількості 0.4-0,5% по масі сухих речовин сиропу. Кількість кістяний крупки має становити 80-100% за масою вироблюваної на добу глюкози. Густий сироп, що містить 54-59% сухих речовин, остаточно уварюють в вакуум-апараті до концентрації 75-80%, охолоджують до температури 40-45 С, змішують з запалом (10% по масі сиропу) і розливають у дерев'яні бочки, поліетиленові мішки , поміщені в картонні коробки, спеціальні форми або іншу тару, де утфель поступово твердне.
Тривалість і ступінь затвердіння утфелю залежать від концентрації і доброякісності увареного сиропу, кількості затравки і температури, до якої охолоджують сиропи і утфель. Добре і швидко тверднуть сиропи концентрацією 76-77% при доброякісності 80-82%, охолоджені до внесення затравки до температури 40 ° С. Після внесення затравки сироп ретельно перемішують протягом 3-4 год при одночасному охолодженні до температури 28-30 ° С.
Для приготування подрібненої технічної глюкози утфель розливають у металеві форми, що вміщають 30-50 кг продукту, і витримують в них для затвердіння 2-3 сут. Застиглий продукт витягують з форм і складають у штабелі. Через 6-6 діб після розливу в форми блоки подрібнюють на різальної машині і упаковують у мішки.
6. Отримання глюкозно-фруктозного сиропу з крохмалю
Глюкозно-фруктозний сироп - КРАХМАЛОПРОДУКТ, використовуваний в харчовій промисловості як замінник цукру. Сировина для виробництва глюкозно-фруктозного сиропу - кукурудзяна крохмальна патока. Проводиться за допомогою ферментного або кислотного оцукрювання.
Властивості глюкозно-фруктозного сиропу:
рівень солодощі і смакові якості практично ідентичні цукру;
велика біологічна цінність в порівнянні з цукром завдяки можливості контролювати вуглеводний склад, що дозволяє виробляти продукт, подібний за складом з бджолиним медом;
стабільність вуглеводного складу незалежно від обробки;
підсилює аромат і зберігає забарвлення фруктів в процесі консервації;
затримує кристалізацію сахарози.
Застосування глюкозно-фруктозного сиропу:
в кондитерській і хлібобулочної промисловості;
для виробництва консервів з ягід і плодів;
для виготовлення безалкогольних напоїв.
Виробництво глюкозно-фруктозного сиропу з крохмалю
Цукор і цукристі продукти мають важливе значення в харчуванні людини, так як складають приблизно чверть споживаних їм вуглеводів. Ці речовини використовуються так само, як і сировину, в різних галузях промисловості і ряді виробництв. З року в рік асортимент їх розширюється. Глюкозно-фруктозні сиропи є новими видами цукристих продуктів, що виробляються з крохмалю.
Фруктоза - найсолодший цукор, добре засвоюваний організмом без шкідливих впливів або побічних явищ.
Якщо прийняти солодкість сахарози за 100%, то солодкість фруктози складе 173,3, а глюкози - 74,3%. Розчинність фруктози у воді також найвища в порівнянні з вказаними моносахаридами (табл. 101)
Фруктозосодержащіе продукти також володіють підвищеною солодкістю і розчинність.
Часткове перетворення глюкози в родинний їй за будовою моносахарид фруктозу (явище ізомеризації) можливе при тривалому впливі лугу на холоду або при слабкому нагріванні розчину глюкози.
Ізомеризація глюкози у фруктозу підвищує солодкість цукристих речовин, одержуваних з крахмалсодержащего сировини. Епімерізація відбувається через загальну для глюкози, фруктози і Маноз в енольну форму. Моносахариди в цій формі нестійкі, і під дією лугу відбувається її подальше перетворення з утворенням піровиноградної, оцтової, мурашиної киць лоти і альдегіду молочної кислоти.
Крім процесу епімерізаціі в розчинах глюкози відбувається необоротне розкладання моносахаридів з утворенням високомолекулярних забарвлених і гумінових речовин. Фруктоза в розчині менш стійка, ніж глюкоза, і тому розкладається швидше.
В результаті хімічної ізомеризації відбувається інтенсивне наростання кольоровості і освіту D-манози і D-псікози, що володіють неприємним смаком. Тому процес лужної ізомеризації глюкози пов'язаний із застосуванням складніших і дорожчих способів знебарвлення і видалення продуктів побічних реакцій і, крім того, не забезпечує високого вмісту фруктози в розчині. Тому цей спосіб не знайшов промислового застосування.
Відомо також, що ізомеризація моносахаридів може протікати у присутності біологічних каталізаторів, дія яких строго вибірково і майже повністю виключає утворення продуктів розкладання Сахаров. Після відкриття мікроорганізмів, які продукують фермент глюкозоізомеразу, почалося його промислове використання при отриманні фруктози і фруктозосодержащіх продуктів. Ферментативну изомеризацию проводять таким чином, щоб хімічний процес - 5ил зведений до мінімуму. Зміст D-псікози не повинно перевищувати 0,3% до сухих речовин розчину.
Глюкозоізомерізующіе ферменти термостабільним. Проте проведення ізомеризації розчинними препаратами має ряд недоліків, так як фермент після закінчення реакції залишається в розчині і погіршує його якість. Видалення ферменту при очищенні розчинів пов'язано з його одноразовим використанням. Багаторазове і безперервне використання ферменту можливо при закріпленні його на клітинах міцелію деяких речовин. При іммобілізації (закріпленні) ферменту в якості носіїв застосовують неорганічні речовини і різні природні і синтетичні полімерні матеріали. Всі вони повинні бути стійкими, механічно міцними, однорідними, гідрофільними і мати велику питому поверхню. Ферменти, закріплені па неорганічних носіях, мають більш високою стабільністю.
Стабільність і активність визначають економічну ефективність застосування того чи іншого ферментного препарату. На глюкозоізомеразу як металлоферментов активизирующее дію роблять іони магнію, а стабілізуючий - іони кобальту. Дозування солей цих металів залежить від величини рН у сфері реакції. Чим вище рН, тим менша кількість солей необхідно.
Для ізомеризації глюкози застосовують також ультрафільтрацію через мембрани різних полімерів, на яких закріплені ферменти. Для промислового отримання глюкозно-фрук-тозних сиропів використовують виключно іммобілізовані препарати ферменту. Глюкозоізомераза, яка використовується в розчинах чистої глюкози і в високодоброкачественних гидролизатах крохмалю, повинна відповідати таким вимогам:
бути термостійкої при температурах вище 60 ° С, що необхідно для запобігання небажаних мікробіологічних процесів, до яких чутливі продукти гідролізу крохмалю;
не втрачати активності при рН нижче 6,5 для зменшення лужної ізомеризації глюкози;
володіти високою активністю в глюкозосодержащіх розчинах, що мають концентрацію не нижче 80% сухих речовин;
НЕ изомеризовать інші моносахариди, що містяться в гидролизатах крохмалю
При отриманні глюкозно-фруктозних сиропів доброякісність крохмальних гідролізатів повинна бути не нижче 94% при вмісті глюкози в них не менше 92%. Такі гідролізати можна отримати з крохмалю тільки за участю ферментів.