Optymalizacja parametrow hydrolizy enzymatycznej skrobi ziemniaczanej polaczonej z procesem ekstruzji

• Autorzy: Krzyzaniak W , Jankowski T , Grajek W

Warianty tytułu

EN

Optimization of the enzymatic hydrolysis of potato starch combined with extrusion

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem pracy była optymalizacja parametrów hydrolizy enzymatycznej skrobi ziemniaczanej połączonej z procesem ekstruzji. Do hydrolizy użyto następujących preparatów enzymatycznych: α-amylazy bakteryjnej Termamyl S, Ban 480L oraz α-amylazy grzybowej Fungamyl 800L. Początkowo wykonano doświadczenia mające na celu dobranie parametrów pracy ekstrudera zapewniających dostateczne skleikowanie skrobi. Regulowano temperaturę w poszczególnych sekcjach ekstrudera oraz obroty elementów roboczych. Stwierdzono, że dopiero temperatura powyżej 100°C zapewniała dostateczne skleikowanie skrobi. Sprawdzono, czy w zastosowanych warunkach ekstruzji enzymy zachowują swoją hydrolityczną aktywność. Stwierdzono wzrost wielkości współczynnika DE wraz ze wzrostem dawki enzymu dodawanego do skrobi. Do dalszych ekstruzji wybrano enzymy o największej termoodporności czyli Termamyl S oraz Ban 480 L. Określono wpływ szybkości obrotów ślimaków, w zakresie 40–60 obr./min, oraz wilgotności początkowej skrobi, od 32 do 40%, na równoważnik glukozowy (DE) i ciśnienie osmotyczne badanych preparatów. Określono także skład chemiczny tych preparatów. Badania wykazały, że zastosowane warunki ekstruzji były wystarczające do częściowej hydrolizy skrobi ziemniaczanej i do uzyskania produktów o niskim stopniu scukrzenia.

EN

The objective of this paper was to optimize the process of simultaneous gelatinisation and liquefaction of potato starch with α-amylases in a co-rotating twin-screw extruder. Bacterial α-amylases, such as Termamyl S and Ban 480L, and fungal α-amylase Fungamyl 800L, were used. The first step was to determine the process parameters owing to which the gelatinisation of starch was possible. The temperature of the barrel sections and the screw speed of the extruder varied, and they were controlled, while the moisture content of starch was constant, and equal to 35% (w/w). It was stated that only a temperature higher than 100°C could produce a satisfactory gelatinisation of starch. It was also verified whether or not enzymes maintained their hydrolytic activity under the extrusion conditions. It was stated an increase in the dextrose equivalent (DE) ensuing parallel to the increasing doses of enzymes added to starch. For continuing extrusions, two enzymes: Termamyl S and Ban 480 L were selected since they showed the highest thermal resistance. The impact of the extruder’s screw speed (40–60 rpm) and of the initial moisture content in starch (32–40%) on DE and on the osmotic pressure of products under investigations was investigated. Additionally, chemical composition of these preparations was determined. The research performed showed that the conditions applied to carry out extrusion processes were sufficient for a partial hydrolysis of potato starch to occur products and to obtain products with a low DEvalue.

Słowa kluczowe

PL

skrobia ziemniaczana; hydroliza enzymatyczna; ekstruzja; alfa-amylazy; preparaty enzymatyczne; preparat Termamyl S; preparat Ban 480 L

EN

potato starch; enzymatic hydrolysis; extrusion; alpha-amylase; enzymatic preparation; Termamyl S preparation; Ban 480 L preparation

• Wydawca: -
• Czasopismo: Żywność Nauka Technologia Jakość
• Rocznik: 2005
• Tom: 12
• Numer: 1
• Opis fizyczny: s.48-62,rys.,tab.,bibliogr.

Twórcy

autor

Krzyzaniak W

• Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii Żywności, Akademia Rolnicza im. Augusta Cieszkowskieg w Poznaniu, ul. Wojska Polskiego 48, 60-627 Poznań

autor

Jankowski T

• Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii Żywności, Akademia Rolnicza im. Augusta Cieszkowskieg w Poznaniu, ul. Wojska Polskiego 48, 60-627 Poznań

autor

Grajek W

• Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii Żywności, Akademia Rolnicza im. Augusta Cieszkowskieg w Poznaniu, ul. Wojska Polskiego 48, 60-627 Poznań

Bibliografia

• [1] Bhattacharaya M., Hanna M.A.: Efects of lipids on the properties of extruded products. J. Food. Sci., 1988, 53, 1230-1231.
• [2] Bryjak J.: Enzymatyczna hydroliza skrobi do syropów maltodekstrynowych skrobiowych. Część II. Procesy. Biotechnologia, 1999, 1(44), 201-225.
• [3] Chen H., Bakir U., Reilly P.J., Ford C.: Increased thermostability of Asn 182 Ala mutant Aspergillus awamori glucoamylase. Biotechnol. Bioeng., 1994, 43, 101-105.
• [4] Chouvel H., Chay P.B, Cheftel J.C.: Enzymatic hydrolysis of starch and cereal flours at intermediate moisture contents in a continuous extrusion-reactor. Lebensm. Wiss. u. Technol., 1983, 16, 346-353.
• [5] Della Valle G., Boche Y., Colonna P., Vergnes B.: The extrusion behaviour of potato starch. Carbohydr. Polym., 1995, 28, 255-264.
• [6] Donovan J.W.: Phase transition in the starch-water system. Biopolymers, 1979, 18, 263-275.
• [7] Govinddasamy S., Campanella H., Oates C.: Ezymatic hydrolysis of Sago starch in twin-screw extruder. J. Food Engin., 1997, 32, 403-426.
• [8] Grochowicz J., Zawiślak K.: Wpływ różnych czynników i jakości surowca na przebieg procesu ekspandowania i fizyczne cechy ekspandatu. Pasze Przem., 1997, 4, 21-30.
• [9] Guha M., Zakiuddin A., Bhattacharya S.: Twin-screw extrusion of rice flour without a die: effect of barrel temperature and screw speed on extrusion and extrudate characteristics. J. Food Engin., 1997, 32, 251-267.
• [10] Hakulin S., Linko Y. Y., Linko P., Seiler K., Seibel W.: Enzymatic conversion of starch in twinscrew extruder. Starch, 1983, 35, 411-414.
• [11] Hülya A.: High moisture food extrusion. Inter. J. Food Sci. Technol., 1999, 34, 195-207.
• [12] Jamroz J.: Zmiany struktury skrobi ziemniaczanej i mąki pszennej podczas ekstruzji. Rozprawa habilitacyjna. Wyd. AR w Lublinie 1993.
• [13] Jankowski T., Rha C.K.: Differential scanning calorimetry of wheat grain cooking process. Starch, 1986, 38, 35-48.
• [14] Kudła E., Tomasik P.: The modification of starch by high pressure. Part I. Starch, 1992, 44, 167-173.
• [15] Linko Y.Y., Vourien H., Olku J., Linko P.: The effect of HTST- extrusion on retention of cereal alpha-amylase activity and on enzymatic hydrolysis of barley starch. In: Food Process Engineering, Vol 2, Eds P. Linko., J. Lainkari. Elsevier Appl. Sci. London, 1980, pp. 210-223.
• [16] Lovedeep K., Narpinder S., Navadeep S.S.: Some properties of potatoes and their starches. II Morphological, thermal and rheological properties of starches. Food Chem., 2002, 79, 183-192.
• [17] Mościcki L.: Współczesne ekstrudery i ekspandery. Przegl. Zboż. Młyn., 1994, 6, 9-11.
• [18] Obuchowski W., Michniewicz J.: Ekstruzja - możliwości oddziaływania na cechy produktu. Przegl. Zboż. Młyn., 1993, 11, 5-11.
• [19] Roussel L., Vieille A., Billet I., Cheftel J.: Sequential heat gelatinisation and enzymatic hydrolysis of corn starch in an extrusion reactor: optimisation for a maximum dextrose. Lebensm. Wiss. u. Technol., 1991, 24, 449-457.
• [20] Rudiger A., Jorgensen P.L., Antranikian G.: Isolation and characterization of a heat-stable pullulanase from the hyperthermophilic archaeon Pyrococcus woesei after cloning and expression of its gene in Escherichia coli. Appl. Environ. Microbiol., 1995, 61, 567-575.
• [21] Senanayake S., Clarke B.: A simplified twin screw co-rotating food extruder: design, fabrication and testing. J. Food Engin., 1999, 40, 129-137.
• [22] Słomińska L.: Scukrzanie skrobi wybranymi preparatami enzymatycznymi. Roczniki AR, Rozprawy Naukowe, Zeszyt 239, Poznań 1993.
• [23] Śmietana Z., Szpendowski J., Soral-Śmietana M., Świgoń J.: Skrobia ziemniaczana ekstruzyjnie modyfikowana. Przem. Spoż., 1993, 3, 13-14.
• [24] Trzmiel T.: Właściwości enzymów i ich zastosowanie. Przem. Spoż., 1995, 9, 338-341.
• [25] Vasanthan T., Yeung J., Hoover R.: Dextrinization of starch in barley flours with thermostable alphaamylase by extrusion cooking. Starch, 2001, 53, 616-622.
• [26] Willett J.L., Shogren R.L.: Processing and properties of extruded starch/polymer foams. Polymer, 2002, 43, 5935-5947.