Получение биологически активных веществ на базе ферментов и соединений углеводов

Перспективные разработки в этой области связаны с использованием ферментов в сочетании с крахмалсодержащим сырьем. Известно, что путем гидролиза крахмалсодержащего сырья удается получать ценные виды биологи­чески активных соединений из углеводов.

Гидролиз наиболее благоприятно протекает с использованием ферментов (ферментативный путь). Отличие данного способа от обработки щелочью заключается в том, что щелочь придает конечному продукту ряд неприемлемых потребительских свойств и повышает энергетические затраты на обработку.

Ферменты играют роль катализаторов процесса разложения исходного сырья. Технология включает две стадии: 1) разрыхление сырья; 2) осахарива­ние.

Таким образом получен ряд новых биологически активных веществ, которые в виде сиропов, включающих глюкозу и фруктозу, могут применяться для лечения и профилактики болезней живых организмов, имеющих различные патологии. Исходным сырьем для получения таких сиропов является глюкоза. Технология включает следующие операции:

- приготовление раствора глюкозы;

- очистка раствора фильтрацией путем последовательного пропускания через природный алюмосиликат кизельгур, активированный уголь и ионо­обменные смолы;

- упаривание концентрата;

- изомеризация концентрата с применением ферментов.

В качестве ферментативной основы применяют компоненты типа ГлИ (глюкозоизомераза).

Аппаратурно-технологическая схема получения сиропов из глюкозы [6] представлена на рис. 8.1. Основу ГлИ составляют штаммы микроорганизмов типа Streptomyces albogriseolus. Из этого штамма при рН = 8 получают иммобилизованную ферментную систему.

Изомеризацию глюкозы ведут в колонных реакторах. Степень конверсии (превращения) глюкозы зависит от скорости пропускания раствора через реактор, рН среды, температуры процесса, а также от концентрации солей маг­ния и кольбата, которые обеспечивают необходимую степень превращения.

Рис. 8.1. Аппаратурно-технологическая схема получения биологически активных

сиропов из глюкозы: 1 - аппараты-реакторы для приготовления субстрата; 2 - тепло­обменники; 3 - биореакторы с иммобилизованной глюкозоизомеразой (ГлИ); 4 - ре­актор для раствора с системой регулирования рН; 5 - угольная колонна для деколори­зации раствора; 6, 8, 11 - сборники раствора (8 - установки с мешалкой); 7 - фильтр; 9 - ионообменные колонки; 10 - вакуум-выпарная установка

Изомеризацию целесообразно проводить при температуре 60°C, так как при более низкой температуре повышается возможность инфицирования ко­нечного продукта, а при росте температуры выше 60°C усиливаются процессы разложения сахаров, что приводит к увеличению концентрации темно­окрашенных продуктов распада этих сахаров.

Пропущенная через теплообменник 2 солевая смесь раствора глюкозы, поступает из аппарата 1 с помощью насосов в биореакторы 3, где ее пропускают через слой иммобилизованной глюкозоизомеразы. Из реактора 4 вытекает смесь фруктозы и глюкозы при рН = 7,8. Затем эту смесь с целью деколоризации (обесцвечивания) пропускают через слои угля в колонне 5 и фильтруют от частичек угля на фильтре 7. После прохождения фильтра 7 систему вновь нагревают до температуры 60°C и с помощью насоса подают в ионообменные колонки 9, где происходит освобождение раствора от примесей, в частности от катионов металлов. Затем система поступает в вакуум-выпарной аппарат 10, где ее упаривают до содержания сухих веществ 70±1%. Этот обезвоженный остаток содержит 50 мас.% глюкозы и 42 мас.% фруктозы.

Примечания

1. При повышенном содержании фруктозы в сиропе (не менее 50%) уда­ется приостановить протекание процесса кристаллизации глюкозы при хране­нии.

2. Использование сиропа целесообразно при организации лечебного пита­ния не только в составе соков и безалкагольных напитков (кваса), но также в составе ликероводочных изделий или в качестве добавки к молочным консер­вам и мороженому.

3. Оптимизация технологического маршрута позволяет снизить расход ферментов в 6,5-10 раз. Трудозатраты процесса при использовании иммобили­зованных ферментов снижаются в 2,5-3 раза.