Просто о ферментах. Почему они так полезны?

Производство глюкозно-фруктозного сиропа

Сладкий вкус любимый всеми с детства. Женское молоко, природная пища для новорожденных, – одно из самых сладких среди всех млекопитающих. Оно содержит дисахарид – лактозу и специальный фермент лактазу, который помогает расщеплять углевод до глюкозы и галактозы.

Если вы подзабыли или не стали читать главу про биомолекулы, сейчас может быть подходящий момент, чтобы вернутся к разделу про углеводы – нас ждет очень сладкая тема!

Многие люди сохраняют любовь к сладкому вкусу и во взрослом возрасте. Не зря как грибы после дождя в любых новостройках открываются булочные и кондитерские. Но на самом деле даже те, кто, став старше, разлюбил эклеры, нет-нет да и съедят с мясом какой-то вкусный соус или выпьют стакан газировки.

Мозг, вне зависимости от возраста тела, «любит» сахар, ведь это быстрое и надежное топливо. Поэтому блюда, которые содержат сахар, привлекают нас, даже если это основное блюдо. Этим секретом пользуются многие повара как европейских, так и азиатских кухонь, а также производители промышленных продуктов.

Сахароза – привычный белый сахар, состоит из глюкозы и фруктозы. Если вы когда-то делали пероральный глюкозотолерантный тест, то наверняка были шокированы необходимостью выпить раствор 75 граммов глюкозы в 300 мл воды. Это же должно быть, уму непостижимо, как сладко! Однако на тесте многие говорят, что ожидали большей сладости от напитка. В чем причина?

Если мы примем сладость сахарозы за 100 %, то глюкоза окажется не такой сладкой – всего 75 %. То есть напиток с 75 граммами глюкозы заметно менее сладкий, чем с тем же количеством сахарозы. А вот фруктоза гораздо слаще – ее можно оценить аж в 160 %. В этом, кстати, кроется одна из причин использования фруктозы в диабетических продуктах: ее просто нужно меньше для создания того же уровня сладости.

Но что, если смешать сиропы глюкозы и фруктозы в произвольных соотношениях? Мы получим целую серию так называемых глюкозно-фруктозных сиропов с разным уровнем сладости. Самые несладкие из этого семейства подойдут для улучшения вкусов соусов, например кетчупов. И напротив, самые сладкие, высокофруктозные сиропы используются в производстве сладких напитков и кондитерских изделий.

Откуда же брать компоненты – глюкозу и фруктозу, желательно еще и недорого. Сахарозу мы получаем из растительного сырья – из сахарного тростника или из свеклы. С другой стороны, у нас есть прекрасный источник глюкозы – картофельный или кукурузный крахмал.

Крахмал состоит из линейных цепочек глюкозы с разветвлениями. При расщеплении крахмала на отдельные фрагменты можно получить глюкозный сироп. Есть жесткие технологии, при которых крахмал расщепляют сильными кислотами, но для пищевой промышленности этот метод опасен. Да и зачем, когда есть ферменты?

Исходное сырье – крахмал – в водной среде образует вязкие среды (пример – клейстер), и его необходимо трансформировать, хотя бы перевести в более растворимое состояние. Для этого сырье обрабатывают ферментом альфа-амилазой, только выделенной не из человека, а из сенной палочки (читайте о них подробнее в части про «Ферментированные продукты из сои: соевый соус, мисо, натто», стр.) Bacillus subtilis. Для оптимального протекания процесса на производстве обычно добавляют соли кальция, слегка подкисляют среду и изрядно нагревают, доводя почти до кипения.

Продукт представляет собой суспензию, которую охлаждают до 60 °C и еще немного подкисляют. Сейчас промежуточный продукт представляет собой «обломки» цепочек крахмала, которые на отдельные глюкозы расщепит уже глюкоамилаза из плесневого гриба Аspergillus niger. На выходе у нас отличный глюкозный сироп с выходом примерно 95 %, но как получить фруктозу? Хорошо бы вспомнить, что глюкоза и фруктоза – изомеры, а значит их можно превращать друг в друга. Здесь на помощь приходит фермент глюкозоизомераза, однако с ней есть нюансы.

Дело в том, что глюкозоизомераза – это не самый распространенный фермент, она экспрессируется в некоторых клетках при стрессовых ситуациях. Поэтому фермент этот дорогой и чувствительный к внешним воздействиям – в некотором смысле этакая «принцесса на горошине».

Например, глюкозоизомераза не терпит присутствия солей кальция, которые мы добавили в самом начале. Так что сначала глюкозный сироп надо очистить в несколько этапов с помощью фильтрования.

Кальций удалили? Добавим соль магния! Она служит активатором для нашей принцессы. Еще надо не забыть выровнять кислотность среды до слабощелочной реакции (примерно 8). Вот теперь мы готовы провести реакцию изомеризации.