Stärkeverarbeitende Enzyme

Stärkeverarbeitende EnzymeDie Umwandlung pflanzlicher Stärke in verschiedene Zucker ist ein wichtiger Zweig der Stärkeindustrie und zugleich eines der wirtschaftlich bedeutendsten Anwendungsgebiete der Gentechnik. Unzählige Lebensmittel enthalten Inhaltsstoffe, die aus der Verzuckerung von Stärke gewonnen wurden. Die zentrale Rolle spielen dabei Stärkeverarbeitende Enzyme – und diese werden überwiegend mit gentechnisch veränderten Mikroorganismen hergestellt.

Musste man früher noch starke Säuren verwenden, um die Stärke in einzelne Zucker aufzuspalten, kommen heute fast nur noch Enzyme zum Einsatz. Sie bieten eine Reihe von Vorteilen: Da Stärkeverarbeitungsenzyme die verzweigten Stärkemoleküle an ganz bestimmten Stellen aufspalten, lässt sich der Verzuckerungsprozess gezielt steuern. Auf diese Weise erhält man unterschiedliche Stärkesirupe, die sich in ihrer Süßkraft, aber auch in ihren technologischen Eigenschaften unterscheiden.

Stärkeverarbeitungsenzyme Produkte

Die folgenden Produkte sind beliebte Enzyme, die bei der Stärkeverarbeitung verwendet werden.

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Weizenprotein (auch als Weizenmehl bekannt) ist das wichtigste Nebenprodukt im Herstellungsprozess von Weizenstärke, das reich an Nährstoffen ist und eine rein natürliche pflanzliche Proteinquelle von guter Qualität und niedrigem Preis darstellt.

Da Weizenprotein eine einzigartige Aminosäurezusammensetzung hat, mehr hydrophobe Aminosäuren als ungeladene Aminosäuren enthält und über einen großen hydrophoben Interaktionsbereich im Molekül verfügt, bedingt diese spezielle Struktur seine geringe Wasserlöslichkeit und hohe Viskosität, was seine Verwendung einschränkt.

In den letzten Jahren hat sich die Technologie der bioenzymatischen Hydrolyse rasant entwickelt. Nach der enzymatischen Hydrolyse kann Weizenprotein Peptidbindungen aufbrechen, die Ladungsdichte erhöhen und die Struktur des Proteins verändern, die hydrophoben Aminosäurereste freilegen und die Oberflächenhydrophobie erhöhen. Das Vorhandensein von Geschlechtsgruppen macht das Protein amphiphil und erhöht die Löslichkeit, was die Benutzerfreundlichkeit und den Wert einer umfassenden Nutzung erheblich verbessert.

Die Wahl des richtigen Enzympräparats zur Verbesserung der funktionellen Eigenschaften der Weizenproteolyseprodukte wie Löslichkeit, Verdaulichkeit usw. ist bei der Verwendung von Futtermitteln besonders wichtig.

Unter der Wirkung von Stärkeverarbeitungsenzymen werden Proteinmoleküle hydrolysiert, ihr Molekulargewicht nimmt ab und ihre räumliche Struktur ändert sich, wodurch Peptidmoleküle oder kleinere Aminosäuremoleküle entstehen und ihre Funktionalität verbessert wird. Zu den häufig verwendeten proteinhydrolysierenden Enzymen gehören alkalische Protease, Papain, komplexe Protease, Geschmacksprotease, thermophile Protease, Trypsin, Pepsin usw.

Derzeit bestehen die Stärkeverarbeitungsenzyme, die bei der Herstellung von hydrolysiertem Weizenprotein im Futterbereich verwendet werden, hauptsächlich aus alkalischer Protease, neutraler Protease und Pepsin. Unter diesen hat die alkalische Protease nach umfassenden Hydrolyseeffekten und Kosten und anderen Faktoren offensichtliche Vorteile.

Alkalische Protease ist eine Endonuklease mit den Eigenschaften einer hohen Hydrolyseeffizienz und einer schwachen Hydrolyse von Amidgruppen. Sie kann verwendet werden, um durch Hydrolyse von Weizenglutenprotein hochwertige Glutaminpeptidprodukte zu erhalten.

Studien haben gezeigt, dass beim Experiment zur Einzelenzymhydrolyse mit alkalischer Protease der enzymatische Hydrolyseeffekt signifikant ist, der Gehalt an kurzen Peptiden im Produkt hoch ist, der Stickstofflöslichkeitsindex für Trichloressigsäure (TCA-NSI) 77,86% beträgt und der effektive Glutamingehalt hoch ist und 17,65% erreicht; In einem Doppelenzym- oder Multienzymhydrolysesystem wird Weizenglutenprotein durch zwei oder mehr Enzyme hydrolysiert.

Die Hydrolyseeffizienz bzw. der effektive Glutamingehalt steigt erneut an, unterscheidet sich jedoch in den Eigenschaften der alkalischen Proteasen von anderen nicht-tierischen Proteasen. Im Vergleich zur sexuellen Protease ist ihre Hydrolyseeffizienz sehr hoch und die einführende Wirkung anderer Enzyme ist nicht offensichtlich, erhöht jedoch die Kosten.

Durch die Behandlung von Weizenprotein mit Proteasen werden nicht nur kleine Peptide und Aminosäuren zur Verbesserung von Funktion und Verdaulichkeit produziert, sondern auch die Löslichkeit und Benutzerfreundlichkeit des Produkts deutlich verbessert.

Bei der enzymatischen Hydrolyse führt die Zunahme niedermolekularer Peptide zur Zerstörung der Netzwerkstruktur und zur Verringerung der Quellung, da durch die Depolymerisation von Proteinmultimeren und die Zunahme von Ionengruppen die Ordnung der Proteinmoleküle und das scheinbare Volumen des Proteins verringert werden, was wiederum die Viskosität reduziert, und es gibt unter sauren oder neutralen Bedingungen keinen großen Unterschied in der Fließfähigkeit der enzymatischen Hydrolysatlösung.

Gleichzeitig haben Weizenproteolyseprodukte die Eigenschaft einer niedrigen Viskosität bei hohen Konzentrationen und eignen sich besonders für flüssige Lebensmittel, die einen hohen Proteingehalt erfordern und denen kein Weizenprotein zugesetzt werden kann. Sie können als gute Ergänzung zur Stickstoffquelle in Lebensmitteln verwendet werden, ohne das Lebensmittel zu beeinträchtigen. Flüssige Eigenschaften, die auch zu ihrer Anwendung im Futtermittelsektor beitragen.

Perspektive der Anwendung von Weizenhydrolysat in Futtermitteln

Das durch enzymatische Hydrolyse gewonnene Weizenproteinhydrolysat verbessert die Löslichkeit der Rohstoffe und enthält eine große Anzahl aktiver kleiner Peptide. Im Vergleich zu den nicht hydrolysierten Weizenproteinrohstoffen und verschiedenen anderen tierischen und pflanzlichen Rohstoffen weist es einzigartige funktionelle Eigenschaften auf, die seine Anwendung in der Futtermittelindustrie fördern.
Die optimale Produktion von hochwertigem hydrolysiertem Protein durch den enzymatischen Hydrolyseprozess hilft, die verfügbaren Proteinressourcen effizient zu nutzen

Reisprotein ist ein anerkannt hochwertiges pflanzliches Protein und eine wichtige Proteinquelle für die tägliche Ernährung der Menschen. Es hat die Eigenschaften eines ausgewogenen Aminosäuren-Zusammensetzungsverhältnisses und ist wenig allergieauslösend. Es eignet sich sehr gut als nahrhaftes Nahrungsmittel für Säuglinge, Kinder und besondere Menschen.

Aus wirtschaftlicher Sicht ist es nicht sinnvoll, Proteine zur Weiterverarbeitung direkt aus Reis zu extrahieren. Reisnebenprodukte, organische Säuren, antibiotische Fermentation und Nebenprodukte der Stärkezuckerproduktion, Reisrückstände, sind gute Rohstoffe für die Weiterverarbeitung von Reisprotein.

Reisrückstände sind die Rückstände von Reismehl, das durch Hochtemperatur-Amylase verflüssigt und durch Platten und Rahmen gefiltert wird, um einen Teil der Kohlenhydrate zu entfernen. Der Proteingehalt beträgt mehr als 40%, was bedeutet, dass der Großteil des Proteins im Reis erhalten bleibt und das direkt aus dem Reis extrahierte Protein fast den gleichen Nährwert hat.

Bei jeder 7. Tonne Reis, die bei der Produktion von Stärkezucker verbraucht wird, entsteht eine Tonne Reisrückstände. Die Forschung und Produktentwicklung von Reisrückstandsproteinen kann nicht nur die Reisproteinressourcen voll ausnutzen, sondern auch dazu beitragen, die wirtschaftlichen Vorteile von Stärkezucker produzierenden Unternehmen zu verbessern.

Da jedoch das wasserunlösliche Gluten im Reisrückstandsprotein mehr als 80% ausmacht und bei der Verzuckerung von Reis hohe Hitze und Druck dazu führen, dass das Protein im Reis denaturiert und über den Maillard-Weg einen Glykoproteinkomplex mit dem Zucker bildet, ist die Proteinextraktion schwierig, die Löslichkeit und Emulgierung sind schlecht und die Verarbeitungsleistung mangelhaft, sodass es gegenwärtig hauptsächlich als Tierfutter und kaum in der Lebensmittelindustrie verwendet wird und eine erhebliche Ressourcenverschwendung darstellt.

Die Stärkeverarbeitungsenzympräparate zerlegen und modifizieren das Reisprotein, machen daraus ein lösliches Peptid und extrahieren es, sodass das Reisrückstandsprotein tief entwickelt und verwendet werden kann. Es wird in der Lebensmittel-, Reformkost- oder Pharmaindustrie verwendet, um das Reisprotein weiter zu verbessern. Umfassender Gebrauchswert.

Methode zur Entfernung von Zucker aus Reisrückständen durch Stärkeverarbeitungsenzyme und Anwendung der Proteolyse

Neben dem Hauptbestandteil Protein in Reisrückständen übersteigt der Gesamtzuckergehalt 30%. Diese in den Reisrückständen verbleibenden Zuckerrückstände wurden während der Herstellung von Reisrückständen durch Hochtemperatur-Amylase verflüssigt. Die ursprüngliche Stärke ist gering und es werden mehr Dextrin und Oligosaccharide abgebaut. Daher können die Kohlenhydrate zunächst mit α-Amylase und Glucoamylase behandelt werden, um den Proteingehalt des Rohmaterials zu erhöhen, was der Proteinhydrolyse im nachfolgenden Prozess förderlicher ist.

Das nach der enzymatischen Zuckerentfernung gewonnene Reisprotein ist wasserunlöslich und muss weiter enzymatisch modifiziert werden, um in der Lebensmittelproduktion weit verbreitet verwendet werden zu können. Die Tiefenhydrolyse des Reisproteins nach der Zuckerentfernung wird hauptsächlich mit der Proteasemethode durchgeführt. Im Allgemeinen haben alkalische Proteasen, neutrale Proteasen, saure Proteasen, Papain usw. eine gute Wirkung auf die Hydrolyse solcher Proteine. Es ist normalerweise wirtschaftlicher, mehrere Proteasen für die allgemeine Verwendung auszuwählen.

Verfahren zur Herstellung einer Proteolyse aus Reisrückständen:

Temperatureinstellung des Mahlens von Reisrückständen durch Temperatureinstellung - Zuckerentfernung durch enzymatische Methode (temperaturbeständige α-Amylase / kombiniertes Enzympräparat DFT-04) - Entfernung des Zuckers durch Zentrifugieren - Wasserwäsche - Temperatureinstellung der Temperatureinstellung - Zugabe der Protease - Tiefenreaktion - Enzymabtötung - Zentrifuge zum Sammeln der Überstandskonzentration und Trocknen

Stärkeverarbeitungsenzympräparate Produkte der ZF-Reihe sind spezielle Pflanzenproteinhydrolasen, die entsprechend den Eigenschaften und der Verarbeitung von pflanzlichen Rohstoffproteinen entwickelt wurden. Sie können Reisprotein zu Peptiden und Aminosäuren hydrolysieren, das Proteinmolekulargewicht reduzieren und es gründlich hydrolysieren, wodurch seine Löslichkeit verbessert wird. Emulgierende und schäumende Eigenschaften verbessern den Nährwert und erweitern den Anwendungsbereich von Reisprotein zusätzlich.