เอนไซม์แปรรูปแป้ง

เอนไซม์แปรรูปแป้ง การแปลงแป้งจากพืชเป็นน้ำตาลต่างๆ เป็นสาขาที่สำคัญของอุตสาหกรรมแป้ง และในขณะเดียวกันก็เป็นหนึ่งในสาขาที่มีความสำคัญทางเศรษฐกิจมากที่สุดในการประยุกต์ทางพันธุวิศวกรรม อาหารจำนวนนับไม่ถ้วนมีส่วนผสมที่ได้มาจากกระบวนการแซคคาริฟิเคชันของแป้ง เอนไซม์แปรรูปแป้งมีบทบาทสำคัญในกระบวนการนี้ และส่วนใหญ่ผลิตขึ้นจากจุลินทรีย์ที่ดัดแปลงพันธุกรรม

ในอดีต ต้องใช้กรดเข้มข้นในการแยกแป้งออกเป็นน้ำตาลแต่ละชนิด แต่ในปัจจุบัน มีเพียงเอนไซม์เท่านั้นที่ถูกนำมาใช้ เอนไซม์เหล่านี้มีข้อดีหลายประการ: เนื่องจากเอนไซม์แปรรูปแป้งจะย่อยโมเลกุลแป้งที่แตกแขนงในจุดที่เฉพาะเจาะจงมาก จึงสามารถควบคุมกระบวนการแซคคาริฟิเคชันได้อย่างเฉพาะเจาะจง ด้วยวิธีนี้ จึงสามารถผลิตน้ำเชื่อมแป้งได้หลายชนิด ซึ่งแต่ละชนิดมีความสามารถในการให้ความหวานที่แตกต่างกัน รวมถึงคุณสมบัติทางเทคโนโลยีที่แตกต่างกันด้วย

ผลิตภัณฑ์เอนไซม์แปรรูปแป้ง

ผลิตภัณฑ์ต่อไปนี้เป็นเอนไซม์ยอดนิยมที่ใช้ในการแปรรูปแป้ง

อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับเอนไซม์แปรรูปแป้ง

โปรตีนข้าวสาลี (เรียกอีกอย่างว่าแป้งข้าวสาลี) เป็นผลพลอยได้หลักในกระบวนการผลิตแป้งข้าวสาลีซึ่งอุดมไปด้วยสารอาหารและเป็นแหล่งโปรตีนพืชธรรมชาติบริสุทธิ์คุณภาพดีและราคาต่ำ

เนื่องจากโปรตีนข้าวสาลีมีองค์ประกอบกรดอะมิโนที่มีเอกลักษณ์เฉพาะ มีกรดอะมิโนชนิดไม่ชอบน้ำและกรดอะมิโนที่ไม่มีประจุมากกว่า และมีพื้นที่ปฏิสัมพันธ์ชนิดไม่ชอบน้ำขนาดใหญ่ในโมเลกุล โครงสร้างพิเศษนี้ทำให้มีความสามารถในการละลายน้ำต่ำและมีความหนืดสูง ซึ่งจำกัดการใช้งาน

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เทคโนโลยีการไฮโดรไลซิสด้วยเอนไซม์ชีวภาพได้พัฒนาอย่างรวดเร็ว หลังจากการไฮโดรไลซิสด้วยเอนไซม์ โปรตีนข้าวสาลีสามารถทำลายพันธะเปปไทด์ เพิ่มความหนาแน่นของประจุ และเปลี่ยนโครงสร้างของโปรตีน เปิดเผยกรดอะมิโนที่ไม่ชอบน้ำ และเพิ่มคุณสมบัติไม่ชอบน้ำบนพื้นผิว การมีกลุ่มเพศทำให้โปรตีนมีคุณสมบัติเป็นแอมฟิฟิลิกและเพิ่มความสามารถในการละลาย ซึ่งช่วยเพิ่มความสะดวกในการใช้งานและมูลค่าการใช้งานโดยรวมได้อย่างมาก

การเลือกการเตรียมเอนไซม์ที่ถูกต้องเพื่อปรับปรุงคุณสมบัติการทำงานของผลิตภัณฑ์โปรตีโอไลซิสของข้าวสาลี เช่น ความสามารถในการละลาย ความสามารถในการย่อยได้ ฯลฯ ถือเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งเมื่อใช้เป็นอาหารสัตว์

ภายใต้การทำงานของเอนไซม์แปรรูปแป้ง โมเลกุลโปรตีนจะถูกไฮโดรไลซ์ น้ำหนักโมเลกุลจะลดลง และโครงสร้างเชิงพื้นที่ของโมเลกุลจะเปลี่ยนไป ทำให้เกิดโมเลกุลเปปไทด์หรือโมเลกุลของกรดอะมิโนที่มีขนาดเล็กลง ทำให้การทำงานของโมเลกุลดีขึ้น เอนไซม์ไฮโดรไลซ์โปรตีนที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ โปรตีเอสอัลคาไลน์ ปาเปน โปรตีเอสเชิงซ้อน โปรตีเอสรสชาติ โปรตีเอสเทอร์โมฟิลิก ทริปซิน เปปซิน เป็นต้น

ปัจจุบัน เอนไซม์แปรรูปแป้งที่ใช้ในการผลิตโปรตีนไฮโดรไลซิสของข้าวสาลีในอาหารสัตว์ประกอบด้วยโปรตีเอสอัลคาไลน์ โปรตีเอสกลาง และเปปซินเป็นหลัก โปรตีเอสอัลคาไลน์มีข้อได้เปรียบที่ชัดเจนในแง่ของผลกระทบจากการไฮโดรไลซิสและต้นทุน รวมถึงปัจจัยอื่นๆ

โปรตีเอสอัลคาไลน์เป็นเอ็นโดนิวคลีเอสที่มีคุณสมบัติในการไฮโดรไลซิสที่มีประสิทธิภาพสูงและไฮโดรไลซิสกลุ่มอะไมด์ได้ในระดับอ่อน สามารถใช้เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์เปปไทด์กลูตามีนคุณภาพสูงโดยการไฮโดรไลซิสโปรตีนกลูเตนจากข้าวสาลี

การศึกษาวิจัยแสดงให้เห็นว่าด้วยการทดลองไฮโดรไลซิสเอนไซม์ตัวเดียวด้วยโปรตีเอสอัลคาไลน์ ผลการไฮโดรไลซิสด้วยเอนไซม์มีนัยสำคัญ โดยมีเนื้อหาของเปปไทด์สั้นในผลิตภัณฑ์สูง ดัชนีการละลายไนโตรเจนของกรดไตรคลอโรอะซิติก (TCA-NSI) อยู่ที่ 77.86% และมีปริมาณกลูตามีนที่มีประสิทธิภาพสูง โดยไปถึง 17.65% ในระบบไฮโดรไลซิสด้วยเอนไซม์คู่หรือเอนไซม์หลายตัว โปรตีนกลูเตนข้าวสาลีจะถูกไฮโดรไลซ์โดยเอนไซม์สองตัวหรือมากกว่า

ประสิทธิภาพการไฮโดรไลซิสหรือปริมาณกลูตามีนที่มีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นอีกครั้ง แต่แตกต่างจากโปรตีเอสที่ไม่ใช่สัตว์อื่นๆ ในคุณสมบัติของโปรตีเอสที่เป็นด่าง เมื่อเปรียบเทียบกับโปรตีเอสทางเพศ ประสิทธิภาพการไฮโดรไลซิสของโปรตีเอสเหล่านี้สูงมาก และผลเบื้องต้นของเอนไซม์อื่นๆ ก็ไม่ชัดเจน แต่ทำให้ต้นทุนเพิ่มขึ้น

การบำบัดโปรตีนข้าวสาลีด้วยโปรตีเอส นอกจากจะผลิตเปปไทด์ขนาดเล็กและกรดอะมิโนเพื่อปรับปรุงการทำงานและการย่อยแล้ว ยังช่วยปรับปรุงความสามารถในการละลายและความสะดวกในการใช้ผลิตภัณฑ์ได้อย่างมีนัยสำคัญ

ในการไฮโดรไลซิสด้วยเอนไซม์ การเพิ่มขึ้นของเปปไทด์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำจะทำลายโครงสร้างเครือข่ายและลดการบวม เนื่องจากการดีโพลีเมอไรเซชันของโปรตีนมัลติเมอร์และการเพิ่มขึ้นของกลุ่มไอออนทำให้ลำดับของโมเลกุลโปรตีนและโปรตีนเพิ่มขึ้น ปริมาตรที่ปรากฏจะลดลงซึ่งทำให้ความหนืดลดลง และภายใต้สภาวะที่เป็นกรดหรือเป็นกลาง จะไม่มีความแตกต่างมากนักในการไหลของสารละลายไฮโดรไลเซตด้วยเอนไซม์

ในเวลาเดียวกัน ผลิตภัณฑ์โปรตีโอไลซิสของข้าวสาลีมีคุณสมบัติความหนืดต่ำที่ความเข้มข้นสูง และเหมาะเป็นพิเศษสำหรับอาหารเหลวที่ต้องการปริมาณโปรตีนสูงและไม่สามารถเติมโปรตีนข้าวสาลีได้ สามารถใช้เป็นอาหารเสริมที่ดีให้กับแหล่งไนโตรเจนในอาหารได้โดยไม่ส่งผลกระทบต่ออาหาร คุณสมบัติของของเหลวยังช่วยให้นำไปใช้ในภาคส่วนอาหารสัตว์ได้อีกด้วย

มุมมองการประยุกต์ใช้โปรตีนไฮโดรไลซ์จากข้าวสาลีในอาหารสัตว์

โปรตีนข้าวสาลีที่ผ่านการไฮโดรไลซ์ซึ่งผลิตขึ้นโดยกระบวนการไฮโดรไลซ์ด้วยเอนไซม์นั้นช่วยเพิ่มความสามารถในการละลายของวัตถุดิบและประกอบด้วยเปปไทด์ขนาดเล็กที่มีฤทธิ์จำนวนมาก เมื่อเปรียบเทียบกับวัตถุดิบโปรตีนข้าวสาลีที่ไม่ได้ผ่านการไฮโดรไลซ์และวัตถุดิบจากสัตว์และพืชอื่นๆ โปรตีนข้าวสาลีชนิดนี้มีคุณสมบัติการทำงานเฉพาะตัวที่ส่งเสริมการใช้งานในอุตสาหกรรมอาหารสัตว์
การผลิตโปรตีนไฮโดรไลซ์คุณภาพสูงอย่างเหมาะสมที่สุดผ่านกระบวนการไฮโดรไลซิสด้วยเอนไซม์ ช่วยให้ใช้แหล่งโปรตีนที่มีอยู่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

โปรตีนจากข้าวเป็นโปรตีนจากพืชคุณภาพสูงที่ได้รับการยอมรับและเป็นแหล่งโปรตีนที่สำคัญสำหรับโภชนาการในแต่ละวันของผู้คน โปรตีนจากข้าวมีคุณสมบัติสมดุลที่เหมาะสมระหว่างองค์ประกอบของกรดอะมิโนและสารก่อภูมิแพ้ต่ำ โปรตีนจากข้าวจึงเหมาะเป็นอย่างยิ่งสำหรับเป็นอาหารที่มีคุณค่าทางโภชนาการสำหรับทารก เด็ก และคนพิเศษ

จากมุมมองทางเศรษฐกิจแล้ว การสกัดโปรตีนจากข้าวโดยตรงเพื่อการแปรรูปต่อไปนั้นไม่เหมาะสม โดยผลิตภัณฑ์พลอยได้ของข้าว กรดอินทรีย์ การหมักด้วยยาปฏิชีวนะ ผลิตภัณฑ์พลอยได้ของการผลิตแป้งและน้ำตาล เศษข้าว ถือเป็นวัตถุดิบที่ดีสำหรับการแปรรูปโปรตีนจากข้าวต่อไป

กากข้าวคือกากของแป้งข้าวที่ผ่านการทำให้เป็นของเหลวด้วยเอนไซม์อะไมเลสที่อุณหภูมิสูงและกรองผ่านแผ่นและกรอบเพื่อกำจัดคาร์โบไฮเดรตบางส่วนออกไป ปริมาณโปรตีนมีมากกว่า 40% ซึ่งหมายความว่าโปรตีนส่วนใหญ่ยังคงอยู่ในข้าว และโปรตีนที่สกัดโดยตรงจากข้าวจะมีคุณค่าทางโภชนาการเกือบเท่ากัน

ข้าวสาร 7 ตันที่บริโภคในการผลิตแป้งและน้ำตาลจะผลิตเศษข้าวสารได้ 1 ตัน การวิจัยและพัฒนาผลิตภัณฑ์โปรตีนจากเศษข้าวไม่เพียงแต่จะใช้ประโยชน์จากแหล่งโปรตีนจากข้าวได้อย่างเต็มที่เท่านั้น แต่ยังช่วยปรับปรุงประโยชน์ทางเศรษฐกิจของบริษัทผู้ผลิตแป้งและน้ำตาลอีกด้วย

อย่างไรก็ตาม เนื่องจากกลูเตนที่ไม่ละลายน้ำในโปรตีนจากกากข้าวมีมากกว่า 80% และในระหว่างการแซคคาริฟิเคชันข้าว ความร้อนและแรงดันสูงทำให้โปรตีนในข้าวเปลี่ยนสภาพและสร้างคอมเพล็กซ์ไกลโคโปรตีนกับน้ำตาลผ่านเส้นทาง Maillard ส่งผลให้การสกัดโปรตีนทำได้ยาก ความสามารถในการละลายและอิมัลชันไม่ดี และประสิทธิภาพในการแปรรูปไม่ดี ดังนั้น ปัจจุบันจึงใช้เป็นอาหารสัตว์เป็นหลัก และใช้ในอุตสาหกรรมอาหารน้อยมาก และยังสิ้นเปลืองทรัพยากรอย่างรุนแรงอีกด้วย

เอนไซม์แปรรูปแป้งจะย่อยและปรับเปลี่ยนโปรตีนของข้าว ทำให้เป็นเปปไทด์ที่ละลายน้ำได้ และสกัดโปรตีนที่เหลือจากข้าวออกมาเพื่อให้พัฒนาและนำไปใช้ได้อย่างล้ำลึก เอนไซม์นี้ใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร อาหารเพื่อสุขภาพ หรือยาเพื่อปรับปรุงโปรตีนของข้าวให้ดีขึ้น มีประโยชน์อย่างครอบคลุม

วิธีการเอนไซม์แปรรูปแป้งเพื่อกำจัดน้ำตาลจากเศษข้าวและการประยุกต์ใช้โปรตีโอไลซิส

นอกจากโปรตีนองค์ประกอบหลักในกากข้าวแล้ว ปริมาณน้ำตาลทั้งหมดยังเกิน 30% กากน้ำตาลที่เหลืออยู่ในกากข้าวจะถูกทำให้เป็นของเหลวด้วยอะไมเลสที่อุณหภูมิสูงในระหว่างการผลิตกากข้าว แป้งเดิมมีปริมาณต่ำและมีการแยกเดกซ์ทรินและโอลิโกแซกคาไรด์มากขึ้น ดังนั้น คาร์โบไฮเดรตจึงสามารถผ่านการบำบัดด้วยอัลฟาอะไมเลสและกลูโคอะไมเลสก่อนเพื่อเพิ่มปริมาณโปรตีนของวัตถุดิบ ซึ่งจะเอื้อต่อการไฮโดรไลซิสโปรตีนในกระบวนการถัดไป

โปรตีนข้าวที่ได้หลังจากการกำจัดน้ำตาลด้วยเอนไซม์นั้นไม่ละลายน้ำและต้องดำเนินการดัดแปลงด้วยเอนไซม์ต่อไปจึงจะนำไปใช้ในการผลิตอาหารได้อย่างกว้างขวาง การไฮโดรไลซิสโปรตีนข้าวอย่างล้ำลึกหลังจากการกำจัดน้ำตาลนั้นส่วนใหญ่ดำเนินการโดยวิธีโปรตีเอส โดยทั่วไป โปรตีเอสที่เป็นด่าง โปรตีเอสที่เป็นกลาง โปรตีเอสที่เป็นกรด ปาเปน เป็นต้น มีผลดีต่อการไฮโดรไลซิสของโปรตีนดังกล่าว โดยปกติแล้ว การเลือกโปรตีเอสหลายๆ ชนิดมาใช้ร่วมกันจะประหยัดกว่า

กระบวนการเตรียมโปรตีโอไลซิสเศษข้าว:

การปรับอุณหภูมิการบดเศษข้าวด้วยการปรับอุณหภูมิ-การกำจัดน้ำตาลด้วยวิธีการทางเอนไซม์ (α amylase ทนอุณหภูมิ / การเตรียมเอนไซม์รวม DFT-04) -การกำจัดน้ำตาลด้วยการหมุนเหวี่ยง-การปรับอุณหภูมิการล้างด้วยน้ำ-การปรับอุณหภูมิ-การเติมเอนไซม์ปฏิกิริยาเชิงลึกโปรตีเอสเพื่อทำลายตะกอนเหนือตะกอนเพื่อรวบรวมความเข้มข้นของของเหลวส่วนบนและการทำให้แห้ง

ผลิตภัณฑ์เอนไซม์แปรรูปแป้งในซีรีส์ ZF เป็นไฮโดรเลสพิเศษจากโปรตีนพืชที่ได้รับการพัฒนาตามคุณสมบัติและการแปรรูปโปรตีนจากวัตถุดิบพืช เอนไซม์เหล่านี้สามารถไฮโดรไลซ์โปรตีนข้าวให้เป็นเปปไทด์และกรดอะมิโน ลดน้ำหนักโมเลกุลของโปรตีน และไฮโดรไลซ์โปรตีนได้อย่างละเอียด จึงทำให้โปรตีนสามารถละลายได้ดีขึ้น คุณสมบัติอิมัลชันและการเกิดฟองช่วยเพิ่มคุณค่าทางโภชนาการและขยายขอบเขตการใช้งานของโปรตีนข้าวต่อไป