Transcript Aspecte teoretice și practice ale bioconversiei enzimatice a

Aspecte teoretice și practice ale
bioconversiei enzimatice a amidonului
Cercetător post-doctorand
Dr. Ing. Monica MIRONESCU
Tutore
Prof. Dr. Biol. Letiția OPREAN
Obţinerea produşilor de bioconversie
enzimatică a amidonului
Surse de amidon:
Cartof, porumb, grâu
...
Reziduuri alimentare
Amidon
Gelatinizare
Lichefiere
Enzime de lichefiere
Amidon lichefiat / Maltodextrine
Bioconversia
enzimatică
Enzime de zaharificare
Zaharificare
Hidrolizate de amidon (siropuri de glucoză, maltoză)
Enzime de inversie
Siropuri de fructoză
Bioconversia enzimatică a amidonului
1. Substrat
2. Enzima/ complex enzime folosite
3. Modul de conducere a hidrolizei enzimatice
Substrat
• Amidon din comerț
– Porumb
– Cartof
• Amidon provenit din alte surse
– Ape reziduale de la prelucrarea cartofilor
pentru obținerea de produse tip chips, fries
Compoziția apelor reziduale
pH la 20°C
6,5 ± 0,4
Umiditate, %
97,32 ± 0,15
Compuși organici, ml KMnO4
5450 ± 50
Amidon, %
1,64 ± 0,6
Cenuşă, %
0,19 ± 0,02
Cenușa conductometrică, mS
0,5 ± 0,007
Aciditate, grade aciditate
2,25 ± 0,04
Amidon din ape reziduale
Comercial
Din ape reziduale
pH la 20°C
6,85
6,35 ± 0,5
Umiditate, %
9
9,37 ± 0,1
Amidon, %
89,45
88,94 ± 0,64
Cenuşă, %
0,0009
0,0076 ± 0,002
Zahăr reducător, %
0,80 ± 0,05
0,80 ± 0,05
Capacitatea de reținere apă la 50 oC, %
19
19
Capacitatea de reținere apă la 60 oC, %
25
24,38
Capacitatea de reținere apă la 80 oC, %
36,5
36,5
Capacitatea de reținere apă la 90 oC, %
100
100
Enzime
• Lichefiere
– Thermamyl 120L
– Optimalt BBA
– Optimalt L1000
– Fungamyl 800L
• Zaharificare
– AMG 300L
Evoluţia produşilor de hidroliză la
acţiunea -amilazelor
a. subsite cu nouă unităţi pt. amilaza
bacteriană;
b. subsite cu nouă unităţi pentru amilaza din malţ;
c. subsite cu cinci unităţi pentru
amilaza porcină;
d. subsite cu şapte unităţi pentru
amilaza din Aspergillus oryzae
- locaţia zonei de cataliză a rupturii
în grupul ce formează subsite-ul de
fixare
Subsite de legare a unităţilor de glucoză pt. patru -amilaze care acţionează endo.
Subsite-urile sunt numerotate cu cifre romane, începând cu subsite-ul care va lega
unitatea de glucoză reducătoare. Cifrele arabe indică energia în kcal/mol, creşterea
valorilor negative indicând legătura cea mai puternică
I
II
III
IV
Ipoteze pentru formare de G3 şi G6 prin mecanismul de
acţiune dual product.
I: lanţul este rupt şi lanţul din dreapta legăturii rupte se eliberează din site;
II: Lanţul care rămâne în zona activă se repoziţionează pe locurile eliberate;
III: Lanțuri care disociază şi se trece la IV;
IV: procesul se repetă.
Conducerea hidrolizei enzimatice
• Substrat:
– Suspensie de amidon 25%
• Amidon de cartof comercial
• Amidon de porumb comercial
– Ape reziduale de la prelucrarea cartofilor
• Enzime:
– Thermamyl 120L
Lichefiere
• Conc. suspensia amidon 30-40%.
• Conc. enzimă 0.6-1.2 g/kg s.u. amidon;
• pH=4-6;
• Conc. ioni calciu 70 ppm;
• Conductibilitatea suspensiei 400S/cm;
• Temp. gelatinizare (in jet cooker) 104-110°C;
– Practic 100°C
• Durata gelatinizare =4-7 min.;
• Temp. finală lichefiere 95°C;
• Durata lichefiere 2 h;
Caracteristicile amidonului lichefiat
No
DE
1
24.86
2
25.34
3
25.68
4
26.34
5
27.01
6
27.81
7
28.03
8
28.44
9
28.6
10
28.7
11
29
12
29
13
29.47
14
29.5
15
30.12
≥ DP4, %
DP3 (maltotriose), %
DP2 (maltose), %
DP1 (glucose), %
Zaharificare
• Conc. amidon lichefiat 30-40%.
• Conc. enzimă 0.3 g/kg s.u. amidon;
• pH=4,2 – 5,8;
• Temp. zaharificare 55-65°C;
• Durata zaharificare =20 h.
Caracteristicile hidrolizatului
No
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
DE
≥ DP4, %
DP3 (maltotriose), %
DP2 (maltose), %
DP1 (glucose), %
Obiective
• Analiza precisă a procesului de hidroliză, folosind diferite
substraturi, enzime şi condiţii de bioconversie
• Găsirea unor indici uşor de măsurat pentru determinarea
compoziţiei hidrolizatelor de amidon, corelaţi cu calitatea
produselor în care acestea se utilizează
Realizat
• 3 articole trimise la conferinte
– ICEF 11 Atena (2 articole)
– Timisoara
publicare in revista indexata B+
– 4 lucrări de licență (în curs de finalizare)
De realizat
• 1 participare la conferință
– SRBC Arad publ. in revista indexata B+
• 1 articol in revista inxata BDI
• citări