Глюкозный сироп , также известный как кондитерская глюкоза , представляет собой сироп , полученный путем гидролиза крахмала . Глюкоза — это сахар . Кукуруза (маис) обычно используется в качестве источника крахмала в США, в этом случае сироп называется « кукурузный сироп », но глюкозный сироп также производится из картофеля и пшеницы , и реже из ячменя , риса и маниоки . [1] стр. 21 [2]
Глюкозный сироп, содержащий более 90% глюкозы , используется в промышленной ферментации , [3] но сиропы, используемые в кондитерских изделиях, содержат различное количество глюкозы , мальтозы и высших олигосахаридов , в зависимости от сорта, и обычно могут содержать от 10% до 43% глюкозы. [4] Глюкозный сироп используется в пищевых продуктах для подслащивания, смягчения текстуры и добавления объема. Преобразовывая часть глюкозы в кукурузном сиропе во фруктозу (используя ферментативный процесс), можно получить более сладкий продукт — кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы .
Глюкозный сироп был впервые получен в 1811 году в России Готлибом Кирхгофом с использованием тепла и серной кислоты . [5]
В зависимости от метода, используемого для гидролиза крахмала, и от степени, в которой реакция гидролиза была допущена, производятся различные сорта глюкозного сиропа, которые имеют различные характеристики и применение. Сиропы широко классифицируются в соответствии с их эквивалентом декстрозы (DE). Чем дальше протекает процесс гидролиза, тем больше образуется восстанавливающих сахаров и тем выше DE. В зависимости от используемого процесса, глюкозные сиропы с различным составом и, следовательно, различными техническими свойствами могут иметь одинаковый DE.
Оригинальные глюкозные сиропы изготавливались путем кислотного гидролиза кукурузного крахмала при высокой температуре и давлении. Типичный продукт имел DE 42, но качество было различным из-за сложности контроля реакции. Сиропы с более высоким DE, изготовленные путем кислотного гидролиза, как правило, имеют горький вкус и темный цвет из-за производства гидроксиметилфурфурола и других побочных продуктов. [1] стр. 26 Этот тип продукта в настоящее время производится с использованием процесса непрерывного преобразования [6] и по-прежнему широко используется из-за низкой стоимости кислотного гидролиза. Сахарный профиль кондитерского сиропа также может быть имитирован путем ферментативного гидролиза . [6] Типичный кондитерский сироп содержит 19% глюкозы, 14% мальтозы, 11% мальтотриозы и 56% углеводов с более высокой молекулярной массой . [7] стр. 464 Типичный сироп с 42 DE имеет примерно половину сладости сахара, [1] стр. 71 и увеличение DE приводит к увеличению сладости, при этом сироп с DE 63 имеет сладость около 70%, а чистая декстроза (DE 100) имеет сладость около 80% сахара. [1] стр. 71
Используя β-амилазу или грибковую α-амилазу , можно получить сиропы глюкозы, содержащие более 50% мальтозы или даже более 70% мальтозы (сироп с высоким содержанием мальтозы). [7] стр. 465 Это возможно, потому что эти ферменты удаляют две единицы глюкозы (т. е. одну молекулу мальтозы) за раз с конца молекулы крахмала. Сироп глюкозы с высоким содержанием мальтозы имеет большое преимущество в производстве твердой карамели : при заданном уровне влажности и температуре раствор мальтозы имеет более низкую вязкость , чем раствор глюкозы, но все равно затвердеет в твердый продукт. Мальтоза также является менее увлажняющим средством , чем глюкоза, поэтому конфеты, произведенные с использованием сиропа с высоким содержанием мальтозы, не станут липкими так же легко, как конфеты, произведенные с использованием стандартного сиропа глюкозы. [1] стр. 81
Независимо от исходного сырья или метода гидролиза, для производства глюкозного сиропа характерны определенные общие этапы:
Прежде чем начнется преобразование крахмала в глюкозу, крахмал должен быть отделен от растительного материала. Это включает удаление волокон и белка (которые могут быть ценными побочными продуктами, например, пшеничный или кукурузный глютен [1] стр. 22 ). Белок дает неприятные привкусы и цвета из-за реакции Майяра , а волокна нерастворимы и должны быть удалены, чтобы позволить крахмалу гидратироваться. Растительный материал также должен быть измельчен в рамках этого процесса, чтобы подвергнуть крахмал воздействию воды.
Крахмал должен набухнуть, чтобы ферменты или кислота могли на него подействовать. При использовании зерна добавляют диоксид серы , чтобы предотвратить порчу.
При нагревании измельченного, очищенного сырья происходит клейстеризация крахмала : межмолекулярные связи молекул крахмала разрушаются, что позволяет участкам водородных связей связывать больше воды. Это необратимо растворяет гранулу крахмала , поэтому цепи начинают разделяться в аморфную форму. Это подготавливает крахмал к гидролизу.
Сироп глюкозы может быть получен путем кислотного гидролиза , ферментативного гидролиза или их комбинации. В настоящее время доступны различные варианты.
Раньше глюкозный сироп производился только путем объединения кукурузного крахмала с разбавленной соляной кислотой , а затем нагревания смеси под давлением. В настоящее время глюкозный сироп в основном производится путем первого добавления фермента α- амилазы к смеси кукурузного крахмала и воды. α-амилаза секретируется различными видами бактерий Bacillus ; фермент выделяется из жидкости, в которой выращиваются бактерии. Фермент расщепляет крахмал на олигосахариды , которые затем расщепляются на молекулы глюкозы путем добавления фермента глюкоамилазы , также известной как «γ-амилаза». Глюкоамилаза секретируется различными видами грибка Aspergillus ; фермент выделяется из жидкости, в которой выращивается грибок. Затем глюкозу можно преобразовать во фруктозу, пропуская глюкозу через колонку, которая загружена ферментом D-ксилозоизомеразой , ферментом, который выделяется из питательной среды любой из нескольких бактерий. [8] [9]
После гидролиза разбавленный сироп можно пропустить через колонны для удаления примесей , что улучшит его цвет и стабильность.
Разбавленный глюкозный сироп окончательно выпаривают под вакуумом для повышения концентрации твердых веществ.
Его основные применения в коммерческих пищевых продуктах — в качестве загустителя, подсластителя и увлажнителя (ингредиента, который удерживает влагу и, таким образом, сохраняет свежесть пищи). [10] Глюкозный сироп также широко используется в производстве различных кондитерских изделий.
В Соединенных Штатах кукурузный сироп и кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы (HFCS) отечественного производства часто используются в американских обработанных и массовых продуктах питания, конфетах, безалкогольных напитках и фруктовых напитках для увеличения прибыли . [10]
Глюкозный сироп был основным подсластителем кукурузы в Соединенных Штатах до расширения использования производства HFCS. HFCS — это вариант, в котором другие ферменты используются для преобразования части глюкозы во фруктозу. Полученный сироп слаще и лучше растворяется. Кукурузный сироп также доступен в качестве розничного продукта.
Сироп глюкозы часто используется как часть смеси, которая идет на создание искусственной крови для фильмов и телевидения. Кровяные смеси, которые содержат сироп глюкозы, очень популярны среди независимых фильмов и кинопроизводителей, так как он дешев и его легко получить.