Глюкозный сироп , также известный как кондитерская глюкоза , представляет собой сироп , полученный в результате гидролиза крахмала . Глюкоза – это сахар . В качестве источника крахмала в США обычно используется кукуруза (кукуруза), и в этом случае сироп называют « кукурузным сиропом », но сироп глюкозы также изготавливают из картофеля и пшеницы , реже из ячменя , риса и маниоки . [1] с. 21 [2]
Глюкозный сироп, содержащий более 90% глюкозы, используется при 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] Сироп глюкозы используется в пищевых продуктах для подслащивания, смягчения текстуры и придания объема. Путем преобразования некоторого количества глюкозы в кукурузном сиропе во фруктозу (с помощью ферментативного процесса) можно получить более сладкий продукт — кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы .
Глюкозный сироп был впервые приготовлен 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 протекания реакции гидролиза, производятся различные сорта глюкозного сиропа, которые имеют разные характеристики и применение. Сиропы подразделяются на большие категории в зависимости от их декстрозного эквивалента (DE). Чем дальше протекает процесс гидролиза, тем больше образуется редуцирующих сахаров и тем выше ДЭ. В зависимости от используемого процесса глюкозные сиропы различного состава и, следовательно, различных технических свойств могут иметь одинаковую DE.
Оригинальные сиропы глюкозы были изготовлены путем кислотного гидролиза кукурузного крахмала при высокой температуре и давлении. Типичный продукт имел DE 42, но качество было переменным из-за сложности контроля реакции. Сиропы с более высоким DE, полученные путем кислотного гидролиза, имеют горький вкус и темный цвет из-за образования гидроксиметилфурфурола и других побочных продуктов. [1] с. 26 Этот тип продукта в настоящее время производится с использованием процесса непрерывной конвертации [6] и до сих пор широко используется из-за низкой стоимости кислотного гидролиза. Сахарный профиль кондитерского сиропа также можно имитировать ферментативным гидролизом . [6] Типичный кондитерский сироп содержит 19% глюкозы, 14% мальтозы, 11% мальтотриозы и 56% углеводов с более высокой молекулярной массой . [7] с. 464 Типичный сироп 42 DE имеет примерно половину сладости сахара, [1] с. 71 и увеличение DE приводит к увеличению сладости: сироп с DE 63 составляет около 70%, а чистая декстроза (100 DE) примерно на 80% слаще сахара. [1] с. 71
Используя β-амилазу или грибковую α-амилазу , можно производить сиропы глюкозы, содержащие более 50% мальтозы или даже более 70% мальтозы (сироп с очень высоким содержанием мальтозы). [7] с. 465 Это возможно, потому что эти ферменты удаляют две единицы глюкозы (т.е. одну молекулу мальтозы) за раз с конца молекулы крахмала. Глюкозный сироп с высоким содержанием мальтозы имеет большое преимущество при производстве карамели : при заданном уровне влажности и температуре раствор мальтозы имеет более низкую вязкость , чем раствор глюкозы, но все же остается твердым продуктом. Мальтоза также менее увлажнительна , чем глюкоза, поэтому конфеты, изготовленные из сиропа с высоким содержанием мальтозы, не станут липкими так легко, как конфеты, изготовленные из стандартного глюкозного сиропа. [1] с. 81
Независимо от сырья или метода, используемого для гидролиза, для производства глюкозного сиропа характерны определенные этапы:
Прежде чем начать преобразование крахмала в глюкозу, крахмал необходимо отделить от растительного материала. Это включает в себя удаление клетчатки и белка (которые могут быть ценными побочными продуктами, например, пшеничной или кукурузной клейковины [1], стр. 22 ). Белок производит неприятный привкус и цвет из-за реакции Майяра , а клетчатка нерастворима , и ее необходимо удалять, чтобы крахмал мог гидратироваться. Растительный материал также необходимо измельчить в рамках этого процесса, чтобы крахмал подвергся воздействию воды.
Крахмал необходимо набухнуть, чтобы на него подействовали ферменты или кислота. При использовании зерна в него добавляют диоксид серы , чтобы предотвратить порчу.
При нагревании земли, очищенного сырья происходит клейстеризация крахмала : межмолекулярные связи молекул крахмала разрушаются, позволяя местам водородных связей вовлечь больше воды. Это необратимо растворяет крахмальную гранулу , поэтому цепочки начинают распадаться в аморфную форму. Это подготавливает крахмал к гидролизу.
Сироп глюкозы можно получить путем кислотного гидролиза , ферментативного гидролиза или их комбинации. В настоящее время доступны различные варианты.
Раньше сироп глюкозы производили только путем объединения кукурузного крахмала с разбавленной соляной кислотой и последующего нагревания смеси под давлением. В настоящее время глюкозный сироп в основном производят путем предварительного добавления фермента α- амилазы к смеси кукурузного крахмала и воды. α-амилаза секретируется различными видами бактерий Bacillus ; фермент выделяют из жидкости, в которой выращиваются бактерии. Фермент расщепляет крахмал на олигосахариды , которые затем расщепляются на молекулы глюкозы путем добавления фермента глюкоамилазы , известного также как «γ-амилаза». Глюкоамилаза секретируется различными видами грибов Aspergillus ; фермент выделяют из жидкости, в которой выращивается гриб. Затем глюкозу можно превратить во фруктозу, пропуская глюкозу через колонку, загруженную ферментом D-ксилозоизомеразой , ферментом, который выделяют из питательной среды любой из нескольких бактерий. [8] [9]
После гидролиза разбавленный сироп можно пропустить через колонны для удаления примесей , улучшения его цвета и стабильности.
Разбавленный сироп глюкозы окончательно выпаривают в вакууме для повышения концентрации твердых веществ.
Его основное применение в пищевых продуктах промышленного производства — в качестве загустителя, подсластителя и увлажнителя (ингредиент, который удерживает влагу и, таким образом, сохраняет свежесть продуктов). [10] Сироп глюкозы также широко используется при производстве различных конфет.
В Соединенных Штатах кукурузный сироп отечественного производства и кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы (HFCS) часто используются в переработанных и массово производимых пищевых продуктах американского производства, конфетах, безалкогольных и фруктовых напитках для увеличения прибыли . [10]
Глюкозный сироп был основным кукурузным подсластителем в Соединенных Штатах до того, как производство HFCS расширилось. HFCS — это вариант, в котором для преобразования некоторого количества глюкозы во фруктозу используются другие ферменты. Полученный сироп более сладкий и более растворимый. Кукурузный сироп также доступен в розничной продаже.
Сироп глюкозы часто используется как часть смеси, используемой для создания искусственной крови для фильмов и телевидения. Смеси крови, содержащие сироп глюкозы, очень популярны среди независимых кинопроизводителей и кинематографистов, поскольку они дешевы и легко доступны.