ТОПИНАМБУР — СУБСТРАТ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ФРУКТОЗОСОДЕРЖАЩИХ ГИДРОЛИЗАТОВ

Топинамбур — травянистое многолетнее растение из семейства сложноцветных. Средняя масса клубней культурных видов топинамбура достигает 0,4 кг. Содержание в них сухих веществ составляет от 15,2 до 28,8 %, на долю углеводов приходится от 68,4 до 86,7%, на долю азотистых веществ — от 1,45 до 1,55, золы — от 1 до 5 %. Суммарная доля целлюлозы и гемицеллюлозы не превышает 13 %. Половину азотистых веществ топинамбура составляют белки. Содержание различных веществ в клубнях приведено в табл. 6.8.

Таблица 6.8

Состав клубней топинамбура (% на СВ)

Основную массу сухих веществ клубней топинамбура составляют углеводы, большая часть которых представлена фруктозанами. Из фруктозанов наиболее ценится инулин — резервный полисахарид, накапливающийся в клубнях. Клубни топинамбура содержат серию β-D-фруктофуранозидов, образующих гомологический ряд, каждый член которого отвечает основной формуле Г ~ Ф — [Ф]_n, где Г ~ Ф — сахарозная группа, а [Ф]_n —остаток фруктофуранозы. Глюкоза, составная часть молекулы фруктозана, является концевым остатком в цепи, заканчивающейся нередуцирующей сахарозной группой. Остатки D-фруктозы соединяются в цепи β-(2→1)-связями.

Гомологический ряд фруктозанов начинается с сахарозы — низшего гомолога (при п = 0), а не с фруктозы, которую редко можно обнаружить в соке из клубней топинамбура. Далее следуют трисахарид кестоза и тетрасахарид. Таким образом, каждый последующий олигофруктозид отличается от предыдущего на один остаток фруктозы.

Высшим гомологом этого ряда является инулин, при этом и = 35. Фруктозаны в разной степени растворяются в холодной воде и в этаноле, но хорошо растворимы в горячей воде.

В клубнях содержится от 4 до 8 % органических кислот (в расчете на яблочную кислоту) и от 26 до 44 % общего содержания трикарбоновых кислот. Из органических кислот в сырой массе топинамбура содержатся в значительных дозах лимонная, яблочная, в незначительных — фумаровая и янтарная. Следы изолимонной и аконитовой кислот выявлены в ранний период роста клубней, а малоновой и глицериновой — при прорастании.

Определенную ценность топинамбура обеспечивают азотистые вещества. На долю белкового азота приходится 57,7 %.

Клубни топинамбура богаты минеральными веществами (К₂O – 47,7%; Na₂O – 10,2; CaO – 3,3; MgO – 2,9; Fe₂O₃ – 3,7; Р₂О₅ – 14,0; SO₃ – 4,9; SiO₂ – 10,0; Cl – 3,9% общей золы), витамином В₁(от 220 до 600 мкг на 100 г сухих веществ) и аскорбиновой кислотой.

Процесс получения высокоосахаренного фруктозного сиропа из топинамбура состоит из 4 этапов: экстракции из клубней фруктозанов, получения сырого сока, гидролиза полифруктозанов до фруктозы, концентрирования гидролизата и его очистки. Качество высокоосахаренного фруктозного сиропа оценивается по следующим показателям: доброкачественность, отсутствие цвета, посторонние запах и вкус.

Существующие технологические системы отделения клеточного сока топинамбура от мякоти не обеспечивают сохранение натурального цвета остаточного продукта. При экстракции сока под действием полифенолоксидазы происходит образование темноокрашенных продуктов — меланинов, придающих мезге и экстракту сине-коричневый цвет. Предотвратить потемнение мякоти топинамбура можно удалением кожуры с внешних слоев клубней, в которых в основном локализована полифенолоксидаза, либо варкой, либо автоклавированием, что позволяет инактивировать фермент.

Ферментный препарат инулиназы — инулаваморин П10х в количестве 4 ед/г инулина (ИнА — не менее 2500, ГлА — 400, ПС — 12ед/г) гидролизует инулин на 100% при температуре 60 °С, рН 5,0 и длительности воздействия фермента на субстрат 12 ч.

Снижение активности инулиназы наблюдается в кислой и слабощелочной зонах.

Фермент устойчив в интервале рН от 4 до 5 и температур от 30 до 60 °С.

Процесс гидролиза инулина описывается уравнением регрессии

(6.2)

где у — степень гидролиза инулина, %; x₁ — дозировка ферментного препарата, ед/г; х₂— температура, °С; х_з — продолжительность гидролиза, ч.