Интенсификация ферментативного гидролиза крахмала с помощью волновых резонансных воздействий

Ганиев С. Р.; Касилов В. П.; Кислогубова О. Н.; Бутикова О. А.; Кочкина Н. Е.

doi:10.31857/S0235711923010054

Интенсификация ферментативного гидролиза крахмала с помощью волновых резонансных воздействий

Authors: Ганиев С.¹, Касилов В.¹, Кислогубова О.¹, Бутикова О.¹, Кочкина Н.¹^,2
Affiliations:
1. Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН
2. Институт химии растворов им. Г.А. Крестова РАН
Issue: No 1 (2023)
Pages: 68-74
Section: НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В МАШИНОСТРОЕНИИ
URL: https://journals.rcsi.science/0235-7119/article/view/137565
DOI: https://doi.org/10.31857/S0235711923010054
EDN: https://elibrary.ru/ASPWIU
ID: 137565

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

В настоящей статье впервые показана возможность интенсификации с помощью волновых резонансных воздействий процесса ферментативного гидролиза кукурузного и картофельного крахмала под действием β-амилазы. Установлено, что концентрация образуемых в результате ферментации кукурузного крахмала сахаристых веществ, через 2 часа проведения процесса при наложении волновых резонансных воздействий в 3.5 раза выше, чем при традиционным режиме перемешивания. Также, волновые воздействия повышают выход сахаров при ферментативной обработке картофельного крахмала. Полученные результаты являются основой для создания высокоэффективных ресурсосберегающих волновых технологий получения сахаристых веществ и пористых крахмалов методом ферментативного гидролиза.

Keywords

волновые воздействия, кукурузный и картофельный крахмалы, β-амилаза, ферментативный гидролиз

References

Amaraweera S.M., Gunathilake C., Gunawardene O.H.P., Fernando N.M.L., Wanninayaka D.B., Dassanayake R.S., Rajapaksha S.M., Manamperi A., Fernando C.A.N., Kulatunga A.K., Manipura A. Development of starch-based materials using current modification techniques and their applications: A Review // Molecules. 2021. V. 26. P. 6880.
Wang S., Copeland L. Effect of acid hydrolysis on starch structure and functionality: A Review // Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2015. V. 5. P. 1081.
Punia S., Sandhu K.S., Dhull S.B., Kaur M. Dynamic, shear and pasting behaviour of native and octenyl succinic anhydride (OSA) modified wheat starch and their utilization in preparation of edible films International // J. of Biological Macromolecules. 2019. V. 133. P. 110.
Park S., Kim Y. Clean label starch: production, physico-chemical characteristics, and industrial applications // Food Science and Biotechnology. 2021. V. 30. № 1. P. 1.
Miao Z., Zhang Y., Lua P. Novel active starch films incorporating tea polyphenols-loaded porous starch as food packaging materials // Int. J. of Biological Macromolecules. 2021. V. 192. P. 1123.
Azmi A.S., Malek M.I.A., Puad N.I.M. A review on acid and enzymatic hydrolyses of sago starch // Int. Food Research J. 2017. V. 24 (Suppl). P. 265.
Favaro L., Viktor M.J., Rose S.H., Viljoen-Bloom M., Zyl W.H., Basaglia M., Cagnin L., Casella S. Consolidated bioprocessing of starchy substrates into ethanol by industrial Saccharomyces cerevisiae strains secreting fungal amylases // Biotechnology and Bioengineering. 2015. V. 112. P. 1751.
Sánchez O.J., Cardona C.A. Trends in biotechnological production of fuel ethanol from different feedstocks // Bioresource Technolgy. 2008. V. 99. P. 5270.
Грачева И.М. Технология ферментных препаратов М.: Агропромиздат, 1987. 335 с.
Sun H., Zhao P., Ge X., Xia Y., Hao Z., Liu J., Peng M. Recent advances in microbial raw starch degrading enzymes // Applied Biochemistry and Biotechnology. 2010. V. 60. P. 988.
Wang D., Ma X., Yan L., Chantapakul T., Wanga W., Dinga T., Yea X., Liu D. Ultrasound assisted enzymatic hydrolysis of starch catalyzed by glucoamylase: Investigation on starch properties and degradation kinetics // Carbohydrate Polymers. 2017. V. 175. P. 47.
Gaquere-Parker A., Taylor T., Hutson R., Rizzo A., Folds A., Crittenden S., Zahoor N., Hussein B., Arruda A. Low frequency ultrasonic-assisted hydrolysis of starch in the presence of α-amylase // Ultrasonics – Sonochemistry. 2018. V. 41. P. 404.
Delgado-Povedano M.M., Luque de Castro M.D. A review on enzyme and ultrasound: a controversial but fruitful relationship // Analytica Chimica Acta. 2015. V. 889. P. 1.
Islam M.N., Zhang M., Adhikari B. The inactivation of enzymes by ultrasound – a review of potential mechanisms // Food Reviews Int. 2014. V. 30. P. 1.
Huang G., Chen S., Dai C., Sun L., Sun W., Tang Y., Xiong F., He R., Ma H. Effects of ultrasound on microbial growth and enzyme activity // Ultrasonics Sonochemistry. 2017. V. 37. P. 144.
Oliveira H.M., Pinheiro A.Q., Fonseca A.J.M., Cabrita A.R.J., Maia M.R.G. The intensification of amyloglucosidase-based saccharification by ultrasound // Ultrasonics – Sonochemistry. 2018. V. 49. P. 128.
Das A., Banik B.K. Chapter 7 – Microwave-assisted enzymatic reactions // In Book: Microwaves in Chemistry Applications. 2021. P. 245.
Osowiec A., Marciniak M., Lukasiewicz M. Microwave-assisted enzymatic hydrolysis of starch // The 13th Int. Electronic Conf. on Synthetic Organic Chemistry session Symposium on Microwave Assisted Synthesis. 2009.
Ганиев Р.Ф., Ганиев С.Р., Касилов В.П., Кислогубова О.Н.., Коптелова Е.К., Кузьмина Л.Г., Курменев Д.В., Лукин Н.Д., Маслов П. М., Украинский Л.Е., Юдкин В.Ф. Волновой способ получения карбоксиметолированного крахмала. РФ Патент 2702592 C1, 2019.
Коптелова Е.К., Никитина М.Ф., Кузина Л.Б., Касилов В.П., Кислогубова О.Н. Изменение физико-химических и реологических свойств кукурузного крахмала в процессе катионирования с применением метода нелинейного волнового диспергирования // Достижения науки и техники АПК. 2019. Т. 33. № 8. С. 79.
Ганиев С.Р., Кузьмина Н.Д., Лукин Н.Д., Касилов В.П., Кислогубова О.Н., Курменев Д.В., Маслов П.М. Применение волновых технологий для получения модифицированных крахмалов КМК // Справочник. Инженерный журнал. 2019. № 11. С. 24.
ГОСТ 31662-2012. Препараты ферментные. Методы определения ферментативной активности целлюлазы от 20.06.2012.
Dura A., Błaszczak W., Rosell C.M. Functionality of porous starch obtained by amylase or amyloglucosidase treatments // Carbohydrate Polymers. 2014. V. 101. P. 837.
Han X., Wen H., Luo Y., Yang J., Xiao W., Ji X., Xie J. Effects of α-amylase and glucoamylase on the characterization and function of maize porous starches // Food Hydrocolloids. 2021. V. 116. P. 106661.
Gonzalez A., Wang Y.J. Surface removal enhances the formation of a porous structure in potato starch // Starch – Stärke. 2021. 2000261.