สภาวะที่เหมาะสมในการผลิตไอโซมอลโตโอลิโกแซ็กคาไรด์จากแป้งมันสำปะหลัง

Abstract

ไอโซมอลโตโอลิโกแซ็กคาไรด์ (isomalto-oligosaccharides, IMOs) เป็น โอ ลิโก แซ็กคาไรด์ที่มีหน่วยย่อยเป็นน้ำตาลกลูโคส 2-5 หน่วยต่อกันด้วยพันธะแอลฟา-1,6-กลูโคซิดิก (α-1,6-glucosidic linkages) ประกอบด้วยน้ำตาลไอโซมอลโตส (isomaltose) พาโนส (panose) ไอโซมอลโตไตรโอส (isomaltotriose) และ โอลิโกแซ็กคาไรด์ที่มีลักษณะเป็นกิ่งก้านชนิดอื่นๆ ไอโซมอลโตโอลิโกแซ็กคาไรด์จัดเป็นสารที่น่าสนใจในอุตสาหกรรมอาหาร เนื่องจากเป็นสารให้ความหวานที่ให้พลังงานต่ำ และยังจัดให้เป็นสารพรีไบโอติก (prebiotic) ที่ช่วยส่งเสริมการ เจริญเติบโตของจุลินทรีย์ที่เป็นประโยชน์ต่อสุขภาพของมนุษย์ งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาสภาวะที่เหมาะสมในการผลิตไอโซมอลโตโอลิโกแซ็กคาไรด์จากแป้งมันสำปะหลังด้วยเอนไซม์จากจุลินทรีย์ การย่อยแป้งมันสำปะหลังด้วยเอนไซม์แอลฟา อะไมเลสจากแบคทีเรีย Bacillus licheniformis เพื่อผลิตน้ำ เชื่อมมอลโตสความเข้มข้นสูงสำหรับใช้ เป็นสารตั้งต้นในการผลิตไอโซมอลโตโอลิโกแซ็กคาไรด์ พบว่า การใช้เอนไซม์แอลฟาอะไมเลสที่ ความเข้มข้น 0.04 เปอร์เซ็นต์ (ปริมาตร/น้ำ หนัก) พีเอช 6.5 อุณหภูมิ 90 องศาเซลเซียสและใช้เวลาในการบ่ม 10 นาที จะได้น้ำเชื่อมที่มีค่าสมมูลเดกซ์โทรสที่เหมาะสมสำหรับใช้ในการผลิตน้ำเชื่อมมอลโตส (DE=12) การใช้เอนไซม์เบตาอะไมเลส และมอลโตจิเนสร่วมกันที่ความเข้มข้น 0.04 และ 0.13 เปอร์เซ็นต์ (ปริมาตร/น้ำ หนัก) ตามลำดับ พีเอช 5.5 อุณหภูมิ 55 องศาเซลเซียส บ่มเป็นระยะเวลา 6 ชั่วโมง จะสามารถผลิตน้ำเชื่อมมอลโตสความเข้มข้นสูงโดยมีความเข้มข้นของน้ำตาลมอลโตส 58.08 เปอร์เซ็นต์ การผลิตไอโซมอลโตโอลิกแซ็กคาไรด์จากน้ำ เชื่อมมอลโตสความเข้มข้นสูง พบว่า การใช้เอนไซม์ทรานกลูโคซิเดสจากเชื้อรา Aspergillus niger ที่ความเข้มข้น 0.06 เปอร์เซ็นต์ (ปริมาตร/ปริมาตร) พีเอช 5.0 อุณหภูมิ 60 องศาเซลเซียส บ่มเป็นระยะเวลา 6 ชั่วโมง จะสามารถผลิต ไอโซมอลโตโอลิโกแซ็กคาไรด์ที่ประกอบด้วย พาโนส มอลโตไตรโอสและไอโซมอลโตไตรโอส ความเข้มข้น 16.95, 12.13, 24.72 กรัมต่อลิตร ตามลำดับ การผลิตไอโซมอลโตโอลิโกแซ็กคาไรด์จากแป้งมันสำปะหลัง โดยการใช้เอนไซม์จากจุลินทรีย์ จะทำให้ได้ผลิตภัณฑ์พรีไบโอติกที่สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในผลิตภัณฑ์อาหารต่างๆ นอกจากนี้ข้อมูลจากงานวิจัยจะเป็นประโยชน์ต่อการพัฒนากระบวนการผลิตไอโซมอลโตโอลิโกแซ็กคาไรด์ในระดับอุตสาหกรรมต่อไป

Isomalto-oligosaccharide (IMOs) is oligosaccharide containing 2 – 5 glucose units with α-1, 6-glucosidic linkages. IMOs are mainly composed of isomaltose, panose, isomaltotriose, and various types of oligosaccharide branching. IMOs are gaining interest in the food industry as they are sweeteners with low caloric value properties, and are known as prebiotic substances that promote the growth of microorganism which is good for human health. This research was aimed to study the optimum conditions for IMOs production from cassava starch by microbial enzymes. In this study, cassava starch was hydrolyzed by α-amylase from Bacillus licheniformis to produce high maltose syrup to be used as substrate for IMOs production. It was found that the optimum conditions for maltose syrup production were as follows: 0.04%α-amylase (v/w), pH 6.5, and incubated at 90 ºC for 10 minutes. This resulted in the dextrose equivalent (DE) of 12 which was suitable for high maltose syrup production. When maltose syrup was tranglucosylated by mixed enzyme β-amylase and maltogenase at the concentration of 0.04 % (v/w) and 0.13% (v/w), respectively, pH 5.5, and incubated at 55 ºC for 6 hours, 58.08% of high maltose syrup was gained. When high maltose syrup was tranglucosylated by transglucosidase (TG) from Aspergillus niger of 0.06% (v/v), pH 5.0, and incubated at 60 ºC for 6 hours, IMOs containing panose, maltotriose and isomaltotriose of 16.95, 12.13, 24.72 g/l respectively, were the outcome.IMOs production from cassava starch by microbial enzyme results in prebiotic substance that could be used in different food products. In addition, the results from this research are useful for further industrial development of IMOs production.