Введение. Создание высокоэффективных технологий новых видов продукции, отвечающей современным тенденциям и требованиям науки о питании, является одним из главных направлений развития производства сахаристых крахмалопродуктов в России. Последние стали важным составным элементом мирового рынка подсладителей и оказывают значительное влияние на конъюнктуру рынка сахара. Производство крахмалопродуктов в нашей стране имеет широкую сырьевую базу, ассортимент продукции этой отрасли пищевой промышленности удовлетворяет потребности в крахмалопродуктах ряда важных отраслей народного хозяйства.Последние достижения биотехнологии поз­воляют организовать производство сахаристых веществ путем промышленной трансформации менее ценных углеводов с использованием биологических катализаторов – ферментных препаратов. Ферментные препараты нашли широкое применение при производстве из крахмала глюкозных, мальтозных, глюкозо-фруктозных и фруктозных сиропов.Ферментная конверсия крахмала обеспечивает гибкость при его переработке и позволяет удовлетворить потребность в разного вида углеводах на базе этого продукта. Легкая расщепляемость крахмала ферментами делает его хорошо усвояемым энергетическим материалом.Крахмальная патока – продукт неполного гидролиза крахмала разбавленными кислотами или амилолитическими ферментами. В зависимости от степени гидролиза крахмала патока содержит различное количество глюкозы, мальтозы и декстринов.В зависимости от способа производства и углеводного состава патоку подразделяют на следующие виды: низкоосахаренная, мальтозная, высокоосахаренная, карамельная [1]. Последняя является наиболее широко применяемым видом крахмальной патоки; она содержит около 40 % редуцирующих веществ; глюкозы – 14–20; мальтозы – 29–37; мальтотриозы – 10–14 %. Присутствие высших сахаров обеспечивает сохранение консистенции и вязкости крахмальной патоки, вследствие чего она становится необходимым ингредиентом кондитерских изделий, регулирующим процесс кристаллизации сахарозы. Карамельная патока является универсальным и незаменимым улучшителем всех сортов хлеба и изделий расширенного ассортимента, выпекаемых из пшеничной муки. Она используется для изготовления десертов, пряников, печенья, кремов, глазури, некоторых видов конфет, пастилы, жевательной резинки, мороженого, мармелада [1]. Широкое расспрос­транение в крахмалопаточном производстве нашли α-амилазы (термофильные и мезофильные), γ-амилазы (глюкоамилазы, амилоглюкозидазы, глюканглюкогидролазы).Известно получение сахаристого продукта из крахмала с помощью препарата бактериальной α-амилазы Spezyme LT 300, полученного из генетически модифицированного штамма Bacillus amyloquefailus, с достаточно узким оптимумом действия в диапазоне рН (5,3–5,8). Но данный способ позволяет получать только глюкозу, что снижает его ценность в свете текущей переориентации пищевой промышленности на использование менее вредных для здоровья сахаров [2].Получают крахмальную патоку и с использованием широко распространенного ферментного препарата Termamyl (термофильной α-амилазы). Этот фермент хотя и обладает таким положительным свойством, как пониженная зависимость от присутствия ионов кальция, но оптимум его действия находится при рН 6,5–7,0. Вследствие чего при приготовлении суспензии осуществляют подщелачивание ее содой до достижения указанного рН. Это приводит к увеличению количества минеральных веществ в глюкозном сиропе. Недостатком способа является его сложность и длительность. Кроме того, данный ферментный препарат является дорогостоящим [3].Известен способ получения данного продукта, предусматривающий приготовление крахмальной суспензии, которую подают в емкость газовихревого биореактора и нагревают до 90–98 °С. Затем проводят разжижение ее фермент-ным препаратом альфа-амилазой. Полученный гидролизат очищают и уваривают с получением патоки [4]. Данный способ имеет существенные недостатки: большие энергозатраты на создание вихревого потока для осуществления процесса ферментации крахмала, сложность и длительность технологического процесса.Получают крахмальную патоку и способом, включающим приготовление крахмальной суспензии при перемешивании, нагревание, разжижение крахмальной суспензии, кавитационную обработку с нагреванием суспензии, разжижение крахмальной суспензии под действием ферментного препарата, охлаждение разжиженного крахмала до температуры осахаривания, обработку жидкого продукта осахаривающим ферментным препаратом в газовихревом биореакторе. В качестве ферментного препарата, разжижающего суспензию крахмала, может быть использована альфа-амилаза, или амилосубтилин. В качестве осахаривающего крахмальную суспензию ферментного препарата может быть использована глюкоамилаза, илиβ-амилаза [5]. Недостатками данного способа являются большие энергозатраты, сложность технологического процесса.В настоящей работе впервые изучено влияние на все показатели качества патоки, произведенной из кукурузного и пшеничного крахмала, ферментных препаратов: 1) Lphera (термостабильная α-амилаза) – самый стабильный препарат нового поколения, позволяющий работать в очень широком диапазоне pH (4,5–7,0) и температур (55–96 °С), увеличить содержание восстанавливающих сахаров (глюкозный эквивалент); 2) Dextrozyme-1,5 (глюкоамилаза) – препарат, при использовании которого можно получить максимальный глюкозный эквивалент в процессе осахаривания. Данный ферментный препарат обеспечивает улучшенную фильтрацию и обладает высокой pH стабильностью. Способ получения патоки с помощью указанных ферментных препаратов не требует использования специализированного оборудования, повышенного давления и высоких температур, что уменьшает финансовые затраты на производство продукта. Немаловажно и то, что данные ферментные препараты и технология получения патоки являются более бюджетными по сравнению со всеми вышеупомянутыми.Цель исследования – получение карамельной патоки из кукурузного и пшеничного крахмала с использованием амилолитических ферментов (термостабильной α-амилазы и глюкоамилазы) и изучение влияния последних на показатели качества и безопасности полученного сахаристого продукта.Задачи: произвести карамельную патоку из кукурузного и пшеничного крахмала с использованием ферментов α-амилазы и глюкоамилазы; определить органолептические, физико-химичес­кие, микробиологические и токсикологические показатели качества полученной патоки; выявить наиболее эффективный фермент, позволяющий получить продукт высокого качества.Объекты и методы. Для производства карамельной патоки использовали пшеничный и кукурузный крахмал, ферменты – коммерческиеα-амилаза Lphera и глюкоамилаза Dextrozyme-1,5.Получение патоки. Готовили суспензию 35 % (вес/объем) предварительно экстрагированных крахмалов. рН суспензии регулировали с использованием 0,2 моль/л фосфатного буфера с рН 6,0. Эту суспензию выдерживали при нагревании, повышая температуру на 1 °С в минуту до тех пор, пока крахмал полностью не растворится. После охлаждения раствор инкубировали на водяной бане при 50 °C с добавлением 10 млα-амилазы (1 мг/мл) или глюкоамилазы (0,5 мг/мл) в течение 2 ч для полного сжижения. Затем инкубировали патоку при 60 °С в течение 48 часов при постоянном перемешивании. После этого полученную патоку очищали с помощью ионообменных колонок. Полученная патока содержит глюкозу, фруктозу, мальтозу, триозу.Определение органолептических (внешний вид, вкус и запах, прозрачность, цвет) и физико-химических (массовая доля сухих и редуцирующих веществ, обшей золы; pH; кислотность; содержание диоксида серы; температура карамельной пробы; удельная электрическая проводимость) показателей патоки производили согласно ГОСТ [6]. Определение сухих веществ осуществляли на автоматическом рефрактометре марки «R4» фирмы Mettler Toledo. Анализ редуцирующих веществ проводили на жидкостном хроматографе серии LC-20 с программным обеспечением Lab Solution фирмы Shimadzu. Для измерения pH использовали pH-метр марки «ST3100-F» фирмы Ohaus. Анализ удельной электрической проводимости для деминерализованной патоки проводили на кондуктометре марки «Seven Compact» фирмы Mettler Toledo. Микробиологические показатели – мезофильные аэробные и факультативно-анаэробные микроорганизмы определяли по ГОСТу [7], бактерии группы кишечных палочек (колиформных бактерий) – согласно [8], бактерии рода Salmo­nella – согласно [9], дрожжи и плесневые грибы – согласно [10], культивирование и определение микроорганизмов – согласно [11, 12]. Анализировали содержание токсичных элементов: ртути – по методике [13], мышьяка – по [14], свинца – по [15], кадмия – по [16]. Определение пестицидов производили согласно ГОСТу [17].Результаты и их обсуждение. В первую очередь были определены органолептические показатели качества карамельной патоки. Установлено, что продукт, произведенный из кукурузного крахмала с использованием обоих ферментов, по всем показателям соответствует требуемым нормативам [6]. Тогда как патока, произведенная из пшеничного крахмала, по показателю «прозрачность» не удовлетворяет требованиям государственного стандарта [6]. Она оказалась мутной. Это связано с особенностями производства пшеничной суспензии, из которой производится патока. Пшеничная суспензия требует дополнительного этапа очистки из-за того, что во время взаимодействия с ферментом образуются пентозаны – нерастворимые в воде вещества.Далее определены физико-химические показатели качества патоки. Результаты представлены в таблице 1.    Таблица 1Физико-химические показатели качества карамельной патоки ПоказательКарамельная патокаГОСТ [2]из кукурузного крахмалас использованиемиз пшеничного крахмалас использованиемα-амилазыглюкоамилазыα-амилазыглюкоами-лазыМассовая доля сухих веществ, %,не менее7873787578Массовая доля редуцирующих веществ, %4030,639,631,236-44Массовая доля общей золы, %, не более0,20,40,50,60,4pH5,54,35,03,63,5-6Кислотность, см3, не более6,05,37,06,515Содержание SO2, мг/кг, не более7,08,92,31,240Температура карамельной пробы, °С145155145155145Удельная электрическаяпроводимость, мкСм/см, не более31,53022,533,7200  Из данных таблицы 1 видно, что патока,произведенная с помощью фермента глюкоамилазы, по таким показателям, как «массовая доля сухих веществ» и «массовая доля редуцирующих веществ», не удовлетворяет требованиям государственного стандарта [6]. Данные показатели ниже нормы на 5 и 14 % соответственно. Это свидетельствует о том, что указанный фермент не подходит для производства данного продукта. Значение массовой доли золы превышает норму в патоке, произведенной из пшеничной крахмальной суспензии с использованием α-амилазы и глюкоамилазы, на 25 и 50 % соответственно. Это связано с особенностью производства данной суспензии – в процессе производства образуется больше минеральных веществ, которые не сгорают.Содержание сернистого ангидрида (см. табл. 1), являющегося аллергеном, удовлетворяет требованиям ГОСТа. Однако значение концентрации SO2 в патоке из кукурузного крахмала превышает таковое в патоке из пшеничного крахмала в случае использования α-амилазы в 3 раза, глюкоамилазы – в 7 раз. Данный факт, вероятно, обусловлен особенностями производства, поскольку изначально зерно кукурузы замачивается в сульфаминовой кислоте.Значение температуры карамельной пробы патоки (см. табл. 1), произведенной с помощью α-амилазы, удовлетворяет требованиям ГОСТа, тогда как данный показатель продукта, полученного в присутствии глюкоамилазы, не соответствует требуемым нормативам – выше на 10 °С.pH и значения удельной электрической проводимости патоки во всех случаях (см. табл. 1) удовлетворяют требованиям ГОСТа.Далее определены микробиологические показатели качества патоки, а также показатели ее безопасности. Результаты показаны в таблице 2. Таблица 2Показатели безопасности карамельной патоки ПоказательКарамельная патокаиз кукурузной крахмальнойсуспензии с использованиемиз пшеничной крахмальнойсуспензии с использованиемα-амилазыглюкоамилазыα-амилазыглюкоамилазы12345Ртуть, мг/кг, не более 0,03Не обнаруженоНе обнаруженоНе обнаруженоНе обнаруженоМышьяк, мг/кг, не более 1,0Не обнаруженоНе обнаруженоНе обнаруженоНе обнаруженоКадмий, мг/кг, не более 0,2Не обнаруженоНе обнаруженоНе обнаруженоНе обнаруженоОкончание табл. 212345Свинец, мг/кг, не более 1,0Не обнаруженоНе обнаруженоНе обнаруженоНе обнаруженоПестицидыНе обнаруженоНе обнаруженоНе обнаруженоНе обнаруженоЗараженность мезофильными аэробными и факультативно-анаэробными микроорганизмамиНе обнаруженоНе обнаруженоНе обнаруженоНе обнаруженоФосфорорганические пестицидыНе обнаруженоНе обнаруженоНе обнаруженоНе обнаруженоБактерии группы кишечных палочек (колиформных бактерий)Не обнаруженоНе обнаруженоНе обнаруженоНе обнаруженоБактерии рода SalmonellaНе обнаруженоНе обнаруженоНе обнаруженоНе обнаруженоДрожжи и плесневые грибыНе обнаруженоНе обнаруженоНе обнаруженоНе обнаружено  Из данных таблицы 2 видно, что все показатели безопасности патоки, произведенной из кукурузного и пшеничного крахмала с использованием исследуемых ферментов, соответст­вуют требуемым нормативам [7].Заключение. В настоящей работе получена карамельная патока из кукурузного и пшеничного крахмала с использованием ферментов α-амила­зы и глюкоамилазы; определены показатели ее качества. Установлено, что по органолептичес­ким показателям карамельная патока, полученная из кукурузного крахмала с применениемα-амилазы, полностью соответствуют требованиям ГОСТа. Карамельная патока, произведенная с помощью обоих видов ферментов из пшеничного крахмала, оказалась мутной по сравнению с таковой, произведенной из кукурузного крахмала. Показано, что по всем физико-химическим показателям качества полностью соответствует требованиям ГОСТ карамельная патока, полученная из кукурузного крахмала с применением фермента α-амилазы. Выявлено, что показатели безопасности патоки, произведенной из кукурузного и пшеничного крахмала с использованием указанных ферментов, соответствуют требуемым нормативам. Таким образом, можно заключить, что использование фермента α-амилазы позволяет получить карамельную патоку высокого качества, тогда как фермент глюкоамилаза, обеспечивающий низкое качество, не пригоден для получения данного продукта.