A tartózkodási idő és az enzimkoncentráció hatása frukto-oligoszacharidok szintézisére enzimes membránreaktorban

Abstract

Az egészségtudatos fogyasztói attitűd terjedésével egyre népszerűbbek a jótékony hatású funkcionális élelmiszerek, amelyek bizonyítottan pozitívan befolyásolhatják az egészségi állapotot és különböző betegségek kialakulásának kockázatát is csökkenthetik. Kutatásunkban a prebiotikus élelemiszereken belül az oligoszacharidokkal, azon belül is a frukto-oligoszacharidokkal foglalkoztunk. A piaci igényeket kielégítő nagymértékű ipari előállítást főként reaktorokban végzik, így célzott kutatások zajlanak annak érdekében, hogy minél magasabb fokú konverziót érjenek el, és ennek megvalósításához szükséges optimalizálni az egyes beállítási paramétereket. A szacharózból kiinduló enzimes szintézis végezhető szakaszos, illetve folyamatos üzemmódú reaktorokban. Kutatásunkban a szakaszos, illetve folyamatos üzemű reaktorokban történő szacharóz-frukto-oligoszacharid konverziót vizsgáltuk, valamint azokat a műveleti paramétereket, amelyek nagymértékben befolyásolják a frukto-oligoszacharidok kihozatalát. A szacharóz-frukto-oligoszacharid átalakulást folytonos üzemű enzimes membránreaktorban 6 kísérlettel különböző paraméter kombinációkban vizsgáltuk az enzimkoncentráció (5-40 g/kg) és a tartózkodási idő (1,1-2,0 h) változtatásával. Az elvezetett termék szénhidrát összetételének vizsgálatát nagy hatékonyságú folyadékkromatográfiával végeztük. A szakaszos üzemű keverős-tartályreaktorban végzett szintézis során a szacharóz koncentráció több mint felére csökkent a kiindulási koncentrációhoz képest, míg a frukto-oligoszacharidok hozzávetőlegesen 45%-ban jelentek meg a termékben. Eredményeink azt mutatják, hogy bár az enzimes membránreaktor a termékhozam tekintetében alul teljesít a kevert tartályos reaktorral szemben (45% vs 9,5-40,5%), lehetővé teszi az enzimmentes fruktooligoszacharidok folyamatos előállítását. Nagyobb enzim koncentráció és/vagy hosszabb tartózkodási idő alkalmazásával a termékáramban magasabb polimerizációs fokú frukto-oligoszacharidok (GF3) is megjelentek. Az eredmények alapján meghatároztuk az adott paraméterek optimális beállításait, hogy a lehető legmagasabb fokú konverziót tudjuk elérni.