Способ получения фруктозы

 

рте!, и" т э н, ;," . ° ня

ОПИСА И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистимеских

Республик (11).823626

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту (22) ЭаявлЕио 30.01,74(21) 1993451/28-13 (5е) М. Кл..2

С 13 К 11/00 (23) Приоритет - (32) 30.01.73

Гюсударстаееый «сметет

Сювета И««астров СССР аю делам «ааюретеаее и ют«рмт«« (31) ф е. 1229 (33т ВенгРиЯ (43) Опубликоваио05.09.78. толлетеиь № 33 (53) УДК 664.162. ! .036 48(088.8 (45) Дата опубликования описания 09.08.78 (72) Автори .изобретения

Иностранцы

Паль болгар, Тибор Юхас, Янош Tm, Ференц Концики„.Эди Сатмври, Папь Бенде, Янош Хелло, аттемер Ласло, Агоштон Хошчке (Венгрия) и Андраш Янош ВайгртДирк Йоханнес Блааубоер {Дания)

Иностранная фирма

"Наарпен Интернэшнл Н. В. (Ниде Фанцы) (73) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФРУКТОЗЫ

Изобретение относится к ферментным процессам попучения фруктозы.

Известен способ получения фруктозы, предусматривающий приготовление энэима, осахаривание крахмапа ферментным препаратом глюкозоамилазой до глюкозы, и затем изомеризацию последней глюкоэоиэомеризой до фруктозы„отделение раствора от фермента, очистку и концентрацию сиропа Я. о

Согласно известному способу для удои летворительной конверсии глюкозы во фруитозу требуется не менее 80 часов при условии добавления достаточна о копичества фермента Для производства фруктоэноглюкоэной смеси из крахмала время процесса колеблется от 128 до 140 часов.

Цель изобретения заключается в ускорении процесса получения фруктозы, Для этого в предложенном способе осахаривание ожнженного крахмала до глюкозы и иэомериэацию глюкозы осуществпяюа одновременно путем введения ферме нтного препарата, имеющего глюкоэоамипаэную и глюкоэоизомераэную активность. На 1 кг углеводов в исходном сырье спедует добавлять ферментный препарат, имеющий 50-500 единиц .глюкоэоамилазной активности и 200020000 единиц глюкозоиэомеразной активности. Процесс целесообразно осушест влять при температуре 40-80 C и рН

5,0 7,5, преимущественно при 60-70 С и рН 6,0-6,5.

Предложенный способ эакпючается в следующем.

В качестве исходного материапа используют крахмал, ожиженный нагреванием, конвертированный кислотой или энзимом микробного происхождения, например бам» териальной или грибковой амилазой илн энэимами сопода, Такие ожиженные крахмалы могут иметь ДЭ (декстрозный w вивалент) от 0 до 67 Они могут содержать до 45% глюкозы, Паста ожиженнаго крахмала содержащая от 15 до 50% сухих веществ, предпочтительно 30-40%, нагревается до температуры 40-80 С, преимущественно до 60-70 С, и рН устанавливается 5,0-7,5, преимущественно

6,06,5. Глюкозоамилаза и глюкозоизо мераэа, добавляются одновременно в количествах, соответствующих 50-500 ЕГА, предпочтительнее 75-150 ЕГА, и 2000- 20000 ЕГИ, предпочтительнее 350012000 ЕГИ, на 1 кг. углеводов в пасте.

Одна единица ЕГИ представляет количество глюкамидазы. которое катализирЯЭТ получение 1 г декатроэы за1 час при рН Ф,2 и 60 С иэ растворимого крахмала.

Одна единица ЕГА представляет количество гдюкозоизомеразы, катадиэирующее образование 1 мг фруктозы из глю козы за 1 час при 70 С и, рН 7,2.

Для воздействия энэимов на молекулы

15 крахмала желатиниэация частиц крахмала неизбежна Желатиииэация происходит под действием воды и тепла и в некоторых технических устройствах одновременно прилагаются срезываюшие сиды. Для умен

20 щения вязкости желатинированной крахмальной пасты нредваритедьно;могут добавпяяъся энзнмы с б< -амилаэной активностью перед желатиииэацией, во время ее иди непосредственно после нее.

Многие с(, «амилазы обнаруживают azxmaaoc s в пределах условий процесса, указанных вьине, ддя совместного действия глюкозоамилазы и глюкоэо — иэомеразы.

Поэтому уменьшаюшэе вязкость дейст

ЗО вие о . -амилазы на желатинированный крахмал может быть комбинировано с процессом изобретения. Для такого действия требуется О(- -амидазная активность в 400000-800000 МВЕ (модифицировав-, /5 иых единиц Вольгемута ) на 1 кг крах-. мала»

Имеющиеся в продаже энэимы, приобретаемые у производителей, стандартиэированы по активности путем смешивания энэимов с подходящими растворителями или инертными наполнителями. Очевидно, что применение отдельных энэимов несколько обременитедьно. Поэтому другой целью этого изобретения является дать энзима 4 тические смеси для производства фруктозы иэ крахмала или содержащего крахмал сырья, которые обнаруживают комбинированную активность ц(. -амидазьь-гдюкозаамилазы - глюкоэоизомеразы. Такие препараты стандартиэированы по их отдельным активностям, Комбинированные энзимные препараты дая применения в процессе изобретения, должны составляться так чтобы соде > 55 жать соответствующие активности в пределах, указанных выше в описании индивидуальных энзимов.

Полученные растворы углеводов, содержашие фруктозу, могут быть очищены

25 4 с помощью операций известных pjlg очйот ки других, хорошо известных растворов углеводов, т. е. обработкой активирован ным углем, ионообменниками, активными глинами,. епектродиалиэом, и т. д, Приме нение SO при некоторых процессах кои версии крахмала не является вредным для гдюкоэоамилазы или глюкозоизомеразы.

Пример 1 Панучение глюкозного перерабатываемого сырья с ДЭ-96 иэ картофельного крахмала (известный про цесс).

1000 r картофельного крахмала (влажность 18%) было смешано с 1600 г воды и 1,07 г Теназы М (0,13% на сухой крахмал}, Смесь перемешивали нри рИ 6,5 20 ми-. нут, повышая температуру от 50,до

70 С, поддерживали при 70 С 10 минут, повышали до 80 С в течение 5 минут, выдерживали при этой температуре еще

20 минут, Посде этого ДЭ был равен 18, Температуру снижади до 60@(. и раэ. бавпенной хлористоводородной кислотой дово@иди рН до 4ф24

Затем добавляли 1,83 мп глюкозоамидазы (амилоглюкозидаза L 100 Майлза) с активностью 100 ЕГА/мл и температуру поддерживали на указанном уров не 48 часов при непрерывном перемещивании. После этого периода ДЭ был равен 96,7.

Пример 2, Получение гдюкоэного перерабатываемого сырья с ДЭ-96 из кукурузного крахмала (известный процесс).

1000 г кукурузного крахмала (влажность 14%) было смешано с 1720 г воды и 1,12 г Тенаэы Й (0,13% на сухой крахмал) °

Условия процесса были такие же, как в примере 1, за исключением того, что о конечная температура 85 С поддерживалась в течение 35 минут.ДЭ был равен

12, Осахаривание проводилось как в приыере 1 с помощью 1,81 мд амилогдюкозидазы L 100 Майлза.

В конце работы ДЭ был равен 96 1, Пример 3. Конверсия перерабатываемого сырья с ДЭ 96 примеров 1 и 2 во фруктозно-гдюкозный сироп (иэ вестный процесс).

Глюкозные исходные материалы с ДЭ, равным 96, примера 1 и 2 были конвертированы глюкозо-изомеразой. Условия и результаты показаны в табл. 1.

623525

Табл ица 1

Начальный ДЭ

9 67

91,2

96,1

91,0

0,2

0,02

0,2

0,02

6,2

7,5, 90

48,8

44,4

44,8

Глюкоза, % по весу от сухих веществ

46,6

46,2

Табл ица 2. Начальный ДЭ

0,2

0,2

0,02

0,02

6,2 бю2

72

Время реакции, час

% глюкозы на сухое вещество

Добавленные стабилизаторы, вес. % на весь раствор:

NgSO 7Н,О соСг, ьн,о рН (непрерывно регулируемое с помощью 0,1 í NaOH )

Содержание глюкозы, ЕГИ/г глюкозы

Время реакции, час

% конверсии исходной глюкозы

Фруктоза, % по весу от сухих веществ

Из примеров 1-3 можно видеть, что производство неочищенного фруктозноглюкозного сиропа все еше требует улуч- шения и исходя из ожиженного крахмала, s зависимости от вида процесса, требует

138 часов

Пример 4.; Получение фруктозноглюкозного сиропа путем одновременного действия глюкозоамилазы и глюкозоизоме разы, Йобавле нные стабилизаторы, вес.% на весь раствор:

М SQ 7Н 0 . СоСС 6 Н О . Температура, С, рН (непрерывно регулируемое с помощью 0,1н МсюОН ) Ожижениые картофельный и кукурузный крахмалы примеров 1 и 2 были подвергнуты действию комбинированного энэпмного препарата, имеющего глюкозоамилазную и глюкозоизомеразную активность, Энзимный препарат имел стандартизи рованное содержание 50 ЕГА и 1000 ЕГИ на грамм, Для конверсии 1000 г ожиженных твердых веществ крахмала применялось

4О 70

623525

Ожиженный крахмал

Картофельный примера 1

Кукурузны fi примера 2

46,1

45 9

43Ф верторе Кройера хпористоводородной кислотой до ДЗ, равным 17,5.

Для конверсии во фрухтозу было вэе ЗО то -10 кг этого продукта. Разбавленным едким натрием было установлено рН 6„2 и поддерживапось на атом уровне. Ста и гнюкозоизомераза (8 ЕГИ на 1 г твердых веществ).

Через 48 часов было установлено, что о соДержится гпюкоэи 2О,6% по весу, фрукКомбинированная илейстеризация, ocazaриванке и иэомеризация продолжались

50 часов, после чего t. раствор бьщ отфильтрован йа фильтрпрессе. Полученный прозрачный раствор содержал 755 кг су хих веществ на общий вес 3551 кг, фрук»

Фруктоэа, % по весу от оухик веществ

Глюкоза, % по весу от сукка веществ

Общее время реакккк длк попучейия фруктозне-и люкоэкогв сиропа из ожиженf наго крахмала с кэмопыо комбинирован» иа о экзкматичеокегв препарата состав лико тошвкв 72 чюсае

Пример 5 53О г пшеничного куакмала (влажность 14%) было смещэ ке с L500. г води и.Q 6 г Теказы Ф i

Уекевкя процесса были такие же, как в а@@эре 1.йосле ожижения ДЭ был равен 1 8. Флаждэкке д© 65 Q регулирование рН

+ дозЩмжкк стабилизаторов были такие же как в щжмере 1.

Была добавлено 3,8 r комбинированного энэимкого препарата (50 ЕГА и

ОООО ЕГИ,} и реакционная смесь выдержквакась при 65 C и рН 6,2 60 часов, Поапе этак о периода содержание фруктозы было 7э9% люко 46 1% оикгооакарндов 6% от веса сухого вещества

Пример 6, Попучение 4руктозноглюк©экого сиропа иэ дробленой кукурузы путем одновременного действия OLамкваэы, глюкезоамиказы и глюкозоизо» меразые

LOGO кг дробленой кукурузы, лишенной

Ьародьппей, и 3000 кг воды нагревали в заиаркнке Генка кри 6 атм в течение 1 чаое. Содержимое было перенесено затем в ж кый чан, немедленно салаждено до 66 С, рН доведено до 6,2 и цоддерl жнвалось постоянным на этом уровне до конца процесса, равно как и температура.

Стабилизаторы были добавлены в таких же количествах, как в примерах 3 и 4.

Было добавлено 6,5 si .энэимкого пр каратау имеющего альфаамилазную аи тквность 1 QQQQQ ИВЕ/г, амкпоглюко- эидаэную активность 50 ЕГА и глюкоза изомеразную активность 1000 ЕГИ/г.

Продолжение таблицы 2 тозы содержалось 316 кг, глюкозы 344 кг, ди-и опигосахаридов 75 кг, Раствор дпя обесцвечивания, обеззопивания и удапения азотистых веществ был обработан активированным углем и, ионообменной смолой, как обычно дпя заводского кукурузного сиропа„ и наконец сконцентрирован в пленочном испарителе до содержания твердых веществ

75%. Получившийся сироп был кристель но прозрачным и содержап фруктозы 32% по весу, глюкозы 35% по весу, ди-и опигосахаридов 7,7% по весу и ц-псикозы нудь.

Пример 7, Суспензия кукурузно го,крахмала с содержанием 44 вес.% су хих веществ была клейстеризована в конбилизаторы были добавлены согласно примеру 4, и температура поддерживалась о в 65 С. Была добавпена глюкозоамилаза (0,25, ЕГА на 1 г твердых веществ .тозы 21,2% по весу,Х)-псикозы нет, ди-и пописахариды составпяют остапьное, Формула иэобрете ник

1. Способ получения фруктозы,,дусматрнвающий осахаривание ожиженного

;крахмала до глюкозы в изомеризацию глюк козы во фруктозу, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью ускорения процеоса, осахаривание ожиженного крахмала до глюкозы и изомеризацию глюкозы осу» ществляют одновременно путем введения ферментного препарата, имеющего глюкозоамилазную и глюкцзоизомеразную активность.

2, Способ по и. " о т л и ч а юшийся тем, что ..а 1 кг углеводов в

,. cü

9 .,623525 .. исходном сырье добавляют йтиыйо ;.пфн,40+0 С и рН 5,0-7,5, преимуществ препарат, имеющий 50-500 единиц глю- венно при 60-70 С и рН 6,0-6,6. козоамилазной активности и 2000-20000 Источники информации, принятые ве единиц глюкозоизомеразной активности. внимание при экспертизе:

3, Способ по п. 1, о т л и ч а ю - 1, Патент Франции Ж 2086752, шийся тем, что процесс осуществляют кл. С 13 К 1/00, 1971.

Составитель Г. Лошкарев

Редактор О. Иванова Техред А. Алатырев Корректор С. Гарасиняк

Заказ 4742/2 Тираж 456 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, ?Ь.35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал . 1ПП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4