CS233867B1 - Způsob oxidace D-glukosy na D-glukonovou kyselinu - Google Patents

Abstract

Vynález se týká způsobu oxidace D-glukosy na D-glukonovou kyselinu pomoci enzymu glukosaoxidasy obsažené v myceliu mikroorganismu kultivovaného při výrobě tohoto enzymu. K oxidaci je s výhodou používáno odstředěné dezintegrované mycelium, tj. odpadní produkt výroby enzymu glukosaoxidasy, která je isolována z odděleného supernatantu. Oxidaci D-glukosy je možno provádět bud přímo ve formě jemné suspense mycelia nebo s výhodou pomocí heterogenního biokatalyzátoru připraveného zabudováním mycelia do přírodního nebe syntetického gelu. Vedle čisté D-glukosy je možno k výrobě D-glukonové kyseliny, resp. jejích solí, použít i glukosového sirupu či invertního cukru. V případě invertního cukru je zvláště v kombinaci s požutím heterogenního biokatalyzátoru možno po oxidaci D-glukosy a isolaci Ď-glukonanu sodného získat potravinářsky velmi cennou D-fruktosu.

Description

Vynález se týká způsobu oxidace D-glukosy na D-glukoňovou kyselinu pomocí enzymu glukosaoxidasy.

D-glukonová kyselina, resp. její soli nalezly široké uplatnění v řadě průmyslových odvětvích /složky barviv, stabilizátory enzymů v biodetergentech, zpomalovače tuhnutí betonu, složky galvanizačních lázní při čištění povrchu hutních výrobků atd./ i ve zdravotnictví /aplikace vápníku ve formě D-glukonanu vápenatého/.

Oxidaci D-glukosy, ze které se D-glukonová kyselina vyrábí, je možno realizovat chemicky, elektrolyticky či enzymově. Při chemické oxidaci byla použita řada oxidačních Činidel, především halogenů a jejich kyslíkatých sloučenin /bromu, chlorového vápna ap./. Byla též aplikována oxidace kyslíkem za katalytického účinku platinového nebo palladiového katalyzátoru, V poslední době. se zavádějí mikrobiální a enzymové výrobní postupy, které jsou ve. srovnání s chemickou či elektrolytickou oxidací energeticky, technologicky a hlavně ekonomicky výhodnější.

Způsobem podle vynálezu se oxidace D-glukosy provádí dezintegrovaným myceliem mikroorganismu kultivovaného při výrobě enzymu glukosaoxidasy. K oxidaci se s výhodou používá odstředěné dezintegrované mycelium, tj. odpadní produkt výroby enzymu glukosaoxidasy, která je isolována z odděleného supernatantu. V odpadním myceliu zůstává značný podíl glukosaoxidasové i katalasové aktivity využitelné pro uvažovanou aplikaci.

Oxidaci D-glukosy dle vynálezu je možno provádět buS přímo jemnou suspensí mycelia. nebo s výhodou pomocí heterogenního biokatalyzátoru připraveného zabudováním mycelia do přírodního nebo synthetického gelu. Podmínky reakce jsou analogické enzymové

233 867 katalyse využívající čisté či imobilisované glukosaoxidasy, tj. za normální teploty a tlaku při udržovaném pH s výhodou kolem 6 až 7. Spotřebovaný kyslík, který je z 50 % regenerován činností v reakční směsi přítomné katalasy /rozkládající vznikající je možno doplňovat provzdušňováním pouhým vzduchem.

Vyrobená glukosaoxidasa se přitom může použít v jiných oblastech národního hospodářství, kde je nutná aplikace isolovaného enzymu /především v laboratořích klinické biochemie při selektivním stanovení D-glukosy, při konzervaci potravin a jiných materiálů ap®/.

Vedle čisté D-glukosy je možno k výrobě D-glukonové kyseliny podle vynálezu použít i glukosového sirupu /amylasami a amyloglukosidasou rozštěpený škrob/ či invertního cukru. V případě invertního cukru je zvláště v kombinaci s použitím heterogenního biokatalysatoru možno po oxidaci D-glukosy a isolaci D-glukonové kyseliny získat potravinářsky velmi cennou D-fruktosu.

Vynález je dokumentován příklady použití.

Příklad 1

Ke 150 1 odpadního mycelia Aspergillus niger /s 10 % vlhkého .nerozpustného podílu/ bylo přidáno 50 kg 60% glukosového sirupu a reakční směs byla při 25 °G míchána otevřenou 6 lopatkovou turbínou s průměrem 1/5 reaktoru při 400 ot/min. Reakční směs byla vzdušněna 80 1 vzduchu/min. s přívodem pod míchadlo. pH reakční směsi bylo udržováno přídavkem 16% hydroxidu sodného na pH 6,0 s celkovou spotřebou 24 1 roztoku během 6 h. Pro odpěňování nebyl používán chemický odpěňovací prostředek, dostačující bylo mechanické odpěňování pomocí jednoduchého míchadla umístěného do pěny. Reakční směs byla zpracována centrifugací, ¥ supernatantu přítomná bílkovina byla denaturována zahřátím na 80 až 90 °G po dobu 0,5 h a vzniklá sraženina byla odfiltrována po přídavku karborafinu. Filtrát byl zahuštěn ke krystalizaci a po přidání methanolu bylo získáno 18 kg D-glukonanu sodného.

Příklad 2

K 500 g vlhkého dezintegrovaného mycelia Aspergillus niger /po oddělení supernatantu - meziproduktu výroby enzymu glukosaoxidasy/ ve 2 1 fyziologického roztoku bylo za míchání přidáno 40 g akrylamidu, 2,2 g R,N^z-methylenbisakrylamidu, 25 ml 5% roztoku 5-dimethylaminopropionitrilu a 25 ml 2,5% roztoku persíranu draselného. Po ztuhnutí byl vzniklý gel temperován 50 minut při 57 °C ve vodní lázni a poté byl rozmixován. Získaný imobilisovaný preparát mel glukosaoxidasovou aktivitu 0,5 ukat/g sušiny vytvořeného biokatalyzátoru.

Získaný biokatalyzátor byl přidán k 2 500 ml 20% D-glukosy. Reakční směs byla intenzívně míchána a vzdušněna přívodem 5 1 vzduchu za minutu. pH reakční směsi bylo udržováno přídavkem 16% roztoku hydroxidu sodného na hodnotě 6,0. Po spotřebování 650 ml louhu byla reakční směs zfiltrována a filtrát byl zahuštěn na vakuové rotační odparce. Po přidání methanolu bylo získáno 550 g L-glukonanu sodného.

Příklad 5

Roztok 0,5 kg vodního skla a 2.1 vody byl okyselen 6 M kyselinou mravenčí na plí 5,9. Po přidání 120 g vlhkého odstředěného dezintegrovaného mycelia Aspergillus niger byla směs míchána 5 h při 25 °G. Vytvořený hydrogel oxidu křemičitého se zabudovaným myceliem byl promyt 5 krát 5 1 vody. Získaný biokatalyzátor vykazoval glukosaoxidasovou aktivitu 0,7 ukat/g sušiny. Získaný biokatalyzátor byl přidán kil invertního cukru získaného hydrolysou 40% roztoku sacharosy. Oxidace přítomné D-glúkosy byla prováděna postupem popsaným v příkladu 2.

Po spotřebování 290 ml 16% hydroxidu sodného byla reakční směs zfiltrována a zahuštěna na přibližně 65% roztok. Po přidání methanolu. a zaočkování bylo krystalizací přes noc při 4 °G získáno. 250 g D-glukonanu sodného. Matečné louhy byly zahuštěny na rotační odparce ve vakuu vodní vývěvy.

Chromátografií /ve spojení s detekcí pomocí průtočného refraktometru/ na skleněné koloně 500 x 55 mm plněné katexem Ostion LG-KS 0806 v sodném cyklu bylo při průtoku 5 ml deionisované vody za minutu a nástřiku na kolonu 24 g směsi látek ve 25 ml vody zís káno celkem 204 g D-fruktosy a 7,6 g zbylého D-glukonanu sodného.

Claims (3)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Způsob enzymatické oxidace D-glukosy na D-glukonovou kyselinu glukosooxidásou, vyznačující se tím, že se oxidace provádí dezintegrovaným myceliem mikroorganismu kultivovaného při výrobě glukosooxidásy.
2. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že se oxidace provede sedimentem dezintegrovaného mycelia po oddělení superjnatantu sloužícího k isolaci enzymu glukosaoxidasy.
3. 3. Způsob podle bodu 1; vyznačující se tím, že se oxidace provede dezintegrovaným myceliem, případně jeho sedimentem, zabudovaným do přírodního či synthetického gelu.