CS275886B6

CS275886B6 - Enzyme agent for the preparation of invert sugar

Info

Publication number: CS275886B6
Application number: CS823787A
Authority: CS
Inventors: Peter Rndr Csc Biely; Maria Rndr Csc Vrsanska; Bohumil Rndr Csc Zitnansky; Sona Ing Huncikova; Jozef Ing Kohut; Marta Ing Zavrelova
Original assignee: Chemicky Ustav Sav
Priority date: 1987-11-17
Filing date: 1987-11-17
Publication date: 1992-03-18
Also published as: CS8708237A2

Abstract

•Enzýmový preparát na přípravu invertného cukru enzýmovou hydrolýzou sacharózy. Preparát pozostáva z lyofilizovanej alebo sušenej frakcie buňkových stien kvasiniek Saccharomyces cerevisiae, ktorá představuje odpad pri izolácii rozpustných kvasničných bielkovín pře potravinářské účely po mechanickej dezintegrácii kvasiniek. Aktívnou zložkou preparátu je zvyšok cytoplazmy obsahujúci invertázu o enzýmovej aktivitě .100 až 4 000 jednotiek invertázy v 1 g lyofilizovaného preparátu. Aktívna zložka umožňuje jednoduchú přípravu invertného cukru vhodného na přípravu krmív pře jarně a jesenné podnecovanie včiel, pře prikrmovanie včiel v bezznáškovom období a v oplodničkoch a na zazimovanie. Krmivá sa dajú kombinovat’ s dalšími nutričnými a liečivými preparátmi.• Invert preparation enzyme preparation sugar by enzymatic hydrolysis of sucrose. Preparation it consists of lyophilized or dried Yeast Saccharomyces cell wall fractions cerevisiae, which represents waste in isolating soluble yeast Protein Food Purposes After Mechanical yeast disintegration. Active the component of the preparation is the rest of the cytoplasm containing enzyme activity invertase .100 up to 4,000 invertase units in 1 g lyophilized preparation. Active component allows simple preparation of invert sugar suitable for the preparation of feed for spring and spring autumn incitement of bees, feeding of bees in the endless period and in the insemination and wintering. Feeding is possible other nutritional and medicinal preparations.

Description

Vynález sa týká enzýmového preparátu na přípravu invertného cukru,The invention relates to an enzyme preparation for the preparation of invert sugar,

Rieši využitie frakcií buňkových stien získaných po mechanickej dezintegrácíi kvasinek Saccharomyces cerevisiae za účelom izolácie rozpustných bielkovín pře humánnu výživu, ako enzýmového preparátu na přípravu invertného cukru hydrolýzou sacharózy a cukrového cesta vhodného na krmenie včiel.It addresses the use of cell wall fractions obtained after mechanical disintegration of the yeast Saccharomyces cerevisiae to isolate soluble proteins for human consumption as an enzyme preparation for the preparation of invert sugar by hydrolysis of sucrose and a sugar dough suitable for bee feeding.

V poslednom období sme svedkami zvýšenej starostlivosti o včelstvá, ktorej súčastou je krmenie včiel lačnými sacharidmi. V potravě včiel hrajú najdfiležitejšiu úlohu jednoduché šestuhlíkaté sacharidy, D-glukóza a D-fruktóza, základné stavebné zložky disacharidu socharózy. Sacharóza je včelmi utilizovaná iba po predošlej hydrolýze na D-glukozu a D-fruktózu, ktorá se uskutečňuje enzýmom invertázou (EC 3.2.1.26). Invertázu vylučujú včely do prijímanej potravy. Sacharóza sa používá na krmenie včiel v čase jarného a jesenného podnecovania, na prikrmovanie v bezznáškovom období a po vytočení medu na zazimovanie.Recently, we have witnessed increased care for bee colonies, which includes feeding bees with hungry carbohydrates. Simple hexagonal carbohydrates, D-glucose and D-fructose, the basic building blocks of sucrose disaccharide, play the most important role in bee food. Sucrose is utilized by bees only after previous hydrolysis to D-glucose and D-fructose by the enzyme invertase (EC 3.2.1.26). Invertase is secreted by bees into the diet. Sucrose is used to feed bees during spring and autumn incitement, to be fed during the endless period and after turning the honey for winter.

Najvhodnejšínii druhmi krmív sú tie, ktoré majú vláčnu konzistenciu, ako je napr. cukromedové cesto, na přípravu ktorého je potřebný med v množstve zhruba jednej štvrtiny hmotnosti cesta. Vláčné cesto na krmenie včiel sa dá připravit’ z práškového cukru (sacharózy), ak sa med nahradí invertným cukrom. Invertný cukor sa připravuje chemickou alebo enzymatickou hydrolýzou sacharózy (Bacílek 3. a spol., 3. Apic. Res. 19, 187, 1980; Vojakina A. E. a spol., PRI Patent No. 780 901, SU 676 370). Chemická hydrolýza sa katalyzuje organickými alebo anorganickými kyselinami pri zvýšenej teplote, napr. kyselinou mliečnou pri 100 °C. Za určitý přísné kontrolovaných podmienok kyslá hydrolýza sacharózy vedle k uspokojivým výsledkom. Vo váčšine prípadov však chemická hydrolýza vedie k dekompozici! časti sacharidov za tvorby látok, ktoré sú pre včely toxické, napr. 5-hydroxymethyl-2-furaldehyd (HMF).The most suitable types of feed are those which have a supple consistency, such as e.g. sugar dough, for the preparation of which honey is needed in an amount of about one quarter of the weight of the dough. A fibrous dough for bee feeding can be prepared ’from powdered sugar (sucrose) if honey is replaced by invert sugar. Invert sugar is prepared by chemical or enzymatic hydrolysis of sucrose (Bacílek 3. et al., 3. Apic. Res. 19, 187, 1980; Vojakina A. E. et al., PRI Patent No. 780,901, SU 676,370). Chemical hydrolysis is catalyzed by organic or inorganic acids at elevated temperature, e.g. lactic acid at 100 ° C. Under certain strictly controlled conditions, acid hydrolysis of sucrose in addition to satisfactory results. In most cases, however, chemical hydrolysis leads to decomposition! parts of carbohydrates to form substances that are toxic to bees, e.g. 5-hydroxymethyl-2-furaldehyde (HMF).

K tvorbě toxických látok nedochádza při enzýmovej hydrolýze sacharózy účinkom invertázy. Ako zdroj invertázy sa najčastějšie používajú pekárenské kvasinky. Invertáza sa v nich nachádza v periplazmatickom priestore pod buňkovou stěnou a na efektívnu hydrolýzu sacharózy je potřebné enzým z buniek uvolnit’. Obvyklou technikou přípravy invertného cukru pomocou kvasiniek je zahrievanie zmesi sacharózy a droždia na teploty 60 až 100 °C, čím sa uvolní invertáza a zvýšením teploty sa rozklad sacharózy značné urýchli. Tento postup je energeticky náročný a vyžaduje prísnu kontrolu teploty a intenzívně miešanie zahrievaných zmesi. Výhodnějšie sú tie postupy, ktoré využívajú homogenáty kvasiniek připravené mechanickou dezintegráciou buniek, připadne centrifugáciou vyčírené extrakty buniek. Homogenáty kvasiniek sa vo velkom meradle pripravujú za účelom izolácie vnútrobunkových bielkovín, ktoré sa dajú použit v potravinárskom priemysle ako doplnok ludskej výživy. Váčšina procesov získavania kvasničných homogenátov na přípravu bielkovín pře potravinářské účely je založená na mechanickej dezintegrácii kvasiniek skleněnými alebo kovovými gulóčkami (tzv. balotínou)) Bielkoviny sa z homogenátov izolujú po odstranění buňkových stien, napr. centrifugáciou. Frakcia buňkových stien získaná v prevádzkových podmienkach má tekutú konzistenciu v dósledku přítomnosti vysokého obsahu na invertázu bohatej cytoplazniatickej tekutiny. Takže hladina invertázy v stenovej frakcii nie je ovela nižšia ako v cytoplazme. Nepremytá frakcia buňkových stien kvasiniek představuje takto potenciálny zdroj technickej invertázy, ktorá sa dá využit na přípravu invertného cukru pře včelárske účely. Invertný cukor sa dá připravit’ vo vysokej koncentrácii, ktorá umožňuje připravovat’ cukrové cesto, ktoré včely konzumujú a ktoré vyžaduje od včiel menšiu námahu na spracovanie, než krmivá na báze čistej sacharózy.The formation of toxic substances does not occur during the enzymatic hydrolysis of sucrose by the action of invertase. Bakery yeast is the most commonly used source of invertase. Invertase is located in the periplasmic space below the cell wall and the enzyme needs to be released from the cells for efficient hydrolysis of sucrose. A common technique for preparing invert sugar using yeast is to heat a mixture of sucrose and yeast to temperatures of 60 to 100 ° C, thereby releasing the invertase and increasing the temperature significantly accelerating the decomposition of sucrose. This procedure is energy intensive and requires strict temperature control and vigorous stirring of the heated mixtures. More preferred are those processes which use yeast homogenates prepared by mechanical disintegration of the cells or by centrifugation of the clarified cell extracts. Yeast homogenates are prepared on a large scale to isolate intracellular proteins that can be used in the food industry as a supplement to human nutrition. Most processes for obtaining yeast homogenates for the preparation of proteins for food purposes are based on the mechanical disintegration of yeast by glass or metal balls (so-called ballotine).) Proteins are isolated from homogenates after removal of cell walls, e.g. centrifugation. The cell wall fraction obtained under operating conditions has a fluid consistency due to the presence of a high content of invertase-rich cytoplasmic fluid. Thus, the level of invertase in the wall fraction is not much lower than in the cytoplasm. The unwashed fraction of yeast cell walls thus represents a potential source of technical invertase, which can be used to prepare invert sugar for beekeeping purposes. Invert sugar can be prepared in a 'high concentration' which makes it possible to prepare a sugar dough that bees consume and which requires less bees to process the bees than pure sucrose-based feeds.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že enzýmový preparát invertázy na přípravu invertného cukru pozostáva z frakcie buňkových stien kvasiniek Saccharomyces cerevisiae, obsahujúcej zvyšok cytoplazmy s invertázou o enzýmovej aktivitě 100 až 4 000 jednotiek invertázy v 1 g lyofilizovaného preparátu. Stěnová frakcia sa po izolácii, napr. centrifugáciou, buň lyofilizuje alebo suší a v pevnej formě sa uchovává, čím sa vylúči jej mikrobiálna kontaminácia a nároky na uchovávanie v zmrazenom stave. Využitie stenovej frakcie akoThe invention is based on the fact that the invertase enzyme preparation for the preparation of invert sugar consists of a cell wall fraction of the yeast Saccharomyces cerevisiae containing the remainder of the cytoplasm with invertase with an enzyme activity of 100 to 4,000 units of invertase in 1 g of lyophilized preparation. After isolation, e.g. by centrifugation, the cell is lyophilized or dried and stored in solid form, thus eliminating its microbial contamination and frozen storage requirements. Use of wall fraction as

CS 275886 8 6 zdroja invertázy na přípravu invertného cukru představuje vysoký stupeň zhodnotenia zatial’ prakticky bezcenného materiálu.CS 275886 8 6 sources of invertase for the preparation of invert sugar represents a high degree of recovery of hitherto practically worthless material.

Výhodou použitia vyššie popísanej frakcie nepremytých buňkových stien kvasiniek na přípravu invertného cukru je to, žeThe advantage of using the above-described fraction of unwashed yeast cell walls to prepare invert sugar is that

- sa jedná o výnimočne lačný zdroj invertázy;- it is an exceptionally hungry source of invertase;

- enzýmový preparát je stabilný v lyofilizovanum alebo suchotu stave počas skladovania pri izbovej teplote;- the enzyme preparation is stable in the lyophilized or dry state during storage at room temperature;

- preparát obsahuje okrem invertázy rad iných bielkovín, ktoré zvyšujú nutričnú hodnotu včelám ponúkaného krmivá na báze invertného cukru;- the preparation contains, in addition to invertase, a number of other proteins which increase the nutritional value of the invert sugar-based feed offered to bees;

- přítomnost’ buňkových stien v preparáte umožňuje mikroskopické kontrolu původu invertného cukru, čím sa vylučujú možnosti jeho zneužitia na narúšanie prírodného medu;- the presence of cell walls in the preparation allows microscopic inspection of the origin of the invert sugar, thus precluding the possibility of its misuse to disturb natural honey;

- umožňuje viesť přípravu invertného cukru v takých koncentrovaných roztokoch sacharózy, ktoré sú vhodné na přípravu cukrového cesta bez zahusťovania priamym miešaním s práškovým cukrom.- makes it possible to carry out the preparation of invert sugar in such concentrated sucrose solutions which are suitable for the preparation of a sugar dough without concentration by direct mixing with powdered sugar.

Příklad 1Example 1

Suspenzia pekárenských kvasiniek obsahujúca 10 % objemových buniek sa dezintegruje na prietokovom dezintegrátore FRYMA, typ MSM-12 pri prietoku 6 až 7 litrov/hod a 80 % obj. plnění dezintegračného priestoru balotíncu o priemere 0,75 až 1 mm při otáčkách rotora 3 000/niin. Vytekajúca zmes sa centrifuguje pri 2 650 g po dobu 30 min a sediment pozostávajúci z buňkových stien a malej časti intaktných kvasiniek sa lyofilizuje. Lyofilizovaný preparát sa použije na přípravu invertného cukru.The baker's yeast suspension containing 10% by volume of cells is disintegrated on a FRYMA flow disintegrator, type MSM-12 at a flow rate of 6 to 7 liters / hour and 80% by volume. filling the disintegration space of the ballot paper with a diameter of 0.75 to 1 mm at a rotor speed of 3,000 / niin. The effluent mixture is centrifuged at 2,650 g for 30 min and the sediment consisting of cell walls and a small portion of intact yeast is lyophilized. The lyophilized preparation is used to prepare invert sugar.

Sacharóza 2 kg sa rozpustí v 1,2 1 vody, roztok sa okyselí 5 až 10 nil octu na pH 4,5 až 5,0 a přidá sa 5 až 10 g lyofilizovaného preparátu buňkových stien vopred suspendovaných v malom objeme vody. Invertný cukor sa získá po 3 až 5 dňovej inkubácii při 24 °C a po 2 až 3 dňovej inkubácii pri 37 °C. Tvorba invertného cukru sa sleduje polarinietricky. Příprava invertného cukru sa dá v letných mesiacoch realizovat’ bez spotřeby energie kdekol’vek v teréne. Invertný cukor takto získaný je vhodný na přípravu cukrového cesta na krtiienie včiel miešaním so 6 až 8 kg práškového cukru.Sucrose 2 kg is dissolved in 1.2 l of water, the solution is acidified with 5 to 10 .mu.l of vinegar to a pH of 4.5 to 5.0 and 5 to 10 g of a lyophilized cell wall preparation pre-suspended in a small volume of water are added. Invert sugar is obtained after 3 to 5 days incubation at 24 ° C and after 2 to 3 days incubation at 37 ° C. The formation of invert sugar is monitored polarinetrically. The preparation of invert sugar can be carried out in the summer months without consuming energy anywhere in the field. The invert sugar thus obtained is suitable for preparing a sugar dough for feeding bees by mixing with 6 to 8 kg of powdered sugar.

Příklad 2Example 2

Postupuje sa tak ako v příklade 1 s tým rozdielom, že kvasinky sa dezintegrujú balotínou v dezintegrátore (FRYMA (Švajčiarsko), typ MSM - 65) a že miesto 1,2 1 vody sa sacharoza rozpustí v 1,8 1 vody. Invetný cukor sa v tomto případe získá po kratšej době, po 2 až 4 dňovej inkubácii při 24 °C a po 1 až 2 dňovej inkubácii pri 37 °C. Roztok invetného cukru je vhodný na krmenie včiel v tekutom stave. Pře použitie invertného cukru v potravinárstve je nutné buňkové steny z něho odstranil’ filtráciou. Cukrové cesto sa dá z takto vyrobeného invertu připravit’ iba po predošlom zahuštění, najlepšie vo vakuu pri zníženej teplote. Z celkového objemu třeba v takom případe odpařit’ přibližné 0,6 1 vody.The procedure is as in Example 1, except that the yeast is disintegrated with ballotine in a disintegrator (FRYMA (Switzerland), type MSM-65) and that instead of 1.2 l of water, sucrose is dissolved in 1.8 l of water. In this case, the sugar is obtained after a shorter time, after 2 to 4 days of incubation at 24 ° C and after 1 to 2 days of incubation at 37 ° C. The inventive sugar solution is suitable for feeding bees in a liquid state. To use invert sugar in the food industry, cell walls must be removed by filtration. The sugar dough can be prepared from the invert thus produced only after previous concentration, preferably in vacuo at reduced temperature. In this case, approximately 0.6 l of water must be evaporated from the total volume.

Účinnost’ enzýmového preparátu sa hodnotí stanovením aktivity invertázy polarinietricky meraním změny optickej otáčavosti čerstvého l%ného roztoku sacharózy v 0,05 M acetátovom pufri o pH 4,6 pri 30 °C. Na základe změny optickej otáčavosti sa počítá množstvo hydrolyzovanej sacharózy. jednotka aktivity invertázy sa definuje ako také množstvo enzýmu, ktoré katalyzuje za uvedených podmienok hydrolýzu 1 yumol sacharózy za 1 minutu.The potency of the enzyme preparation is evaluated by determining the invertase activity polariometrically by measuring the change in optical rotation of a fresh 1% sucrose solution in 0.05 M acetate buffer pH 4.6 at 30 ° C. The amount of hydrolyzed sucrose is calculated based on the change in optical rotation. a unit of invertase activity is defined as the amount of enzyme which catalyzes the hydrolysis of 1 yumol of sucrose per minute under the indicated conditions.

Připravený enzýmový preparát obsahoval 2 000 až 4 000 jednotiek invertázy na 1 gram lyofilizovaného preparátu. Na přípravu invertného cukru je ovšem možné použit’ i enzýmový preparát s ovel’a nižšou aktivitou, v podstatě od 100 jednotiek invertázy v 1 g lyofilizovaného alebo sušeného preparátu, samozřejmé při velkom predížení doby inkubácie. Preto je ekonomickéjšie používat’ preparát s vyššou enzýmovou aktivitou.The prepared enzyme preparation contained 2,000 to 4,000 units of invertase per gram of lyophilized preparation. However, it is also possible to use an enzyme preparation with a much lower activity for the preparation of invert sugar, essentially from 100 units of invertase in 1 g of lyophilized or dried preparation, of course with a great prolongation of the incubation time. Therefore, it is more economical to use a preparation with higher enzyme activity.

Claims

An enzyme preparation for the preparation of invert sugar by hydrolysis of sucrose, characterized in that it consists of a lyophilized or dried fraction of unwashed Saccharomyces cerevisiae cell walls containing a part of the cytoplasm with invertase with enzyme activity of 100 to 4,080 units of invertase in 1 g of lyophilized waste. after isolation of dissolved yeast proteins for food purposes after cell disintegration.