CZ2018352A3 - Heterogeneous process for producing rutinose - Google Patents

Heterogeneous process for producing rutinose Download PDF

Info

Publication number
CZ2018352A3
CZ2018352A3 CZ2018-352A CZ2018352A CZ2018352A3 CZ 2018352 A3 CZ2018352 A3 CZ 2018352A3 CZ 2018352 A CZ2018352 A CZ 2018352A CZ 2018352 A3 CZ2018352 A3 CZ 2018352A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
quercetin
rutinose
rutin
reaction
rutinosidase
Prior art date
Application number
CZ2018-352A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CZ307927B6 (en
Inventor
Vladimír Křen
Jana Krejzová
Lucie Turková
Lucie Petrásková
Jana Fritschková
Original Assignee
Mikrobiologický ústav AV ČR, v. v. i.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mikrobiologický ústav AV ČR, v. v. i. filed Critical Mikrobiologický ústav AV ČR, v. v. i.
Priority to CZ2018-352A priority Critical patent/CZ2018352A3/en
Publication of CZ307927B6 publication Critical patent/CZ307927B6/en
Publication of CZ2018352A3 publication Critical patent/CZ2018352A3/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/14Fungi; Culture media therefor
    • C12N1/145Fungal isolates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/14Fungi; Culture media therefor
    • C12N1/16Yeasts; Culture media therefor
    • C12N1/165Yeast isolates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P17/00Preparation of heterocyclic carbon compounds with only O, N, S, Se or Te as ring hetero atoms
    • C12P17/02Oxygen as only ring hetero atoms
    • C12P17/06Oxygen as only ring hetero atoms containing a six-membered hetero ring, e.g. fluorescein
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P19/00Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/12Disaccharides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P39/00Processes involving microorganisms of different genera in the same process, simultaneously
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12YENZYMES
    • C12Y302/00Hydrolases acting on glycosyl compounds, i.e. glycosylases (3.2)
    • C12Y302/01Glycosidases, i.e. enzymes hydrolysing O- and S-glycosyl compounds (3.2.1)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12YENZYMES
    • C12Y302/00Hydrolases acting on glycosyl compounds, i.e. glycosylases (3.2)
    • C12Y302/01Glycosidases, i.e. enzymes hydrolysing O- and S-glycosyl compounds (3.2.1)
    • C12Y302/01168Hesperidin 6-O-alpha-L-rhamnosyl-beta-D-glucosidase (3.2.1.168)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12RINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
    • C12R2001/00Microorganisms ; Processes using microorganisms
    • C12R2001/645Fungi ; Processes using fungi
    • C12R2001/66Aspergillus
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12RINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
    • C12R2001/00Microorganisms ; Processes using microorganisms
    • C12R2001/645Fungi ; Processes using fungi
    • C12R2001/66Aspergillus
    • C12R2001/685Aspergillus niger
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12RINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
    • C12R2001/00Microorganisms ; Processes using microorganisms
    • C12R2001/645Fungi ; Processes using fungi
    • C12R2001/84Pichia

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mycology (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

Předmětem tohoto řešení je heterogenní způsob výroby rutinosy z rutinu v heterogenním systému, kdy se rutin ve formě suspenze ve vodném prostředí při pH v rozmezí od 2,05 do 10,1 a při teplotě od 10 do 70 °C, podrobí působení enzymu rutinosidasy za vniku rutinosy a kvercetinu, následně se kvercetin z reakční směsi oddělí centrifugací, filtrací nebo dekantací, a rutinosa se získá krystalizací nebo odpařením reakční směsi po oddělení pevných složek.The object of the present invention is a heterogeneous process for the production of rutinose from rutin in a heterogeneous system, wherein rutin in the form of a suspension in aqueous medium at a pH ranging from 2.05 to 10.1 and at a temperature of 10 to 70 ° C is treated with rutinosidase enzyme. rutinose and quercetin, followed by separation of quercetin from the reaction mixture by centrifugation, filtration or decantation, and rutinose being obtained by crystallization or evaporation of the reaction mixture after separation of the solids.

Description

Vynález se týká heterogenní enzymové přípravy rutinosy (a-L-rhamnopyranosid-(l—>6)-Dglukopyranosy) z výchozí látky rutinu pomocí glykosidas, získaných z mikroorganismů rodu Aspergillus. Ceněným vedlejším produktem reakce je kvercetin (2-(3,4-dihydroxyfenyl)-3,5,7trihydroxy-4H-chromen-4-on) o vysoké čistotě, který je účinným antioxidantem a je využitelný v nutraceutikách a dalších ochranných přípravcích (např. kosmetice, chemoprotektivních látkách a funkčních potravinách).The invention relates to a heterogeneous enzymatic preparation of rutinose (α-L-rhamnopyranoside- (1-> 6) -D-glucopyranose) from the starting material rutin by glycosidase, obtained from microorganisms of the genus Aspergillus. An appreciated byproduct of the reaction is quercetin (2- (3,4-dihydroxyphenyl) -3,5,7trihydroxy-4H-chromen-4-one) of high purity, which is an effective antioxidant and is useful in nutraceuticals and other protective products (eg cosmetics, chemoprotective substances and functional foods).

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Flavonoidy, které se hojně vyskytují v rostlinách, jsou obecně považované za účinné antioxidanty a chemoprotektivní látky. Typickými komponenty přírodních flavonoidů jsou jejich polyfenolické aglykony a glykosidické substituenty. Mezi nejběžnější glykony v přírodních flavonoidech patří D-glukosa, L-rhamnosa, D-galaktosa, D-xylosa, L-arabinosa, a to jak ve formě monoglykosidů, diglykosidů a vzácněji i komplexnějších oligoglykosidů. Jedním z nejhojnějších polyfenolických aglykonů je kvercetin (viz dále).Flavonoids, which are abundant in plants, are generally considered to be effective antioxidants and chemoprotective agents. Typical components of natural flavonoids are their polyphenolic aglycones and glycosidic substituents. The most common glycones in natural flavonoids include D-glucose, L-rhamnose, D-galactose, D-xylose, L-arabinose, both in the form of monoglycosides, diglycosides and, rarely, more complex oligoglycosides. One of the most abundant polyphenolic aglycons is quercetin (see below).

Typickými reprezentanty rutinosylovaných flavonoidů jsou např. rutin a hesperidin, které se ve značném množství nacházejí v citrusech, pohance a mnoha jiných rostlinných zdrojích. Rutin je vyráběn v multi-tunových množstvích a je široce využíván v léčivech a potravních doplňcích. Obě komponenty rutinu - kvercetin a rutinosa - mají rozsáhlé použití a velmi zajímavé biologické aplikace. Technologicky jednoduchá, biokompatibilní a vysoce výnosná výroba obou těchto komponent (ideálně v jednokrokové reakci) by byla značným technologickým pokrokem.Typical representatives of rutinosylated flavonoids are, for example, rutin and hesperidin, which are found in large quantities in citrus, buckwheat and many other plant sources. Rutin is produced in multi-ton quantities and is widely used in pharmaceuticals and dietary supplements. Both components of rutin - quercetin and rutinose - have extensive use and very interesting biological applications. Technologically simple, biocompatible and high-yield production of both of these components (ideally in a one-step reaction) would be a significant technological advance.

RutinosaRutinosa

Rutinosa (a -L-rhamnopyranosid-(l—>6)-D-glukopyranosa, vázaná na polyfenol β-glykosidickou vazbou, patří mezi často se vyskytující disacharidy ve flavonoidech. Zatímco kvercetin (viz níže) je velmi dobře prozkoumán a jeho využití je rozsáhlé a dobře dokumentované, pak druhá komponenta rutinu - rutinosa - na svoje využití ve velkém rozsahu zatím čeká. Jedním z hlavních důvodů limitovaného využití rutinosy je její špatná dostupnost - v katalozích renomovaných chemických firem je nabízena v miligramových množstvích za excesivní ceny jako analytický standard, což vůbec neumožňuje praktickou aplikaci (25 mg á 10 000 CZK, Sigma-Aldrich).Rutinose (and -L-rhamnopyranoside- (1-> 6) -D-glucopyranose, bound to polyphenol by a β-glycosidic bond) is a frequently occurring disaccharide in flavonoids, whereas quercetin (see below) is well studied and its use is extensive and well-documented, then the second component of rutin - rutinose - is still waiting for its use to a large extent.One of the main reasons for limited use of rutinosis is its poor availability - in catalogs of reputable chemical companies is offered in milligrams at excessive prices as an analytical standard. which does not allow practical application at all (25 mg at 10 000 CZK, Sigma-Aldrich).

Největší potenciál pro využití rutinosy je v kosmetickém průmyslu. Rhamnosa, která se nachází na neredukujícím konci rutinosy, je již široce využívána v kosmetice, např. v přípravcích firmy LOreal, pro odstranění nebo omezení tvorby vrásek. Mechanismus účinku rhamnosy a rhamnooligosachaidů, složených z rhamnosy, glukosy, fukosy a dalších sacharidů je založen na principu inhibice elastasy a dalších metaloproteinas ve fibroblastech. Rozsah tzv. „anti-aging“ účinku závisí na struktuře vybraných rhamnooligosacharidů. Je doloženo, že zcela zásadním strukturálním elementem nutným pro účinek na fibroblasty, snížení degradace elastinu a další komplex efektů, je L-rhamnosa vázaná α-glykosidickou vazbou na různé cukerné struktury (jako též i v rutinose). Dále je známo, že derivatizace rhamnosy na redukujícím konci zlepšuje její biodostupnost při topické aplikaci přes epidermis do buněk keratinocytů, kde pak působí. LRhamnosa je sacharid běžný v rostlinné říši, avšak u obratlovců se nevyskytuje. Interaguje však s některými lektinovými receptory v buňkách epidermis na bázi lektinových interakcí (působí výše uvedený „anti-aging“ efekt), avšak do buněk není aktivně transportována. Naopak D-glukosa je základem energetického metabolismu buněk a nej lepším energetickým zdrojem a praktickyThe greatest potential for using rutinosa is in the cosmetics industry. Rhamnosa, located at the non-reducing end of rutinosis, is already widely used in cosmetics, such as LOreal, to eliminate or reduce wrinkle formation. The mechanism of action of rhamnose and rhamnooligosachaides composed of rhamnose, glucose, fucose and other carbohydrates is based on the principle of inhibition of elastase and other metalloproteinases in fibroblasts. The extent of the anti-aging effect depends on the structure of the selected rhamnooligosaccharides. It has been shown that L-rhamnose is bound by α-glycosidic bond to various sugar structures (as well as in rutinose), an essential structural element necessary for effect on fibroblasts, reduction of elastin degradation and other complex effects. It is further known that derivatization of rhamnose at the reducing end improves its bioavailability when topically applied via the epidermis to keratinocyte cells where it then acts. LRhamnosa is a carbohydrate common in the plant kingdom, but does not occur in vertebrates. However, it interacts with some lectin receptors in epidermis cells based on lectin interactions (causing the above-mentioned "anti-aging" effect), but is not actively transported to the cells. On the contrary, D-glucose is the basis of the energy metabolism of cells and the best energy source and practically

- 1 CZ 2018 - 352 A3 všechny buňky ji velmi aktivně importují pomocí série glukosových transportérů. Tento efekt je známý i u glukosidů, které jsou aktivně importovány do buněk výše uvedenými glukosovými transportéry, přičemž do buněk se pak dostane celý glukosid, a to v mnohem vyšší koncentraci, a tedy umožňující i zásadní zvýšení účinku. Glukosidy se též vyznačují obecně nižší toxicitou a tím se podstatně snižuje možnost vzniku vedlejších negativních účinků.All cells import it very actively using a series of glucose transporters. This effect is also known for glucosides which are actively imported into the cells by the above-mentioned glucose transporters, and the whole glucoside then enters the cells at a much higher concentration, thus allowing a substantial increase in effect. Glucosides also exhibit generally lower toxicity and thus substantially reduce the possibility of adverse side effects.

V literatuře jsou popsány poměrně komplikované metody přípravy rutinosy chemickou syntézou. Jedna z prvních prací na toto téma prakticky jen ukazuje přítomnost rutinosy v rutinu komplikovanou sekvenční chemickou degradací rutinu (J.H. Looker et al. Carbohydrate Reseach 13, 179, 1970). Dále sérii (regio)isomerů rutinosy připravili komplexní vícekrokovou chemickou syntézou s nízkými celkovými výtěžky, postačujícími pro spektrální charakteristiku produktů v roce 1959 P.A.J. Gorin a A.S. Perlin (Canadian Journal of Chemistry 37, 1930, 1959) a poté později jinou totální syntézou L. Birkofer et al. (Justus Liebigs Annalen der Chemie 1973, 731, 1973). Malé množství rutinosy vedle methylrutinosidu bylo připraveno jako nové látky extrakcí z rostliny Datisca glomerata a následnou vícekrokovou izolací, zahrnující kolonovou chromatografii a další procedury autory M. Schubert et al. (Planta 231, 507, 2010). V této práci bylo ukázáno, že rutinosa má u některých rostlin podobně důležitou roli ve skladování a přenosu energetických substancí jako mnohem běžnější sacharosa.Relatively complicated methods for the preparation of rutinosis by chemical synthesis are described in the literature. One of the first works on this topic practically only demonstrates the presence of rutinose in rutin by complicated sequential chemical degradation of rutin (J. H. Looker et al. Carbohydrate Reseach 13, 179, 1970). Furthermore, a series of (regio) isomers of rutinose were prepared by complex multi-step chemical synthesis with low overall yields, sufficient for the spectral characterization of the products in 1959 by P.A.J. Gorin and A.S. Perlin (Canadian Journal of Chemistry 37, 1930, 1959) and then later by another total synthesis of L. Birkofer et al. (Justus Liebigs Annalen der Chemie, 1973, 731, 1973). A small amount of rutinose besides methylrutinoside was prepared as novel substances by extraction from Datisca glomerata and subsequent multi-step isolation, including column chromatography and other procedures by M. Schubert et al. (Planta 231,507, 2010). In this work, it has been shown that rutinose has a similarly important role in the storage and transfer of energy substances as some of the more common sucrose in some plants.

Dále je popsáno několik pokusů o přípravu rutinosy pomocí enzymového štěpení, které jsou však komplikovány nutností přídavku toxických organických rozpouštědel, jako např. postup popsaný v práci Simčíková et al. (Advanced Synthesis Catalysis 357, 107 až 117, 2015) - zde byl rutin rozpuštěn ve směsi dimethylsulfoxidu a pufru a po působení rutinosidasy bylo nutno odštěpenou rutinosu čistit kolonovou chromatografii na silikagelu s použitím organických rozpouštědel s celkovým výtěžkem 63 %.Several attempts to prepare rutinose by enzymatic cleavage are described below, but these are complicated by the need to add toxic organic solvents, such as that described by Simčíková et al. (Advanced Synthesis Catalysis 357, 107-117, 2015) - here the rutin was dissolved in a mixture of dimethylsulfoxide and buffer, and after rutinosidase treatment, the cleaved rutinium had to be purified by silica gel column chromatography using organic solvents in a total yield of 63%.

Celkově je tedy možno shrnout, že žádná publikovaná metoda nepopisuje přímou přípravu čisté rutinosy bez nutnosti např. kolonové chromatografie. Metody totální syntézy jsou mnohakrokové a poskytují rutinosu v nízkých výtěžcích, popsané enzymové metody používají buď organické kosolventy, nebo komplexní enzymové preparáty z pohanky, které kvůli kontaminaci dalšími monoglykosidasami poskytují nečistý preparát, typicky obsahující kontaminující monosacharidy, který je nutno dále chromatografovat. Všechny popsané metody pracují výlučně s roztokem rutinu ve velmi nízkých koncentracích (do 5 g/L) a nadto vůbec neřeší paralelní získání kvercetinu. Žádná z popsaných metod kvůli inherentním důvodům neumožňuje recyklaci enzymu.In summary, no published method describes the direct preparation of pure rutinose without the need for, for example, column chromatography. Total synthesis methods are multi-step and provide rutinium in low yields, the described enzyme methods using either organic cosolvents or complex enzyme preparations from buckwheat, which, due to contamination with other monoglycosidases, provide an impure preparation, typically containing contaminating monosaccharides that needs to be further chromatographed. All the methods described work exclusively with a solution of rutin at very low concentrations (up to 5 g / L) and, moreover, do not solve the parallel recovery of quercetin at all. None of the described methods allow for the recycling of the enzyme due to inherent reasons.

KvercetinKvercetin

Flavonol kvercetin patří mezi nejběžnější a nejhojnější flavonoidy v rostlinné říši. Mnoho flavonoidů je v přírodních zdrojích přítomno ve formě glykosidů. Kvercetin a jeho glykosidy kvercetin-3-3-D-glukopyranosid (isoquercitrin) a kvercetin-3-rutinosid (rutin) mají širokou škálu pozitivních účinků na lidský organismus. Struktura kvercetinu je zcela unikátní: katecholová část (ort/zo-dihydroxybenzen) spolu s volnou hydroxyskupinou na uhlíku C-3, která je v konjugaci se 4-oxo skupinou a zajišťuje delokalizaci elektronové hustoty z kruhu B a dále konfigurace hydroxyskupin na C-3, -5 a -7 spolu se 4-oxoskupinou činí z kvercetinu unikátní antioxidant. Právě volná C-3 hydroxyskupina, která je velmi často glykosylována v přírodních derivátech kvercetinu (např. rutin, kvercitrin, isokvercitrin) má pro antioxidační aktivitu kvercetinu zásadní důležitost, proto má obecně aglykon kvercetin vyšší antioxidační účinky než jeho glykosidy. Vzhledem k faktu, že kvercetin se v přírodních zdrojích vyskytuje prakticky výhradně ve formě výše zmíněných i dalších glykosidů je nezbytné pro dosažení nejvyšších antioxidačních, chemoprotektivních a dalších prospěšných účinků tento aglykon z příslušných glykosidů uvolnit. Kvercetin byl dříve považován i za potenciálně škodlivý vzhledem k pozitivní reakci v Amesově testu, která implikuje mutagenitu a případnou karcinogenitu této látky (Manach et al., Nutr. Res. 16, 517, 1996). Nicméně tyto pochyby byly v nedávné době rozptýleny a Federal Drug Agency (USA) vydala pro kvercetin tzv. GRAS Notice No. GRN 000341 (2010) - Generally RecognizedFlavonol quercetin is one of the most common and abundant flavonoids in the plant kingdom. Many flavonoids are present in natural sources in the form of glycosides. Quercetin and its glycosides quercetin-3-3-D-glucopyranoside (isoquercitrin) and quercetin-3-rutinoside (rutin) have a wide range of positive effects on the human body. The structure of quercetin is quite unique: the catechol moiety (ortho-z-dihydroxybenzene) together with the free hydroxy group on carbon C-3, which is conjugated to the 4-oxo group and delocalizes electron density from ring B and further configures the hydroxy groups to C-3 , -5 and -7 together with the 4-oxo group make quercetin a unique antioxidant. It is the free C-3 hydroxy group, which is very often glycosylated in natural derivatives of quercetin (eg rutin, quercitrin, isocvercitrin) is essential for the antioxidant activity of quercetin, therefore, the aglycone quercetin generally has higher antioxidant effects than its glycosides. Due to the fact that quercetin occurs almost exclusively in the form of the above mentioned and other glycosides in natural sources, it is necessary to release this aglycone from the respective glycosides in order to achieve the highest antioxidant, chemoprotective and other beneficial effects. Quercetin was previously considered potentially harmful due to the positive reaction in the Ames test, which implies mutagenicity and possible carcinogenicity of this substance (Manach et al., Nutr. Res. 16, 517, 1996). However, these doubts have recently been dispelled and the Federal Drug Agency (USA) has released a GRAS Notice No. 1 for quercetin. GRN 000341 (2010) - Generally Recognized

-2CZ 2018 - 352 A3 as Safe. Tato certifikace pak umožnila značný rozmach komerčního využití této látky v mnoha různých preparátech, nejen pro speciální lidskou výživu, ale i ve veterinárních preparátech.-2GB 2018 - 352 A3 as Safe. This certification then allowed a significant expansion of the commercial use of this substance in many different preparations, not only for special human nutrition, but also in veterinary preparations.

Rutin je běžně připravován extrakcí z přírodních materiálů. Tato látka je běžnou farmaceutickou komoditou a je rozsáhle využívána v mnoha terapeutických aplikacích, např. při léčbě křehkosti cévních kapilár, cerebrální trombosy, retinitidy a jako systémový chemoprotektant. Kvercetin je typicky přítomný v běžných plodinách západní diety (např. cibuli, jablkách), a to převážně ve formě různých glykosidů, avšak přímo z přírodních zdrojů se dá získat jen velmi obtížně a v nedostatečné čistotě, takže tyto zdroje pro výrobu funkčních potravin prakticky nelze využít.Rutin is commonly prepared by extraction from natural materials. This substance is a common pharmaceutical commodity and is widely used in many therapeutic applications, eg in the treatment of vascular capillary fragility, cerebral thrombosis, retinitis and as a systemic chemoprotectant. Quercetin is typically present in conventional crops of the western diet (eg onions, apples), mostly in the form of various glycosides, but it is difficult to obtain directly from natural sources and in poor purity, so these sources for the production of functional foods are virtually impossible use.

Extrakce samotného kvercetinu z přírodních zdrojů (např. z cibule - KR 2003016191-A) je ekonomicky zcela nekompetitivní především vzhledem k nízkým výtěžkům a náročnosti procedur; další popsanou metodou v ruských patentech (RU 2182906-C1) je oxidace taxifolinu (dihydrokvercetinu), který je získáván extrakcí z některých sibiřských dřevin a následnou oxidací dusitanem sodným. I tato vícestupňová metoda neposkytuje příliš čistý preparát, používá jedovaté chemikálie a není ekonomická.Extraction of quercetin itself from natural sources (eg onion - KR 2003016191-A) is economically completely incompetent, especially due to the low yields and the complexity of the procedures; another method described in Russian patents (RU 2182906-C1) is the oxidation of taxifoline (dihydrocvercetine), which is obtained by extraction from certain Siberian trees and subsequent oxidation with sodium nitrite. Even this multi-stage method does not provide a very pure preparation, it uses toxic chemicals and is not economical.

Kvercetin se v současnosti běžně připravuje chemickou hydro lýzou rutinu, typicky několikahodinovým varem se zředěnou kyselinou chlorovodíkovou (ca 1 %) nebo i jinými anorganickými kyselinami (Wang et al. Afričan J. Biotechnol. 10, 1460, 2011; CN 104387357-A, 2011). Při tomto procesu za vzniku aglykonu (kvercetinu) odpadají hydrolyzované monosacharidy D-glukosa a L-rhamnosa, protože diglykosid rutinosa vázaná β-glykosidickou vazbou na C-3 kvercetinu je kompletně rozštěpen (nelze ji tedy získat). Dále varem v silné kyselině může docházet k částečnému rozkladu všech reaktantů, včetně kvercetinu, což zhoršuje kvalitu produktu a snižuje výtěžek. Pro hydrolýzu rutinu se využívá i vysokotlaká hydrolýza samotnou vodou (0,2 až 0,8 MPa), kde vzniká směs kvercetinu a isokvercitrinu a uvolněné monosacharidy (CN 1817876-A).Quercetin is currently commonly prepared by chemical hydrolysis of rutin, typically boiling for several hours with dilute hydrochloric acid (ca 1%) or other inorganic acids (Wang et al. African J. Biotechnol. 10, 1460, 2011; CN 104387357-A, 2011 ). In this process to form aglycone (quercetin), the hydrolysed monosaccharides D-glucose and L-rhamnose are eliminated because the diglycoside rutinose bound by the β-glycosidic linkage to quercetin C-3 is completely cleaved (thus cannot be obtained). Furthermore, boiling in a strong acid can partially decompose all reactants, including quercetin, which deteriorates product quality and reduces yield. High-pressure hydrolysis with water alone (0.2 to 0.8 MPa) is also used for the hydrolysis of rutin, producing a mixture of quercetin and isocvercitrin and released monosaccharides (CN 1817876-A).

V akademické i patentové literatuře jsou popsány i enzymatické metody přípravy kvercetinu z rutinu. Např. Wang et al. (Afričan J. Biotechnol. 10, 1460, 2011) testoval enzymy hesperidinasu, snailasu a cellulasu-T2440, což jsou směsné preparáty obsahující a-Lrhamnosidasu, β-Dglukosidasu a i další hydrolytické enzymy v různých poměrech. Výtěžky kvercetinu byly pak 30 až 60 % a přitom vznikaly částečně deglykosylované produkty (např. isoquercitrin) a směs monosacharidů (rutinosu tedy nebylo možno získat). Patentový dokument WO 2006/105843 A2 využívá pro deglykosylaci rutinu různých kvasinek, které mají glykosidasovou aktivitu. Z uvolněných monosacharidů je glukosa utilizována in šitu metabolizujícími kvasinkami, takže zůstává čistá L-rhamnosa (kterou kvasinky nemetabolizují) a uvolněný kvercetin. Nevýhodou metody je nízká objemová produktivita a přítomnost kvasinek ve výsledném preparátu, což komplikuje izolaci produktu (např. nelze použít prostou filtraci a promytí, protože kvasinky jsou nerozpustné partikule a zůstávají v preparátu). Patentový dokument CN 101787361-A využívá pro deglykosylaci rutinu enzymu extrahovaného ze semen pohanky, kdy vlastní reakce probíhá ve směsi vody a etanolu (20 až 30 %) a enzym je při reakci inaktivován. Nam et al. (Biotechnol. Lett. 34, 483, 2012) využívá pro štěpení rutinu β-glukosidasu z extremofilního mikroorganismu Pyrococcus furiosus. Konverze rutinu proběhla pouze za přítomnosti kosolventu v roztoku, kterým byl dimethylsulfoxid s koncentrací rutinu 10 mM (ca 6 g/L). Tento enzym je sice deklarován jako rutinosidasa, avšak při hydrolýze rutinu vznikají i monosacharidy, vzhledem k tomu, že enzym má i samotnou glukosidasovou a rhamnosidasovou aktivitu, tj. jde zřejmě o směs různých enzymů. Touto metodou nelze prakticky získat čistou rutinosu.Enzymatic methods for the preparation of quercetin from rutin are also described in the academic and patent literature. E.g. Wang et al. (African J. Biotechnol. 10, 1460, 2011) tested the enzymes hesperidinase, snailase and cellulase-T2440, which are mixed preparations containing α-Lrhamnosidase, β-Dglucosidase, and other hydrolytic enzymes in varying proportions. The yields of quercetin were then 30 to 60%, producing partially deglycosylated products (eg isoquercitrin) and a mixture of monosaccharides (thus rutinosu could not be obtained). WO 2006/105843 A2 uses a variety of yeasts having glycosidase activity for deglycosylation. Of the released monosaccharides, glucose is utilized in situ by metabolizing yeast, leaving pure L-rhamnose (which yeast does not metabolize) and released quercetin. The disadvantage of the method is the low volumetric productivity and the presence of yeast in the final preparation, which complicates the isolation of the product (eg, simple filtration and washing cannot be used, since yeast are insoluble particles and remain in the preparation). CN 101787361-A utilizes an enzyme extracted from buckwheat seeds for deglycosylation of rutin, where the reaction is carried out in a mixture of water and ethanol (20 to 30%) and the enzyme is inactivated in the reaction. Nam et al. (Biotechnol. Lett. 34, 483, 2012) uses β-glucosidase from an extremophilic microorganism Pyrococcus furiosus to cleave rutin. The conversion of rutin was only in the presence of a cosolvent in a solution that was dimethylsulfoxide with a rutin concentration of 10 mM (ca 6 g / L). Although this enzyme is declared as a rutinosidase, monosaccharides are also produced in the hydrolysis of rutin, since the enzyme also has glucosidase and rhamnosidase activity alone, ie it is probably a mixture of different enzymes. It is practically impossible to obtain pure rutinium by this method.

Problémem existujících postupů je velmi nízká rozpustnost rutinu, která vede k nutnosti použití buď velmi nízkých koncentrací reaktantů nebo přídavku organických rozpouštědel (např. etanolu, dimethylsulfoxidu a dalších) pro zlepšení rozpustnosti (viz výše). Nízké koncentrace substrátu limitují objemovou produktivitu procesu a přídavky organických rozpouštědel kromě jiného částečně inhibují použité enzymy a snižují jejich stabilitu. Dosavadní způsoby, které vždy pracují s rozpuštěným rutinem, mají nejen velmi nízkou objemovou produktivitu, ale nadto neumožňujíA problem with existing processes is the very low solubility of rutin, which necessitates the use of either very low concentrations of reactants or the addition of organic solvents (e.g., ethanol, dimethylsulfoxide and others) to improve solubility (see above). Low substrate concentrations limit the bulk productivity of the process, and the addition of organic solvents also partially inhibits the enzymes used and reduces their stability. The prior art methods, which always work with dissolved routine, not only have very low volumetric productivity, but also do not allow

-3 CZ 2018 - 352 A3 ani vícenásobné použití enzymu, s výjimkou jeho případné imobilizace, která však vyžaduje další výrobní náklady, dochází ke snížení celkové aktivity enzymu a výsledný kvercetin, který je prakticky nerozpustný ve vodě se špatně od imobilizovaného enzymu odstraňuje. Organické kosolventy velmi komplikují nebo prakticky znemožňují přímé získání rutinosy, která je s nimi v roztoku. V případě použití netěkavých rozpouštědel pak nezbývá než použít kolonovou chromatografii. Další je problém možných reziduí kosolventů v rutinose (ale i v kvercetinu), což pak znemožňuje použití v kosmetice nebo dokonce pro perorální podání.A3 or multiple uses of the enzyme, except for its possible immobilization, which, however, requires additional manufacturing costs, reduces the overall activity of the enzyme and the resulting quercetin, which is practically insoluble in water, is poorly removed from the immobilized enzyme. Organic co-solvents make it very difficult or practically impossible to obtain directly the rutinose which is in solution with them. In the case of using non-volatile solvents, there is no choice but to use column chromatography. Another is the problem of possible cosolvent residues in rutinose (but also in quercetin), which makes it impossible to use in cosmetics or even for oral administration.

Samotné enzymy pro konverzi lze získat buď komerčně (např. naringinasu, která je směsí a-Lrhamnosidasy, β-D-glukosidasy a dalších hydrolytických enzymů, z mikroorganismu Penicillium decumbens) nebo fermentací příslušných mikroorganismů. Tyto enzymy se dají použít pouze jednou (při izolaci produktu se inaktivují), nebo v imobilizované formě, což však vyžaduje úplné rozpuštění rutinu. Hrubé enzymové preparáty typu pohanková mouka jsou pro paralelní výrobu kvercetinu a rutinosy absolutně nevhodné. Úplného rozpuštění rutinu je dosaženo při použití velmi nízké koncentrace substrátu nebo přidáním organických rozpouštědel, která jsou těkavá, hořlavá, toxická, zvyšují náklady na proces, a navíc enzymy denaturují.The enzymes themselves for conversion can be obtained either commercially (e.g., naringinase, which is a mixture of α-Lrhamnosidase, β-D-glucosidase and other hydrolytic enzymes, from Penicillium decumbens) or by fermentation of the respective microorganisms. These enzymes can only be used once (inactivated to isolate the product) or in immobilized form, but this requires complete dissolution of the routine. Coarse buckwheat enzyme preparations are absolutely unsuitable for the parallel production of quercetin and rutinose. Complete dissolution of the routine is achieved by using a very low substrate concentration or by adding organic solvents that are volatile, flammable, toxic, increase process costs, and in addition denature the enzymes.

Z výše popsaného je zřejmé, že dosavadními metodami nelze ekonomicky výhodným způsobem z přírodního materiálu přímo izolovat rutinosu ani kvercetin. Vhodným komerčně dostupným prekursorem rutinosy a kvercetinu je rutin. Chemická hydrolýza rutinu ovšem není vhodná, vzhledem k nutnosti využití agresivních chemikálií a dále vzhledem k tomu, že rutinosa je rozložena na monosacharidy. Dále použití agresivní kyseliny ve výrobě může mít negativní komerční konotaci - proti tomu využití enzymů zakládá možnost deklarovat výsledný produkt jako biotechnologicky připravený preparát (bio-produkt). Popsané enzymové nebo jiné biologické metody (kvasinky) pracují s využitím vysokých koncentrací kosolventů, které snižují aktivitu použitého enzymu, nižší objemovou produktivitou a uvolněná rutinosa je částečně nebo úplně rozštěpena na monosacharidy, takže ji není možné získat.From the above described, it is clear that rutinium or quercetin cannot be isolated directly from the natural material in an economically advantageous manner. A suitable commercially available precursor of rutinose and quercetin is rutin. However, chemical hydrolysis of rutin is unsuitable due to the need to use aggressive chemicals and furthermore because rutinose is broken down into monosaccharides. Furthermore, the use of aggressive acid in production can have a negative commercial connotation - in contrast, the use of enzymes makes it possible to declare the resulting product as a biotechnologically prepared preparation (bio-product). The described enzymatic or other biological methods (yeasts) utilize high concentrations of cosolvents that reduce the activity of the enzyme used, lower bulk productivity, and the released rutinose is partially or completely cleaved into monosaccharides so that it cannot be obtained.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Uvedené nevýhody dosavadních metod přípravy rutinosy a kvercetinu odstraňuje způsob podle předkládaného vynálezu. Předmětem předkládaného vynálezu je heterogenní způsob výroby rutinosy z rutinu za vzniku kvercetinu jako cenného vedlejšího produktu, kdy se rutin ve formě suspenze, při pH v rozmezí od 2,05 do 10,1 a při teplotě od 10 do 70 °C, podrobí působení enzymu rutinosidasy za vniku rutinosy a kvercetinu, a následně se pevný vedlejší produkt kvercetin z reakční směsi oddělí centrifůgací, filtrací nebo dekantací. Enzym rutinosidasa je s výhodou 6-0-a-L-rhamnopyranosyl-3-D-glukopyranosidasa. Rutin se, s výhodou v koncentraci 6 až 600 g/L, rozmíchá na suspenzi ve vodném prostředí (vodným prostředím může být například voda, pufr nebo pufrované kultivační médium po submerzní fermentaci produkčního mikroorganismu, který produkuje výše zmíněný enzym rutinosidasu), které obsahuje enzym rutinosidasu a jeho hodnota pH je vyšší než 2,05. Použité vodné prostředí s výhodou neobsahuje žádná organická rozpouštědla, zejména neobsahuje alkoholy a DMSO. Enzymová reakce pak probíhá tak, že se při teplotě nad 10 °C rutin rozštěpí na rutinosu (a-L-rhamnopyranosid-(l —>6)D-glukopyranosa) a kvercetin (Schéma 1) bez tvorby jakýchkoliv monosacharidů.The disadvantages of the prior art methods of preparing rutinose and quercetin are overcome by the process of the present invention. It is an object of the present invention to provide a heterogeneous process for producing rutinose from rutin to produce quercetin as a valuable by-product, wherein the rutin in the form of a suspension, at a pH ranging from 2.05 to 10.1 and at a temperature of 10 to 70 ° C rutinosidase to produce rutinose and quercetin, followed by separation of the solid by-product quercetin from the reaction mixture by centrifugation, filtration or decantation. The rutinosidase enzyme is preferably 6-O-α-L-rhamnopyranosyl-3-D-glucopyranosidase. The routine, preferably at a concentration of 6-600 g / L, is suspended in an aqueous medium (for example, the aqueous medium may be water, a buffer or a buffered culture medium after submerged fermentation of a producing microorganism that produces the aforementioned rutinosidase enzyme). rutinosidase and its pH is greater than 2.05. The aqueous medium used preferably does not contain any organic solvents, in particular alcohols and DMSO. The enzymatic reaction then proceeds by cleaving rutin at a temperature above 10 ° C to rutinium (α-L-rhamnopyranoside- (1-> 6) D-glucopyranose) and quercetin (Scheme 1) without formation of any monosaccharides.

-4CZ 2018 - 352 A3-4GB 2018 - 352 A3

kvercetinquercetin

Schéma 1: Enzymová deglykosylace rutinu podle vynálezu za vzniku rutinosy a kvercetinu.Scheme 1: Enzymatic deglycosylation of rutin according to the invention to produce rutinose and quercetin.

Kvercetin, který je v reakční směsi v pevné fázi, se po ukončení reakce oddělí centrifůgací, filtrací nebo dekantací. Reakční směs po zreagování veškerého rutinu a oddělení pevného kvercetinu obsahuje produkt rutinosu, která se z reakčního roztoku získá krystalizací. Takto získaná rutinosa není kontaminována žádnými monosacharidy, protože za výše uvedených podmínek reakce k hydrolýze rutinosy na monosacharidy nedochází. S výhodou probíhá získání rutinosy následovně: pH matečného louhu se upraví, s výhodou pomocí vápenné vody (nasycený roztok Ca(OH)2), na hodnotu pH 7,0 až 8,0, potom se přidá práškové aktivní uhlí (5 g/L) a křemelina (3 g/L) a roztok se uvede k varu, přefiltruje, zkoncentruje a ponechá se krystalizovat (s výhodou za teploty 0 až 5 °C). Rutinosu lze z roztoku získat též odpařením vody, s výhodou lyofilizací, kdy produktem je amorfní rutinosa.Quercetin, which is in the solid phase in the reaction mixture, is separated by centrifugation, filtration or decantation upon completion of the reaction. The reaction mixture, after all the rutin has been reacted and the solid quercetin has separated, contains the rutinium product which is obtained from the reaction solution by crystallization. The rutinose thus obtained is not contaminated with any monosaccharides, since under the above reaction conditions rutinose to monosaccharides is not hydrolyzed. Preferably, the rutinose is obtained as follows: the pH of the mother liquor is adjusted, preferably with lime water (saturated Ca (OH) 2 ), to a pH of 7.0 to 8.0, then powdered charcoal (5 g / L) is added ) and diatomaceous earth (3 g / L) and the solution is brought to boiling, filtered, concentrated and allowed to crystallize (preferably at 0 to 5 ° C). Rutinosus can also be obtained from the solution by evaporation of water, preferably by lyophilization, the product being amorphous rutinose.

Zbylý reakční roztok se zachovanou enzymovou aktivitou po odstranění pevného kvercetinu se může použít pro opakovanou výrobu rutinosy (a kvercetinu) z rutinu (po úpravě pH na hodnotu 2,05 a vyšší pomocí roztoku hydroxidu, s výhodou hydroxidu draselného), tedy pro suspendování rutinu pro další reakci. Obsah rutinosy v reakční směsi se postupně s probíhající reakcí zvyšuje a po ukončení reakce (například pokud již není enzymová aktivita dostačující), se nejprve odstraní pevný kvercetin a následně se z matečného louhu izoluje rutinosa. Získaná rutinosa i kvercetin mohou být dále přečištěny rekrystalizací.The remaining reaction solution with retained enzyme activity after removal of the solid quercetin can be used to re-produce rutinose (and quercetin) from rutin (after adjusting the pH to 2.05 or higher with a hydroxide solution, preferably potassium hydroxide), i.e. to suspend the rutin for another reaction. The rutinose content of the reaction mixture increases gradually as the reaction progresses, and upon completion of the reaction (for example, if enzyme activity is no longer sufficient), the solid quercetin is first removed and then rutinose is recovered from the mother liquor. The obtained rutinose and quercetin can be further purified by recrystallization.

Zásadním znakem předkládaného vynálezu je pevné skupenství rutinu vstupujícího do reakce a pevné skupenství kvercetinu, vznikajícího jako vedlejší produkt reakce. Reakční směsí je tedy suspenze rutinu ve vodě, pufru nebo pufrovaném kultivačním médiu po submerzní fermentaci produkčního mikroorganismu, který produkuje výše zmíněný enzym rutinosidasu, a reakce probíhá heterogenně v suspenzi za vzniku suspenze kvercetinu v roztoku rutinosy. Zásadním faktorem pro reakci je pevná fáze rutinu, vstupujícího do reakce, a rovněž produkce kvercetinu v pevné fázi, zatímco rutinosa zůstává v roztoku. U reakcí v roztoku platí termodynamická rovnováha, tj. reaktant a produkt reakce jsou v rovnováze. Oproti tomu při reakci v mikroprostředí pevné fáze podle předkládaného vynálezu, kdy je pevná výchozí látka rutin konvertována na rutinosu v roztoku a pevný vedlejší produkt kvercetin, dochází k okamžitému vysrážení kvercetinu a tím k posunu termodynamické rovnováhy směrem k produktům reakce. Vzniklý pevný kvercetin se neúčastní termodynamické rovnováhy v roztoku a nemůže tak probíhat jeho zpětná reakce, srážení nerozpustného kvercetinu tedy vede k reakci dalšího rutinu na rutinosu a kvercetin, aniž by docházelo ke zpětnovazebně inhibici reakce produktem. Výsledkem jsou téměř kvantitativní výtěžky rutinosy a kvercetinu.An essential feature of the present invention is the solid state of the routine entering the reaction and the solid state of quercetin formed as a by-product of the reaction. Thus, the reaction mixture is a suspension of rutin in water, a buffer or a buffered culture medium after submerged fermentation of a production microorganism that produces the above-mentioned rutinosidase enzyme, and the reaction proceeds heterogeneously in suspension to form a quercetin suspension in a rutinose solution. The essential factor for the reaction is the solid phase of the rutin entering the reaction, as well as the production of quercetin in the solid phase, while the rutinose remains in solution. For solution reactions, the thermodynamic equilibrium applies, i.e. the reactant and the reaction product are in equilibrium. In contrast, the solid phase microenvironment reaction of the present invention, where the solid starting material rutin is converted to rutinium in solution and the solid by-product quercetin, instantly precipitates quercetin and thereby shifts the thermodynamic equilibrium towards the reaction products. The resulting solid quercetin does not participate in the thermodynamic equilibrium in the solution and thus cannot reverse its reaction, thus precipitating the insoluble quercetin results in the reaction of another rutin to rutinium and quercetin without feedback inhibition of the reaction by the product. The results are almost quantitative yields of rutinose and quercetin.

Oproti tomu v přítomnosti, byť i jen malého množství organického kosolventů, ve kterém je rutin a zejména kvercetin rozpustný, zůstává produkt i jen částečně v roztoku, termodynamická rovnováha se posouvá směrem k reaktantu a blokuje se tak vlastní reakce. Proto je velmi důležité, aby reakční systém zůstal zcela heterogenní. Rovněž z hlediska využití produktu, např. vIn contrast, in the presence of even a small amount of organic cosolvents in which rutin and especially quercetin is soluble, the product remains only partially in solution, the thermodynamic equilibrium shifts towards the reactant and thus blocks the reaction itself. Therefore, it is very important that the reaction system remains completely heterogeneous. Also in terms of product utilization, e.g.

CZ 2018 - 352 A3 potravních doplňcích, je organický kosolvent, např. typu DMSO, zcela kontraindikován, už jen proto, že toto rozpouštědlo prakticky ze směsi nelze odstranit (např. odpařením) kvůli vysokému bodu varu (189 °C za současného rozkladu). Dále je u DMSO prokázána toxicita - je to například vývojový neurotoxin působí alergické reakce a má mnoho jiných toxických reakcí (Hanslick, JL; Lau, K; Noguchi, KK; Olney, JW; Zorumski, CF; Mennerick, S; Farber, NB (2009). Dimethyl sulfoxide (DMSO) produces widespread apoptosis in the developing centrál nervous systém. Neurobiology of disease. 34 (1): 1-10. doi:10.1016/j.nbd.2008.11.006). Použití i stopového množství DMSO při výrobě rutinosy a kvercetinu by kompletně diskvalifikovalo jeho použití v lidské nebo zvířecí výživě z hygienických důvodů. Vůbec by ani nebylo možné pak deklarovat komerčně výhodnou kvalitu produktu jako „bio“.The organic co-solvent, e.g. DMSO type, is completely contraindicated, merely because this solvent is virtually impossible to remove (e.g. by evaporation) from the mixture due to the high boiling point (189 ° C with simultaneous decomposition). Furthermore, DMSO has been shown to be toxic - for example, the developmental neurotoxin causes allergic reactions and has many other toxic reactions (Hanslick, JL; Lau, K; Noguchi, KK; Olney, JW; Zorumski, CF; Mennerick, S; Farber, NB) Dimethyl sulfoxide (DMSO) produces widespread apoptosis in the developing central nervous system (Neurobiology of disease. 34 (1): 1-10. Doi: 10.1016 / j.nbd.2008.11.006). Using even trace amounts of DMSO in the production of rutinose and quercetin would completely disqualify its use in human or animal nutrition for hygiene reasons. It would not even be possible to declare a commercially advantageous product quality as “bio” at all.

Ve výhodném provedení je koncentrace rutinu v suspenzi na začátku reakce v rozmezí od 6 g/L do 600 g/L, s výhodou v rozmezí od 9 g/L do 450 g/L, nejvýhodněji 150 g/L až 250 g/L.In a preferred embodiment, the concentration of rutin in the suspension at the start of the reaction is in the range of 6 g / L to 600 g / L, preferably in the range of 9 g / L to 450 g / L, most preferably 150 g / L to 250 g / L.

V jednom provedení je objemová aktivita rutinosidasy v počáteční reakční směsi v rozmezí od 1,0 do 10 nkat/mL, s výhodou v rozmezí od 2,5 do 7 nkat/mL, výhodněji v rozmezí od 2,5 do 3,3 nkat/mL.In one embodiment, the rutinosidase volume activity in the initial reaction mixture is in the range of 1.0 to 10 nkat / mL, preferably in the range of 2.5 to 7 nkat / mL, more preferably in the range of 2.5 to 3.3 nkat / mL mL.

Ve výhodném provedení se získaný vedlejší produkt kvercetin přečistí rekrystalizací, s výhodou rekrystalizací z roztoku NaOH o koncentraci 50 až 500 mmol.L1 za teploty v rozmezí od 20 do 100 °C.In a preferred embodiment, the by-product quercetin obtained is purified by recrystallization, preferably by recrystallization from a NaOH solution of 50 to 500 mmol.L 1 at a temperature in the range of from 20 to 100 ° C.

Ve výhodném provedení se rutinosa získá odpařením reakční směsi po oddělení pevných složek. Výhodněji se rutinosa získá lyofilizací reakční směsi po oddělení pevných složek.In a preferred embodiment, rutinose is obtained by evaporation of the reaction mixture after separation of the solids. More preferably, rutinose is obtained by lyophilizing the reaction mixture after separating the solids.

V jiném výhodném provedení se rutinosa získá z reakční směsi po oddělení pevných složek způsobem, kdy se pH reakční směsi po oddělení pevných složek (matečného louhu) upraví, s výhodou pomocí vápenné vody (nasycený roztok Ca(OH)2), na hodnotu pH 7,0 až 8,0, potom se přidá práškové aktivní uhlí (s výhodou cca 5 g/L) a křemelina (s výhodou cca 3 g/L) a roztok se uvede k varu, přefiltruje, zkoncentruje a ponechá se krystalizovat (s výhodou za teploty 0 až 5 °C). Vzniklé krystaly rutinosy se oddělí centrifůgací, filtrací nebo dekantací.In another preferred embodiment, the rutinose is recovered from the reaction mixture after separation of the solids by adjusting the pH of the reaction mixture after separation of the solids (mother liquor), preferably with lime water (saturated Ca (OH) 2), to a pH of 7 0 to 8.0, then powdered charcoal (preferably about 5 g / L) and diatomaceous earth (preferably about 3 g / L) are added and the solution is brought to boiling, filtered, concentrated and allowed to crystallize (preferably at 0 to 5 ° C). The resulting rutinose crystals are separated by centrifugation, filtration or decantation.

Ve výhodném provedení je enzymem rutinosidasa 6-O-a-L-rhamnopyranosyl-3-Dglukopyranosidasa.In a preferred embodiment, the rutinosidase enzyme is 6-O-α-L-rhamnopyranosyl-3-D-glucopyranosidase.

Ve výhodnějším provedení je 6-D-a-L-rhamnopyranosyl-3-D-glukopyranosidasa izolovaná z mikroorganismu rodu Aspergillus, Penicillium, Mucor, Chaetomium, Acremonium nebo bakterie rodu Actinoplanes, s výhodou z mikroorganismu rodu Aspergillus. Alternativně může být 6-0-(/.-L-rhamnopyranosyl-P-D-glukopyranosidasa připravená heterologní expresí v průmyslovém produkčním mikroorganismu, například v kvasince Pichia pastoris, s výhodou heterologní expresí 6-O-a-L-rhamnopyranosyl-3-D-glukopyranosidasy z mikroorganismu Aspergillus niger v kvasince Pichia pastoris. Jako induktoru pro heterologní expresi se s výhodou použije metanol v koncentraci 5 % (výsledná koncentrace v roztoku je pak 0,5 %).In a more preferred embodiment, the 6-D-α-L-rhamnopyranosyl-3-D-glucopyranosidase is isolated from a microorganism of the genus Aspergillus, Penicillium, Mucor, Chaetomium, Acremonium or a bacterium of the genus Actinoplanes, preferably from a microorganism of the genus Aspergillus. Alternatively, 6-O- (R-L-rhamnopyranosyl-PD-glucopyranosidase may be prepared by heterologous expression in an industrial production microorganism, for example in Pichia pastoris yeast, preferably by heterologous expression of 6-OaL-rhamnopyranosyl-3-D-glucopyranosidase from Aspergillus niger in yeast Pichia pastoris Preferably 5% methanol is used as an inducer for heterologous expression (the resulting solution concentration is 0.5%).

V jednom provedení se 6-D-a-L-rhamnopyranosyl-3-D-glukopyranosidasa připraví submerzní kultivací výše uvedeného mikroorganismu, s výhodou druhu Aspergillus niger, submersní kultivací v kapalném médiu obsahujícím rutin jako induktor.In one embodiment, 6-D-α-L-rhamnopyranosyl-3-D-glucopyranosidase is prepared by submerged cultivation of the aforementioned microorganism, preferably Aspergillus niger, by submersive culture in a liquid medium containing rutin as an inducer.

V jiném provedení se 6-D-a-L-rhamnopyranosyl-3-D-glukopyranosidasa připraví heterologní expresí v kvasince Pichia pastoris v kapalném médiu. Jako induktoru pro heterologní expresi se s výhodou použije metanol v koncentraci 5 % (výsledná koncentrace v roztoku 0,5 %).In another embodiment, 6-D-α-L-rhamnopyranosyl-3-D-glucopyranosidase is prepared by heterologous expression in Pichia pastoris yeast in a liquid medium. Methanol at a concentration of 5% (final concentration in solution of 0.5%) is preferably used as an inducer for heterologous expression.

Ve výhodném provedení se pro suspendování rutinu v prvním kroku podle způsobu výroby kvercetinu v heterogenním systému použije voda a/nebo reakční směs obsahující aktivní enzym rutinosidasu, zbylá po oddělení kvercetinu z reakční směsi, a/nebo přefiltrované kapalné médiumIn a preferred embodiment, water and / or the reaction mixture containing the active enzyme rutinosidase remaining after separation of the quercetin from the reaction mixture and / or the filtered liquid medium is used to suspend the rutin in the first step according to the process for producing quercetin in a heterogeneous system.

-6CZ 2018 - 352 A3 po submerzní kultivaci mikroorganismu, produkujícího 6-O-a -L-rhainnopyranosyl-β-Ι)glukopyranosidasu. Ve všech uvedených případech je celý reakční systém heterogenní.-6C 2018 - 352 A3 after submerged cultivation of a 6-O- and -L-rhainnopyranosyl-β-gluk-glucopyranosidase producing microorganism. In all cases, the entire reaction system is heterogeneous.

Předkládaný vynález nárokuje enzymatický způsob výroby za použití zcela neobvyklých reakčních podmínek. Nečekané bylo zjištění, že za podmínek, při nichž je většina substrátu i produktu reakce přítomna v pevné fázi (suspenze), enzymová reakce probíhá v mikroprostředí pevné fáze za vzniku roztoku produktu rutinosy a precipitace vedlejšího produktu kvercetinu. Jde tedy o nový přístup, kdy se na imobilizovaný substrát (přítomný v heterogenní reakční směsi jako pevná fáze) působí enzymem v roztoku. Takové uspořádání umožňuje použití velmi vysokých koncentrací substrátu, které jsou o řád a více vyšší než koncentrace v dosud popsaných postupech (pro srovnání viz CN 101787361-A a WO 2006/105843 A2), čímž se objemová produktivita procesu řádově zvyšuje. Tento způsob kromě toho zcela eliminuje nutnost použití kosolventů, jako např. DMSO, které využívají jiné popsané postupy, např. Nam et al. (Biotechnol. Lett. 34, 483, 2012), CN 101787361-A a WO 2006/105843 A2, a proto odpadá i případná nutnost jejich odstranění z výsledného produktu a hygienických problémů s residui toxických kosolventů ve výsledném produktu. Tento neobvyklý, ale velmi účinný postup podle předkládaného vynálezu dále také umožňuje snadné oddělení velmi čistého vedlejšího produktu kvercetinu od použitého enzymu prostou filtrací s promytím přímo na filtru či dokonce dekantací a použitý enzym obsažený v reakční směsi lze navíc, po jednoduché úpravě reakčních podmínek, s výhodou pH, výhodně opět použít k další reakci.The present invention claims an enzymatic process using completely unusual reaction conditions. It has been unexpectedly found that, under conditions in which most of the substrate and reaction product are present in the solid phase (suspension), the enzyme reaction proceeds in the solid phase microenvironment to form a solution of the rutinose product and precipitation of the by-product quercetin. Thus, it is a novel approach where the immobilized substrate (present in the heterogeneous reaction mixture as a solid phase) is treated with an enzyme in solution. Such an arrangement permits the use of very high substrate concentrations which are of an order of magnitude or more than those of the processes described so far (for comparison see CN 101787361-A and WO 2006/105843 A2), thereby increasing the bulk productivity of the process by an order of magnitude. In addition, this method completely eliminates the need for cosolvents, such as DMSO, which use other methods described, eg Nam et al. (Biotechnol. Lett. 34, 483, 2012), CN 101787361-A and WO 2006/105843 A2, and there is no need to eliminate them from the resulting product and hygiene problems with residual toxic cosolvents in the final product. Furthermore, this unusual but very efficient process of the present invention also allows easy separation of the very pure quercetin by-product from the enzyme used by simple filtration with washing directly on the filter or even by decantation, and the enzyme used in the reaction mixture can additionally preferably pH, preferably used again for the next reaction.

Podstatnou výhodou nárokovaného způsobu je tedy skutečnost, že enzymové štěpení rutinu lze provádět i v heterogenním systému, kdy se výchozí rutin a též produkovaný kvercetin nacházejí v suspenzi a vlastní reakce pak probíhá v nasyceném roztoku nebo na mezifázovém prostředí za vzniku ekvimolámího množství rutinosy. Podmínky reakce jsou mírné a nedochází ke štěpení rutinosy na monosacharidy jako v dosavadním stavu techniky.Thus, an essential advantage of the claimed process is that the enzymatic cleavage of rutin can also be carried out in a heterogeneous system where the starting rutin and the produced quercetin are both in suspension and the reaction itself takes place in a saturated solution or on an interfacial medium to produce an equimolar amount of rutinose. The reaction conditions are mild and rutinose is not cleaved to monosaccharides as in the prior art.

Další značnou výhodou nárokovaného způsobuje též skutečnost, že enzymovým preparátem pro konverzi rutinu na rutinosu a kvercetin může být přímo kultivační médium po fermentaci produkčního kmene, s výhodou jde o mikroorganismus Aspergillus niger, který byl rozsáhlým screeningem vybrán jako nejvhodnější, neboť poskytuje nejvyšší aktivitu rutinosidasy, nebo i heterologního produkčního kmene Pichia pastoris, tedy bez nutnosti izolace a čištění enzymu. Fermentační médium se pouze naředí destilovanou vodou na potřebnou aktivitu a pH se upraví na požadovanou hodnotu pomocí anorganické báze či kyseliny, s výhodou hydroxidem sodným/kyselinou fosforečnou.Another significant advantage of the claimed process is also that the enzyme preparation for the conversion of rutin to rutinium and quercetin can be directly the culture medium after fermentation of the production strain, preferably the microorganism Aspergillus niger, which has been selected by most screening as most suitable because it provides the highest rutinosidase activity. or even a heterologous production strain of Pichia pastoris, i.e. without the need for enzyme isolation and purification. The fermentation medium is only diluted with distilled water to the desired activity and the pH is adjusted to the desired value with an inorganic base or acid, preferably sodium hydroxide / phosphoric acid.

Další významnou výhodou způsobu podle předkládaného vynálezu je jednoduchá izolace produktu (rutinosy), který krystaluje z reakční směsi po oddělení pevných složek odstředěním, filtrací nebo dekantací.Another important advantage of the process of the present invention is the simple isolation of the product (rutinosy) which crystallizes from the reaction mixture after separation of the solids by centrifugation, filtration or decantation.

Filtrát po reakční směsi po reakci obsahuje odštěpenou rutinosu, kterou je možno izolovat a přečistit například krystalizací. Filtrát z enzymové reakce rovněž obsahuje stále aktivní rutinosidasu, takže ho lze po případné úpravě pH znovu použít jako enzymovou složku k opakované konverzi rutinu na rutinosu a kvercetin. Tento postup je možné opakovat, přičemž vyprodukovaná rutinosa se z procesu odvětví ředěním filtrátu a dále se izoluje. Izolace rutinosy, která má potenciál ve využití v kosmetice, je velmi jednoduchá především díky skutečnosti, že při způsobu podle předkládaného vynálezu nejsou přítomny jiné glykosidasy a ani se nepoužívají takové podmínky (např. velmi nízké pH a vysoká teplota), při kterých by mohlo dojít k jejímu štěpení až na monosacharidy. Díky tomu je pak v roztoku pouze rutinosa a stopy anorganických solí z média, které se snadno odstraní, např. fosfáty neutralizací vápennou vodou a dále krystalizací rutinosy ze zahuštěného roztoku.The post-reaction filtrate after the reaction contains cleaved rutinium which can be isolated and purified, for example, by crystallization. The filtrate from the enzyme reaction also contains still active rutinosidase so that it can be reused as an enzyme component after repeated pH adjustment, if necessary, to repeatedly convert rutin to rutin and quercetin. This process can be repeated, whereby the produced rutinose is removed from the industry by diluting the filtrate and further isolated. Isolation of rutinose, which has the potential to be used in cosmetics, is very simple due to the fact that no other glycosidases are present in the process of the present invention, nor do such conditions (e.g., very low pH and high temperature) at which to break it down to monosaccharides. As a result, only rutinose and traces of inorganic salts from the medium are readily removed, such as phosphates by neutralization with lime water and crystallization of rutinose from the concentrated solution.

Příprava vysoce čisté rutinosy a kvercetinu se provede rekrystalizací hrubého produktu po enzymové konverzi. Rekrystalizace rutinosy byla popsána výše. Rekrystalizace kvercetinu se provede tak, že se surový kvercetin rozpustí za varu v roztoku NaOH o koncentraci 0,1 až 1The preparation of high purity rutinose and quercetin is accomplished by recrystallization of the crude product after enzyme conversion. Recrystallization of rutinose has been described above. Recrystallization of quercetin is performed by dissolving the crude quercetin at boiling in a 0.1 to 1 NaOH solution.

-7 CZ 2018 - 352 A3 mol.L1, pH se za tepla upraví na hodnotu pH 9 až 10 a za chladnutí probíhá krystalizace. Výsledný produkt, který má obsah přes 99 % hmotnostních kvercetinu, se promyje zředěnou kyselinou sírovou v koncentraci 0,05 mol.L1 a poté trojnásobně vodou. Rekrystalizace se může opakovat, čímž se čistota produktu dále zvyšuje.-7 CZ 2018-352 A3 mol.L 1 pH heat brought to pH 9 to 10 for cooling and crystallization proceeds. The resulting product, having a content of over 99% by weight of quercetin, is washed with dilute sulfuric acid at a concentration of 0.05 mol / L and then three times with water. The recrystallization can be repeated, further increasing the purity of the product.

Fermentace se provádí sterilně za aerobních podmínek, za míchání a při teplotě s výhodou 28 °C v třepaných baňkách nebo v míchaném fermentoru. Po fermentaci, která trvá typicky 4 až 7 dní, se mycelium mikroorganismu odstraní odstředěním nebo filtrací. Zbylé médium s obsahem rutinosidasy se po úpravě pH na hodnotu nejméně 2,05 a ohřátí na reakční teplotu v rozmezí od 10 do 60 °C, s výhodou 40 °C, použije přímo pro reakci, tj. rozmíchá se v něm rutin a reakce se za konstantních podmínek a za míchání nechá proběhnout do požadované konverze. Sekvence proteinu, tj. rutinosidasy z Aspergillus niger je známa a tento enzym byl nakloňován standardním způsobem v expresním mikroorganismu Pichia pastoris (Šimčíková a spol. Adv. Synth. Catal. 357, 107, 2015).The fermentation is carried out sterile under aerobic conditions, with stirring, and preferably at a temperature of 28 ° C in shake flasks or in a stirred fermenter. After fermentation, which typically lasts 4 to 7 days, the mycelium of the microorganism is removed by centrifugation or filtration. The remaining rutinosidase-containing medium, after adjusting the pH to at least 2.05 and warming to a reaction temperature in the range of 10 to 60 ° C, preferably 40 ° C, is used directly for the reaction, i.e. the routine is stirred in and the reaction is stirred. it is allowed to proceed to the desired conversion under constant conditions and with stirring. The protein sequence, i.e. the rutinosidase from Aspergillus niger, is known and this enzyme was cloned in a standard manner in the expression microorganism Pichia pastoris (Simcikova et al. Adv. Synth. Catal. 357, 107, 2015).

Objasnění výkresůClarification of drawings

Obr. 1 HPLC chromatogram dokumentující průběh enzymového štěpení rutinu. Kolona Chromolith Performance RP-18e, lOOx 3 mm (Měrek); předkolona Chromolith RP-18e, 5x4,6 mm; mobilní fáze [objemová %]: A = 5 % acetonitril, 0,1 % kyselina mravenčí, B = 80 % acetonitril, 0,1% kyselina mravenčí, ve vodě (objem/objem); gradientová eluce 0 až 3 min 7 až 25 % B, 3 až 5 min 30 % B, 5 až 7 min 7 % B; průtok 1,5 mL/min, 25 °C, detekce při 360 nm. A - 0 hodin (počátek reakce), B - 4 hodiny, C - 7 hodin (konec reakce). 1- Rutin, 2- kvercetin. Na ose x vynesena odezva UV detektoru v mV, na ose y čas v minutách.Giant. 1 HPLC chromatogram documenting the course of enzymatic cleavage of rutin. Chromolith Performance RP-18e column, 100x 3 mm (Gauge); Chromolith RP-18e precolumn, 5x4.6 mm; mobile phase [v / v]: A = 5% acetonitrile, 0.1% formic acid, B = 80% acetonitrile, 0.1% formic acid, in water (v / v); gradient elution 0 to 3 min 7 to 25% B, 3 to 5 min 30% B, 5 to 7 min 7% B; flow rate 1.5 mL / min, 25 ° C, detection at 360 nm. A - 0 hours (start of reaction), B - 4 hours, C - 7 hours (end of reaction). 1- Rutin, 2-quercetin. The x-axis shows the UV detector response in mV, the y-axis the time in minutes.

Obr. 2 Průběh konverze rutinu na rutinosu, vstupní konc. rutinu 200 g/L, objem reakce 10 mL, 40 °C, pH 3, médium obsahující rutinosidasu 4,8 nkat/mL.Giant. 2 Rutin to rutinium conversion process, input conc. rutin 200 g / L, reaction volume 10 mL, 40 ° C, pH 3, rutinosidase containing 4.8 nkat / mL medium.

Obr. 3 Průběh konverze rutinu na rutinosu při použití různého množství enzymu, vstupní konc. rutinu 200 g/L, objem reakce 3 mL, 35 °C, pH 3,5.Giant. 3 Conversion of rutin to rutinium using different amounts of enzyme, input conc. rutin 200 g / L, reaction volume 3 mL, 35 ° C, pH 3.5.

Obr. 4 Průběh konverze rutinu na rutinosu při různém pH, vstupní konc. rutinu 200 g/L, objem reakce 3 mL, 35 °C, množství rutinosidasy 1,11 nkat/mL.Giant. 4 Conversion of rutin to rutinium at different pH, input conc. rutin 200 g / L, reaction volume 3 mL, 35 ° C, rutinosidase amount of 1.11 nkat / mL.

Příklady uskutečnění vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Příklad 1: Příprava enzymu rutinosidasy pomocí Aspergillus nigerExample 1: Preparation of rutinosidase enzyme by Aspergillus niger

Enzym rutinosidasa (EC 3.2.1.168) byl připraven submerzní fermentaci mikroorganismu Aspergillus niger v kapalném médiu. Médium pro produkční fermentaci mělo následující složení [g/L]: 5,0 rutin; 15,0 KH2PO4; 4,0 NH4CI; 0,5 KC1; 5,0 kvasinkového extraktu; 1,0 hydrolyzátu kaseinu; 1 mL roztoku stopových prvků, pH bylo upraveno na hodnotu 5,0; po sterilizaci v autoklávu při teplotě 121 °C a po dobu 30 minut pak byly přidány 1,0 mL sterilního 10% (hmotnost/objem) roztoku MgSCL./ILO. Roztok stopových prvků měl následující složení [g/L]: 50,00 EDTA (etylendiamintetraoctová kyselina); 22,00 ZnSO4 · 7 H2O; 5,54 CaCL; 5,06 MnCL · 4 H2O; 4,99 FeSO4 · 7 H2O; 1,10 (NH4)6Mo7O24 · 4 H2O; 1,57 CuSO4 · 5 H2O a 1,61 C0CI2 · 6 H2O, komponenty byly rozpuštěny v destilované vodě a pH bylo upraveno na hodnotu 6,0 40% roztokem KOH. Ke kultuře mikroorganismu narostlé na šikmém agaru [g/L]: 125 glycerol, 45 sladový výtažek, 15 NaCl, 0,44 NH4NO3, 0,06 MgSCU . 7 H2O 0,0015 CuSCU. 5 H2O, 30 agar; pH 5,5 (HC1) bylo sterilně napipetováno 6 mL 0,1% roztoku Tweenu 80 (polyoxyethylensorbitanmonooleát) a seškrábnutím spor mikroorganismu Aspergillus niger do roztoku byla vytvořena suspenze spor a částí mycelií. Do 200 mL inokulačního média byloThe enzyme rutinosidase (EC 3.2.1.168) was prepared by submerged fermentation of Aspergillus niger in liquid medium. The production fermentation medium had the following composition [g / L]: 5.0 routines; 15.0 KH2PO4; 4.0 NH4Cl; 0.5 KCl; 5.0 yeast extract; 1.0 casein hydrolyzate; 1 mL of trace element solution, pH adjusted to 5.0; After autoclaving at 121 ° C and for 30 minutes, 1.0 mL of sterile 10% (w / v) MgSCL./ILO solution was added. The trace element solution had the following composition [g / L]: 50.00 EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid); 22.00 ZnSO 4 · 7 H2O; 5.54 CaCL; 5.06 MnCL · 4 H 2 O; 4.99 FeSO 4 · 7 H 2 O; 1.10 (NH 4 ) 6 Mo 7 O 2 4 · 4 H 2 O; 1.57 CuSO 4 · 5 H 2 O and 1.61 CO 2 · 6 H 2 O, the components were dissolved in distilled water and the pH was adjusted to 6.0 with a 40% KOH solution. For culture of microorganism grown on slant agar [g / L]: 125 glycerol, 45 malt extract, 15 NaCl, 0.44 NH4NO3, 0.06 MgSO4. 7 H2O 0.0015 CuSCU. 5 H2O, 30 agar; pH 5.5 (HCl) was sterile pipetted with 6 mL of a 0.1% Tween 80 solution (polyoxyethylene sorbitan monooleate) and by scraping the spores of the Aspergillus niger microorganism into the solution, a spore suspension and a portion of the mycelia were formed. Up to 200 mL of inoculation medium was

-8CZ 2018 - 352 A3 zaočkováno 1 mL této suspenze (107 spor/mL). Zaočkované inokulační médium bylo kultivováno v Erlenmayerově baňce o objemu 500 mL při teplotě 28 °C po 6 dnů za stálého míchání (200 ot./min.). Šestý den po inokulaci kultivačního média bylo mycelium odseparováno filtrací. Objemová aktivita rutinosidasy na konci fermentace měla hodnotu 0,58 nkat/mL.2018 - 352 A3 inoculated with 1 mL of this suspension (10 7 spores / mL). The inoculated inoculation medium was cultured in a 500 mL Erlenmayer flask at 28 ° C for 6 days with stirring (200 rpm). On the sixth day after inoculation of the culture medium, the mycelium was separated by filtration. The rutinosidase volume activity at the end of the fermentation was 0.58 nkat / mL.

Příklad 2: Příprava enzymu rutinosidasy pomocí Pichia pastorisExample 2: Preparation of rutinosidase enzyme by Pichia pastoris

Rutinosidasu (EC 3.2.1.168) je možné s výhodou též připravit heterologní expresí např. v kvasinkách Pichia pastoris dle následujícího příkladu provedení. Heterologní exprese rutinosidasy v kvasinkách Pichia pastoris KM71H probíhala po dobu 5 dnů. Expresní vektor obsahující gen pro rutinosidasu (pPicZaA-Rut; Šimčíková a spol. Adv. Synth. Catal. 357, 107, 2015), nesoucí rezistenci k antibiotiku zeocin) byl nejprve linearizován a následně elektroporován do buněk P. pastoris KM71H. Transformované buňky byly kultivovány na médiu YPD (Yeast Peptone Dextrose medium) na Petriho miskách (YPD [g/LJ: 10,00 kvasinkový extrakt; 20 pepton; 20 glukosa, 15 agar a antibiotikum zeocin (o finální koncentraci 1 mg/mL). Misky byly inkubovány 3 dny při 28 °C. Narostlé kolonie byly následně použity pro kultivaci v kapalném médiu a pro jejich screening s cílem najít kolonii produkující rutinosidasu v co největším množství. Celý postup byl proveden podle manuálu Easy Select Pichia Expression Kit (Invitrogen, USA). Vybraná kolonie produkující rutinosidasu byla přes noc kultivována v kapalném YPD médiu. Druhý den byla peleta oddělena centrifůgací a následně rozpuštěna v kapalném YPD médiu obsahujícím 15% glycerol. Takto připravené konzervy buněk produkujících rutinosidasu (100 pL) byly uchovány při teplotě -80 °C. Produkce rutinosidasy byla provedena v 1 L média, mající následující složení: 700 mL vody; 100 mL 10% glycerolu; 100 mL 1M draselno-fosfátového pufru pH 6; 100 mL 13,4% YNB (Yeast Nitrogen Base, ROTH) a 2 mL 0,2 % roztoku biotinu. Do 1 L média byla přidána kryokonzerva transformovaných buněk P. pastoris obsahující 100 pL buněk a takto zaočkované médium bylo kultivováno v Erlenmayerově baňce o objemu 3 L při teplotě 28 °C jeden den za stálého míchání (250 ot/min). Druhý den byly buňky oddělené centrifůgací resuspendovány ve 200 mL média v Erlenmayerově baňce o objemu 1 L, obsahujícího 140 mL vody; 20 mL 1M draselnofosfátového pufru pH 6; 20 mL 13,4% YNB (Yeast Nitrogen Base, ROTH); 400 pL roztoku 0,2% biotinu a 20 mL 5% metanolu ve vodě sterilizovaného ultrafiltrací. Kultivace probíhala 4 dny při teplotě 28 °C za stálého míchání (250 ot/min). Genová exprese byla indukována každý den přídavkem 1 mL 100% metanolu po dobu 4 dnů. Výsledný supematant obsahující rutinosidasu byl od buněk oddělen centrifůgací. Objemová aktivita rutinosidasy na konci fermentace měla hodnotu typicky ca 7 nkat/mL.Preferably, the rutinosidase (EC 3.2.1.168) can also be prepared by heterologous expression in, for example, Pichia pastoris yeast according to the following example. Heterologous expression of rutinosidase in Pichia pastoris KM71H yeast was continued for 5 days. An expression vector containing the rutinosidase gene (pPicZaA-Rut; Simcikova et al. Adv. Synth. Catal. 357, 107, 2015), bearing resistance to the antibiotic zeocin) was first linearized and subsequently electroporated into P. pastoris KM71H cells. The transformed cells were cultured on YPD (Yeast Peptone Dextrose medium) on Petri dishes (YPD [g / LJ: 10.00 yeast extract; 20 peptone; 20 glucose, 15 agar and zeocin antibiotic (final concentration 1 mg / mL)). The plates were incubated for 3 days at 28 DEG C. The grown colonies were then used for liquid culture and screened to find the colony producing rutinosidase as large as possible according to the Easy Select Pichia Expression Kit (Invitrogen, USA). The selected rutinosidase-producing colony was cultured overnight in liquid YPD medium, the next day the pellet was separated by centrifugation and then dissolved in a liquid YPD medium containing 15% glycerol and the preserved cans of rutinosidase-producing cells (100 µL) were stored at -80 °. C. The production of rutinosidase was performed in 1 L medium having the following composition: 700 mL water, 100 mL 10% glycerol 100 mL of 1 M potassium phosphate buffer pH 6; 100 mL of 13.4% YNB (Yeast Nitrogen Base, ROTH) and 2 mL of a 0.2% biotin solution. Cryopreserved transformed P. pastoris cells containing 100 µL cells were added to 1 L medium, and the seeded medium was cultured in a 3 L Erlenmeyer flask at 28 ° C for one day with stirring (250 rpm). On the second day, the cells separated by centrifugation were resuspended in 200 mL of medium in a 1 L Erlenmayer flask containing 140 mL of water; 20 mL of 1 M potassium phosphate buffer pH 6; 20 mL 13.4% YNB (Yeast Nitrogen Base, ROTH); 400 µL of a 0.2% biotin solution and 20 mL of 5% methanol in ultrafiltration sterilized water. The cultivation was carried out for 4 days at 28 ° C with stirring (250 rpm). Gene expression was induced every day by the addition of 1 mL of 100% methanol for 4 days. The resulting rutinosidase-containing supernatant was separated from the cells by centrifugation. The volume activity of rutinosidase at the end of the fermentation was typically about 7 nkat / mL.

Supematant po konci fermentace byl pro účely purifikace dialyzován (dialyzační střevo šíře 33 mm, cut off 10 kDa, Sigma-Aldrich) 2 h proti 10 mM acetátovému pufru pH 3,5. Následně byl supematant 2krát naředěn nanovodou a pH bylo upraveno pomocí kyseliny octové na pH 3,5. Ionexová chromatografie byla provedena na koloně Fractogel EMD SO3 (1,5 x 10,0 cm, Měrek). Jako mobilní fáze použity nanášecí pufr A (10 mM acetátový pufr, pH 3,5) a eluční pufr B (obsahující navíc 1M NaCl). Průtok mobilní fáze byl 2 mL/min a čistá rutinosidasa byla eluována 100% pufrem B. Eluovaný protein byl zakoncentrován pomocí ultrafiltrace na aparatuře Amicon 8400 (Merck-Millipore). Ultrafiltrační membrána měla eut-off 10 kDa. Výtěžek této purifikace činí ca 30 %.The supernatant after the end of the fermentation was dialyzed for purification (dialysis intestine 33 mm wide, cut off 10 kDa, Sigma-Aldrich) for 2 h against 10 mM acetate buffer pH 3.5. Subsequently, the supernatant was diluted 2 times with nano-water and the pH was adjusted to pH 3.5 with acetic acid. Ion exchange chromatography was performed on a Fractogel EMD SO3 column (1.5 x 10.0 cm, Gauge). The loading buffer A (10 mM acetate buffer, pH 3.5) and elution buffer B (containing additionally 1M NaCl) were used as mobile phase. The mobile phase flow rate was 2 mL / min and pure rutinosidase was eluted with 100% buffer B. The eluted protein was concentrated by ultrafiltration on an Amicon 8400 apparatus (Merck-Millipore). The ultrafiltration membrane had a eut-off of 10 kDa. The yield of this purification is about 30%.

Výsledná aktivita rutinosidasy v reakčním médiu má mít s výhodou pro optimální průběh reakce (tj., délka trvání konverze ca 7 h) hodnotu 2 až 2,8 nkat/mL). Enzymová aktivita rutinosidasy byla měřena spektrofotometricky diskontinuální metodou s použitím chromogenního substrátu pnitrofenyl-rutinosidu (pNP-Rut). Absorbance p-nitrofenolu byla měřena při vlnové délce 420 nm. Reakční směs obsahující 10 pL roztoku s rutinosidasou, 10 pL pNP-Rut (10 mM) a 30 pL citrátfosfátového pufru (pH 5) byla inkubována v termomixeru po dobu 10 minut při 35 °C (600 rpm). Enzymová reakce byla ukončena přídavkem 1 mL Na2CO3 (0,1 M).The resulting rutinosidase activity in the reaction medium should preferably have a value of 2 to 2.8 nkat / mL for optimal reaction (i.e., a conversion time of about 7 h). The enzyme activity of rutinosidase was measured spectrophotometrically by a discontinuous method using a chromogenic substrate of pnitrophenyl-rutinoside (pNP-Rut). The absorbance of p-nitrophenol was measured at 420 nm. The reaction mixture containing 10 µL rutinosidase solution, 10 µL pNP-Rut (10 mM) and 30 µL citrate phosphate buffer (pH 5) was incubated in a thermomixer for 10 minutes at 35 ° C (600 rpm). The enzyme reaction was terminated by the addition of 1 mL of Na 2 CO 3 (0.1 M).

-9CZ 2018 - 352 A3-9GB 2018 - 352 A3

Příklad 3: Příprava rutinosy a kvercetinu štěpením rutinuExample 3: Preparation of rutinose and quercetin by cleavage of rutin

Rutinosu je možné připravit enzymovým štěpením rutinu za vzniku rutinosy a kvercetinu podle následujícího příkladu provedení. 80 mL kultivačního média obsahujícího rutinosidasu získanou heterologní expresí v buňkách P. pastoris podle příkladu 2, jehož pH bylo pomocí kyseliny fosforečné upraveno na hodnotu pH 3,0 (Obr. 4), bylo 2,5krát naředěno nanovodou na celkový objem 200 mL, tak aby aktivita rutinosidasy byla s výhodou v rozmezí 2,5 až 3,3 nkat/mL (Obr. 3). Byly též testovány aktivity enzymu 1,0; 2,0; 5,0 a 10,0 nkat/mL přitom reakce probíhala s uspokojujícím výsledkem. I při nižších koncentracích než 1 nkat/mL reakce probíhá, avšak konverze není úplná. Do takto připraveného roztoku rutinosidasy bylo přidáno 40 g rutinu (finální konc. 200 g/L) a reakční směs byla dále inkubována při 40 °C s výhodou po dobu 7 h (Obr. 2) za stálého míchání. Průběh reakce byl sledován metodou HPLC, prováděnou za následujících podmínek: byla použita Chromolith Performance RP-18e, 100 x 3 mm (Měrek); předkolona Chromolith RP-18e, 5 x 4,6 mm; mobilní fáze: A = 5% acetonitril, 0,1% kyselina mravenčí, B = 80% acetonitril, 0,1% kyselina mravenčí, ve vodě (objem/objem); gradientová eluce 0 až 3 min 7 až 25 % B, 3 až 5 min 30 % B, 5 až 7 min 7 % B; průtok 1,5 mL/min, 25 °C, UV detekce při 360nm, teplota místnosti (viz Obr. 1). Reakce byla ukončena oddělením pevné a kapalné fáze filtrací. Filtrační koláč byl promyt horkou vodou (3x10 mL vody) k odstranění nečistot. Filtrační koláč obsahující téměř čistý kvercetin byl poté vysušen v sušárně při 50 °C.Rutinosus can be prepared by enzymatic cleavage of rutin to form rutinose and quercetin according to the following example. 80 mL of culture medium containing rutinosidase obtained by heterologous expression in P. pastoris cells according to Example 2, whose pH was adjusted to pH 3.0 with phosphoric acid (Fig. 4), was diluted 2.5 times with nano-duct to a total volume of 200 mL, the rutinosidase activity is preferably in the range of 2.5 to 3.3 nkat / mL (Fig. 3). Enzyme activities of 1.0 were also tested; 2.0; At 5.0 and 10.0 nkat / mL, the reaction was satisfactory. Even at concentrations below 1 nkat / mL, the reaction proceeds, but the conversion is incomplete. To the thus prepared rutinosidase solution was added 40 g of rutin (final conc. 200 g / L) and the reaction mixture was further incubated at 40 ° C, preferably for 7 h (Fig. 2) with stirring. The progress of the reaction was monitored by HPLC, under the following conditions: Chromolith Performance RP-18e, 100 x 3 mm (Gauges); Chromolith RP-18e precolumn, 5 x 4.6 mm; mobile phase: A = 5% acetonitrile, 0.1% formic acid, B = 80% acetonitrile, 0.1% formic acid, in water (v / v); gradient elution 0 to 3 min 7 to 25% B, 3 to 5 min 30% B, 5 to 7 min 7% B; flow rate 1.5 mL / min, 25 ° C, UV detection at 360nm, room temperature (see Figure 1). The reaction was quenched by separating the solid and liquid phases by filtration. The filter cake was washed with hot water (3 x 10 mL water) to remove impurities. The filter cake containing almost pure quercetin was then dried in an oven at 50 ° C.

Získaný jemný žlutý prášek (19,2 g; 97 %) obsahoval 98 % kvercetinu; 0,4 % rutinu a ca 1,6 % neidentifikovaných nečistot (všechny údaje jsou v hmotnostních procentech). Konverze rutinu při zachování reakčních podmínek (teplota, pH, a objemová aktivita enzymu) nezávisí na objemu reakce (testovány byly objemy 0,5 L až 10 L). Dle výše uvedeného postupu byla reakce provedena pro počáteční koncentrace rutinu 6 g/L až 600 g/L (g/L: 6,4; 128; 256; 320; 450; 600). Při použití vyšší koncentrace, převyšující 150 g/L výchozího rutinu, bylo třeba pro dosažení odpovídající, tj. minimálně 98% konverze, sledované analytickým HPLC jak uvedeno výše, prodloužit reakční dobu na 20 až 60 hodin. Struktura kvercetinu byla potvrzena pomocí NMR II a 13C (v CD3OD) a pomocí hmotové spektrometrie HPLC MS a dále srovnáním s autentickým standardem kvercetinu (Sigma). Čistota produktu byla určena pomocí HPLC výše uvedenou metodou (viz Obr. 1).The obtained fine yellow powder (19.2 g; 97%) contained 98% quercetin; 0.4% of rutin and ca 1.6% of unidentified impurities (all percentages by weight). Conversion of rutin while maintaining the reaction conditions (temperature, pH, and bulk activity of the enzyme) does not depend on the reaction volume (volumes of 0.5 L to 10 L were tested). According to the above procedure, the reaction was performed at an initial rutin concentration of 6 g / L to 600 g / L (g / L: 6.4; 128; 256; 320; 450; 600). At higher concentrations exceeding 150 g / L of the starting routine, it was necessary to extend the reaction time to 20 to 60 hours to achieve a corresponding, i.e. at least 98%, conversion by analytical HPLC as described above. The structure of quercetin was confirmed by NMR II and 13 C (in CD3OD) and by mass spectrometry by HPLC MS and by comparison with an authentic quercetin standard (Sigma). The purity of the product was determined by HPLC as described above (see Fig. 1).

Příklad 4: Izolace rutinosy z reakční směsiExample 4: Isolation of rutinose from the reaction mixture

Pro získání rutinosy byl zbylý filtrát po odseparování kvercetinu dále zpracován s výhodou následujícím postupem. pH roztoku upraveno pomocí vápenné vody (vodný nasycený roztok Ca(OH)2) na hodnotu pH 7,0 až 8,0, poté bylo přidáno práškové aktivní uhlí (5 g/L) a křemelina (3 g/L, Měrek) a roztok byl uveden k varu, přefiltrován a zakoncentrován na odparce. Takto zakoncentrovaný vzorek rutinosy byl ohřát k varu a po zchladnutí byl vzorek dán do lednice krystalizovat. Pro získání rutinosy je možné krystalizaci obejít a výsledný roztok pouze odpařit ve vakuu na rotační odparce nebo s výhodou i lyofilizací.In order to obtain rutinose, the remaining filtrate after further separation of quercetin was further processed preferably by the following procedure. The pH of the solution was adjusted to pH 7.0 to 8.0 with lime water (aqueous saturated Ca (OH) 2 ), then powdered charcoal (5 g / L) and diatomaceous earth (3 g / L, Gauge) were added and the solution was brought to reflux, filtered and concentrated on a evaporator. The rutinose sample thus concentrated was heated to boiling and, after cooling, the sample was allowed to crystallize in the refrigerator. In order to obtain rutinose, crystallization can be bypassed and the resulting solution can only be evaporated under vacuum on a rotary evaporator or preferably also by lyophilization.

Příklad 5: Příprava rutinosy a kvercetinu s opětovným použitím reakčního médiaExample 5: Preparation of rutinose and quercetin using the reaction medium again

Použité reakční médium (100 mL) po konverzi rutinu a oddělení kvercetinu dle příkladu 3 je možno znovu použít ke štěpení rutinu na rutinosu a kvercetin, protože většina enzymové aktivity rutinosidasy je v roztoku zachována. Do média byl po kontrole pH a případné úpravě s výhodou na hodnotu pH 3 přidán pevný rutin do výsledné koncentrace 200 g/L. Dále bylo postupováno stejně jako v příkladu 3 s tím rozdílem, že bylo nutno prodloužit reakční dobu na 18 hodin (podle průběhu konverze, která byla monitorována pomocí HPLC). Výtěžek a čistota získaného kvercetinu byly stejné jako v příkladu 3. Takovouto recyklaci enzymu je možno provést i vícekrát v závislosti na zbytkové koncentraci enzymu. Rutinosa se ve výsledném filtrátu akumuluje a je možné ji získat postupem, jak je uvedeno v příkladu 4.The reaction medium used (100 mL) after rutin conversion and quercetin separation according to Example 3 can be reused to cleave rutin into rutinium and quercetin since most of the rutinosidase enzyme activity is retained in solution. After checking the pH and possibly adjusting it to pH 3, the solid was routinely added to the medium to a final concentration of 200 g / L. The procedure was as in Example 3, except that the reaction time had to be increased to 18 hours (according to the conversion monitored by HPLC). The yield and purity of the quercetin obtained were the same as in Example 3. Such recycling of the enzyme can be performed several times depending on the residual concentration of the enzyme. Rutinose accumulates in the resulting filtrate and can be obtained as described in Example 4.

- 10CZ 2018 - 352 A3- 10GB 2018 - 352 A3

Příklad 6: Rekrystalizace kvercetinuExample 6: Recrystallization of quercetin

Kvercetin o čistotě vyšší než 99 % hmotnostních byl získán opakovanou krystalizací produktu získaného dle příkladu 3. Žlutý prášek (140 g, 98 % hmotnostních kvercetinu) byl rozmíchán v 1 litru 0,25 M NaOH. Směs byla za stálého míchání přivedena k varu pro rozpuštění kvercetinu a poté byl horký roztok filtrován. Následovalo pomalé chlazení (20 h při teplotě místnosti, poté 4 h při 5 °C). Vyloučené žluté krystaly kvercetinu byly odfiltrovány, promyty vodou o teplotě 40 °C (500 mL) a rozpuštěny ve 100 mL 1 M NaOH. Následovalo pomalé chladnutí (20 h při teplotě 25 °C) a po dosažení této teploty chlazení (4 h při 5 °C). Vyloučené krystaly byly odfiltrovány a resuspendovány ve vodě. Vodná suspenze byla okyselena zředěnou kyselinou sírovou na pH 3,5 a nerozpustný materiál byl odfiltrován a sušen; při této operaci se ze suspenze kvercetinu oddělily zbytky alkálií (sodné ionty) z předchozí krystalizace. Získaný žlutý prášek (6 g) obsahoval 99,85 % hmotnostních kvercetinu a 0,15 % hmotnostních rutinu, což bylo stanoveno analýzou za využití HPLC podle příkladu 3. Veškeré nečistoty byly takto odstraněny. Kvercetin o nižší čistotě lze získat další precipitací z matečných louhů, a to zvláště dalším stáním v chladu a/nebo okyselením.Quercetin having a purity greater than 99% by weight was obtained by repeated crystallization of the product obtained according to Example 3. The yellow powder (140 g, 98% by weight of quercetin) was stirred in 1 liter of 0.25 M NaOH. The mixture was brought to reflux while stirring to dissolve the quercetin and then the hot solution was filtered. Slow cooling (20 h at room temperature followed by 4 h at 5 ° C) followed. The precipitated yellow quercetin crystals were filtered off, washed with water at 40 ° C (500 mL) and dissolved in 100 mL of 1 M NaOH. Slow cooling (20 h at 25 ° C) followed by cooling (4 h at 5 ° C). The precipitated crystals were filtered off and resuspended in water. The aqueous suspension was acidified with dilute sulfuric acid to pH 3.5 and the insoluble material was filtered off and dried; in this operation, alkali residues (sodium ions) from the previous crystallization were separated from the quercetin suspension. The obtained yellow powder (6 g) contained 99.85% by weight of quercetin and 0.15% by weight of rutin as determined by HPLC analysis according to Example 3. All impurities were thus removed. Lower purity quercetin can be obtained by further precipitation from the mother liquors, in particular by further standing in the cold and / or by acidification.

Příklad 7: Rekrystalizace rutinosyExample 7: Recrystallization of rutinose

Rutinosa získaná podle příkladu 4 se rozpustí v destilované vodě na koncentraci 200 až 400 g/L za zvýšené teploty. Pokud je roztok barevný (např. žlutý) odbarví se přídavkem aktivního uhlí (1 g/L) a křemeliny (1 až 3 g/L) s krátkým povařením a filtrací za horka. Získaný čirý roztok se ponechá vychladnout a poté se nechá přes noc krystalovat při nižší teplotě s výhodou 3 až 7 °C. S výhodou je možno roztok ke krystalizací naočkovat malým množstvím krystalků rutinosy. Krystaly se oddělí filtrací nebo centrifůgací. Na filtru se pouze odsají a bez promytí se suší. Matečný roztok po odpaření poskytne další krystaly rutinosy. Výtěžky rekrystalizace se pohybují mezi 70 až 85 %. Rekrystalizovaná rutinosa je bílý nebo lehce zažloutlý jemný krystalický prášek, který je hygroskopický a je nutno ho uchovávat v dobře uzavřené nádobě.The rutinose obtained according to Example 4 is dissolved in distilled water to a concentration of 200-400 g / L at elevated temperature. If the solution is colored (eg yellow), it is bleached by the addition of activated carbon (1 g / L) and diatomaceous earth (1 to 3 g / L) with short boiling and hot filtration. The clear solution obtained is allowed to cool and then crystallized overnight at a lower temperature, preferably 3 to 7 ° C. Preferably, the solution to be crystallized can be seeded with a small amount of rutinose crystals. The crystals are separated by filtration or centrifugation. They are only aspirated on the filter and dried without washing. After evaporation, the mother liquor yielded additional rutinose crystals. Recrystallization yields are between 70 and 85%. Recrystallized rutinose is a white or slightly yellowish fine crystalline powder which is hygroscopic and must be kept in a tightly closed container.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Rutinosa má potenciální využití v kosmetice a jako nízkokalorické sladidlo, vedlejší produkt kvercetin je účinný antioxidant s vysokým chemoprotektivním potenciálem a je využitelný v nutraceutikách, funkčních potravinách, pro zlepšení nutriční hodnoty potravin a dále např. v kosmetických přípravcích.Rutinose has a potential use in cosmetics and as a low-calorie sweetener, the by-product quercetin is a potent antioxidant with high chemoprotective potential and is useful in nutraceuticals, functional foods, to improve the nutritional value of foods and, for example, in cosmetics.

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS

Claims (10)

1. Způsob výroby rutinosy z rutinu v heterogenním systému, vyznačující se tím, že rutin ve formě suspenze ve vodném prostředí při pH v rozmezí od 2,05 do 10,1 a při teplotě od 10 do 70 °C, se podrobí působení enzymu rutinosidasy za vzniku rutinosy a kvercetinu, následně se kvercetin z reakční směsi oddělí centrifůgací, filtrací nebo dekantací, a rutinosa se získá krystalizací nebo odpařením reakční směsi po oddělení pevných složek.Process for the production of rutinose from rutin in a heterogeneous system, characterized in that rutin in the form of a suspension in an aqueous medium at a pH in the range of 2.05 to 10.1 and at a temperature of 10 to 70 ° C is subjected to rutinosidase enzyme to form rutinose and quercetin, followed by separation of quercetin from the reaction mixture by centrifugation, filtration or decantation, and rutinose being obtained by crystallization or evaporation of the reaction mixture after separation of the solids. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že vodným prostředím je voda, pufr nebo pufrované kultivační médium po submerzní fermentaci produkčního mikroorganismu, který produkuje enzym rutinosidasu.The method of claim 1, wherein the aqueous medium is water, a buffer, or a buffered culture medium after submerged fermentation of a producing microorganism that produces a rutinosidase enzyme. 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že koncentrace rutinu v suspenzi na začátku reakce je v rozmezí od 6 g/L do 600 g/L, s výhodou od 9 g/L do 450 g/L, ncjvýliodnčji od 150 g/L do 250 g/L.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the concentration of rutin in the suspension at the start of the reaction is in the range from 6 g / L to 600 g / L, preferably from 9 g / L to 450 g / L, more preferably from 150 g / L to 250 g / L. - 11 CZ 2018 - 352 A3- 11 GB 2018 - 352 A3 4. Způsob podle nároků 1, 2 nebo 3, vyznačující se tím, že objemová aktivita rutinosidasy v počáteční reakční směsi je v rozmezí od 1,0 do 10 nkat/mL, s výhodou v rozmezí od 2,5 do 7 nkat/mL, výhodněji v rozmezí od 2,5 do 3,3 nkat/mL.Method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the rutinosidase volume activity in the initial reaction mixture is in the range of 1.0 to 10 nkat / mL, preferably in the range of 2.5 to 7 nkat / mL, more preferably in the range of from 2.5 to 3.3 nkat / mL. 5. Způsob podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že enzymem rutinosidasou je ó-O-a-L-rhamnopyranosyl-P-D-glukopyranosidasa.The method of any one of the preceding claims, wherein the rutinosidase enzyme is δ-O-α-L-rhamnopyranosyl-β-D-glucopyranosidase. 6. Způsob podle nároku 5, vyznačující se tím, že ó-O-a-L-rhamnopyranosyl-P-Dglukopyranosidasa je izolovaná z mikroorganismu rodu Aspergillus, Penicillium, Mucor, Chaetomium, Acremonium nebo Actinoplanes; nebo je připravená heterologní expresí v průmyslovém produkčním mikroorganismu, s výhodou je ó-O-a-L-rhamnopyranosyl-P-Dglukopyranosidasa z mikroorganismu rodu Aspergillus, nejvýhodněji z mikroorganismu Aspergillus niger, připravená heterologní expresí v kvasince Pichia pastoris.The method of claim 5, wherein the β-O-α-L-rhamnopyranosyl-β-D-glucopyranosidase is isolated from a microorganism of the genus Aspergillus, Penicillium, Mucor, Chaetomium, Acremonium or Actinoplanes; or is prepared by heterologous expression in an industrial producing microorganism, preferably β-O-α-L-rhamnopyranosyl-β-D-glucopyranosidase from a microorganism of the genus Aspergillus, most preferably from Aspergillus niger, prepared by heterologous expression in yeast Pichia pastoris. 7. Způsob podle nároku 6, vyznačující se tím, že se ó-O-a-L-rhamnopyranosyl-P-D- glukopyranosidasa připraví submerzní kultivací mikroorganismu v kapalném médiu.7. The method of claim 6, wherein the .beta.-O-.alpha.-L-rhamnopyranosyl-.beta.-D-glucopyranosidase is prepared by submerged culture of a microorganism in a liquid medium. 8. Způsob podle nároku 6, vyznačující se tím, že se ó-O-a-L-rhamnopyranosyl-P-D- glukopyranosidasa připraví heterologní expresí v kvasince Pichia pastoris v kapalném médiu.The method according to claim 6, characterized in that 6-O-α-L-rhamnopyranosyl-β-D-glucopyranosidase is prepared by heterologous expression in Pichia pastoris yeast in a liquid medium. 9. Způsob podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že se pH reakční směsi po skončení reakce a po oddělení pevných složek upraví na hodnotu pH 7,0 až 8,0, potom se do roztoku přidá práškové aktivní uhlí a křemelina a výsledná směs se uvede k varu, přefiltruje, zkoncentruje a ponechá se krystalizovat za vzniku krystalické rutinosy.Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the pH of the reaction mixture is adjusted to a pH of 7.0 to 8.0 after completion of the reaction and after the solids have been separated off, followed by the addition of powdered activated carbon and diatomaceous earth to the solution. the mixture is boiled, filtered, concentrated and crystallized to give crystalline rutinose. 10. Způsob podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že vzniklý kvercetin se přečistí rekrystalizací, s výhodou rekrystalizací z roztoku NaOH o koncentraci 50 až 500 mmol.L1 za teploty v rozmezí od 20 do 100 °C.Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the quercetin formed is purified by recrystallization, preferably by recrystallization from a NaOH solution having a concentration of 50 to 500 mmol.L 1 at a temperature ranging from 20 to 100 ° C.
CZ2018-352A 2018-07-11 2018-07-11 Heterogeneous process for producing rutinose CZ2018352A3 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2018-352A CZ2018352A3 (en) 2018-07-11 2018-07-11 Heterogeneous process for producing rutinose

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2018-352A CZ2018352A3 (en) 2018-07-11 2018-07-11 Heterogeneous process for producing rutinose

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ307927B6 CZ307927B6 (en) 2019-08-28
CZ2018352A3 true CZ2018352A3 (en) 2019-08-28

Family

ID=67686313

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2018-352A CZ2018352A3 (en) 2018-07-11 2018-07-11 Heterogeneous process for producing rutinose

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ2018352A3 (en)

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101787361A (en) * 2010-01-11 2010-07-28 山西大学 Rutin hydrolase, preparation method and application thereof

Also Published As

Publication number Publication date
CZ307927B6 (en) 2019-08-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100923665B1 (en) Method of extracting and method of purifying an effective substance
EP1838862B1 (en) Manufacturing method of kaempferol
CN103224968B (en) Method for preparing neohesperidin by enzymic method
CN107201331A (en) Express hydroxytyrosol and the Escherichia coli of hydroxytyrosol glucoside and construction method and application
Bassanini et al. A Sustainable One‐Pot, Two‐Enzyme Synthesis of Naturally Occurring Arylalkyl Glucosides
KR100768681B1 (en) Process for producing aglycon by using diglycosidase and flavor-improved food containing the aglycon
US4758283A (en) Process for preparing L-rhamnose
EP0908524B1 (en) Process for producing alpha-monoglucosylhesperidin-rich substance
US6420142B1 (en) Method for enzymatic splitting of rutinosides
Nakagawa et al. Anomer-selective glucosylation of l-menthol by yeast α-glucosidase
Křen et al. Rutinosidase and other diglycosidases: Rising stars in biotechnology
CZ2018352A3 (en) Heterogeneous process for producing rutinose
JPH0710898A (en) Method for modifying sparingly water-soluble flavonoid
US8580955B2 (en) Purification method and production method for cellobiose
Lundt et al. 1, 5-Anhydro-D-fructose: biocatalytic and chemical synthetic methods for the preparation, transformation and derivatization
JP4023539B2 (en) Extraction method and purification method of active substance
David et al. Biotransformations in carbohydrate synthesis. N-Acetylgalactosaminyl and N-acetylglucosaminyl transfer onto methyl α-and β-glucosides catalysed by the β-N-acetylhexosaminidase from Aspergillus oryzae
US20220389043A1 (en) Improved isolation of steviol glycosides
JP4699661B2 (en) Process for producing derivatives of Rucus aculeeatus steroid glycosides
KR101529709B1 (en) Method for production of soybean isoflavone aglycone
KR101525956B1 (en) preparation method of quercetin or isoquecitrin using β-glucosidase
CN1371426A (en) Process for preparatino of derivatives of ruscus aculeatus steroid glycosides by enzymatic hydrolysis
KR20080049413A (en) Preparing method of astragalin
CZ2009720A3 (en) Process for preparing quercetin-3-beta-D-glucopyranoside under formation of L-rhamnose u
Park The Preparation of Crystalline β-1, 4-Mannotriose from Poonac Using the Enzyme System and Yeast Fermentation

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20230711