DE1442166B - Process for the production of fructose by microbiological conversion of sorbitol - Google Patents
Process for the production of fructose by microbiological conversion of sorbitolInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Fruktose durch mikrobiologische Umwandlung von Sorbit, wobei man die Umwandlung mit bestimmten fruktosebildenden Mikroorganismen unter Züchtung desselben im Reaktionsmedium durchführt.The invention relates to a process for the production of fructose by microbiological conversion of sorbitol, which is the conversion with certain fructose-forming microorganisms under cultivation the same carried out in the reaction medium.
Die bisher üblichen Verfahren zur Herstellung von Fruktose wurden derart ausgeführt, daß Essigsäurebakterien, wie Acetobacter suboxydans, in einem hauptsächlich aus Mannit zusammengesetztem Medium unter Bildung und Ansammlung von Fruktose im Medium gezüchtet wurden (G. Bartrand: »Anal, de Chimie et Physique«, 3 [VIII], S. 181 [1904]; Takahashi und A s a i: »Nogei Kagaku Kaisha« [Journal of the Agricultural Chemical Society of Japan], 9, S. 396 [1935]); daß Zellen eines bestimmten, zur Art Pseudomonas oder Aerobacter gehörenden Mikroorganismus oder eine Enzympräparation der Zellen des Mikroorganismus zu einem Ausgangsmaterial aus Nannose oder Glucose zugefügt wurden, um die Isomerisierung (Stereoisomerisierung) des Materials unter Bildung von Fruktose herbeizuführen (N. G. Va 1 e r ο η i et al.: »Journal of Biological Chemistry«, 218, S. 535 [1956]; O. M. Marshal et al.: »Sciense« 125, S. 648 [1957]; Tsumura und Sato: »Agricultural and Biological Chemistry«, 25, S. 616 [1961]); oder daß zu einem Ausgangsmaterial aus Sorbit eine Enzympräparation, die aus einem bestimmten Essigsäurebakterium extrahiert worden war, und eine die Enzymreaktion beschleunigende Hilfssubstanz zugefügt wurden, wodurch Fruktose sich bildet (J. T. Cummins et al.: »Journal of Biological Chemistry« 224, S. 323 [1957]).The previously common processes for the production of fructose were carried out in such a way that acetic acid bacteria, such as Acetobacter suboxydans, in a medium composed mainly of mannitol were grown with the formation and accumulation of fructose in the medium (G. Bartrand: "Anal, de Chimie et Physique", 3 [VIII], p. 181 [1904]; Takahashi and As a i: "Nogei Kagaku Kaisha" [Journal of the Agricultural Chemical Society of Japan], 9, p. 396 [1935]); that cells of a certain belonging to the species Pseudomonas or Aerobacter Microorganism or an enzyme preparation of the cells of the microorganism to form a starting material from nannose or glucose were added to the isomerization (stereoisomerization) of the Bringing material with the formation of fructose (N. G. Va 1 e r ο η i et al .: »Journal of Biological Chemistry ", 218, p. 535 [1956]; O. M. Marshal et al .: "Sciense" 125, p. 648 [1957]; Tsumura and Sato: "Agricultural and Biological Chemistry", 25, p. 616 [1961]); or that to a starting material made from sorbitol, an enzyme preparation extracted from a specific acetic acid bacterium and an auxiliary substance accelerating the enzyme reaction was added, thereby producing fructose forms (J. T. Cummins et al .: »Journal of Biological Chemistry "224, p. 323 [1957]).
Von diesen Verfahren ist das unter Verwendung von Mannit durchgeführte Verfahren außerordentlich teuer, da die Kosten für das Ausgangsmaterial recht hoch sind; das unter Verwendung gezüchteter Zellen eines bestimmten Mikroorganismus oder einer daraus extrahierten Enzympräparation durchgeführte Verfahren erfordert 2 oder 3 Herstellungsstufen und besitzt darüber hinaus den Nachteil, daß die Ausbeute an Fruktose im allgemeinen verhältnismäßig niedrig ist.Of these methods, the one carried out using mannitol is extraordinary expensive because the cost of the raw material is quite high; that using cultured cells a specific microorganism or an enzyme preparation extracted from it requires 2 or 3 production steps and, moreover, has the disadvantage that the yield in fructose is generally relatively low.
Unter den obengenannten bekannten Verfahren ist dasjenige, das unter Verwendung von Glucose oder Mannose als Ausgangsmaterial durchgeführt wird, mit dem Nachteil behaftet, daß die Inversionsreaktion nicht vollständig abläuft und die gebildete Fruktose von der restlichen Glucose schwierig abzutrennen ist. Wenn jedoch ein Zuckeralkohol, wie Mannit oder Sorbit, als Ausgangsmaterial verwendet wird, ist die entstehende Fruktose leicht abzutrennen. Daher ist in diesem Zusammenhang die Verwendung des entsprechenden Alkohols vorteilhafter als die Verwendung eines Zuckers.Among the above-mentioned known methods is that using glucose or Mannose is carried out as the starting material, has the disadvantage that the inversion reaction does not run off completely and the fructose formed is difficult to separate from the remaining glucose. However, when a sugar alcohol such as mannitol or sorbitol is used as the starting material, the Easily separate the resulting fructose. Therefore, in this context, the use of the appropriate Alcohol is more beneficial than using a sugar.
Nach den üblichen Verfahren unter Verwendung von Sorbit als Ausgangsmaterial wird Fruktose erzeugt, indem ein aus den Zellen eines bestimmten Mikroorganismus extrahiertes Enzym, ein Diphosphopyridinnucleotid (DPN) und eine Substanz, wie z. B. Brenztraubensäure, dem Ausgangsmaterial Sorbit zugefügt und mit diesem vermischt wird. Im Gegensatz dazu wird das Verfahren gemäß der Erfindung derart durchgeführt, daß ein aus Sorbit als Kohlenstoffquelle und anderen geeigneten Substratmaterialien bestehendes Medium direkt mit einem bestimmten Mikroorganismus angeimpft und in ihm gezüchtet wird, wobei sich in dem Züchtungsmedium Fruktose bildet, die dann abgetrennt und gewonnen wird. Das erfindungsgemäße Verfahren weist demnach den entscheidenden technischen Vorteil auf, daß Fruktose in nur einer Stufe erzeugt wird, daß die Gewinnung der Fruktose aus dem Züchtungsmedium verhältnismäßig leicht vonstatten geht und daß die Ausbeute an Fruktose höher ist als bei bisher bekannten Verfahren.Fructose is produced according to the usual processes using sorbitol as a starting material, by using an enzyme extracted from the cells of a particular microorganism, a diphosphopyridine nucleotide (DPN) and a substance such as B. pyruvic acid, the starting material sorbitol is added and mixed with this. In contrast, the method according to the invention becomes such carried out that one consisting of sorbitol as a carbon source and other suitable substrate materials Medium is inoculated directly with a specific microorganism and grown in it, whereby fructose is formed in the cultivation medium, which is then separated off and recovered. The inventive Process therefore has the decisive technical advantage that fructose is in only one stage is generated that the recovery of the fructose from the cultivation medium is proportionate goes easily and that the yield of fructose is higher than in previously known processes.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend in näheren Einzelheiten erläutert: Als Fermentationsverfahren unter Verwendung von Sorbit als Kohlenstoffquelle wurden bisher Sorbose-Fermentationen durchgeführt, wobei Acetobacter oder Gluconobacter verwendet wurden. Wie bekannt ist, ist diese Sorbose ein Ausgangsmaterial zur Synthese des Vitamin C.The present invention is explained in more detail below: As a fermentation process Sorbose fermentations have heretofore been made using sorbitol as a carbon source performed using Acetobacter or Gluconobacter. As is known, this is sorbose a starting material for the synthesis of vitamin C.
Erfindungsgemäß wurden jedoch verschiedene Proben von Mikroorganismen isoliert und entdeckt, daß diese in einem für ein Fermentationsverfahren geeigneten Medium, in dem Sorbit als Kohlenstoffquelle verwendet wird, Fruktose bilden und anhäufen, wobei gefunden wurde, daß verschiedene Stämme der folgenden Arten diese Oxydationsfähigkeit besitzen. Durch eingehende Untersuchung ihrer mikrobiologischen Eigenschaften wurden diese Stämme als Bacillus megaterium, Pseudomonas fluorescens und Pseudomonas borepolis erkannt.According to the invention, however, various samples of microorganisms have been isolated and discovered that these in a medium suitable for a fermentation process, in which sorbitol is used as the carbon source is used to form and accumulate fructose, various strains of the following have been found to be Species have this ability to oxidize. By carefully examining their microbiological Properties of these strains were called Bacillus megaterium, Pseudomonas fluorescens and Pseudomonas borepolis recognized.
1. Bacillus megaterium:
Nr. 3—8 C1. Bacillus megaterium:
No. 3-8 C
Nr. 4—3 CNo. 4-3 C
Nr. 6—IA-1No. 6-IA-1
Nr. 7—IA-3No. 7-IA-3
Nr. 11—3 C—3No. 11-3 C-3
Nr. 18—5A—2No. 18-5A-2
Nr. 37—3 B (ATCC 15450)No. 37-3 B (ATCC 15450)
2. Pseudomonas fluorescens:
Nr. 52—1C (ATCC 15453)2. Pseudomonas fluorescens:
No. 52-1C (ATCC 15453)
3. Pseudomonas borepolis:3. Pseudomonas borepolis:
Nr. 299—1 B—3 (ATCC 15452)
Nr. 242—9 B—5
Nr. 238—2 B—2No. 299-1 B-3 (ATCC 15452)
No. 242-9 B-5
No. 238-2 B-2
Da entdeckt wurde, daß die obenerwähnte Fähigkeit zur Fruktosebildung jedem der zur Art Pseudo-Since it was discovered that the abovementioned ability to form fructose
3 43 4
monas gehörenden Stämme zueigen ist, obwohl das mikroaeroben Bedingungen Säurebildung. Optimale
Ausmaß dieser Fähigkeit mehr oder weniger stark Züchtungstemperatur 27 bis 37° C, bei 40° C kein
ausgeprägt ist, wurde der Schluß gezogen, daß diese Wachstum. Optimaler pH-Bereich 6,5 bis 7,2, Wachs-Oxydationsfähigkeit
zu einem gewissen Maße eine tumsbereich 5,5 bis 7,6.
allgemeine Eigenschaft dieser Stämme der Art ist. 5 Die bikrobiologischen Eigenschaften dieses Mikro-monas belonging to tribes, although the microaerobic conditions acidification. Optimal extent of this ability more or less strong cultivation temperature 27 to 37 ° C, at 40 ° C is not pronounced, the conclusion was drawn that this growth. Optimal pH range 6.5 to 7.2, wax oxidation capacity to a certain extent a range 5.5 to 7.6.
general property of these stems of the species is. 5 The bicrobiological properties of this micro-
AIs Ergebnis weiterer Untersuchungen dieser Fer- Organismus wurden mit denen ähnlicher Mikromentation wurde ein stark fruktosebildender Mikro- Organismen, die in B e r g e y s Manual of Deterorganismus entdeckt, der dem obengenannten Bacillus minative Bacteriology aufgeführt sind, verglichen, megaterium etwas ähnlich ist, der sich jedoch in ein- wobei gefunden wurde, daß der gefundene Mikrozelnen mikrobiologischen Eigenschaften von diesem io Organismus sich von allen bisher bekannten unteroffensichtlich unterscheidet. Das heißt der Mikro- scheidet. Der Mikroorganismus wurde daher als neue Organismus gleicht dem Bacillus megaterium in der Art erkannt und als Bacillus fructosus nov. sp. mikroskopischen Beobachtung und bezüglich der (ATCC 15451) bezeichnet.As a result of further investigations this fer- organism were with those of similar micromentation became a strongly fructose-forming micro-organism, which is mentioned in Bergey's Manual of Deterorganism discovered, compared to the above-mentioned Bacillus minative Bacteriology, megaterium is somewhat similar, which, however, is found in one where the microcells found The microbiological properties of this organism are obviously different from all those previously known. That means the micro separates. The microorganism was therefore considered new Organism resembles the Bacillus megaterium in type and recognized as Bacillus fructosus nov. sp. microscopic observation and referred to in relation to (ATCC 15451).
physiologischen Eigenschaften, unterscheidet sich je- Die Erfindung betrifft daher die Herstellung vonphysiological properties, differs depending on the- The invention therefore relates to the production of
doch von diesem in der Züchtung und bildet in einem 15 Fruktose durch mikrobiologische Umwandlung vonbut from this in the breeding and forms in a 15 fructose by microbiological conversion of
gewöhnlichen Medium keine Sporen. Wenn eine Sorbit, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß manordinary medium no spores. If a sorbitol, which is characterized in that one
Züchtungsflüssigkeit des Mikroorganismus zu sterili- die Umwandlung mit einem fruktosebildenden Mikro-Cultivation liquid of the microorganism to sterile- the conversion with a fructose-forming micro-
siertem Quarzsand (zweimal unter Druck bei 1200C Organismus durchführt, wobei man einen Stamm derSized quartz sand (performs twice under pressure at 120 0 C organism, with a strain of the
3 Stunden sterilisiert) gegeben wird, unter vermin- Gattung Bacillus, Bacillus megaterium ATCC 15450,3 hours sterilized) is given, under vermin genus Bacillus, Bacillus megaterium ATCC 15450,
derten Druck getrocknet und verschlossen wird, um 20 Bacillus fruktosus nov. spez. ATCC 15451 oder derderten pressure is dried and sealed to 20 Bacillus fruktosus nov. spec. ATCC 15451 or the
den Stamm zu erhalten, und 1 Monat bei -4O0C Gattung Pseudomonas, Pseudomonas fluorescensto obtain the strain, and 1 month at -4O 0 C genus Pseudomonas, Pseudomonas fluorescens
stehengelassen wird, bildet der Mikroorganismus auf ATCC 15453 oder Pseudomonas borepolis ATCCis left to stand, the microorganism forms on ATCC 15453 or Pseudomonas borepolis ATCC
■' < Agarnährbrühe sporenbildende Kolonien. Auf Agar- 15452 im Reaktionsmedium züchtet und die Fruktose■ '<Agar broth spore-forming colonies. Grow on agar-15452 in the reaction medium and add the fructose
nährbrüche stirbt der Mikioorganismus innerhalb abgetrennt und gewinnt.If the microorganism is broken down, the microorganism dies within separated and wins.
kurzer Zeit bei Raumtemperatur ab, jedoch ist keine 25 Gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindunga short time at room temperature, but is not 25 According to the method of the present invention
Veränderung, wie Herabsetzung der Fruktosebildungs- wird das für die Fermentierung zu verwendendeChange in how fructose is reduced will be used for fermentation
fähigkeit wie im Falle des Bacillus megaterium, zu Medium durch Zusammengeben von 5 bis 10°/oigercapability as in the case of Bacillus megaterium to medium by combining 5 to 10 ° / o sodium
beobachten. wäßriger Sorbitlösung, 0,05 bis 0,5 °/0 einer organischenobserve. aqueous sorbitol solution, 0.05 to 0.5 ° / 0 of an organic
Die mikrobiologischen Eigenschaften dieses Mikro- oder anorganischen Stickstoffquelle, wie Hefeextrakt,The microbiological properties of this micro or inorganic nitrogen source, such as yeast extract,
Organismus sind im einzelnen wie folgt: 30 Fleischextrakt, Kaseinhydrolysat, Maisquellflüssigkeit,Organism are as follows: 30 meat extract, casein hydrolyzate, corn steep liquor,
.... , . , τ, , , Nitrat, Ammoniumsalz oder Harnstoff, und geeignete....,. , τ,,, nitrate, ammonium salt or urea, and suitable
Mikroskopische Beobachtung · Mengen anorganischer Salze, wie 0,05 bis 0,2 °/0 Microscopic observation · amounts of inorganic salts, such as 0.05 to 0.2 ° / 0
Stäbchen, 1,0 bis 1,5-4,0 bis 5,0 μ mit runden Kaliumphosphat, 0,05 bis 0,2 °/0 Magnesiumsulf at undRods, 1.0 to 1.5-4.0 to 5.0 μ with round potassium phosphate, 0.05 to 0.2 ° / 0 magnesium sulfate and
Enden, einzeln in Paaren oder in kurzen Ketten einer geringen Menge eines anderen SchwermetallsalzesEnds, singly in pairs or in short chains, of a small amount of another heavy metal salt
auftretend. In Mikrobenzellen Körnchen beobachtbar. 35 hergestellt und das auf diese Weise hergeteilte Mediumoccurring. Granules observable in microbial cells. 35 produced and the medium obtained in this way
Gram-negativ. Nicht säurebeständig. Sporenbildung auf pH 6 bis 8 eingestellt. Nach Sterilisierung desGrief negative. Not acid resistant. Spore formation adjusted to pH 6 to 8. After sterilizing the
abhängig von Bedingungen, jedoch gewöhnlich bilden Mediums und Einverleibung von 1 °/0 getrenntdepending on conditions, however, usually medium and incorporation form 1 ° / 0 separately
sie sich schwer, 0,9 bis 1,2 · 1,0 bis 2,0 μ, liegen um sterilisiertem Calciumcarbonat wird mit dem Mikro-they are difficult, 0.9 to 1.2 · 1.0 to 2.0 μ, are around sterilized calcium carbonate with the micro-
das Zentrum herum oder an Enden, Sporenwand dünn. Organismus angeimpft und der Mikroorganismus imthe center around or at the ends, the spore wall thin. Organism inoculated and the microorganism im
Sporongia nicht geschwollen. 40 Medium gezüchtet.Sporongia not swollen. 40 medium grown.
_.. , , Eine geeignete Temperatur für die Züchtung ist_ ..,, A suitable temperature for breeding is
Zuchtungsbeobachtung 25 bis 350 Q ^ Züchtungsdauer {ür eine unter.Breeding observation 25 to 350 Q ^ breeding time {for one under .
Gelatine-Stabkultur: langsame Verflüssigung. getauchte Kultur ist 2 bis 4 Tage, wohingegen beiGelatin rod culture: slow liquefaction. submerged culture is 2 to 4 days, whereas at
ί· Pepton-Agar-Nährbrühe, Kolonien: groß kreisflächig, Oberflächenkulturen 5 bis 10 Tage benötigt werden.ί · Peptone agar nutrient broth, colonies: large circular areas, surface cultures 5 to 10 days are required.
vollständig zusammenhängend, glatt, weich, erhöht, 45 Die Menge an im Züchtungsmedium gebildetercompletely coherent, smooth, soft, raised, 45 The amount of formed in the growth medium
nichtausbreitend, dicht, gelblichbraun. Fruktose wird nach der Zuckerbestimmungsmethodenon-spreading, dense, yellowish-brown. Fructose is made according to the sugar determination method
Pepton-Agar-Nährbrühehänge: Gutes Wachstum, fa- von Bertrand ermittelt, oder nach dem modi-Peptone agar broth slopes: good growth, fa- determined by Bertrand, or according to the modi-
denförmig, glatt, weich, opak, glitzernd, nicht- fizierten Verfahren von S 0 m ο g y i.den-shaped, smooth, soft, opaque, glittering, non-fected method of S 0 m ο g y i.
zusammenhängend, gelblichbraun. Die Fermentationsausbeute, d. h. die bestimmtecoherent, yellowish brown. The fermentation yield, i.e. H. the definite
Glucose-Agar-Nährbrühehänge: Wachstum ausgrei- 5° Fruktosemenge, erreicht 80 bis 85% bezogen auf dieGlucose-agar-nutrient broth slopes: growth of sufficient 5 ° amount of fructose, reaches 80 to 85% based on the
fender, weich, glitzernd, kremfarben bis gelb. Menge an eingesetztem Soibit.fender, soft, glittering, cream-colored to yellow. Amount of soibit used.
Pepton-Nährbrühe: Leicht trübe, nicht filmbildend, Die gebildete Fruktose wird aus dem Züchtungs-Peptone nutrient broth: Slightly cloudy, not film-forming, the fructose formed is from the breeding
ausgefällt. medium in folgender Weise gewonnen: Das Züchtungs-Kartoffel: Gutes Wachstum, weich, viskos, glitzernd. medium wird filtriert, um restliches Calciumcarbonat Kartoffel-Agarhänge: Gutes Wachstum, weich, viskos, 55 und Zellen zu entfernen, das Filtrat nach Einstellungfailed. medium obtained in the following way: The breeding potato: Good growth, soft, viscous, glittery. medium is filtered to remove residual calcium carbonate Potato agar slopes: good growth, soft, viscous, 55 and cells to remove the filtrate after setting
goldgelb. des pH auf den Neutralpunkt unter vermindertemgolden yellow. the pH to neutral under reduced
. Druck auf ein Fünftel des ursprünglichen Volumens. Pressure to one fifth of the original volume
Physiologische Eigenschaften eingeengt. Zu dem konzentrierten Filtrat wird nötigen-Physiological properties narrowed. For the concentrated filtrate is necessary
Nitrate werden nicht reduziert. Aus Arabinose, falls Alkohol zugegeben, um restlichen Soibit auszu-Nitrates are not reduced. Made from arabinose, if alcohol is added to make up the remaining soibit.
Xylose, Glucose, Fruktose, Galaktose, Lactose, Rohr- 60 fällen, der abfiltriert wird, worauf der Alkohol durchXylose, glucose, fructose, galactose, lactose, cane precipitate, which is filtered off, whereupon the alcohol passes through
zucker, Maltose, Raffinose, Inulin, Stärke, Dextrin, Destillation entfernt wird. Zu dem konzentriertensugar, maltose, raffinose, inulin, starch, dextrin, distillation is removed. To the concentrated one
Glycerin, Mannit und Sorbit (mit Ammoniumsalzen Filtiat wird bei niedriger Temperatur zwecks BildungGlycerin, mannitol and sorbitol (with ammonium salts Filtiat is at low temperature for the purpose of formation
als Stickstoffquelle) bildet sich Säure, aber kein Gas. von Calciumfruktat Kalkmilch zugesetzt, das dannas a nitrogen source) acid is formed, but no gas. of calcium fructate added to milk of lime, which then
Acetylmethylcarbinol wird nicht gebildet. Methylrot- durch Filtration gewonnen wird. Das CalciumfruktatAcetylmethylcarbinol is not formed. Methyl red is obtained by filtration. The calcium fructate
reaktion positiv. Etwas Schwefelwasserstoffbildung. 65 wird in Wasser suspendiert und Kohlendioxyd einge-reaction positive. Some hydrogen sulfide formation. 65 is suspended in water and carbon dioxide
Keine Indolbildung. Lackmusmilch wird peptonisiert. leitet, um Fruktose freizusetzen; das gebildete Calcium-No indole formation. Litmus milk is peptonized. directs to release fructose; the formed calcium
Katalyse positiv. Aus Sorbit unter aeroben Bedin- carbonat wird abfiltriert. Die wäßrige FruktoselösungCatalysis positive. It is filtered off from sorbitol under aerobic conditions. The aqueous fructose solution
gungen bilden sich große Mengen Fruktose. Unter wird durch Behandlung mit Aktivkohle oder mit einemLarge amounts of fructose are formed. Under is made by treatment with activated charcoal or with a
Ionenaustauschharz gereinigt und dann unter vermindertem Druck konzentriert, um ein Fruktosekristallisat zu erhalten.Purified ion exchange resin and then concentrated under reduced pressure to give fructose crystals to obtain.
Das Kristallisat war positiv gegenüber der Reaktion nach Selivanov; es wurde auf Papier chromatographiert unter Verwendung von Anisidin-hydrochlorid, wobei sich ein gelber Fleck bildete, der für Ketohexosen charakteristisch ist (im Falle einer Aldose ist die Farbe braun), und der Rf-Wert stimmte mit dem von Fruktose überein. Wurde das Kristallisat mit Phenylhydrazin in einem siedenden Wasserbad erwärmt, bildete sich innerhalb von nur 6 Minuten ein Osazon (Sobose bildet kein Osazon, auch nicht bei 15minütigem Erhitzen). Das Osazon zeigte einen Schmelzpunkt von 204 bis 205° C und ist damit mit Fruktoseosazon identisch. Wird das Osazon mit dem aus Fruktose vermischt, zeigt das Gemisch keine Schmelzpunktsdepression. Darüber hinaus wird die wäßrige Lösung des Kristallisats mit Hefe schnell fermentiert (Sorbose wird nicht fermentiert), und wenn das Kristallisat mit Kalk vermischt wird, bildet sich ein Komplexsalz. Auf Grund dieser Tatsachen wurde geschlossen, daß das Kristallisat Fruktose sein muß.The crystals were positive for the Selivanov reaction; it was chromatographed on paper using anisidine hydrochloride, forming a yellow spot that was suitable for Ketohexoses is characteristic (in the case of an aldose, the color is brown), and the Rf value agreed with that of fructose match. If the crystals were heated with phenylhydrazine in a boiling water bath, An osazon formed within only 6 minutes (Sobose does not form an osazon, not even at 15 minutes heating). The Osazon showed a melting point of 204 to 205 ° C and is thus with Fructoseosazon identical. If the osazone is mixed with that from fructose, the mixture does not show any Melting point depression. In addition, the aqueous solution of the crystals with yeast becomes rapid fermented (sorbose is not fermented), and when the crystallizate is mixed with lime it forms a complex salt. On the basis of these facts it was concluded that the crystallizate must be fructose.
Die obige Erläuterung richtet sich auf Teile, die sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Fruktose richten, bei dem das gewünschte Produkt aus der Fermentationsflüssigkeit abgetrennt und gewonnen wird. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zur Herstellung eines fruktosehaltigen Süßungsmittel, das darin besteht, daß man ein Medium mit dem Mikroorganismus animpft und ihn im Medium züchtet, die Züchtung nach 24 bis 72 Stunden unterbricht, d. h.jWenn die Fermentationsausbeute: gebildete Fruktosemenge/Sorbit, etwa 20 bis 50 °/0 erreicht hat, die intermediäre Züchtungsflüssigkeit filtriert und das Filtrat durch Behandlung mit Aktivkohle oder ein Ionenaustauschharz reinigt und anschließend konzentriert. In diesem Falle sollte das Medium nur aus anorganischen Salzen bestehen, mit Ausnahme von Sorbit.The above discussion is directed to parts related to a process for making fructose in which the desired product is separated from the fermentation liquor and recovered. The invention also relates to a method for producing a fructose-containing sweetener, which consists in inoculating a medium with the microorganism and cultivating it in the medium, interrupting cultivation after 24 to 72 hours, ie if the fermentation yield: amount of fructose formed / sorbitol, for example Has reached 20 to 50 ° / 0 , the intermediate culture liquid is filtered and the filtrate is purified by treatment with activated carbon or an ion exchange resin and then concentrated. In this case, the medium should only consist of inorganic salts, with the exception of sorbitol.
Da die nach dem oben beschriebenen Verfahren erhaltene süße Flüssigkeit noch große Mengen an Sorbit enthält, ist sie als feuchtes Süßungsmittel ausgezeichnet verwendbar. Süßungsmittel dieser Art wurden üblicherweise dadurch hergestellt, daß man dem Sorbit absichtlich Glucose oder Saccharose einverleibte. Wenn jedoch Fruktose nach dem erfindungsgemäßen Verfahren einverleibt wird, ist das erhaltene Gemisch stark süß, so daß es ein ausgezeichnetes feuchtes Süßungsmittel bildet, das einen ausgezeichneten Geschmack hat.Since the sweet liquid obtained by the method described above still large amounts of Contains sorbitol, it is excellent as a moist sweetener. Sweeteners of this type were usually made by deliberately adding glucose or sucrose to the sorbitol incorporated. However, if fructose is incorporated according to the method according to the invention, that is obtained mixture very sweet, so that it forms an excellent wet sweetener that one has excellent taste.
Es wurden darüber hinaus die Zusammensetzung und die Bedingungen des Züchtungsmediums für die Fermentation eingehend untersucht, wobei gefunden wurde, daß in einem Sorbitmedium, das bestimmte Aminosäuren als Stickstoffquelle und bestimmte Schwermetalle enthält, die Fermentation beschleunigt wird und Fruktose in kurzer Zeit mit hoher AusbeuteThe composition and conditions of the culture medium for the Fermentation studied in detail, and it was found that in a sorbitol medium that determined Contains amino acids as a source of nitrogen and certain heavy metals that accelerate fermentation will and fructose in a short time with high yield
ίο gebildet wird.ίο is formed.
Das Verfahren gemäß der Erfindung und die fortschrittlichen Ergebnisse der Untersuchungen, auf die die vorliegende Erfindung basiert, werden nachstehend im einzelnen erläutert:The method according to the invention and the advanced results of the studies on which based on the present invention are explained in detail below:
Bei der Fruktosefermentation ergibt ein Medium, das anorganische Stickstoffverbindungen als Stickstoffquelle enthält, im allgemeinen niedrige Ausbeuten, wohingegen einMedium, das Maisquellflüssigkeit neben organischen Stickstoffquellen enthält, eine wesentlich höhere Fermentationsausbeute und -geschwindigkeit ergibt, Es wird angenommen, daß dieser Effekt auf bestimmte anorganische Salze zurückzuführen ist, die in der Maisquellflüssigkeit enthalten sind. Ausgehend von dieser Annahme wurden Fermentationsversuche unter Verwendung von Sorbitmedien durchgeführt, die neben verschiedenen Stickstoffquellen eine salzsaure Lösung der Asche aus Maisquellflüssigkeit enthielten, die durch Eindampfen von Maisquellflüssigkeit zur Trockne, Rösten des Rückstandes bei 600° C unter Bildung eines Ascherückstandes und Auflösen des Ascherückstandes in einer kleinen Menge Salzsäure erhalten wurde. Die Grundzusammensetzung der bei diesen Versuchen verwendeten Sorbitmedien war 5% Sorbit, 0,1% KH2PO4 und 0,05% MgSO4-7 H2O; die Medien wurden auf pH 7,2 eingestellt. Die zuzusetzenden Mengen der verschiedenen Stickstoff liefernden Substanzen wurden vorher ermittelt, so daß eine gleiche Zellfortpflanzungsgeschwindigkeit erhalten wurde. Die Menge an Ascherückstand aus Maisquellflüssigkeit, die zugesetzt wurde, entsprach 0,3% Maisquellflüssigkeit. Die Züchtung wurde in einei Schüttelkultur durchgeführt, als Mikroorganismus wurde Bacillus fructuosus nov. sp. (ATCC 15451) verwendet. Die Bestimmung der gebildeten Fruktosemenge wurde mit Hilfe des modifizierten Verfahrens nach Somogyi durchgeführt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefaßt. In fructose fermentation, a medium containing inorganic nitrogen compounds as a nitrogen source generally gives low yields, whereas a medium containing corn steep liquor in addition to organic nitrogen sources gives much higher fermentation yield and speed. This effect is believed to be due to certain inorganic salts contained in the corn steep liquor. Based on this assumption, fermentation experiments were carried out using sorbitol media which, in addition to various nitrogen sources, contained a hydrochloric acid solution of the ash from corn steep liquor, which was obtained by evaporating corn steep liquor to dryness, roasting the residue at 600 ° C. to form an ash residue and dissolving the ash residue in one small amount of hydrochloric acid was obtained. The basic composition of the sorbitol media used in these experiments was 5% sorbitol, 0.1% KH 2 PO 4 and 0.05% MgSO 4 -7 H 2 O; the media was adjusted to pH 7.2. The amounts of the various nitrogen-generating substances to be added were determined beforehand so that the same cell propagation speed was obtained. The amount of corn steep liquor residue added was equal to 0.3% corn steep liquor. The cultivation was carried out in a shaking culture, Bacillus fructuosus nov. sp. (ATCC 15451) used. The amount of fructose formed was determined using the modified Somogyi method. The results obtained are summarized in Table 1.
Tabelle 1 Fruktoseausbeute (bezogen auf Sorbit)Table 1 Fructose yield (based on sorbitol)
StickstoffquelleNitrogen source
/00 /
/ 0
0,1% Ammonium acetat .0.1% ammonium acetate.
+ Asche + Ashes
0,2% Hefeextrakt 0.2% yeast extract
+ Asche + Ashes
0,3 % Casate 0.3% casate
+ Asche + Ashes
0,3% Fleischextrakt 0.3% meat extract
— Asche - ashes
0,15% Pepton 0.15% peptone
+ Asche + Ashes
0,3% Maisquellfliissigkeit0.3% corn steep liquor
Aus den Ergebnissen des obigen Versuchs kann man erkennen, daß die Zugabe von Ascherückstand allein zur Beschleunigung der Fermentation im Hinblick z. B. auf die durch Verwendung anorganischer Stickstoffquellen erreichbaren Werte nicht ausreicht, obwohl Ascherückstand aus Maisquellflüssigkeit offensichtlich einen hervorragenden fermentationsbeschleunigenden Einfluß zeigt. Wenn Casate (ein enzymatisches Hydrolysat des Kasein, hergestellt von der Toyo Vitamin Co. Ltd.) in Verbindung mit Asche verwendet wurde, ist die Ausbeute höher als bei alleiniger Verwendung von Maisquellflüssigkeit. Es wurde daher der Schluß gezogen, daß bei der Fruktosefermentierung auch Aminosäuren einen fermentationsbeschleunigenden Effekt ergeben, neben den bestimmten anorganischen Salzen.From the results of the above experiment it can be seen that the addition of ash residue alone to accelerate fermentation with regard to z. B. to the use of inorganic Nitrogen sources achievable values are not sufficient, although ash residue from corn steep liquor is evident shows an excellent fermentation-accelerating influence. When Casate (an enzymatic Casein hydrolyzate, manufactured by Toyo Vitamin Co. Ltd.) in association with ash was used, the yield is higher than if corn steep liquor was used alone. It It was therefore concluded that in fructose fermentation amino acids also have a fermentation-accelerating effect Effect result, in addition to the certain inorganic salts.
Daraufhin wurde die oben erwähnte salzsaure Lösung des Ascherückstandes aus Maisquellflüssigkeit mit einem Ionenaustauschharz behandelt, um die Lösung in eine Kationen- und eine Anionenfraktion zu unterteilen. Beide Fraktionen wurden dem Fermentationstest unterworfen, wobei gefunden wurde, daß nur die Kationenfiaktion diesen fermentationsbeschleunigenden Einfluß ausübt, die Anionenfraktion dagegen überhaupt nicht. Gestützt auf diese Erkenntnisse wurden Fermentationen durchgeführt, wobei Media verwendet wurden, die als Stickstoffquelle Casate enthielten, welches die günstigen Ergebnisse bei den Versuchen der Tabelle 1 lieferte, und denen geringe Mengen verschiedener Schwermetallsalze zugesetzt wurden. Als Ergebnis wurde gefunden, daß. Medien, die ein Salz eines Schwermetalls, wie etwa Mangan, Kobalt, Kupfer oder Zink enthalten, praktisch die gleichen Ergebnisse zeigen, als wenn dem Medium gelöster Ascherückstand zugesetzt wird. Die Beziehung zwischen den zugesetzten Mengen an Schwermetallsalzen und der Fruktoseausbeute wird in Tabelle 2 für Mangan gezeigt. Die in Tabelle 2 aufgeführten Werte wurden jeweils durch 48 stündige Züchtung erhalten.Then the above-mentioned hydrochloric acid solution of the ash residue was made from corn steep liquor treated with an ion exchange resin to break the solution into a cation and an anion fraction to subdivide. Both fractions were subjected to the fermentation test, and it was found that that only the cation fraction exerts this fermentation-accelerating influence, the anion fraction but not at all. Based on these findings, fermentations were carried out, wherein Media were used that contained Casate as a nitrogen source, which resulted in favorable results the tests in Table 1, and those low Quantities of various heavy metal salts have been added. As a result, it was found that. Media, which contain a salt of a heavy metal such as manganese, cobalt, copper or zinc, practically the show the same results as when dissolved ash residue is added to the medium. The relationship between the added amounts of heavy metal salts and the fructose yield is shown in Table 2 shown for manganese. The values listed in Table 2 were each obtained through 48 hours of cultivation receive.
Aus den in Tabelle 2 aufgeführten Ergebnissen geht hervor, daß bei der Fruktosefermentierung der optimale Konzentrationsbereich für Mangan bei etwa 0,3 bis 100 ppm liegt. Andere Metalle zeigten jedoch einen verhältnismäßig engen Bereich für die optimale Konzentration, d. h. 0,5 bis 1 ppm.From the results shown in Table 2 it can be seen that the optimum in fructose fermentation The concentration range for manganese is about 0.3 to 100 ppm. However, other metals showed one relatively narrow range for optimal concentration, i.e. H. 0.5 to 1 ppm.
Da die fermentationsbeschleunigende Wirkung der Metalle somit festgestellt war, wurden Fermentationsversuche durchgeführt, um den synergistischen Effekt von Aminosäuren und Metallsalzen auf die Fermentationsbeschleunigung zu untersuchen, wobei Medien verwendet wurden, die verschiedene Stickstoff liefernde Substanzen enthielten, und denen MnSO4 · 4 H2O zugesetzt wurde, so daß die Mn-Konzentration 1 ppm betrug. Die Versuche wurden in praktisch der gleichen Weise wie im Falle der Tabelle 1 durchgeführt. Die Versuchsergebnisse sind in Tabelle 3 zusammengestellt. Since the fermentation-accelerating effect of metals was thus established, fermentation tests were carried out to investigate the synergistic effect of amino acids and metal salts on fermentation acceleration, using media which contained various nitrogen-supplying substances and to which MnSO 4 · 4 H 2 O was added so that the Mn concentration was 1 ppm. The experiments were carried out in practically the same manner as in the case of Table 1. The test results are summarized in Table 3.
Tabelle 3 Fruktoseausbeute (bezogen auf Sorbit)Table 3 Fructose yield (based on sorbitol)
Stickstoffquelle 24 Std.Nitrogen source 24 hours
Züchtungsdauer
48 Std.Breeding period
48 hours
72 Std.72 hours
0,1%0.1%
0,2% 0,4% 0,2%0.2% 0.4% 0.2%
0,1%0.1%
0,12%
0,4%0.12%
0.4%
0,1%0.1%
0,02%
0,08%
0,05%
0,06%0.02%
0.08%
0.05%
0.06%
0,3%0.3%
Ammoniumacetat ...Ammonium acetate ...
+ Mn + Mn
Casate Casate
+ Mn + Mn
Glutaminsäure Glutamic acid
+ Mn + Mn
Asparaginsäure Aspartic acid
+ Mn + Mn
Asparaginsäure Aspartic acid
Glutaminsäure Glutamic acid
+ Mn + Mn
Argininhydrochlorid .Arginine hydrochloride.
Prolin Proline
+ Mn + Mn
ArgininhydrochloridArginine hydrochloride
Prolin Proline
Asparaginsäure ....Aspartic acid ....
Glutaminsäure Glutamic acid
Glutaminsäure + MnGlutamic acid + Mn
Maisquellflüssigkeit .Corn steep liquor.
3
7
43
7th
4th
43
243
2
25
625th
6th
2424
4 304th 30th
4 324th 32
4545
2525th
12
30
15
81
14
51
10
4812th
30th
15th
81
14th
51
10
48
16
5016
50
19
5619th
56
80
5180
51
17 56 2817 56 28
20 80 19 7920 80 19 79
23 7723 77
26 8026 80
2323
7676
209 546/532209 546/532
Als Ergebnis dieser Versuche wurde gefunden, daß wirksame Aminosäuren Arginin, Prolin, Asparaginsäure, Glutaminsäure, Alanin, Leucin und Valin sind. Von diesen wurden L-Glutaminsäure, L-Asparaginsäure, L-Arginin, und L-Prolin als besonders fermentationsbeschleunigend erkannt. Wenn diese vier Aminosäuren einzeln verwendet werden, ist die erreichte Fermentationsgeschwindigkeit etwas geringer als im Falle der Casate, wenn jedoch zwei oder mehrere dieser Aminosäuren gleichzeitig verwendet werden, ist die Fermentationsgeschwindigkeit praktisch die gleiche im Falle der Casate.As a result of these experiments it was found that effective amino acids arginine, proline, aspartic acid, Are glutamic acid, alanine, leucine and valine. Of these, L-glutamic acid, L-aspartic acid, L-arginine and L-proline as particularly accelerating fermentation recognized. If these four amino acids are used individually, this is the one achieved Fermentation speed slightly slower than in the case of the Casate, but if two or more of these amino acids are used at the same time, the fermentation rate is practically that same in the case of the Casate.
Wie oben ausgeführt, hat die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Fruktose zum Ziel, indem man ein Medium, das durch Zugabe einer oder mehrerer Aminosäuren, die L-Glutaminsäure, L-Asparaginsäure, L-Arginin oder L-Prolin sein können, und diese Aminosäuren enthaltender Substanzen, wie Zersetzungsprodukten von Proteinen, Pflanzenextrakten, und Mikrobenzellextrakten und weiterhin durch Zugabe einer geringen Menge einer odei mehrerer anorganischer Substanzen, insbesondere Mangan-, Kobalt-, Kupfer- und Zinksalzen, zu einem Sorbitmedium hergestellt ist, mit einem Mikroorganismus der Bacillus-Art, der Bacillus megaterium oder Bacillus fructosus nov. sp. sein kann, animpft und diesen Mikroorganismus züchtet, wodurch in dem Medium Fruktose gebildet und angehäuft wird, und indem man die Fruktose aus dem Medium gewinnt.As stated above, the present invention aims at a process for the production of fructose, by adding one or more amino acids, L-glutamic acid, L-aspartic acid, L-arginine or L-proline, and substances containing these amino acids, such as Decomposition products of proteins, plant extracts, and microbial cell extracts and continue through Addition of a small amount of one or more inorganic substances, in particular manganese, Cobalt, copper and zinc salts, made into a sorbitol medium, with a microorganism of the Bacillus species, the Bacillus megaterium or Bacillus fructosus nov. sp. can be, inoculated and cultivates this microorganism, whereby fructose is formed and accumulated in the medium, and by recovering the fructose from the medium.
Die Menge an Aminosäure, die dem in der vorliegenden Erfindung verwendeten Medium zugesetzt wird, liegt innerhalb des gleichen Mengenbereichs der Stickstoffquellen, der einem üblichen Fermentationsmedium zugesetzt wird. Liegt die Aminosäuremenge im Überschuß vor, erniedrigt sich auf Grund übermäßiger Zellfortpflanzung die Fermentationsausbeute. Darüber hinaus ist die Aminosäuremenge von der Konzentration an Sorbit abhängig, der Kohlenstoffquelle. Die geeignete Aminosäuremenge liegt bei etwa 0,6 %, wenn das Medium eine Sorbitkonzentration von 15% hat und Casate als Stickstoffquelle enthält; sie liegt bei etwa 2 bis 3% im Falle eines Mediums mit einer Sorbitkonzentration von unter 15%·The amount of amino acid added to the medium used in the present invention is within the same range of amounts of nitrogen sources that is added to a conventional fermentation medium. Is the amount of amino acids in excess, the fermentation yield is reduced due to excessive cell reproduction. In addition, the amount of amino acids depends on the concentration of sorbitol, the source of carbon. The suitable amount of amino acid is about 0.6% when the medium has a sorbitol concentration of 15% and contains casate as a nitrogen source; it is around 2 to 3% in the case of one Medium with a sorbitol concentration of less than 15%
wobei sich eine Aufschlämmung von Calciumfrukta bildete. Das Calciumfruktat wurde abgesaugt und dei erhaltene Filterkuchen mit auf unter 5°C abgekühltem Wasser gewaschen. Daran anschließend wurde das Calciumfruktat in 200 ecm kaltem Wasser suspendiert und nach Einstellung des pH auf etwa 7,0 Kohlendioxyd eingeleitet, wobei Caiciumcarbonat sich abschied. Der Niederschlag wurde durch Filtration entfernt, wodurch eine freie Fruktoselösung erhaltenbeing a slurry of calcium fructa formed. The calcium fructate was filtered off with suction and the filter cake obtained was cooled to below 5 ° C Water washed. The calcium fructate was then placed in 200 ecm cold water suspended and initiated after adjusting the pH to about 7.0 carbon dioxide, calcium carbonate itself taking leave. The precipitate was removed by filtration to give a free fructose solution
ίο wurde.ίο was.
Die Lösung wurde mit Salzsäure auf pH 4,5 eingestellt und durch Zugabe von Aktivkohle entfärbt und dann mit einem Ionenaustauscher behandelt, um anorganische Substanzen zu entfernen. Die erhaltene farblose durchsichtige Flüssigkeit hatte einen Fruktosegehalt von 5,2% und ein Volumen von etwa 400 ecm. Die Flüssigkeit wurde unter vermindertem Druck eingeengt; es wurden etwa 10 g kristalliner Fruktose erhalten.The solution was adjusted to pH 4.5 with hydrochloric acid and decolorized by adding activated charcoal and then treated with an ion exchanger to remove inorganic substances. The received colorless transparent liquid had a fructose content of 5.2% and a volume of about 400 ecm. The liquid was concentrated under reduced pressure; it became about 10 g of crystalline fructose receive.
2020th
Ein Medium, das die gleiche Zusammensetzung und das gleiche Volumen wie in Beispiel 1 aufwies, wurde mit einem Stamm Pseudomonas borepolis Nr. 299—IB-3 (ATCC 15452) angeimpft und der Mikroorganismus bei 30°C 3 Tage lang gezüchtet, wobei ein Maximum von 36% Fruktose, bezogen auf Sorbit, gebildet wurde.A medium having the same composition and volume as in Example 1, was inoculated with a strain of Pseudomonas borepolis No. 299-IB-3 (ATCC 15452) and the microorganism grown at 30 ° C for 3 days, with a maximum of 36% fructose, based on sorbitol, was formed.
Nach Beendigung der Züchtung wurden etwa 1,5 Liter des gezüchteten Mediums gesammelt, filtriert, neutralisiert und unter vermindertem Druck auf ein Volumen von etwa 100 ecm konzentriert. Zu der eingeengten Brühe wurde ein Überschuß an Alkohol zugegeben, um restlichen Sorbit auszufällen, der durch Filtration entfernt wurde. Das Filtrat wurde zwecks Entfernung des Alkohols destilliert. Die übrigbleibende Flüssigkeit wurde auf unter 5°C abgekühlt und in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 unter Bildung von Calciumfruktat, Freisetzung der Fruktose, Behandlung mit Aktivkohle und Ionenaustauschharz gereinigt, wodurch 400 ecm einer 5,5%igen Fruktoselösung erhalten wurden. Aus dieser Lösung wurden etwa 11g kristalliner Fruktose erhalten.After the cultivation was completed, about 1.5 liters of the cultivated medium was collected, filtered, neutralized and concentrated under reduced pressure to a volume of about 100 ecm. To the narrowed An excess of alcohol was added to the broth to precipitate residual sorbitol which had passed through Filtration was removed. The filtrate was distilled to remove the alcohol. The remaining one Liquid was cooled to below 5 ° C and in the same manner as in Example 1 to give Calcium fructate, fructose release, treatment with activated carbon and ion exchange resin purified, whereby 400 ecm of a 5.5% fructose solution were obtained. This solution turned out to be about 11g crystalline fructose obtained.
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Je 50 ecm eines Mediums, das einen pH-Wert von 7,2 hatte und aus 5% Sorbit, 0,1% Caseinhydrolysat, 0,1 % Ammoniumchlorid, 0,1 % Kaliumphosphat und 0,05 % Magnesiumsulfat bestand, wurden in 500-ccm-Schüttelkolben eingefüllt und sterilisiert. Zu jedem Medium wurde 1 % getrennt sterilisiertes Caiciumcarbonat zugefügt. Das Medium wurde mit einem Stamm des Bacillus megaterium Nr. 37—3 B (ATCC 15450) angeimpft und bei 30°C unter Schütteln gezüchtet. Nach 3 Tagen Züchtungsdauer erreichte die Fruktosebildung ein Maximum von 51 % bezogen auf Sorbit.50 ecm of a medium with a pH of 7.2 and composed of 5% sorbitol, 0.1% casein hydrolyzate, 0.1% ammonium chloride, 0.1% potassium phosphate and 0.05% magnesium sulfate was placed in 500 cc shake flasks and sterilized. To each Medium was added to 1% separately sterilized calcium carbonate. The medium was with a Bacillus megaterium strain No. 37-3 B (ATCC 15450) inoculated and grown at 30 ° C with shaking. Reached after 3 days of cultivation the fructose formation a maximum of 51% based on sorbitol.
Nach Beendigung der Züchtung wurde das Züchtungsmedium zwecks Entfernung des Calciumcarbonats und der Zellen filtriert und auf pH 7,0 eingestellt. 1 Liter des Mediums wurde unter vermindertem Druck auf ein Volumen von 200 ecm konzentriert. Die konzentrierte Brühe wurde auf unter 5° C abgekühlt. Zu dem abgekühlten Konzentrat wurden unter Rühren 50 ecm einer 20%igen Calciumoxydmilch, die gleichfalls auf unter 5°C abgekühlt war, zugesetzt,After the cultivation was completed, the cultivation medium became filtered to remove the calcium carbonate and the cells and adjusted to pH 7.0. 1 liter of the medium was concentrated under reduced pressure to a volume of 200 ecm. the concentrated broth was cooled to below 5 ° C. To the cooled concentrate were under Stirring 50 ecm of a 20% calcium oxide milk, which was also cooled to below 5 ° C, added,
Je 50 ecm eines Mediums von pH 7,0, das aus 5 % Sorbit, 0,4% Maisquellflüssigkeit, 0,1% Kaliumphosphat und 0,05% Magnesiumsulfat bestand, wurden in 500-ccm-Schüttelkolben gefüllt und sterilisiert. Jedes Medium wurde mit 0,2 % getrennt sterilisiertem Caiciumcarbonat versehen. Das auf diese Weise hergestellte Medium wurde mit Bacillus fructosus nov. sp. (ATCC 15451) angeimpft und bei 30°C unter Schütteln gezüchtet. Nach 3 Tagen Züchtungsdauer erreichte die gebildete Menge an Fruktose 85%, bezogen auf Sorbit.50 ecm each of a medium with a pH of 7.0, which consists of 5% sorbitol, 0.4% corn steep liquor, 0.1% potassium phosphate and 0.05% magnesium sulfate were placed in 500 cc shake flasks and sterilized. Each medium was provided with 0.2% separately sterilized calcium carbonate. That on this Medium prepared in this way was mixed with Bacillus fructosus nov. sp. (ATCC 15451) and in Cultured at 30 ° C with shaking. After 3 days of cultivation, the amount formed reached Fructose 85% based on sorbitol.
Das gezüchtete Medium wurde zwecks Entfernung von Caiciumcarbonat und Zellen filtriert und auf pH 7,0 eingestellt. Es wurde 1 Liter des Filtrats gesammelt und unter vermindertem Druck auf ein Volumen von 200 ecm eingeengt. Die konzentrierte Brühe wurde auf unter 5°C abgekühlt. Zu der gekühlten Flüssigkeit wurden unter Rühren 150 ecm einer 20%igen Calciumoxydmilch, die gleichfalls unter 5°C abgekühlt war, zugesetzt, wobei eine Aufschlämmung von Calciumfruktat gebildet wurde. DasThe cultured medium was filtered and drained to remove calcium carbonate and cells pH 7.0 adjusted. 1 liter of the filtrate was collected and reduced under reduced pressure Volume restricted to 200 ecm. The concentrated broth was cooled to below 5 ° C. To the chilled 150 ecm of a 20% calcium oxide milk, which is also under 5 ° C was added, forming a slurry of calcium fructate. The
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Calciumfruktat wurde abgesaugt und der erhaltene harz), Amberlite IR 120 (stark saurer Kationen-Filterkuchen mit Wasser, das auf unter 5° C abgekühlt austauscher auf Polystyrolsulf onsäure-Basis, von war, gewaschen. Anschließend wurde das Calcium- Rohm & Haas Co., V. St. A.), Amberlite IRA-68 fruktat in 200 ecm kaltem Wasser suspendiert und (schwach basisches Anionenaustauscherharz auf PoIynach Einstellung des pH auf 7,0 Kohlendioxyd einge- 5 styrol-tertiär-Aminbasis, von Rohm & Haas Co., leitet, wodurch Calciumcarbonat niedergeschlagen V. St. A.) und einem Gemisch aus Amberlite IR 120 wurde. Der Niederschlag wurde durch Filtration und Amberlite IRA 411 (stark basischer Anionenentfernt, so daß eine freie Fruktoselösung erhalten austauscher auf Polystyrol-Basis mit quartären Amwurde. moniumgruppen, von der Rohm & Haas Col, V. St. A.)Calcium fructate was sucked off and the resin obtained), Amberlite IR 120 (strongly acidic cation filter cake with water, the polystyrene sulfonic acid-based exchanger cooled to below 5 ° C, from was washed. The Calcium Rohm & Haas Co., V. St. A.), Amberlite IRA-68 fructate suspended in 200 ecm cold water and (weakly basic anion exchange resin on Polynach Adjustment of pH to 7.0 carbon dioxide based on styrene-tertiary-amine, from Rohm & Haas Co., conducts, causing calcium carbonate to be precipitated V. St. A.) and a mixture of Amberlite IR 120 would. The precipitate was removed by filtration and Amberlite IRA 411 (strongly basic anions, so that a free fructose solution was obtained from polystyrene-based exchangers with quaternary amines. monium groups, from Rohm & Haas Col, V. St. A.)
Die Lösung wurde auf pH 4,5 mit Salzsäure ein- io behandelt, um anorganische Salze, organische Säuren, gestellt, und unter Zusatz von Aktivkohle entfärbt und Protein und färbende Substanzen zu entfernen. Es außerdem zur Entfernung anorganischer Substanzen wurden 3,3 Liter der behandelten Lösung einschließmit einem Ionenaustauschharz behandelt. Die erhal- lieh Waschlösung erhalten, die 18,2 °/0 Fruktose enttene farblose durchsichtige Flüssigkeit wies einen hielten. Die Flüssigkeit wurde unter vermindertem Fruktosegehalt von 9,2 °/0 auf und hatte ein Volumen 15 Druck weiter auf ein Volumen von etwa 1 Liter zu von etwa 400 ecm. Die Flüssigkeit wurde unter einem viskosen Sirup eingeengt. Die sirupöse Flüssigvermindertem Druck destilliert; es wurden etwa keit wurde mit Methanol und 2 g Fruktose-Impf-21 g kristalliner Fruktose erhalten. kristallen innig vermischt und das Gemisch an einemThe solution was treated to pH 4.5 with hydrochloric acid in order to adjust inorganic salts and organic acids, and with the addition of activated charcoal it was decolorized and protein and coloring substances were removed. In addition, for removing inorganic substances, 3.3 liters of the treated solution including was treated with an ion exchange resin. The conservation borrowed washing solution obtained, 18.2 ° / 0 fructose enttene colorless transparent liquid had a thought. The liquid was reduced to a fructose content of 9.2 ° / 0 and had a volume of 15 pressure further to a volume of about 1 liter of about 400 ecm. The liquid was concentrated under a viscous syrup. The syrupy liquid distilled under reduced pressure; About speed was obtained with methanol and 2 g of fructose inoculum 21 g of crystalline fructose. crystals intimately mixed and the mixture at one
kühlen Ort aufbewahrt, um Kristalle sich bilden zuKeep cool place for crystals to form
Beispiel4 20 lassen. Die Kristalle wurden durch Filtration abgetrennt Example4 let 20. The crystals were separated by filtration
und getrocknet, wobei eine Ausbeute von 420 gand dried, with a yield of 420 g
Der gleiche Stamm wie in Beispiel 3 wurde in der erhalten wurde.The same strain as in Example 3 was obtained.
gleichen Weise wie im Beispiel 3 unter Verwendung Die Kristalle waren positiv gegenüber der Reaktionusing the same manner as in Example 3 The crystals were positive to the reaction
eines aus 5 °/0 Sorbit, 0,1 °/0 Ammoniumacetat oder nach Selivanov und wurden papierchromatographiertof from 5 ° / 0 sorbitol, 0.1 ° / 0 ammonium acetate or by Selivanov and were papierchromatographiert
Ammoniumchlorid, 0,1 % Kaliumphosphat, 0,05 °/0 25 unter Verwendung von Anisidinhydrochlorid, wobeiAmmonium chloride, 0.1% potassium phosphate, 0.05 ° / 0 25 using anisidine hydrochloride, whereby
Magnesiumsulfat und 0,1 °/0 CaCO3 bestehenden sich Flecken mit gelber Farbe bildeten, die für Keto-Magnesium sulfate and 0.1 ° / 0 CaCO 3 is existing spots formed with a yellow color, which for keto
Mediums vom pH 7,0 unter Schütteln gezüchtet. hexosen charakteristisch sind (im Falle einer AldoseCultured medium of pH 7.0 with shaking. hexoses are characteristic (in the case of an aldose
Nach 48 Stunden Züchtungsdauer wurde die Züchtung ist die Farbe braun), der Rf-Wert stimmte mit dem fürAfter 48 hours of cultivation, the cultivation became brown), the Rf value agreed with that for
unterbrochen, wobei die Fermentationsausbeute 42°/0 Fruktose überein. Wurden die Kristalle zusammenmoieties, where the fermentation yield 42 ° / 0 fructose match. The crystals were made together
erreichte. Die Züchtungsflüssigkeit wurde gesammelt, 30 mit Phenylhydrazin auf dem siedenden Wasserbadreached. The culture fluid was collected with phenylhydrazine on the boiling water bath
filtriert, der Behandlung mit Aktivkohle und der erwärmt, bildete sich innerhalb von nur 6 Minutenfiltered, treated with activated charcoal and heated, formed within just 6 minutes
Ionenaustauschharz-Behandlung unterworfen und ein Osazon (Sorbose bildet auch bei 15minütigemSubjected to ion exchange resin treatment and an osazon (sorbose forms even at 15 minutes
dann zu einer farblosen, durchsichtigen viskosen Erhitzen kein Osazon). Das Osazon hatte einenthen to a colorless, transparent viscous heating no Osazon). The Osazon had one
Lösung mit einem Sorbitgehalt von etwa 30% Schmelzpunkt von 204 bis 2O5°C und war mit demSolution with a sorbitol content of about 30% melting point of 204 to 2O5 ° C and was with the
konzentriert, die einen ausgezeichneten Geschmack 35 Osazon der Fruktose identisch. Wenn das Osazonconcentrated that has an excellent taste 35 osazon identical to the fructose. If the Osazon
hatte. mit dem der Fruktose vermischt wurde, zeigt dashad. with which the fructose was mixed shows this
entstehende Gemisch keine Schmelzpunktsdepression.resulting mixture no melting point depression.
Beispiel 5 Auf Grund dieser Tatsachen wurde festgestellt, daß dieExample 5 A f u basis of these facts, it was found that the
Kristalle aus Fruktose bestanden.Crystals consisted of fructose.
750 g Sorbit, 30 g Casate, 5 g KH2PO4, 2,5 g 40750 g sorbitol, 30 g casate, 5 g KH 2 PO 4 , 2.5 g 40
MgSO4 · 7 H2O und 0,05 g MnSO4 · 4 H2O wurden in B e i s ρ i e 1 6
destilliertem Wasser zu 5 Liter Lösung aufgelöst, dieMgSO 4 · 7 H 2 O and 0.05 g of MnSO 4 · 4 H 2 O were in B eis ρ ie 1 6
distilled water dissolved in 5 liters of the solution
dann bei 1200C 10 Minuten sterilisiert wurde. Das 750 g Sorbit, 30 g Casate, 5 g KH2PO4, 2,5 g auf diese Weise hergestellte Medium wurde in einen MgSO4 · 7 H2O und 0,05 g MnSO4 · 4 H2O wurden 10 Liter fassenden Fermenter zusammen mit 50 g 45 in destilliertem Wasser zu 5 Liter Lösung aufgelöst, die getrocknetem und sterilisiertem Calciumcarbonat und dann bei 1200C 10 Minuten sterilisiert wurden. 200 ecm einer Impflösung eingefüllt, die durch Unter Verwendung des derart hergestellten Mediums 6stündige Züchtung unter Schütteln des Bacillus wurde Bacillus megaterium Nr. 37—3 B (ATCC 15450) fructosus nov. sp. (ATCC 15451) in einem Medium in einem Fermenter in der gleichen Weise wie in erhalten wurde, das aus 2°/0 Sorbit, 0,5 % Maisquell- 50 Beispiel 5 fermentiert. Nach 92 Stunden Züchtungsflüssigkeit und 1 °/0 CaCO3 bestand. Die Züchtung des dauer erreichte der ermittelte Gehalt an Fruktose Mikroorganismus wurde unter aeroben Bedingungen 118 mg/ml. Das fermentierte Medium wurde zwecks bei 300C unter Rühren (430 UpM) und Belüftung Entfernung von Zellen zentrifugiert, mit Salzsäure (1 Liter je Minute) durchgeführt. auf pH 6,5 eingestellt und der sich bildende Nieder-was then sterilized at 120 ° C. for 10 minutes. The 750 g of sorbitol, 30 g of Casate, 5 g of KH 2 PO 4 , 2.5 g of the medium prepared in this way were immersed in a MgSO 4 · 7 H 2 O and 0.05 g of MnSO 4 · 4 H 2 O were 10 liters The fermenter with a capacity was dissolved together with 50 g of 45 in distilled water to make 5 liters of solution, the dried and sterilized calcium carbonate and then sterilized at 120 ° C. for 10 minutes. 200 ecm of an inoculation solution, obtained by culturing the Bacillus for 6 hours while shaking the medium prepared in this way, Bacillus megaterium No. 37-3 B (ATCC 15450) fructosus nov. sp. (ATCC 15451) was obtained in a medium in a fermentor in the same manner as in that of 2 ° / 0 sorbitol, 0.5% 50 Example 5 Maisquell- fermented. Was after 92 hours of culture liquid and 1 ° / 0 CaCO 3. The cultivation time reached the determined content of fructose microorganism was 118 mg / ml under aerobic conditions. The fermented medium was centrifuged to remove cells at 30 ° C. with stirring (430 rpm) and aeration, and carried out with hydrochloric acid (1 liter per minute). adjusted to pH 6.5 and the lower
Nach östündiger Züchtung begann die Fruktose- 55 schlag durch Filtration entfernt. Das Filtrat wurdeAfter an hour of cultivation, the fructose flake began to be removed by filtration. The filtrate was
bildung, und nach 72 Stunden erreichte die Konzen- konzentriert und mit Ionenaustauschharzen behandelt,formation, and after 72 hours the concentration reached- concentrated and treated with ion exchange resins,
tiation 123 mg/ccm. Danach begann die gebildete wobei etwa 3 Liter einer durchsichtigen Flüssigkeittiation 123 mg / cc. After that, the formed began being about 3 liters of a transparent liquid
Menge abzunehmen, die Züchtung wurde daher mit einem Fruktosegehalt von 19,3 °/0 erhaltenDecrease amount of the culture was thus obtained with a fructose content of 19.3 ° / 0
unterbrochen. Die Züchtungsflüssigkeit wurde zwecks wurden. Die Flüssigkeit wurde unter verminderteminterrupted. The culture liquid was used in order to be. The liquid was reduced under
Entfernung von Zellen und Calciumcarbonat in einem .60 Druck weiter eingeengt auf ein Volumen von etwaRemoval of cells and calcium carbonate in a .60 pressure further concentrated to a volume of about
Klärgefäß behandelt und die erhaltene durchsichtige 1 Liter. Die konzentrierte Flüssigkeit wurde mitClarifier treated and the obtained transparent 1 liter. The concentrated liquid was with
Flüssigkeit unter vermindertem Druck auf ein Volumen Methanol und 2 g Fruktose-Impf kristallen vermischtLiquid mixed under reduced pressure to one volume of methanol and 2 g of fructose seed crystals
von etwa 2 Liter konzentriert. Das Konzentrat wurde und an einem kühlen Ort zur Auskristallisation derof about 2 liters concentrated. The concentrate was put in a cool place to crystallize out the
dann nacheinander mit Centranol 291 (Entfärbungs- Fruktose gestellt. Ausbeute: 395 g.then one after the other with Centranol 291 (decolorization fructose. Yield: 395 g.
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