DE1517810A1

DE1517810A1 - Verfahren zur Herstellung von Maltosesirup

Info

Publication number: DE1517810A1
Application number: DE19661517810
Authority: DE
Inventors: Masakazu Mitsuhashi
Original assignee: Hayashibara Co Ltd
Current assignee: Hayashibara Co Ltd
Priority date: 1965-07-08
Filing date: 1966-07-08
Publication date: 1970-01-22
Also published as: DE1792362C3; GB1130398A; DE1517810B2; US3492203A; DE1517810C3; DE1792362B2; DE1792362A1

Description

P 15 17 810.4
Neue Unterlagen

Anwaltsakten-Nr. 14 I67

Datum

HAYASHIBARA Company, Ltd. 198 Shimoishii, Okayama-shi / Japan

"Verfahren zur Herstellung von Maltosesirup"

Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von Maltosesirup mit 20$ bis 70? Maltosegehalt auf Trockenbasis unter Verzuckerung einer sauer oder cA-amylatisch verflüssigten Stärkelösung.

Pur die Verzuckerung von Stärke im wesentlichen durch Hydrolyse

909884/0559 Neue Unteriagen

sind zwei Verfahren, nämlich die Verwendung von Säure und von Malzextrakt, bekannt. Die Komponenten des Säureverzuckerungsproduktes sind Dextrose, Maltose und anderes hochmolekulares Oligosaccharid, Dextrin, und Gemische derselben. Bei dem Verfahren der Malzverwendung als Enzymquelle, wird Malz (gekeimte Gerste) roh oder getrocknet verwendet. Dieses Enzym enthält^.-Amylase ™ und ß-Amylase. Das bei der Verwendung von Malz erhaltene verzuckerte Produkt enthält hauptsächlich Maltose und eine kleinere Menge Dextrose, und ist beträchtlich von dem vorausgehenden, hinsichtlich der Eigenschaften und des süssen Geschmacks, verschieden. Darüberhinaus sind die Bestandteile aus dem bezeichneten Produkt schwierig zu reinigen und sind trübe, gefärbt und geruchhaltig.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Maltosesirup mit 20 bis 70* Maltosegehalt auf Trockenbasis unter Verzuckerung einer verflüssigten Stärkelösung durch Verwendung einer in bestimmter Weise gewonnenen Amylase hergestellt. Hierzu wird Weizenkleie mit Wasser bei der Temperatur von 20 bis 40°C behandelt um mit dem wässrige ß-Amylase enthaltenden Extrakt die Verzuckerung der Stärke durchzuführen.

909SSA/0559

Die durch Wasser extrahierte Kleie kann als Rohmaterial für ein festes Kulturmedium für Mikroorganismen oder als Futtermittel bzw. Futtermittelzusatz verwendet werden.

In einem Versuch wurde die Weizenkleie mit Wasser, ohne vorausgehende Pasteurisierung, behandelt, und diese extrahierte Lösung geprüft. Die Lösung enthielt eine grosse Menge ß-Araylase im Malz. Es wurde hierbei festgestellt, daß die enthaltene Menge ungefähr der Hälfte der in Malz enthaltenen ß-Amylase entsprach.

500 g verschiedene Weizenkleiearten wurden mit der vierfachen Wassermenge (warm) bei 40⁰C 1 1/2 Stunden gewässert und zentrifugiert. Die Ergebnisse der Wirksamkeitsuntersuchungen von ß-Amylase bei diesen extrahierten Lösungen sind in der Tabelle I angegeben.

909884/0559

	A	Tabelle I	Gesamt·· stickstoff %	I
Weizenkleie als Rohmaterial	B	Stärkewert	2,39	Wirksamk. ν,β-Amylase- einheit./g
	C	) ⁴¹	2,55	274
	E	41,6	2,55	243
Kanadisoh.Weizen^x u« Amerikan.Weizen^xx(1:	41,3	2,65	319
Kanadisch.Weizen	41,7	3,4	448
Kanadisch.Weizen	41,6	441
Kanadisch.Weizen
Kanadisch,Weizen

Japan:Nisshin Seifun K.K.Produkt (Schutz- 58,2 marke "Plower brand")

Japan: Maruaho Seifun K.K.Produkt (Schutz- 48,4 marke "AA mark")

3,47

2,47

350 471

Manitoba Weizen

^xxHard Winter; Western White

Die ß-Amylasewirksamkeit wurde wie folgt ermittelt ι

i£ige lösliche Stärkelösung 5 al

M/10 Eaeigsäurepufferlöeung ι ph 5,0 4 ml Enzymlöaung 1 ml

Die gemischte Lösung der oben angegebenen Zusammensetzung wurde 30 Minuten bei 40⁰C umgesetzt, wobei der hergestellte, reduzierte Zucker quantitatir als Glukose bestimmt wurde, und der JBneymwert für die Zeit zur Herstellung von 10 mg ölueose wurde als 1 Terzuckerungseinheit bezeichnet*

BAD ORiGiNAL

- 5 -90988/,/05Si

Folgende Weizenkleiearten wurden verwendet:

Kanadischer Manitobaweizen,
Amerikanischer Hardwinter

Nisshin Seifun (Flower brand): Gemisch von kanadischem amerikanischem und japanischem Produkt

Marusho Seifun (Α·Α«> brand): Dito»

Aus der Tabelle I ist zu ersehen, dass die Aktivitätswerte ™ der ß-Amylase beträchtlich in dem weiten Bereich der Weizenkleiearten wechseln, dass sie aber annähernd gleich sind der Hälfte von denen der Malzamylase_e Die Wassermenge ist ungefähr gleich oder viermal so gross als die Kleiemenge· Wenn sie zu gross ist, wird die Enzymlösung verdünnt. Weiterhin wurden die Snzymeigensehaften dieser Extraktlösungen untersucht und die Ergebnisse in Tabelle II festgehalten· Daraus ist zu ersehen, dass die Abbaukraft derselben in Maltose stark ist, jedoch das Abbauvermögen von Stärke in Λ Dextrin vollständig fehlt. Die Enzymeigenschaften sind daher in dieser Hinsicht unterschiedlich von einem Malzenzym. Darüberhinaus hat das Enzym nicht die Abbaueigenschaft von Maltose zu Glucose, so dass die Eigenschaften unterschiedlich sind von einer trluooamylase und einer Hauptkomponente der ß-Amylase zugeeproohen werden können»

- 6 90 98 8k/OSSi

Tabelle II

Saccharogene Wirksamkeit 95»B ^inh./ml Dextrinogene Wirksamkeit 0,53 " Maltaae Wirksamkeit 0,H ^H

Die Einheiten in Tabelle JI wurden wie folgt bestimmt:

™ Saocharogerie Wirksamkeit

1>έ lösliche Stärke 5 ml

M/10 Essigsäurepufferlö'sung 4 ml

Enzyialöaimy 1 ml

Die Reaktionalosuiig der voi'ausgehenden Zusammensetzung wurde bei 40⁰C 30 Minuten gehalten. Nach dem Pehling Lehmann Schoorl Verfahren wurde der reduzierende Zucker quantitativ als Glucose analysiert»

Die Bildung von 10 mg Glucose wird als eine saccharogene Wirksamkeitseinheit bezeichnet·

Dextrinogene Wirksamkeit

Eine ReaktionsIosung mit der gleichen Zusammensetzung wie im Falle der Bestimmung der saccharogenen Wirksamkeit wurde bei 40⁰C umgesetzt und dann 0,5 ml der ergebenden Lösung geBaumeIt und in das colorimetrische Rohr (Innendurchmesser:

9 mm) eingebracht. Dann wurden 0,5 ml 0,001 N Jodlösung in *

BAD ORiGlNAL

909884/0559 · " ⁷ "

0,5 ml der bezeichneten Lösung zugegeben. Die Zeit, bis die Farbanzeige von Jod mit der Standard Hot Farbe übereinstimmt , wurde gesessen«

(Die Farbphase einer 0,1 N Jodlösung wurde als Staridardfarbe bestimmt).

Die Enzymwirksamkeit der Überführung der Keaktionslösung in die rötliche Farbe im Zeitraum von 10 Minuten bei dieser ^ Behandlung wurde als 1 Einheit der dextrinogenen Wirksamkeit bestimmt·

Maltasewirkaamkeit

1% Maltoselösung 5 ml

N/10 EssigsäurepufferlÖBung, pH 4,5 4 ml

Enzyalösung 1 ml

Di· bezeichnete Reaktionelösung wurde bei 40⁰C 30 Minuten umgesetzt und der reduzierte Zucker quantitativ analysiert.

Eine Einheit Enzym wird ale die Menge erläutert, die 10 mg Glucose in 30 Minuten in Freiheit setzt. Es wurden dann 0,Zi flüssig.gemachtes Enzym (Produkt von Hanhyu Kyoei Bussan Κ·Κ. einer japanischen Gesellschaft) su einer Stärkeemulei on von süssen Kartoffeln mit einem spezifischen Gewicht von 1,15 »ugegeben und das sich ergebende Gemisch auf pH 6 eingestellt ujad unter RtUiren *u einer Temperatur

BAD ORIC.¹NAL

809884/0SE9- - ⁸ *

von 80 bis 9O°C erhitzt und weiter bei dieser Temperatur 20 Minuten gehalten· Man erhielt dadurch eine verflüssigte Lösung mit 13$ Dextroseäquivalent, Die halbe Menge der be« zeichneten, verflüssigten Lösung wurde gekocht, und die Wirkung des verflüssigten Enzyms wurde inaktiviert (Nr,1)· Die andere Hälfte wurde nicht in solcher Weise, wie oben angegeben, behandelt (Nr.2,3 und 4). (Siehe Tabelle III.)

Jene wurden auf pH 4,8 bis 5,0 eingestellt und die bezeichneten Extraktlösungen in 1 bis 2 Einheiten im Verhältnis pro g Stärke denselben bei 55⁰C zur Durchführung der Verzuckerung während 72 Stunden zugegeben· Die sich ergebenden Lösungen wurden duroh Filtern geklärt und durch pulverisierte, aktive Kohle entfärbt, und dann durch ein Ionenaustauschharz deionisiert zur Herstellung hochwertigen Maltesesirups. Die Ergebnisse sind in Tabelle III aufgezeigt·

Tabelle III Nr· 1 Nr, 2 Nr, 3 Nr. 4

Verflüssig, Dextrose Äquivalent 27,8 18,8 8 10

(D.X.)

Siedebehandlung behänd, nicht beh· nicht beh, nicht beh,

zuaätzl.Menge an 2 Einh. 2 Einh. 2 Einn. 1 Einh.

Extraktenzym pro Stärke ρ.Stärke ρ»Stärke ρ«Stärke

(g) (S) (S) (β)

Abbau 24 Btd.5t 47,3 46,2 48,6 44,8

Verhältnis 48 Std,£ 46,5 47,9 - 48,2 (D.X.) 72 Std.St 48,5 47,9

BAD

90988A/0559

Tabelle III (Fortsetzung)

Nr. 1 Nr* 2 Nr. 3 Nr.

Färbungsgrad der

Lösung (Extinktions- 0,190 O',125 0,197 0,138

koeffizient - log T) Zugabe von akt.Kohle

(^/Feststoffbestand- 0,6 0,6 0,3 0,3 teil)

Färbungsgrad (-log T) 0,037 0,033 0,05 0,022 Färbungsgrad (-log T)

harzen

(Ein Gemisch von 1 Teil Amberlite IH-120 und 2 Teilen Amberlite IRA-411)

elektr.spez. p-

Widerstand SxiO^om dito dito dito

Die nach der vorliegenden Erfindung hergestellte verzuckerte Lösung enthält eine kleinere Menge Dextrose und Oligosaccharid von höherem Molekülgehalt als Maltotriose und einen Hauptbestandteil von Maltose, so dass sie eine unterschiedliche Zusammensetzung gegenüber einem säureverzuckerten Stärkezucker hat und gegenüber Stärkezucker süssen Geschmack und in der Viskosität unterschiedlich ist»

Vergleich der ffiltriergesohwindigkeit (Filterpresse)

Diatoineenerde_f ein Produkt der Showa Kogaku K.K. "Special flow" wurde verwendet und 0,2^ des Produktes der bezeichneten Lösung zugegeben«

90988A/0S59 - U) -

Filtrier- maximal« Durchschnitts* Temperatur Filter- menge der FiI-DruCk trterung

l/m² Std. _

Stärkesirup, umgewandelt mit Fleischextrakt

Stärkesirup, umgewandelt mit dem vorlieg» Enzym

75	⁰C	5	,5	kg/cm	300
75	⁰C	1	»5	2 kg/cm	1700

Reinigung durch Ionenaus tausch

Die bezeichnete Lösung wurae durch aktive Kohle entfärbt, und ein Gemisch von 1 Teil Amberlite IR-120 und 2 Teilen Amberlite IRA-411 wurde verwendet»

Malzstärkezucker Das gereinigte Losungsvolumen ist das Lösung 10-fache Volumen von IR-120. Die elektrische Widerstandsfähigkeit wurde her· abgedrückt und die Farbe verbessert.

Der elektrische spezifische Widerstand ist 7 x 10 -^cm, ( ist 0,1 (- log T)

ist 7 x 10 -^cm, der Verfärbungsgrad

verzuckerte Lösung elektr, spez. Widerstand durch daa vorliegen- 50 x 10 -λ- cm

de Enzym Verfärb.Grad 0,1 oder geringer (35/iige Lösung) (- log T)

Der extrahierte Rückstand, der nach dem Enzym zurückblieb, von dem als Hauptbestandteil ß-Amylase extrahiert wurde, wird geeigneterweise für die feste Kultur von Mikroorganismen, zum Beispiel Rhiζopus oder AspergiIs auf dem KuI-

turmedium der Kleie oder als Futtermittel für Haustier«

BAD ORIGINAL

909884/0IS9

- 11 -

verwendet· Der Bxtralctrückstand der Weizenkleie ist um 10 "bis 20$ Men^e verringert· So wird ungefähr 50% neue Kleie mit dem bezeichneten Extraktrückstand gemischt und ein Gesaatfeuchtigkeitsgehalt des sich ergebenden Gemische auf eine optimale .feuchtigkeit für die Kultivierung eingestellt, und das aich ergebende Gemisch wird nach einem herkömmlichen Verfahren dampfsteril!eiert und die Mikroorga- -nismen auf dem Medium zur Kultivierung geimpft, wodurch daa Enzym in 3 bis 4 Tagen, im gleichen oder sehr nahen Verhältnis, wie wenn nichteitrahierte Kleie verwendet wird, herge-Btellt werden kann«

Rhiζopus formosenais wurde auf diesem Kulturmedium kultiviert und die Verzuckerungsaktivität wurde bei dem hergestellten Enzym unterauoht· Die Ergebnisse sind in Tabelle IV aufgezeigt« Bei diesem Versuoh wurde nichtextrahierte Weizenkleie, extrahierter Rücketand von Weizenkleie und ein f Gemisch von extrahiertem Rüoketand von Weizenkleie mit nichiextrahierter Weizenkleie auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 48;* eingestellt« 16,5 g dee bezeichneten sich ergebenden Gemische wurden In einen 200 ml fassenden, konieehen Kolben gegeben und mit einem Baumwollpfropfen verschlossen und nach dem herkömmlichen Verfahren unter Druok sterilisiert. Dann wurde fihizopue Nr«47 ait einer Platin«· öse auf diesem Kulturmedium geimpft und die Kultivierung

- 12 -909884/0589. .

bei 28 bis 3O⁰C durchgeführt. Dem Kulturmedium wurde in Zeitabständen am zweiten Tag, am dritten Tag und am vierten Tag jeweils 100 ml warmes Wasser zugegeben. Dieses wurde unbewegt nach 1,5 Stunden bei Zimmertemperatur von 26 bis 3O⁰C gelassen und dann, um die Extraktlösung zu erhalten, filtriert. Der Vergleich der Verzuckerungsaktivität wurde bei den bezeichneten Extraktlösungen vorgenommen·

Tabelle IV	Weizenkleie	Durchschn.	2. Tag	Einheit/Gramm Kleie	4. Tag
Saccharogene Aktivität	Extraktrück8tand	165,2 155,2	3. Tag	169,2 167,2
	von Weizenkleie	(160,2)	184,4 184,4	165,2 (167,2)
		139,6	176,4 (181,7)	179,6
Durchsöhn.	135,6	164,8	179,6
Extraktrüokstand		154,8	177,6
Ton Weizenkleie	(137,6)	154,8	(178,9)
und Weizenkleie	14-6,8	(158,1)	193,2
Durehechxu	146,8	182,0	189,2
		180,0	185,2
(146,8)	176,0	(189,2)
	(179,3)

Dieses extrahierte sacoharogene Enzym wurde in einer Menge Yon 4 Einheiten pro Gramm Stärk« einer verflüssigten, Bussen Kartoffelstärkeschlämme zugegeben in einem Abbauverhältnis

909884/05S9 - 13 -

(D,Ä.) Ton 5 feie 1θ£· Di· sieh ergebende Lösung wurde auf pH 5 eingestellt und 48 Stunden !sei 55⁰C verzuckert und hierbei eine Dextroselösung mit einem Abbauverhältnis (D.Ä.) ▼on SQ% erhalten« Die obige Dextroaelöeung wurde gereinigt und auskristallisiert, und auf diese Weise wurde raffinier·· te Dextrose erhalten»

Die vorliegende Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispiele erläutert:

Beispiel 1

Zu 500 g Weizenkleie aus Kanadisohem Weisen wurde die vier·» faohe Menge warmes Wasser bei 4-0⁰C zugegeben und die erhalten· Lösung ausgelaugt und dann aentrifugal dehydriert, wodurch 890 g Extraktriickstand (Feuchtigkeitsgehalt} 62,5)4, Trockensubstanzj 383*8 g) und 1550 ml Extraktflüssigkeit (Trockensubstanz 89,7 g, Enzymaktivität S.A.* 105 Einheit/ml) erhalten wurden. Daneben wurden 0,4/ί Oxalsäure im Verhältnis zur Stärkemenge der Emulsion von raffinierter Stärke aus süssen Kartoffeln mit dem spezifischen Gewicht von 1,15 zugegeben· Das sich ergebende Gemisch wurde in eine ver» flussigte Lösung mit 25 D*X. unter atmosphärischem Druck von 15 Minuten Dauer umgewandelt. Die bezeichnete, verflüssigte Lösung wurde mit Calcium-οarbonat auf pH 5,2 neutralisiert, und die bezeichnete Enzymlösung mit 2 Ein·»

-H-909884/0559 BAD Qf

heit/g Stärke, zur Durchführung der Verzuckerung zugegeben, die bei pH 5 bei 55⁰C 24 Stunden lang durchgeführt wurde, und eine eaocharifizierte Lösung Bit 51 D.A*. wurde erhalten· Die bezeichnete verzuckerte Lösung wurde alt "Garborat in·", einem Produkt der Takeda Kagaku Κ·Κ. und 0,2# "speoial-flow", einer filterhilfe zur Filtrierung, entfärbt. Sin Produkt der Showa Kagaku K.K» wurde der bezeichneten Lösung zugegeben· Diese Lösung wurde durch aktive Kohle entfärbt und dann durch ein Ionenaustauscherharz (Sohutzmarket Amberlite, lR-128, IR-68 und IR-120, IR-411 im Gemisch) gereinigt, und es wurde auf diese Weise eine geklärte, verzuckerte Lösung hoher reinheit, mit einer fressen Menge farbloser Maltose, erhalten·

Die Analysenergebniaee der verzuckerten Lösung waren:

Photo-Absorpt· elektr.spezifi-D.I.(Dextrose Äquivalent) bei 40£iger scher Widerstand

Lösung -log T bei 40$iger Lösung

50 0,01 50 χ 10⁴ λ-

oa

Zusammensetzung der Zuckerkomponenten χ Glucose Maltose Malttriöse Tetraose Dextrin HOCHWERIFIGSR Maltösesyrup,

hergestellt nach 1% Ali 17? 51> 24$

dem vorlieg·

Verfahren D.X.50

Getreidesyrup, her» gestellt durch Säure, verzuckerung 26£ M% 13£ 10St 34^

D.I. 50

90988A/OSS9 '· _BAD original T

Beispiel 2

Verzuckerung: 0,2% (im Verhältnis zur Stärkeeinheit) verfeinertes, verflüssigtes Enzym (Produkt der Kyoei Bussen Κ·Κ.) wurde der gereinigten Stärkeemulsion von süssen Kartoffeln, 1,15$ spezifisches Gewicht, zugegeben. Das sich ergebende Gemisch wurde auf pH 6,0 eingestellt und schnell bei einer Temperatur von 80 bis 90⁰C zur Verflüssigung erhitzt. Man liess die Reaktion 20 Minuten bei 85⁰C erfolgen, * Das Abbauverhältnis (D.Ä.) liegt im Bereich von 20$ bis 25$. Die verflüssigte Lösung wurde auf eine Temperatur von 60 bis 50⁰C gekühlt, verzuckert und wie in Beispiel 1 gereinigt.

Reinigung! Der Pilterungeversuoh wurde bei der obigen verzuckerten Lösung durchgeführt. Aus Vergleichsgründen wurde Malz verzuckerter Zucker verwendet·

Den Malz verzuckerten Zucker zu filtern war schwierig, und λ es war nicht möglich eine Reinigung, Entfärbung und Filtrierung durchzuführen, so dass kein gereinigtes Produkt erhalten werden konnte.

maximaler Filte- durchsohnittl. rungsdruek Meng« an Durchlauf

1/*² Stdn.

MaIa verzuckerte ₉

Flüssigkeit 5_f5 kg/*m* 300

verzuckerte Flüssigk. ₂

dur«h das vorliegend. 4»5 kg/cm 1,500

Enzym

909884/0558 - 16 -

Zusammensetzung der Zuckerbestandteile in der vorliegenden verzuckerten Lösung war wie folgt:

Glucose Maltose Malttriose Malttetraose Dextrin 5> 49# 19^ 5# 22#

Der elektrische spezifische Widerstand und die Photo» Ad sorption wurden wie in Beispiel 1 durchgeführt«

Das Verfahren der Behandlung der verzuckerten Lösung war dem in Beispiel 1 ähnlich.

Beispiel?

Weiaenkleie wird mit Wasser in einem gleichen Verhältnis gemischt und dieses Gemisch in einen zylindrischen ExtrahierungsturiB gefüllt. Am Kopf des Turms wurde das Wasser mit einer T^peratur von 20 bis 40⁰C eingesprüht und in den Turm eingebracht, und nach 10 Stunden war die Lösung bei-dem unteren .natürlichen Abfluss auf das Zweifache der Kleiemenge, das heisst 200 Einheiten pro (ml) erhöht«

BAD

- 17 -

SO 9?

Claims

- 17 Patentanspruch :

Verfahren zur Herstellung von Maltosesirup mit 2ΟΪ bis 7ΟΪ Maltosegehalt auf Trockenbasis unter Verzuckerung einer sauer oder d-amylatisch verflüssigten Stärkelösung, dadurch gekennzeichnet, daß man die Verzuckerung mit einer durch Extrahieren von Weizenkleie mit Wasser bei einer Temperatur von bis 40⁰C erhaltenen ß-Amylase durchführt.

Unterlagen

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