DE1518682A1 - Wasserloesliche Zuckerphosphat-Komposition und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Description

K a r ί . \ Df ο 5 e

Dip'.-lnrj.

D-8023 Müna.en
Wienerslr.2,r.Mchn. 7^jS /c>?3

Dr.S.-J. /7U i-iünchen-Pullach, den 13. "<o.± 1969

Aktenzeichen: P 15 ld 5.12.0

THE COLONIAL CUGAR RtSPIUinO COMPAiIY LLiITED

'.■lasserlösliche Zuckernhosphat-Kornposition und Verfahren su

deren Herstellung

Die Erfindung betrifft eine wasserlösliche "opposition, wolche ein Zuckerphosphatsalz in komplexer Assoziation mit einem an sich wasserunlöslichen anorganischen Phosphat enthH.lt, sowie Verfahren zur Herstellung einer derartigen Komposition. Unter "Zucker" wir·:! ein aus Hexosen und/oder Pentosen bestehendes iiono- oder Disaccharid und unter "anorganischem Phosphat" ein aua eine:.' anorganischen Orthophosphatanion bestehendes Salz verstanden.

Es ist bekannt, dass die Orthophosphate von Annonium bestimmten niedermolekularen organischen Kationen (ζ.λ, alk;^rlsubstituierter.i Ammonium) und bestimmten einertigen I'etallkationen (z.⁷^. Alkalimetallen) in Wasser wenigstens merklich löslich sind.

Andererseits sind Orthophosphate mehrwerti?rer Hetallkationen (z.B. Calcium) entweder in Wasser verhältnismässift unlöslich oder sie lösen sich im allgemeinen darin unter Eintritt einer Reaktion auf; beispielsweise löst sich Monocalciumphosphat in vJasser zwar auf, erleidet dann jedoch eine Hydrolyse und bildet das weniger lösliche Dicalciumphosphat (im allgemeinen führt eine längere Rehand-

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Neue Unteriagen (Art. 7 § I Abs. 2 Nr. 1 Satz 3 des XnderuntjiflW. Vi 4. Sf. BAD ORIGINAL

lung irgend-eines Calciumorthophosphats nit einen '.üiss zur Bildung eines unlöslichen Apatits).

Es v/urde nun festgestellt, dass die Löslich'ieitsverh/'.ltnisse von kritischer V/ichtigkeit zur Krnüglichung des Transports und der Verwendung von gewöhnlich unlöslichen Phosphaten in biologischen Systemen sind. In einigen pflanzlichen und tierischer :'l"i3₃i-Reiten v/erden Calciumphosphate in Lösung bei Konzentrationen ·<οhalten, die über den Vierten liegen, die für den ,jeweiligen oj, _zu erwarten wären; und in einigen Fällen können diese Phosphate unter besonderen Bedingungen, die bei der Bildung und ^rhaltun;·: von ialciumhaltigen Geweben wichtig sind, ausgefällt vier den.

Die Fest/Flüssig-Gleichgewichte von mehrwertigen -ietallphosphateii in wässerigen I'Iedien sind ausserordentlich komplex und schwer zu verstehen.

Es ist bekannt, dass zahlreiche mehrwertige Metallphosphate (sowohl amorphe wie auch kristalline) kolloidal in '.-.'asser disoergierbar sind und viskose Flüssigkeiten mit kaum definierbarer Struktur und Verhalten ergeben, ferner dass Phosphate in v/r.sserigen Medien sich mit anderen Stoffen (z.B. Metall oder organischen Kationen) assoziieren oder damit Komplexe bilden können ; es sind jedoch zahlreiche Bedingungen dieser Erscheinungen noch immer nicht erklärbar. Diese Eigenschaften sind die Grundlagen; auf welchen zahlreiche Anwendungen von Phosphaten beruhen; jedoch ist die schlechte Löslichkeit zahlreicher Orthophosphate oft von !lachteil.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist eine ι Ju₁ tr der -iasserlosliclieit

derartige Verbesserung/von gewöhnlich wasserunlöslichen anorganischen Phosphaten mehrwertiger Metallkationen, dass sie sich für eil weites Anwendungsgebiet eignen, insbesondere (jedoch nicht ausschliesslich) auf dem Gebiet der tierischen und pflanzlichen Ernährung. 209811/1626

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Es wurde beobachtet, dass die Zuckerphosphatsalze von H mehrwertigen .ietallkationen in -.-/asser wesentlich löslicher sind als ihre entsprechenden anorganischen äquivalente. Diese erhöhte Löslichkeit ist wahrscheinlich auf die hydrophile Matur des Zukkerbestandteiles zurückzuführen, an welchem die Phosphatgruppen haften. Im allgemeinen ist die v/asserlöslichkeit des Salzes umso höher, je höher das Verhältnis von Hydroxylgruppen zu Phosphat-Gruppen am Zuckermolekül ist. Beispielsweise sind die Calclumsalze von Saccharosemonophosphaten in V/asser ausserordentlich gut löslich, wobei die Grenze ihrer Löslichkeit offensichtlich nur durch die sehr trosse Viskositätszunahme bei hohen Konzentrationer bed-inp;t ist (z.B. Lösungen, Vielehe mehr als etwa 250 r Salz pro 100 g V/asser enthalten). Die Calciumsalze von Glukosemonophosphaten sind ebenfalls gut in V/asser löslich, obwohl sie etwas weniger löslich sind als die Galze von ijaccharosemonophosnhaten. Dagegen sind jedoch Calciumsalze von Hexosediphosphaten, z.B. Fruktose_ 1,6-diphosphat, beträchtlich schlechter löslich. Es wurde nun gefunden, dass die gleichen Überlegungen auch für andere mehrwertige Metallsalze von Zuckerphosphaten selten; wenn beispielsweise das mehrwertige i-Ietall Kupfer, Eisen, Aluminium, Zinn, niei oder Zink ist, ist das Zuckerphosphatsalz immer löslicher als sein anorganisches Gegenstück. Beispielsweise ist es möglich, sogar l60g Aluminiunsaccharosephosphat in 100 g Wasser bei 20⁰C zu lösen; anorganisches Aluminiumphosphat ist in Wasser unter den bleichen Bedingungen unlöslich.

Es wurde festgestellt, dass Zuckerphosphate in wässerigen üedien sich mit mehrwertigen ietallkationen in analoger ^T.-.^reise wie anorganische Phosphate verbinden bzw. Komplexe bilden. Diese Eigenschaft der Zuckerphosphate legen ihre zweckmässige Verwendung auf Gebieten nahe, auf welchen anorganische Phosphate derzeit weite Verwendung finden. Der vorliegenden 'Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verwendbarkeit von Zuckerphosphaten auf einen wei-

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ten Anwendungsgebiet analog dein, auf welchem anorganische Phosphate verwendet werden können, zu verbesseren.

Die erfindungsgemässen Kompositionen stellen eine synernistische Kombination eines Zuckerphosphatsalzes und eines gewöhnlich wasserunlöslichen anorganischen Phosphates eines mehrwertigen ''Ietall- !cations mit Eigenschaften, die wesentlich verschieden von den Eip;enschaften der einseinen Komponenten sind, dar.

Diese Kompositionen können u.a. durch Phosphorylierung einea ZuI:- kers in Anwesenheit einer geeigneten Base eines mehrwertigen Ietallions hergestellt werden. Beispielsweise lässt sich durch Phosphorylieren einer wässrigen Lösung von Saccharose und Ätzkalk aus dem Reaktionsgemisch ein aus Calciumzuckerphosphat in komplexer-Bindung mit einem anorganischen Calciumphosphat bestehendes Produkt gewinnen.

Auf diese Weise können Kompositionen hergestellt werden, die in Wasser löslich sind, die eine beträchtliche I!enge an löslichem anorganischem Phosphat, das üblicherweise wasserunlöslich ist, ent halten und die während langer Zeiträume bei einem Gehalt an gesamtgelösten Phosphaten von über 5 Gew.^ stabil sind. Die Verdünnung dieser Lösungen führt zu einer langsamen Fällung eines unlöslichen Phosphates zusammen mit einigen Zuckerphosphaten. Die Fällung ist hochdispergiert und im wesentlichen amorph; je nach dsi Konzentrationsbedingungen kann es ein Gel oder eine viskose trübe Lösung bilden. Eine erneute Konzentration der Lösung führt zu Wiederauflösung des Niederschlages.

Wenn Calciumsaccharosephosphate, die im wesentlichen frei von anorganischen Calciumphosphaten sind, durch feine Zerkleinerung mit einem anorganischen Calciumphosphat innig gemischt werden, zeigt das erhaltene Produkt ein Löslichkeitsverhalten in Wasser, welches

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nicht wesentlich verschieden von dem bekannten Verhalten der zwei Komponenten ist. Die Calciumsaccharosephosphat-Komponente löst sich, das anorganische Calciumphosphat bleibt dagegen entweder ungelöst oder löst sich inkongruent (wie oben angegeben, bleiben die basischeren anorganischen Phosphate im wesentlichen ungelöst; die weniger basischen anorganischen Phosphate lösen sich zunächst unter darauffolgender Fällung eines weniger !östlichen basischerer Phosphates).

Die anorganische Calciumphosphat-Komponente kann natürlich durch Ansäusern dieser wässerigen Mischung in Lösung gebracht werden. Es wurde jedoch gefunden, dass, vorausgesetzt, dass die Konzentration des Calciumsaccharosephosphats in der Lösung genügend hoch ist, eine sorgfältige Neutralisation der Mischung nicht zu einer Ausfällung des anorganischem Calciumphosphats führt. Dies trifft auch bei Lösungen zu, die auf pH-Werte von mehr als 7 eingestellt werden. Ein derartiges Ergebnis ist insofern unerwartet, da in Abwesenheit von Saccharosephosphaten bekanntlich die anorganischen Calciumphosphatsalze in neutraler und alkalischer lösung ausgefällt werden.

Entsprechend der durch Phosphorylierung einer wässerigen Lösung von Saccharose und Ätzkalk erhaltenen Reaktionsmischung enthält auch die oben beschriebene neutralisierte Lösung anorganisches Calciumphosphat in komplexer Assoziation mit Calciumsaccharosephosphaten. Eine derartige Zusammensetzung kann nicht durch Zerkleinerung der beiden Komponenten und darauffolgendes Mischen mit Wasser hergestellt werden, auch nicht durch eine doppelte Umsetzung in Lösung.

So kann ein Ausfallen des mehrwertigen Metallphosphats in alkalischer Lösung nicht vermieden werden, wenn man ein Zuckerphosphat-

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salz in Wasser löst und gleichzeitig tropfenweise unter heftigem Rühren getrennte wässerige Lösungen zusetzt, die folgende bestandteile enthalten:

1. ein lösliches anorganisches Phosphatsalz,

2. ein lösliches anorganisches llichtphosphatsalz des mehrwertigen Metallions.

Auch kann eine Ausfällung des mehrwertigen I-Ietallphosphates in alkalischer Löang nicht vermieden v/erden, wenn man das Zuckerphosphatsalz eines Kations dessen anorganisches Phosphat gewöhnlich wasserlöslich ist (z.B.Natrium, Kalium, Ammonium), zusammen mit dem entsprechenden löslichen anorganischen Phosphatsalz und unter Zusatz einer wässerigen Lösung der gMchen Komponenten, wie unter 2. anführt, unter heftigem Rühren löst.

Aus diesen Beispielen ergibt sich, dass lösliche Verbindungen von Zuckerphosphatsalzen und gewöhnlich unlöslichen anorganischen Phos phaten nur nach bestimmten Verfahrensweisen hergestellt werden können und dass diese Verfahren aus den bekannten Eigenschaften der Komponenten nicht abgeleitet werden können.

Im allgemeinen können die erfindungsgemässen wasserlöslichen Zukkerphosphat-Kompositionen in festem Zustand oder in wässeriger Lösung bestehen und als komplexe Assoziationen der ζ viel Bestandteile a und b bezeichnet werden, bestehend aus einer Komplexverbindun-g von

(a) mindestens einem Salz mindestens eines ZuckerphosphEbes und

(b) mindestens einem an sich wasserunlöslichen anorganischen Phosphat eines mehrwertigen Metalls,

in einer derartigen Zusammensetzung, dass wenigstens 2 Gew.jS des Bestandteils (b), bezogen auf den Bestandteil (a), unter Umge-

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bungsbedingungen in Wasser löslich oder darin gelöst sind, wenn di Gesamtmenge an den gelösten Bestandteilen (a) und (b) wenigstens 5 Gew.TIe.je 100 Gew.TIe. Wasser betritt.

Im allgemeinen kann keine definierte obere Grenze bezüglich des Gewichtsverhältnisses des Bestandteils b, die unter diesen Bedingungen in Wasser löslich ist, gegeben werden; im allgemeinen wird der Anteil des gelösten Bestandteils b nicht 25 Gew.$, bezogen auf das Gewicht des gelösten Bestandteils a, übersteigen.

In der obigen Kennzeichnung der erfindungsgemassen Komposition wur de die Löslichkeit der anorganischen Phosphatbestandteile auf den Fall bezogen, wenn der insgesamt gelöste Phcsphatgehalt etwa 5 Teil je 100 Gew. Teile V/asser übersteigt. Hur bei einigen dieser Kompositionen sind mindestens 2 Gew.# des Bestandteils b, bezogen auf das Gewicht des Bestandteils a, in Wasser unter Umgebungsbedingun gen löslich, wenn der insgesamt gelöste Phosphatgehalt der Lösung

tv/a 5 Teile je 100 Gew. Teile Wasser nicht übersteigt. Es entsprechen jedoch alle erfindungsgemassen Kompositionen der vorerwähnten Bedingung.

Um diese offensichtliche Anomalie zu erklären, sei ausgeführt,dass die Natur der erfindungsgemassen Komposition derart ist, dass die anorganische Phosphatkomponente bei höheren Konzentrationen von Zuckerphosphaten besser löslich ist als bei geringeen Konzentrationen.

Wie vorhin angedeutet, können anorganische Phosphate, die gewöhnlich in Wasser unlöslich sind, im allgemeinen durch Ansäuern ihreJ wässrigen Dispersionen in Lösung gebracht werden. Eine Methode zur lerstellung einer erfindungsgemassen Komposition besteht im Meuralisieren einer derartigen angesäuerten wässrigen Lösung, die

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zusätzlich ein Zuakerphosphat-Anion enthält, v/ob ei das mehrwertige Detailkation, wie z.B. Calcium, entweder in Form der zugesetzten Base oder durch die angesäuerte Lösung eingeführt wird. Derartige Kompositionen enthalten als Zuckerphosphat Saccharose- oder Glukosephosphat.

Auf zahlreichen Anwendungsgebieten können saure Bedingungen nicht gedul-tet werden; es ist daher ein wesentlicher Vorteil der erfin dimgsgemässen Kompositionen, dass sie nicht nur unter sauren, sondern auch unter neutralen Bedingungen oder alkalischen bedingungen löslich sind.

Während das Gebiet der Zuckerphosphate-insbesondere bezüglich ihrer biologischen Eigenschaften - ein sich schnell erweiterndes Gebiet der Chemie darstellt, wurden, wenn überhaupt nur wenige Zuckerphosphate in Mengen gewonnen, die eine merkliche wirtschaftliche Verbindung gestatten.

Wenn Polyhydroxyverbindungen, wie Zucker, phosphoryliert v/erden, kann eine oder können mehrere Hydroxylgruppen verestert werden. Eine selektive Veresterung ist nur möglich, wenn besondere Arbeitsweisen verwendet werden, - Z₀B. Verwendung enzynatischer Raktionen oder Umsetzung substituierter Phosphoryldiorid mit Zukkermolekülen, welche geschützte Hydroxylgruppen in geeigneten Stellungen tragen. liethoden zur Herstellung von besonderen einzelnen Zuckerphosphaten sind daher zu teuer, um Anwendung finden zu können.

Es wurden Methoden zur Herstellung der erfindungsgemässen Kompositionen durch Phosphorylierung eines Zuckers in Anwesenheit einej geeigneten Base eines mehrwertigen Metallions unter Bedingungen entwickelt, welche die Gewinnung eines im wesentlichen aus einer I-Iischung von Zuckc-rphosphatsalzen des I-letallions in komplexer Ver-

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bindung mit dem anorganischen Metallionphosphat bestehenden Produktes ermöglichen.

Während im folgenden Mischungen von Saccharose- und Glukosephosphaten beschrieben wird, können die Kompositionen auch einzelne Saccharose- oder Glukosephosphate oder andere Zuckerphosphate als solche von Saccharose oder Glukose enthalten, wie z.B. Pruktose, Maltose oder Laktose sowie Mischungen der Phosphate von verschiedenen Zuckerarten.

Die Anteile an anorganischen Phosphaten im Produkt können durch Verfahrensbedingungen wie Konzentration und Zusatzverhältnis der Reaktionskomponenten, Reaktionstemperatur und Rührgeschwindigkeit verändert werden. Beispielsweise kann bei der Phosphorylierung von Saccharose in wässriger Lösung in Anwesenheit von Kalk mit Phosphoroxychlorid in Trichloräthylenlöung das Verhältnis von anorganischem Calciumphosphat im Produkt durch geeignete Kontrolle der Verfahrensbedingungen variiert werden.

Folgende Bedingungen führen zu einer Zunahme des Anteils an anorganischem Phosphat im Prodüt:

1. Zunahme der Reaktionstemperatur zwischen 0 und 25 C,

2. Abnahme der Rührgeschwindigkeit während der Umsetzung,

3. Zunahme der Konzentration an Phosphoroxychlorid im Trichloräthylen,

4. schnellerer Zusatz der Phosphoroxydiorid-Lösung während der Reaktion.

Bei der gleichen Herstellungsmethode kann der Anteil an anorganischem Phosphat im Produkt auch durch Änderung des GewinnungsVerfahrens des Produktes aus der Reädbionsmischung geändert werden.

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- ίο -

Dies ist in den folgenden Beispielen bei der Herstellung der Konpositionen A und D gezeigt. Diese Beispiele zeilen weiterhin Kompositionen und Verfahren zu deren Herstellung, welche denen ähnlich sind, die in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallen. Die Kompositionen E und P sind ebenfalls von einem Typ, der demjenigen gemäss der Erfindung ähnlich ist, während die Kompositionen 3 und C vom Typ sind, die ausserhalb des Bereiches der vorliegenden Erfindung liegen.

Komposition A;

Eine Lösung von 127 kg Saccharose in 63,5 1 Wasser wurde mit 295 V/asser und 68 kg gelöschtem Kalk (stöchiometrische Menge) in eine: Reaktionskessel gemiaht. Weiteres Wasser vmrde zugegeben, um das Volumen auf 591 1 zu bringen. Die Lösung vmrde auf 5°C ,gekühlt und bei dieser Temperatur 8 Stunden lang belassen, während welchen Zeitraumes 5^,5 kg Phosphoroxychlorid, gelöst in 5^,5 k~ Trichloräthylen, nach und nach unter heftigem Rühren zugesetzt wurden. Nach Ende der Reaktion wurde die Mischung zur Entfernung der suspendierten Feststoffe und des Trichloräthylens zentrifugiert, dann in einen mit Glas ausgekleideten Kessel gebracht, und es wurden dann 2000 1 denaturierter absoluter Alkohol unter Rühren zur Ausfällung des Produktes zugesetzt. Dieser niederschlag wurde abgetrennt und mit vier getrennten Volumina an 30 tigern Äthanol gewaschen, dann in einer Zentrifuge gesammelt und zu einem feinen weissen Pulver getrocknet.

Das Produkt stellt eine komplexe Verbindung von Calciumsacchorose phosphaten mit anorganischem Calciumphosphat mit geringen Spuren an Calciumchlorid dar.

Diese Komposition ist in Wasser leicht löslich; es können stabile viskose Lösungen hergestellt werden, die bis zu 70$ gelöste Fest-

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- ii -

Stoffe enthalten. Die Lösungen enthalten etwa 19 Gew.Si gelöstes anorganisches Calciumphosphat (bezogen auf das Gewicht der gesamten Calciumsaccharosephosphate) und haben p!:-V/erte von mehr als 7; z.B. hat eine 55?ige Lösung, bezogen auf insgesamt gelöste Phosphate einen pH-Wert von 9,2.

Venn diese Lösungen mit Viasser unter einen Anteil von etwa lOGew. Teilen insgesamt ge lister Phosphate je 100 Teile Wasser verdünnt v/erden, beginnt langsam ein unlöslicher Stoff auszufallen, der aus Calciumphosphat und etwas Saccharosephosphaten besteht. Die Menge, Form und Zusammensetzung der Fällung und die Geschwindigke. der Ausfällung hängen u.a. von der Konzentration der Lösung ab. Wenn eine Lösung mehrere Tage bei Konzentrationen von etwa 5 Gew. Teilen insgesamt gelöster Phosphate je 100 Teile V/aser stehen gelassen wird, bleiben weniger als etwa 2£ des anorganischen Phosphates (bezogen&uf das gesamte vorhandene Saccharosephosphat) in Lösung.

Es wird im folgenden gezeigt werden, dass eine Variation der Löslichkeit der anorganischen Phosphate und ihre langsame Ausfällung bei der Verdünnung Eigenschaften sind, die bei zahlreichen Anwendungsgebieten der erfindungsgemässen Komposition von grundlegender Bedeutung sind.

Die Elementaranalyse ergab folgende Zusammensetzung (bezogen auf das Trockengewicht):

Calcium 12,5 Gew. %

Gesamtphosphor 9,3 "

anorganischer Phosphor 2,8 "
Gewichtsverlust beim Trocknen 11,0 "
Gewichtsverlust beim Glühen 63,0 "

Eine wichtige Prüfmethode stellt die Zonenelektrophorese auf

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1 "

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Papier dar, die m:Lt einer Vielzahl von Puffern, pH-VJerten, Konzentrationen und "pannungsgradienten durchgeführt werden kann. Die relative Beweglichkeit der verschiedenen Komponenten hi'ngt von diesen Parametern ab; als zweckmässig wurde folgende befunden:

Puffer: 5% Pyridin + 0,5$ Eisessig in Wasser (pH 6,0)

Papier: Whatman Nr. 54

Spannung: 16 Volt/cm

Laufzeit: 2 bis 2 1/2 Stunden.

Die Lokalisierung der Komponenten am Papier nach den Trocknen wird zweckmässig durch Aufbringung eines Ammonmolybdatreagens angezeigt, welches in Anwesenheit von Phosphat eine Blaufärbung ergibt.

Ein typisches Elektrophoresemuster ist in Figur 1 der Zeichnungen geäBigt. Diese Figur gibt Vergleichsergebnisse, wenn 4 verschiedene Produkte in gleichen Mengen der Elektrophorese unterworfen v/erden. Die unter A bezeichnete Mischung wurde durch spezifische Phosphorylierung, wie im vorhergehenden beschrieben wurde, hergestellt; die Komposition B,C und D wirden nach später beschriebenen Verfahrensvarianten hergestellt.

Die unter A und D gezeigten Kompositionen sind vom Typ, der demjenigen ähnlich ist_f eier unter den Bereich der vorliegenden Erfindung fällt, und enthalten mehr als 2 Gevi_t% lösliches anorganisches Phosphat, bezogen auf das Gewicht der assoziierten Sascharosephosphate; andrerseits sind die Hischungen B und C vom Typ» der ausserhalb des Bereiches der vorliegenden Erfindung liegt und enthalten weniger als diese Menge an löslichem anorganischem Phosphat.

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Die Komposition A ist, wie ersichtlich, durch 5 3£nder gekennzeichnet. Von diesen entspricht das am schnellsten bewegliche Band Nr. 5 dem anorganischen Phosphat und die übrigen Bänder Hr. 1 bis 4 entsprechen Saccharosephosphaten verschiedener molekularer Struktur. Zur Kennzeichnung dieser verschiedenen 3anden wurden beispielsweise benutzt: gewöhnliche Analyse, Infrarot-Spektrophotometrie, Neutronenaktivierunganalyse, die Bestimmung der Formelgewichte und die Bestimmung durch Röntgenstrahlenbeugung der Natur der anorganischen Phosphate, die sich ergeben, wenn die Substanzen bei 800°C kalziniert v/erden.

Diese Verfahren zeigen, dass die Komposition A aus etwa 15%_t bezogen auf das Trockengewicht, eines anorganischen Caleiumphosphates besteht, welches im festen Zustand im wesentlichen als amorphe Tricalciumorthophosphat vorliegt, in Verbindung mit etxfa 3Of,, bezogen auf das Trockengewicht, einer Mischung von amorphen CaI-ciumsalzen verschiedener Saccharosephosphate. Das übrige trockene Material besteht aus etwas Calciumchlorid und Spuren an freier Saccharose.

Der Befund, dass die elektrophoretisch^ Banden 1 bis 4 aus accharosephosphatkomponenten bestehen, wird bestätigt durch luierung dieser Banden und darauffolgende kontrollierte Hydrolyse in wässeriger Lösung (durch Säuren, Alkalien oder Enzyme), wobei freies anorganisches Phosphat und freien Zucker oder deren Hydrolyseprodukte erhalten werden.

Die genauen Bestimmungen ergaben, dass bei der Komposition A die

Banden 1 bis 4 aus den folgenden Typen von Saccharosephosphaten estehen:

)ie Bande 1, die weniger als etwa 5% des Gesamttrockengewichtes er -Mischung enthält, besteht aus Disaccharosephosphat-Anionen

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des Typs

R-O-P-O-R,

worin R das Saccharosemolekül minus eine Hydroxylgruppe bedeutet.

Die Bande 2 enthält etwa 55$ des Gesamttrocken^ewichtes der Konposition und besteht aus Saccharosemonophosphi-Anionen des Typs

R-O-P-O,

worin R wieder um ein Saccharmosemolekül minus einer Hydroxylgruppe bedeutet.

Die Bande 3 enthält etwa 10$ des Gesamttrockengeviichtes der Mischung und besteht aus zyMischen Saccharosemonophosphat-Anionen des Typs

wobei R* ein Saccharosemolekül weniger zwei Hydroxylgruppen bedeutet.

Die Bande 4 enthält etwa 15% des Gesamttrockengewichtes der erfindungsgemässen Zusammensetzung und besteht aus Saccharosediphosphat

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Anionen des Typs

1!

O-P-O-R« -O-P-0

^β I I ' ■

°β °_β

worin R' das Saccharosemolekül minus zwei Hydroxylgruppen bedeutet.

Diese banden bezeihen sich nicht notwendigerweise auf einzelne reine Verbindungen; in einigen Fällen können sie vielmehr aus isomeren Saccharosephosphaten bestehen. Die Komplexizität dieser Saccharosephosphate hat eine völlige Identifizierung der Molekularstruktur jader Komponente verhindert.

Die Eigenschaften der erfindungsgemässen synergistischen Kombination von Phosphaten wird bis zu einem gewissen Grad durch Modifizierungen der einzelnen Zuckerphosphate verändert; es fallen jedoch alle diese Änderungen innerhalb des Bereiches der gekennzeichneten Löslichkeitseigenschaften der Komposition.

Komposition B;

Diese Komposition wurde nach dem Verfahren gemäss der deutschen Patentschrift 247 B09 hergestellt; sie besteht im wesentlichen aus einer Mischung von Saccharosephosphaten ähnlichen Typs, wie sie in der Komposition A enthalten ist, jedoch in andersartiger Zusammenstellung. Die Herstellung der Komposition wurde in nachstehender Weise durchgeführt:

Eine Lösung von 77g (0,5 Mol) Phosphoroxychlorid in 250 ml alkoholfreiem Chloroform fügte man langsam zu einer eisgekühlten Lo-

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3ung von l30g (0,53 Mol) Saccharose in 2 1 Wasser, in dsm ir; st ; ;liioraetrisclien üt-rschuss 115 g (2₅O5 Hol) Calciumoxid i^I"₃c^t j Form suspendiert V7.aren,tfach mehrstündigem Rühren wurde die L" sun, j filtriert und in aas Filtrat zwecks Abscheidung des überschüssigen Galciumoxid3 Kohlendioxid eingeleitet, so-dann die filtrierte L"~ sung konzentriert und zwecks Fällung der Calciumchlorid enthaltenj den Calciumsaccharosephosphat-Komposition in Alk-ohol eingegossen. Die erhaltene Fällung löste man zwecks Entfernung des Caiciurnchlor-ids in Wasser und füllte die reine Komposition mit der 5- bis 5- -fachen Alkoholmen.-::s,

Die Elementaranalyse err:ab folgende Zusammensetsunpc (bezogen auf ! das Trockengewicht der Komposition):

Calcium

Gesamtphosphor anorganischer Phosphor

3,1 Gew. 6,3 « 0,05 "

Die Komposition B enthält lediglich etwa 0,252! (des Trockengewichts) an anorganischem Calciumphosphat und ist in Wasser gut lös lieh; die Lösung ist bei fast allen Konzentrationen stabil. Daher zeigt die Komposition B nicht die Eigenschaften, wie sie die erfindungsgemässen Kompositionen zeigen, und hat nur wenig Vorteile gegenüber Zuckerphosphaten an sich.

Komposition C:

Diese Komposition wurde aus Komposition A in folgender Weise hergestellt: Eine 2%ige wässrige Lösung von A wurde mehrere Tage lang stehen gelassen und der gebildete kolloidale Niederschlag abgeschle dert. Aus der überstehenden Flüssigkeit wurde mittels Ethanol die Komposition C ausgafällt. Diese enthält in Prozenten des Trocken- i gewichtes:

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Calcium 6,9 %

Gesamtphosphor 7,0 % anorganischer Phosphor 0,2 %

Hieraus und aus Figur 1 ist ersichtlich, dass das Produkt der Komposition B ähnlich ist, enthält jedoch etwa 1 % eines anorganischen Calciumphosphats. Analog der Komposition 3 ist auch die Komposition C leicht wasserlöslich; die Lösung ist bei fast allen Konzentrationen stabil. Wiederum hat sie nur wenig Vorteil gegenüber Zuckerphosphaten an sich.

Komoositlon D;

Diese Kompositbn wurde durch Modifizierung der Phosphorylierung, wie sie für Komposition A beschrieben wurde, hergestellt. Anstelle eines Schleuderns und Ausfällens wurde Dinatriumhydrogenphosphor in einer Menge zugesetzt, die äquivalent dem freien, in der Reaktionsmischung verbleibenden Chlorid war. Die erhaltene Lösung wurde dann zur Trockene eingedampft.

Die Elementaranalyse der Mischung ergab folgende Zusammensetzung (in Prozenten des Trockengewichtes der Mischung):

Calcium 10,5 %

Gesamtphosphor 8,6 %

anorganischer Phosphor 5,7 %

Es ergab sich, dass die Komposition D (nach oben angegebenem Verfahren festgestellt) im wesentlichen aus folgenden Bestandteilen in etwa nachstehenden Mengen besteht: 35 % Calciumsaccharosephosphate, 29 % Tricalciumphosphat, 17 % freie Saccharose und 19$ Natriumchlorid.

Die'elektrophoretischen Bänder 1 bis 5 der Komposition D sind ana-

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log den elektrophoretischen Bändern 1 bis 5 der Komposition A. Das schwache Band unterhalb des Bandes 1 für die Komposition D in Figur 1 entspricht freier Saccharose.

Et via 57 % der Komposition D sind in einem Verhältnis lesant feststoff zu Wasser von 1:5, bezogen auf das Gericht, löslich. Die beiden Phasen haben folgende Zusamraen.setzun;;;

	insgesamt	% löslich	% unlöslich
Calciurasaccharosephosphate	18,9	15,7
Tricalciumphosphat	1,5	27,3
freie Saccharose	17,4	_
Hatriumclorid	19,2	-
57	43

Es sind daher etwa 8 % Tricalciumphosphat, bezogen auf das Gewicht an löslichen Calciumsaccharosephosphaten, in viasser bei einer Konzentration von etwa 4 % des Gewichtes an insgesamt lcfelichen anorganischen und Saccharosephosphaten löslich. Diese Komposition enthält eine beträchtliche Menge an löslichen anorganischem Phosphat in komplexer Verbindung mit einer Mischung von Saccharosephosphaten und zeigt die vorteilhaften Eigenschaften einer erfindungsjgmässen Komposition.

Komposition E:

Einer Lösung von 90 g Glukose in 1,5 1 Wasser wurden 92,5 g CaI-ciumhydroxyd zugesetzt; auf 0⁰C gekühlte Mischung wurde bei dieser Temperatur allmählich unter heftigem Rühren 46 ml PhosphoroxyehLorid, gelöst in 75 ml Trichloräthylen, zugesetzt und nach einstufigem Rühren geschleudert , um die ungelösten Stoffe zu entfernen. Die erhaltene Flüssigkeit wurde dann auf etwa 40 % Feststoffe eingedampft, und das Reaktionsprodukt durch Zusatz von

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Äthanol bis zu einer Konzentration von etwa 90 Gew.%_t bezogen auf das Gewicht der Flüssigkeit, gefällt. Das Produkt wurde abgetrennt und vieraal unter anlogen Bedingungen umgefüllt, un lösliche Verunreinigungen, wie z.3. Calciumchlorid, zu entfernen.

Das /getrocknete Prodult entspricht der va&iegenden Erfindung und zeigt folgende Elementaranalyse.

Calcium 10,7 Gew. %

Gesamtphosphor 11,5 "

anorganischer Phosphor 1,32 "

Die Zonenelektrophorese zeigt, dass die Komposition eine Verbindung von anorganischem Calciumphosphat mit Calciumglukosephosphaten ist.

In Figur 2 der Zeichnungen sind die Iluster gezeigt, die erhalten werden, vein gleiche Mengen der Komposition E und der Komposition A der Elektrophorese unterworfen werden; die iluster sind zwar verschieden, zeigen jedoch beide das gleiche, am schnellsten bewegliche Band des anorganischen Phosphats, bezeichnet als Band 5 bei A und als Band V bei E.

Auch bei der Komposition E konnte gezeigt v/erden, dass die verbleibenden Bänder der Glukosephosphatkomponenten entsprechenj der grösste Teil der in der Komposition vorhandenen Glukosephosphate besteht aus Glukosemonophosphaten, Vielehe dem Band 2' entsprechen. Die Komposition E besteht grundsätzlich aus einer Hischung von im wesentlichen amorphen Calciumsäzen der beschriebenen Glukosephosphate (etwa 90$,bezogen auf Trockengewicht der Mischung) in komplexer Verbindung mit einem anorganischen Calciumphosphat, welches im festen Zustand als im wesentlichen amorphes Tricalciumphosphat vorliegt (etwa 7 %, bezogen auf das Trockengewicht der Mischung).

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Die Komposition E löst sich völlig in Wasser, voiaisgesetzt, dass die erhaltene Lösung hinreichend konzentriert ist (z.B. 50 Gew.# Gesamtfeststoffe).-Die Lösung hat einen pH-Wert von etwa 7 und enthält etwa 8 % anorganisches Calciunjäiogiiat, bezogen auf das Gewicht an Calciumglukosephosphaten. Wenn die Lösung auf etwa 1 Gev, Teil an insgesamt gelösten Phosphaten Je 100 Geiv.Teile Wasser verdünnt wird, wird sie infolge der Ausfällung von fein disperglertem, unlöslichem Material schnell wolkig.

Komposition F;

Diese Komposition gewann man durch Phosphorylieren von Saccharose in Gegenwart eines stöchiometrischen Kalküberschusses nach dem Verfahren gemäss der deutschen Patentschrift 247 809 und Abtrennen der Komplexverbindung von Calciumsaccharosephosphat und anorganischem Calciumphosphat aus der Reaktionsmischung in folgender Weise:

Eine Lösung von 90 g Saccharose in 1 1 Wasser wurde mit 57,5 ß Calciumoxid vermisoht und dann während einer Stunde bei etwa 0⁰C allmählich eine Lösung von 38,5 g Phosphoroxychlorid in 125 ml Trichloräthylen unter starkem Rühren zugesetzt, worauf man die filtrierte Mischung durch Zusatz von 85 #igen Phosphorsäure neutralisierte, dann in 5 1 absoluten Alkohol eingoss und den abgetrennten Niederschlag 3 mal mit je 400 ml 80#igem wässrigem Alkohol extrahierte. Die im Vakuum bei 60⁰C getrocknete Komposition enthielt nur geringe Calciumchlorid-Reste. Die Analyse ergab (in Prozenten der trocknen Komposition) ein Gehalt von:

17.0 % Calcium

11.1 % Gesamtphosphor

4,5 % anorgansichem Phosphor

sowie von folgenden Bestandteilen: ,

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6O % CaIeiumsaccharosephosphat kO% anorganischem Galciumphosphat.

Die vorbeschriebene zonenelektrophoretische Prüfung zeigte 5 elek· trophoretische Banden, die den Banden 1 bis 5 der Komposition A ähnlich waren.

Die beschriebenen Kompositionen bezogen sich alle auf den FaIl, in welchem das Kation der anorganischen Phosphatkomponente Calcium ist. Wie angedeutet, kann z.B. durch Phosphorylierung von Zuckern in Anwesenheit einer geeigneten Base Kompositionen, bei welchen das Kation des organischen Phosphats ein anderes geeignetes, mehrwertiges Metallion ist, hergestellt werden; dieses Verfahren ist im Falle einer Anzahl derartiger Kationen, z.B. Cu 2+

und Ni

anwendbar.

Die Kationen in irgendeiner der Komposition können auch durch ein anderes mehrwertiges Metallkation ersetzt werden, wobei andere Kompositionen erhalten werden, die in den Bereich der vorliegenden Erfindung fallen. Dieser Austausch kann nach verschiedenen Methoden durchgeführt werden, wobei die geeignete Methode unter Berücksichtigung der Tatsache ausgewählt wird, Vielehe Eigenschaften die jeweiligen Komposition aufweisen soll.

Methode 1:

Eine Lösung einer Komposition vom erfindungsgemässen oder ähnlichen Typ wird durch eine Kolonne geführt, die mit einem sauren Kationaustauscherharz gefüllt ist. Durch diese Behandlung werden die Metallionen entfernt, ohne dass dabei die Eigenschaften der anorganischen und Saccharosephosphate in der ausfliessenden Lösung aus der Kolonne merklich geändert werden. Diese Lösung wird dann mit einem geringen überschuss an frisch ausgefälltem Hydro-

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oxid des gewünschten mehrwertigen Metall3 umgesetzt, der überschuss an Hydroxid abfiltriert und daa Filtrat zur Trockene ein-(•edarnpf t.

i'.ethode 2:

'.in sau-res Katlonaustauscherharz wird in einer Kolonne in die las Gewünschte mehrwertige Metall enthaltende Form übergeführt, Indem man durch die Kolonne eine 10 £ige Lösung einen löslichen "alzes dieses Metalles führt. Nachdem daa Harz von ungewünsch-,en Anionen freip;ewa3chen wurde, wird eine Lösung einer Komposition vom erfindungSF;em<'i3sen oder ähnlichen Typ durch die Ko-Lonne geführt, wodurch ein Austausch der Metallionen bewirkt wird, Die aus der Kolonne ausfliegende Lösung kann zur Trockene eingedampft oder die Komposition durch Ausfallung mit Alkohol gewonnen werden.

Methode 3?

Einer 10 JÜgen Lösung der Komposition wurde eine 5*ige Lösung eines löslichen Salzes, dessen Kation aus dem gewünschten mehrwertigen Metall besteht und dessen Anion mit dem Metall in der ursprünglichen Mischung ein unlösliches Salz bilden kann, zugesetzt. Der gebildete Niederschlag wird abfiltriert und das Piltrat zur Trockene eingedampft, wobei die gewünschte Komposition erhalten wird. Bispielsweise wird zur Herstellung einer Komposition,welche lösliches Stannophosphat enthält, eine Lösung von Stannofluorid zu einer Lösung einer calciumhal£igen Kompodtion zugesetzt, wobei unlösliches Calciumfluorid auo-/Dieses wird abfiltriert und das Filtrat zur Trockene eingedampft. .

Aus diesen Beispielen ist ersichtlich, dass aus den primär erhaltenen K<mposltionen zahlreiche andere Kompositionen der er-

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4 ι inrlpm die mehrwertigen Me-

flndune-nnll..« Art _Gewlnnbar sind, In ^Ae „, tallionen oder or_Sanischen Kationen dar £^ ⁸ gen andere derartig !onen austausch uerd ,

_ge_Gen zweiwertig Kupfer. «"¹"^ptl«''?^a^^_rtle.. „ic_tel ^ | „.!»rtl^. Zinn. dr_ei„er«_f. »^™^i wie zwei- und dreiwerti_Ces Eisen.
die erfindungs^emiissen Eigenschaften

Komposition G;

und

_Die3e Kommen e„_tM_lt «.U-.

Metho-de 2 aus der Komposition A hergestellt. Die se er_Gab folgendes (bezogen auf das Trockengewicht):

Kupfer (zweiwertig)
Ge samtphosphor
anorganischer Phosphor

16.0 %

7,9 % 2,2 %

wärmen wesetlich beschleunigt wird. Bei Veraann g

„it etwa 1 S an inage^t selben «^wte

folge des Ausfallens von hochdispergierten un

aus anrr«anls_Ohen Oupriphcsphat ,usa-,η It CuprisaoCarosepho^

phaten besteht, trüb.

Die Assoziationen in wässriger tosung, einschlies.lich solcher der ionen. Können sich von relativ einfachen ^'^"Π" den Kon.pllziert.ren ionischen Zwi.ch.n.inwirkungen. pl«en Oo.c.rvatlon.n und Komplexen Flocculation«. £ strecken. Dies, letzteren Er.choin-ungen der g._g.n..itigen Ein-

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Wirkung hängen zu einem grossen Teil von Paktoren, wie pH, Konzentration der aufeinander einwirkenden Stoffe (sowohl absolut al auch relativ), Ionenstärke und Eigenart der gegenseitigen Einwirkung ab. Die physiko-chemische Grundlage des Löslichkeitsverhaltens der Kompositionen beruht offenbar auf der komplexen gegenseitigen Einwirkung der ionisierten Bestandteile« Der genaue Me-

ein
chanismus dieser Zwischen/Wirkungen ist jedoch - nicht nur in diesejn Systemen, sondern auch bei den meisten anderen - bis jetzt nur sehr ungenau erklärbar.

Untersuchungen der Zuckerphosphate haben gezeigt, dass diese mit mehrwertigen Metallionen Komplexe bilden und an fest/wässerigen Grenzflächen adsorbiert werden können, insbesondere an festen anorganischen Phosphaten. Die Adsorption von Zuckerphosphaten an festen anorganischen Phosphaten kann zu einer ausgesprochenden Dij persion dieser Peststoffe führen, wobei die Verwendung der Zuckerphosphaten als Entflockungsmittel für verschiedene Anwendungsgebiete nahegelegt wird. Zuckerphosphate mit grossen organischen' Kationen wirken unter geeigneten Bedingungen bezüglich pH-Wert um Konzentration zusammen und bilden dadurch unlösliche Einwirkungsprodukte .

Anorganische Phosphate können sich auf analoge Weise verhalten. Wenn beispielsweise anorganische und Zuckerphosphate in wässeriger Lösung zu gegenseitiger Einwirkung gebracht werden, können komplexe gegenseitige Einwirkungsersche'ingungen auftreten, die die Löslichkeitseigenschaften auf eine Weise beeinflussen, wie sie bereits für die erfindungsgemässen Kompositionen beschrieben wurde. Ausserdem sind als Ergebnis dieser gegenseitigen Einwirkung die Eigenschaften dieser löslichen Kompositionen von Zuckerphosphaten und anorganischen Phosphaten in zahlreichen Fällen verschieden von denen der einzelnen Komponenten. Die verschiedenartige Herstellungsweise der Kompositionen ist auf die Komplexi-

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zität der gegenseitigen Einwirkungen zurückzuführen ist und auf die Verschiedenheiten in der Kinetik der Hin- und Rückreaktionen für die verschiedenen Gleichgewichte.

Die Assoziation zwischen Zuckerphosphaten und anorganischen Phosphaten erteilt den Kompositionen Vorteile bei zahlreichen Anwendungsgebieten, nfcht nur bezüglich der Anwendung von anorganischen Phosphaten, sondern auch bezüglich der Anwendungen von Zuckerphos phaten.

Anwendung der Kompositionen.

(1). Es wird allgemein angenommen, dass die Auflösung von Hydroxyapatit, einem Calciumphosphat, das den grössten Teil des Zahnschmelzes .bildet, wahrscheinlich ein frühes Stadium bei der Bildur von kariösen Schädigungen der Zähne ist. Bei Versuchen, die kariösen Schädigungen der Zähne bei Menschen zu vermindern, wurde versucht, die Entmineralisierung des Zahnschmelzes durch Zusatz von Phosphaten zu Nahrungsmitteln zu vermindern. Es wurden beträchtliche Anstrengungen darauf gewandt, Zähne, deren Schmelz durch Entmineralisierung erweicht war, wieder zu härten. Bei beiden Versuchsrichtungen, die Zahnkaries zu bekämpfen, ist naheliegend, dass CaIciumphosphate diejenigen Phosphate sind, die höchstwahrscheinlich auf natürliche Weise ehe Entmineralisierung des Zahnschmelzes vermindern oder wenigstens teilweise den Mineralienverlust wieder ausgleichen. Die Calciumphosphate sind jedoch entweder in Wasser bei physiologischen pH-Werten nur sehr schwer löslich oder bilden unter diesen Bedingungen unlösliche Phosphate.

Die Calciumverbindungen, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind, liefern jedoch Calciumphosphate in einer löslichen Form, nicht nur als CaIciumzuckerphosphate, sondern als lösliche anorganische Phosphate in komplexer Verbindung mit diesen Zucker-

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Phosphaten. Diese Kompositionen sind bei der Verhinderung der Entmineralisierung des Zahnschmelzes nicht nur in vitro, sondern auch bei der Verhinderung der Bildung kariöser Schftdiugngen sowoh bei Tieren als auch bei Menschen wirksam.

Wenn ein menschlicher Zahn, dessen Schmelz zuvor in einer gepufferten sauren Lösung erweicht war, in eine verdünnte Lcfeung der folgenden Zahnpaste, welche üblicherweise hergestellt ist, die die Komposition A enthalten, gebracht wird, wird der SchnöLz wiederum gehärtet, wie durch die übliche Knoop-Prüfmethode zur Härtemessung gezeigt xverden kann:

Zahnpastekomponenten	Gew.Teile
dibasisches Calciumphosphat	HO
Glycerin	16
Sorbitsirup	IO
Tragenthgummi	1,0
Saccharin (löslich)	0,1
Natriumlaurylsulfat	1,0
Geschmacksstoffe	0,5
'•fe thy lparahy droxybenzoat	0,1
Natriumfluorid	0,1
Kompost ion A	5,0
V/asser	ad 100 Gew.Teile.

Die gleiche Zahnpadte wurde gegen eine Kontrollzahnpaste, welche die Komposition A nicht enthMt, bei einem Großversuch mit Schulkindern geprüft,Es wurde gefunden, dass der Anzahl an beschädigten, fehlenden oder gefüllten Zahnoberflächen bei Kindern, welche die Zahnpaste, welche die Komposition A enthielt, geringer war, als der Anteil bei Kindern, welche die Kontrollzahnpaste verwendeten; diese Unterschiede zwischen der Versuchs- und Kontrollgruppe waren bereits bei einer Menge von 0,1 % deutlich.

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Ein Zusatz der Kompositionen auf der Grundlage von Calciunsaccharosephosphaten/anorganischem Phosphat zur Diät von karies-empfindlichen Hatten verminderte den Auftritt von Karies bei diesen Tieren im Vergleich mit Kontrollfütterungen mit äquivalenten Mengen an anorganischen Phosphaten. Da nun bekanntlich die Ergebnisse der Verhinderung von Zahnkaries bei Tieren auch auf Menschen übertragen werden können und da sich diese Kompositionen in Zahnpasten bei Menschen als wirksam erwiesen haben, kann man berechtigterweise schliessen, dass der Zusatz dieser Zusammensetzungen zu Nahrungsmitteln auch die Anfälligkeit der Menschen gegen Zahnkaries vermindern wird.

(2). Die Kompositionen der vorliegenden Erfindung zeigen einen weiten Bereich der Verwendbarkeit auf dem Gebiet der tierischen und pflanzlichen Ernährung. Gelöst in wässerigen Lösungen enthalten sie Phosphat und wesentliche Iletallionen in einer Form, die 3§ir ähnlich der ist, in welcher diese Stoffe in den Flüsigkeiten biologischer Systeme vorliegen.

Es ist sowohl bei tierischer als auch bei pflanzlicher Ernährung bekannt, dass Nährmittel, welche beträchtliche Mengen an Phosphaten und notwendigen Metallionen enthalten, trotzdem nicht immer durch den wachsenden Organismus verwertet werden können, da die Form, in welcher diese Nahrungsmittel vorliegen, einen wesentlichen Einfluss auf deren Venertbarkeit hat. Beispielsweise Hegt in Milch ein gutes Beispiel für eine gut assimilierbare CaMum- und Phosphatquelle vor, die für das schnelle Wachstum junger Tiere wichtig sindl. Die Verbindung von Calcium und Phosphaten in Milct ist ausserordentlich komplex, und das Löslichkeitsverhalten von Calciumphosphaten in Milch ist typisch für die Komplexizität, die in zahlreichen biologischen Flüssigkeiten vorliegt.

Die insbesondere in Früchten und Samen von Pflanzen vorkommenden

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Phosphate liegen wiederum in komplexer Form vor. Anorganische Phos phate sind in diesen Geweben gewöhnlich mit organischen Phosphaten assoziiert, wobei beide in einer Form vorliegen, die von der wachsenden Pflanze leicht verwertet werden kann.

Unlösliche anorganische Calciumphosphate sind selbstverständlich nicht so leicht dem wachsenden Organismus verwertbar, wie solche, die in biologischen Flüssigkeiten vorliegen und löslich oder hochdispergiert sM, Während Alkalimetall- oder Ammoniumsalze anorganischer Phosphate in Wasser beträchtlich löslich sind, müssen sie oft bei tierischer und pflanzlicher Ernährung zusammen mit mehrwertigen Metallionen verwendet werden, wodurch wiederum unlösliche Salze gebildet werden können. Die Vorteile der erfindungsgemässen Komposition leiten sich von der Tatsache ab, dass sie Phosphate und mehrwertige Metallionen in löslicher Form enthalten, wobei diese Phosphate, wenn sie unter bestimmten Bedingungen ausgefällt werden, in einem hochdispersem Zustand ausfallen, der bei diesen und anderen Anwendungsζwecken von Vorteil ist. Die Nützlichkeit dieser Kompositionen als verbesserte Quelle für Calcium und Phosphat für wachsende Organismen wird nachfolgend erläutert:

Chargen an Sojabohnen, welche vorher auf 133» Feutigkeit konditioniert und in Büchsen bei Raumtemperatur 6 Monate, lang gelagert waren, werden 10 Minuten in eine der folgenden Lösungen getaucht:

(1) 0,5 £ige Lösung der Komposition A

(2) 0,5 #ige Lösung von Monokaliumphosphat

(3) 0,5 #ige Lösuhg von Saccharose

(4) 0,5 Sfige Lösung von Saccharose plus Calciumhydrat in äquivalenter Menge wie unter (1).

Mit der Lösung (1) wurde die Keimfähigkeit beträchtlich erhöht, und zwar in einem Mittelwert von etwa 30Ji, bezogen auf den Kon-

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trollversuch; durch die Lösung (2) war eine geringere Wirkung und mit den Lösungen (3) und (k) konnte keine Zunahme der Keimfähigkeit festgestellt werden.

Ausser der Zunahme der Keimfähigkeit bedingt die Behandlung mit der Lösung (1) auch eine merkliche Zunahme des Wurzelwachstums. Im Vergleich mit dem Kontrollversuch betrug die Verbesserung durch die Lösung (1) 50% (bezogen auf das getrocknete Wurze Igewicht). Die Verbesserung für die Lösung (2) war gering (10$, bezogen auf den Vergleichsversuch); für die Lösungen (3) und (4) wurde keine merkliche Zunahme des Wurzelwachstums festgestellt.

Die erfindungsgemässen Kompositionen können somit mit Vorteil dazu verwendet werdervum Pflanzen und Tieren lösliche, leicht assimilierbare Phosphate, notwendige Metalle'sowie Spurenmetalle, wie z.B. Calcium, Magnesium, Kupfer, Eisen und Zink,zuzuführen.

Ausser den genannten Kompositionen, die eine Verbindung von Saccharosephosphaten mit anorganischen Phosphaten enthalten, können biologisch wertvolle Kompositionen auch andere Zuckerphosphate, z.B. Glukosephosphate, in Verbindung mit anorganischem Phospfrfc enthalten.

(3). Ein weiteres Anwendungsgebiet der erfindungsgemässen Kompositionen hängt von deren verbesserten gegenseitigen Einwirkung in wässeriger Lösung mit organischen Kationen ab.

Es ist bekannt, dass sowohl anorganische wie auch organische Phosphate unter bestimmten Bedingungen unlösliche Einwirkungsprodukte mit grossen organischen Kationen bilden. Dies führte zur Verwendung der Phosphate als Fällmittel für wasserlösliche Proteine unter Bedingungen, unter welchen die Proteine positiv geladen sind, und es wurden zahlreiche Anwendungen bei der Nahrungsmittelher-

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Stillung, z.B. bei der Käsebereitung, gefunden. Die Verwendung der erfindungsgemässen Kompositionen kann gegenüber der Verwendung der anorganischen Phosphate oder Zuckerphosphate bei deren gegenseitigen Einwirkung mit organischen Kationen Vorteile bieten. Dies sei für die Einwirkung von Phosphaten mit Cetyltrimethylammohiumbromid (CTAB) näher erläutert:

Wenn eine 20 #ige Lösung von Trinatrium- oder Dinatriumphosphat einer 7#igen wässrigen Lösung von CTAB zugesetzt wird, erfolgt keine Fällung. Eine Verdünnung der ί-Iisaling mit Wasser auf etwa 1% Peststoff oder eine Ansäuerung mit Phosphorsäure ergibt ebenfalls keine Ausfällung. Der Zusatz von Calciumlonen erzeugt ein Gel, wahrscheinlich infolge der Bildung von Calciumphosphat.

Wenn eine 40Jiige Lösung von Calciumsaccharosephosphaten, im wesentlichen frei von anorganischen Phosphaten - z.B. den Stoffen in der Komposition C (siehe Figur 1) - zu der 7/Sigen CTAB-Lösung zugesetzt wird, findet keine Ausfällung statt. Eine Verdünnun-g der Mischung mit Wasser auf etwa 1 % Peststoff ergibt jedoch eine geringe Trübung und eine beschränkte Flockenbildung.

Wenn eine 40Jiige Lösung einer Komposition, bestehend aus Calciumsaccharosephosphaten in komplexer Verbindung mit anorganischem Calciumphosphat - z.B. die Komposition A (siehe Figur 1) - zu der 7#igen CTAB-Lösung zugesetzt wird, findet eine geringe Trübung statt. Die Verdünnung mit Wasser auf etwa 1% Feststoff ergibt eine sehr disperse Phase, die verhältnismässig stabil ist. Die feste Phase besteht im wesentlichen aus einer Verbindung von anorganischem Calciumphosphat mit Cetyltrimethylammoniumsaccharosephosphaten.

Diese Beobachtungen zeigen in welcheiWei3e die Verbindung eines anorganischen Phosphats mit Saccharosephosphaten vorteilhaft zur

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Bildung einer dispersen festen Phase eines organischen Kations ver wendet werden kann. Dies kann bei solchen Anwendungsgebieten von Wert sein, wie beispielsweise bei der Ausfüllung von Proteinen oder bei der Bildung einer wasserunlöslichen Dispersion eines organischen Kations in verdünnter Lösung. Beispielsweise bestehen zahlreiche Schädlingsbekämpfungsmittel, Unkrautvernichtungsmittel oder Fungizide aus organischen Molekülen, die in Lösung als Kationen vorliegen. Die Wirksamkeit dieser landwirtschaftlichen Chemikalien ist gelegentlich durch ihre Wasserlöslichkeit beschränkt, da sie durch den Regen abgewaschen werden. Durch eine geeignete Kombination derartiger Chemikalien mit den erfindungsgemässen Kompositionen ist es nun möglich, stabile lösliche konzentrierte Lösungen herzustellen. Bei geeigneter Verdünnung dieser Lösungen, welche auch während des Versprühens durchgeführt werden kann, ist es möglich, eine unlösliche Dispersion der Chemikalien mit erhöhter Widerstandskraft auf der Pflanze oder auf dem Tier zu erzielen. Dieses Verhalten, welches auf die komplexe gegenseitige Einwirkung zwischen den Zuckerphosphaten, dem anorganischen Phosphat und den organischen Kationen in Lösung zurückgeführt ist, ist ein weiteres Beispiel der Verwertbarkeit der regelbaren Löslichkeit der erfindungsgemässen Kompositionen.

Aus Versuchen, die zur vorliegenden Erfindung geführt haben, ergab sich, dass (a) das Caleiumzuckerphosphat, hergestellt entsprechend dem in der deutschen Patentschrift 247 809 beschriebenen Verfahren (Phosphorylierung mit überschüssigem Kalkhydrat), im wesentlichen frei von anorganischem Calciumphosphat ist, und dass (b) das Calciumzuckerphospüfc, hergestellt nach dem Verfahren gemäss der britischen Patentschrift 983 340 (Phosphorylierung mit stöchiometrischer Menge an CalciumoxyverbindungJ, eine Komplexverbindung von Calciumzuckerphosphat mit verschiedenen Mengen anorganischen Caleiumphoqjiats ist.

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Die vorliegende Erfindung betrifft demgegenüber ein Verfahren zur wirtschaftlichen Herstellung einer synergistischen Kombina tion verschiedener' Zuckerphosphate mit anorganischem Phosphat.

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Claims (9)

Patentansprüche

1. Wasserlösliche Zuckerphosphat-Komposition, bestehend aus einer Komplexverbindung von

(a) mindestens einem Salz mindestens eines Zuckerphosphates und

(b) mindestens einem an sich wasserunlöslichen anorganischen Phosphat eines mehrwertjj^en Metalls,

in einer derartigen Zusammensetzung, dass wenigstens 2 Gew.% des Bestandteils (b), bezogen auf den Bestandteil (a), unter Umgebungsbedingungen in Wasser löslich oder darin gelöst sind, wenn die Gesamtmenge an den gelösten Bestandteilen (a) und (b) wenigstens 5 Gew.TIe. je 100 Gew.TIe. Wasser beträgt.

2. Zuckerphosphat- Komposition nach Anspruch 1, enthaltend als Bestandteil (a) Salze von Saccharose und/oder Glukosephosphaten.

3. Zuckerphosphat-Komposition nach Anspruch 1 und 2, enthaltend als Bestandteil (b) Cu(II-^, Mh (II)-, Zn-> Ni (II)-, Sn(II)-, Pe(II)-, Pe(III)- und/oder Al-Phosphate.

k, Verfahren zur Herstellung der wasserlöslichen Zuckerphosphat-Komposition nach Anpruch 1 bis 3» durch Phosphorylieren von Zukker in gegenwart einer basischen Sauerstoffverbindung eines mehrwertigen Metalls, dadurch gekennzeichne, t, dass man mindestens einen Zucker in Gegenwart mindestens eines mehrwertigen Metallkations, das an sich wasserunlösliche Phosphate bildet, in einem zweckentsprechenden Mengenverhältnis der Komponenten phosphoryliefet.

5. Verfahren nach Anspruch H, dadurch gekennzeichnet, dass man ' 209811/1626

Neue Unterlagen (M. 7 § 1 Abs. 2 NrJ S*z S *» Änderungsees. Y. 4. 9. IM»

zur angesäuerten Lösung eines Zuckerphosphats und eines anorganischen Phosphatanions eine geeignete basische Verbindung eines raeh wertigen Metallkations zusetzt und aus der gegebenenfalls neutralisierten bzw. alkalisierten Lösung die gebildete Komposition in an sich bekannter Weise abtrennt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man das mehrwertige Metallkation in Form seiner basischen Verbindung oder in angesäuerter Lösung einführt.

7. Verfahren nach Anspruch U bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass man das in der gebildeten Komposition vorliegende mehrwertige Metallkation gegen ein anderes austauscht.

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