DE19618443A1 - Verfahren zur Herstellung von Allit aus Saccharose und dessen Verwendung als Süßungsmittel - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Allit aus Saccharose und dessen Verwendung als SüßungsmittelInfo
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Description
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind neue verbesserte Verfahren zur
Umwandlung von Saccharose in Allit über die Zwischenprodukte 3-Ketosaccha
rose, Allosaccharose, Allose-Fructose-Mischung (Iso-Invertzucker) Allose und
Allit.
Über Jahrhunderte waren Honig und Zucker (Saccharose) die einzigen bekannten
Süßungsmittel. Seit der industriellen Zugänglichkeit großer Mengen von Saccha
rose aus Zuckerrübe und Zuckerrohr sind deren Eigenschaften Standard für
Süßungsmittel. Frühzeitig wurde auch Glucose, insbesondere in Form eines
Glucosesirups, die durch Hydrolyse von Stärke gewonnen wurde, als Zuckerer
satzprodukt eingesetzt. Glucose ist zwar billiger als Saccharose, ist jedoch weni
ger süß und in seinem sensorischem Eindruck nicht völlig mit dem von Zucker
identisch, so daß ihr Einsatz nur begrenzt möglich ist. Seit den 70er Jahren haben
sich auch Invertzucker und Isoglucose, d. h. Mischungen aus Glucose und Fruc
tose, die durch Hydrolyse von Saccharose bzw. teilweise Isomerisierung von
Glucose zu Fructose erhalten werden, als Süßmittel einen Namen gemacht. Da
Fructose einen "süßeren" Geschmack hat als Saccharose, erreichen diese
Mischungen in etwa den Süßgrad von Saccharose. Auch dieses Produkt ent
spricht nicht ganz dem Süßungsprofil von Saccharose und kann im übrigen
schlecht kristallisiert werden, so daß es nur als Sirup im Handel ist.
Künstliche Süßstoffe wie Saccharin, Cyclamat, Aspartam, Acesulfam und andere,
die einen wesentlich höheren Süßwert aufweisen als Saccharose, haben einen
seifigen oder bitteren Nachgeschmack, der ihre Anwendung besonders in höheren
Konzentrationen unangenehm macht. Sie werden daher üblicherweise nur in
Lebensmitteln für Diabetiker und in kalorienreduzierenden Diäten eingesetzt.
Größere Bedeutung haben in jüngerer Zeit vor allen Dingen Zuckeralkohole als
Süßungsmittel erlangt insbesondere Sorbit, Mannit, Xylit, Isomalt, welche zwar
ebenfalls nicht den Süßungswert der Saccharose erreichen, jedoch vom mensch
lichen Organismus nicht oder weniger verstoffwechselt werden als Saccharose, so
daß sie für kalorienreduzierende Diäten geeignet sind. Positiv an diesen Substan
zen ist weiterhin, daß sie nicht kariogen sind und in der Verarbeitung den gesüß
ten Speisen Körper- und Bräunungsvermögen verleihen.
Die Verwendung von Zuckeraustauschstoffen und Süßstoffen wird durch Lebens
mittel- und Diätgesetze und -verordnungen der verschiedenen Länder geregelt,
wobei die Verwendung einiger dieser Stoffe beschränkt ist.
Unter dem Gesichtspunkt, daß energiereduzierte Süßungsmittel, welche im Ge
schmacksprofil dem Zucker möglichst ähnlich sind, sich wie dieser verarbeiten
lassen und möglichst zusätzlich noch nicht kariogen sind, stellt trotz der Vielzahl
der bekannten Zuckeraustauschstoffe die Suche nach geeigneten Süßungsmitteln
weiterhin ein akutes Problem dar.
Der Verwendung einer Reihe von bekannten süßen Sacchariden und Zuckeralko
holen steht in manchen Fällen der unwirtschaftlich hohe Herstellungspreis entge
gen. So ist in den US-P 4,963,382 und 5,340,404 D-Allose als süßer, kalorienre
duzierter Zucker beschrieben, der in Lebensmitteln anwendbar sein soll. Die bis
her bekannten Herstellungsverfahren erlauben aufgrund der hohen Kosten jedoch
keine wirtschaftliche Verwendung dieses Produktes.
Es stellte sich daher die Aufgabe, ein neues wirtschaftliches Verfahren zur Her
stellung von Allose bzw. Allit zu finden, so daß solche Produkte wirtschaftlich
sinnvoll als Zuckeraustauschstoffe Verwendung finden können.
Die Lösung dieser Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch wiedergegebenen
Merkmale bewirkt und durch die Merkmale der Unteransprüche gefördert.
Es existieren bereits einige Veröffentlichungen zur Gewinnung und Darstellung
von Allose und Allit bzw. den erfindungsgemäßen Zwischenstufen, welche im fol
genden kurz referiert werden:
3-Ketosaccharose kann aus Saccharose in einem biotechnologischen Schritt mit
einer Ausbeute von 60-80 Prozent hergestellt werden. Die Umsetzung erfolgt in
Gegenwart von Agrobacterium tumefaciens in gepufferter Lösung, wobei höchste
Ausbeuten bei pH 7,0-7,5 in Zeiten von 5-7 Stunden erreicht werden und ein
Sauerstoffpartialdruck von ungefähr 3% bei Saccharosekonzentrationen von etwa
15-20% für optimal gehalten wurden (E. Stoppok et al, The effect of pH and
oxygen concentration on the formation of 3-ketodisaccharides by Agrobacterium
tumefaciens, Appl. Micribiol. Biotechnol. 43 (1995), 706-712).
3-Ketosaccharose läßt sich mit Natriumborhydrid zu Allosaccharose reduzieren.
Bei dieser Hydrierung entsteht ein Gemisch von Saccharose und Allosaccharose
im Verhältnis 17 : 4, aus dem sich durch chromatographische Trennung mit cal
ciumionenbeladenen Kationenaustauschern reine Allosaccharose in einer Aus
beute von 5% gewinnen läßt (Hough und O′Brien, α-D-Allopyranosyl β-D-fructo
furanoside (allo-sucrose) and its derivatives, Carbohydrate Research, 84 (1980),
95-102). Die Hydrierung von 3-Ketosaccharose in Anwesenheit von Raney-Nickel
mit Wasserstoff wurde von Bernaerts et al, The preparation of some new
disaccharides and D-allose from 3-ketoglycosides, Biochem. Biophys. Acta 69
(1963), 322-330, beschrieben. Die Autoren benutzten eine 3-Ketosaccharose-Roh
lösung, welche durch mikrobielle Oxidation von Saccharose erhalten war und
neben 3,2% Saccharose nur 0,8% Ketosaccharose enthielt. Die Ausbeute an
Allosaccharose (Allosylfructose), welche durch Chromatographie gewonnen
wurde, war nur gering.
Es ist weiterhin bekannt, durch saure Hydrolyse von Allosaccharose mit Schwe
felsäure D-Allose + Fructose-Mischungen herzustellen (Hough und O′Brien,
α-D-Allopyranosyl β-D-fructofuranoside (allo-sucrose) and its derivatives, Carbo
hydrate Research, 84 (1980), 95-102). Der Nachweis dieser Produkte erfolgte
jedoch nur papierchromatographisch, so daß keine Aussagen über die Ausbeuten
vorliegen. Allosaccharose wurde als nicht süß angegeben.
Es ist weiterhin bekannt, die Allosaccharose mittels Paracolobactrum mikrobiolo
gisch in Allose zu spalten, wobei auch saccharosehaltige Lösungen eingesetzt
werden können, da bei der mikrobiologischen Spaltung gleichzeitig die Saccha
rose und die Fructose durch die Mikroorganismen assimiliert werden. Bezogen auf
eingesetzte Ketosaccharose konnte Allose auf diese Weise in einer Ausbeute von
63% der Theorie gewonnen werden, bezogen auf die ursprüngliche Saccharose
beträgt die Ausbeute allerdings nur 2,5% (vgl. Bernaerts et al, The preparation of
some new disaccharides and D-allose from 3-ketoglycosides, Biochem. Biophys.
Acta 69 (1963), 322-330). In der gleichen Literaturstelle wird auch beschrieben,
daß man Maltose mikrobiell zu 3-Ketomaltose umsetzt und diese zu Allosylgluco
se hydriert, welche mikrobiell von der ebenfalls entstandenen Maltose getrennt
und durch Hydrolyse in verdünnter Schwefelsäure in Glucose und Allose gespal
ten werden kann. Auch dieses Verfahren läuft mit sehr schlechter Ausbeute.
Es ist weiterhin bekannt, D-Allose durch Epimerisierung von Glucose herzustellen,
wobei Allose allerdings nur in geringen Mengen neben Glucose, Mannose, Altrose
und anderen Sacchariden erhalten wird, so daß eine aufwendige chromatographi
sche Reinigung erforderlich ist. Bei Verwendung von mit Calciumionen beladenen
Kationenaustauschern ist es dabei vorteilhaft, daß die in größter Menge anwe
sende Glucose die Säulen am schnellsten verläßt, während die Allose die größte
Retentionszeit aufweist und sich somit vergleichsweise gut abtrennen läßt.
Es ist weiterhin bekannt, daß Allose direkt durch saure Hydrolyse von 1-Deoxy-1-ni
tro-D-allitol hergestellt werden kann, wobei eine Reinigung durch Ionenaustau
scher und Kristallisation aus Ethanol zum reinen Produkt führt (Kubala et al, CS
274 862). Da das Ausgangsprodukt jedoch nur schwer zugänglich ist, ist diese
Reaktion ohne wirtschaftliche Bedeutung.
Es ist weiterhin bekannt, daß sich über 1,2 : 5,6-Di-O-isopropyliden-α-D-glu
cofuranose in einer mehrstufigen Synthese (Oxidation mit RuO₂, Reduktion mit
Natriumborhydrid und Hydrolyse) Allose in 70%iger Ausbeute der Theorie
darstellen läßt. Trotz der vergleichsweise günstigen Zugänglichkeit des
Ausgangsproduktes und der hohen Reaktionsausbeute machen die notwendigen
teuren Reagenzien diesen Herstellungsweg jedoch ebenfalls unwirtschaftlich
(Baker et al, Large-scale preparation of D-Allose: Observations on the
stereoselectivity of the reduction of 1,2 : 5,6-di-O-isoprnpylidene-α-D-ribo
hexofuranose-3-ulose hydrate, Carbohydr. Res. 24 (1972), 192-197).
Es ist weiterhin bekannt, Allose aus D-Ribose durch Cyanhydrinsynthese, Hydro
lyse und Reduktion mit Natriumamalgam herzustellen. Eine Gesamtausbeute von
34% und die Kosten dieser Edukte machen das Verfahren unwirtschaftlich.
Es ist weiterhin bekannt, daß Allose durch Trimerisierung von Glycolaldehyd mit
alkalischen Katalysatoren neben etwa 20 anderen Tetrose- und Hexoseisomeren
in einer Ausbeute von etwa 20-23% entsteht und daß aus diesem Reaktions
gemisch durch Hydrierung mit Natriumborhydrid Allit in einer Ausbeute von etwa
18-20% gewonnen werden kann. Der Glycolaldehyd muß bei der Reaktion als
geschützte Verbindung eingesetzt werden, so daß noch eine Abspaltung der
Schutzgruppen und eine aufwendige chromatographische Abtrennung der übrigen
Zucker erforderlich sind.
In der Natur wird Allose in Algen der Gattung Ochromonas gebildet (Kauss, Isolie
rung und Identifizierung von Allose aus der chrysomonadalen Alge Ochromonas,
Z. Pflanzenphysiol. 53 (1965), 58-63). Weiterhin ist Allose Bestandteil der
Glucoside Rubropilosin und Pilorubrosin, welche aus Protea rubropilosa isoliert
wurden (Perold et al., Metabolites of Proteaceae. Part VIII. The Occurence of
(+)-D-Allose in Nature: Rubropilosin and Pilorubrosin from Protea rubropilosa
Beard, J. Chem. Soc., Perkin Transaction I (1973) 643-649).
Allit kommt natürlich in Blättern der Pflanze Itea ilicifolia als Kohlenstoffreserve vor
(Hough, L. et al.: Metabolism of 14C labelled D-glucose, D-fructose and allitol by
Itea plants, Phytochemistry 12 (1973), 573-582). Diese natürlichen Vorkommen
sind für eine wirtschaftliche Gewinnung nicht von Bedeutung.
Überraschenderweise ist es gelungen, gemäß dieser Erfindung aus der in großen
Mengen preiswert zugänglichen Saccharose mit hoher Selektivität und Ausbeute
Allosaccharose herzustellen, die ihrerseits als Edukt neben der mit hohen Aus
beuten ablaufenden Darstellung von Allose und Allit dient. Die erste Stufe des
erfindungsgemäßen Verfahrens, d. h. die Umsetzung von Saccharose zu 3-Keto
saccharose durch regioselektive Oxidation mittels Agrobacterium tumefaciens
erfolgt in Analogie zu der Verfahrensweise von Stoppok (E. Stoppok et al, The
effect of pH and oxygen concentration on the formation of 3-ketodisaccharides by
Agrobacterium tumefaciens, Appl. Micribiol. Biotechnol. 43 (1995), 706-712). Da
bei der Isolierung und Reinigung der 3-Ketosaccharose diese zum Teil zerfällt,
wird erfindungsgemäß für die Herstellung von Allosaccharose die Rohlösung nach
Abtrennung der Bakterien direkt eingesetzt. Die abgetrennte Bakterienmasse
kann in weiteren Umsetzungen von Saccharose erneut verwendet werden.
Obwohl die Hydrierung von 3-Ketosaccharose zu Allosaccharose (Allosyl-(1,2)-fruc
tose) in Gegenwart von Raney-Nickel-Katalysatoren mit Wasserstoff bereits
beschrieben wurde (s. o.), wurde überraschenderweise festgestellt, daß sich diese
Reaktion wesentlich verbessern läßt, wenn man das Edukt Ketosaccharose nicht,
wie beschrieben, in einer Menge von 8 g/l, sondern in Mengen von über 100 g/l
einsetzt und den pH-Wert der Lösung auf einen Bereich von 6,5-7,0 einstellt.
Durch eine Erhöhung des Wasserstoffdrucks auf ca. 50 bar und eine Erhöhung
der Reaktionstemperatur ist es trotzdem möglich, die Reaktionszeit zu verkürzen.
Umsetzungen von über 99% und Ausbeuten von über 95% lassen sich so bei
Reaktionszeiten zwischen 5 und 10 Stunden erreichen. Die Abtrennung der Allo
saccharose von den Nebenprodukten kann in bekannter Weise durch Säulen
chromatographie an Kationenaustauschern in der Calciumform durchgeführt wer
den. Allosaccharose hat sich überraschend als süß erwiesen.
Die Spaltung der Allosaccharose in D-Allose und D-Fructose wird erfindungsge
mäß bevorzugt durchgeführt, indem man die Lösung bei 25-50°C durch eine
Kationenaustauscherschicht in der H⁺-Form leitet. Allose und Fructose können
anschließend durch Chromatographie an einem Kationenaustauscher in der
Calciumform leicht chromatographisch getrennt werden. Eine gleichzeitige Spal
tung und Trennung ist möglich, wenn beide Kationenaustauscherformen neben
einander in dem Säulenbett vorliegen.
Eine enzymatische Spaltung der Allosaccharose ist durch Umsetzung mit Invertase
oder p-Fructosidase bei Temperaturen zwischen 20 und 50°C durchführbar.
Wenn nicht mit hohen Enzymkonzentrationen gearbeitet wird, ist die Reaktionszeit
bis zu einer praktisch vollständigen Umsetzung jedoch relativ lang (6-30 Stun
den), so daß die elegante Methode mittels Ionenaustausch vorgezogen wird.
Das entstehende Gemisch aus Fructose und Allose läßt sich zu einem konzen
trierten Sirup eindicken, aus dem nach einigen Tagen Allose auszukristallisieren
beginnt. Da dieser Sirup selbst angenehm süß schmeckt und einen Süßwert von
1,2 aufweist (Saccharose 1,0 - nach der Schwellenwertmethode), kann dieses
Gemisch mit Vorteil als Zuckeraustauschstoff verwendet werden.
Für die Gewinnung reiner Allose hat es sich als vorteilhaft erwiesen, das vorste
hende Gemisch mit Hefe in wäßriger Lösung zu inkubieren und die enthaltene
Fructose von den Hefezellen assimilieren zu lassen. Allose wird bei dieser Reak
tion nicht verbraucht. Nach Abtrennung der Hefebestandteile läßt sich aus der
Lösung die Allose durch Trocknung gewinnen und durch Umkristallisieren aus
Ethanol leicht reinigen.
Allose kann auch leicht mittel technisch verfügbarer Ionenaustauscher von
Fructose abgetrennt werden, so daß diese als Nebenprodukt neben Allose
ausfällt.
Aus der Allose läßt sich durch Hydrierung mit Raney-Nickel als Katalysator der
entsprechende Zuckeralkohol Allit bei Temperaturen über 60°C in hoher Ausbeute
darstellen. Allit ist ebenfalls intensiv süß und kann als Zuckeraustauschstoff ein
gesetzt werden.
Alternativ läßt sich auch das Iso-Invertzucker-gemisch aus D-Allose und
D-Fructose, welches bei der Spaltung von Allosaccharose erhalten wird, direkt
unter gleichen Bedingungen hydrieren, wobei ein Gemisch aus 50% Allit, 25%
Sorbit und 25% Mannit erhalten wird. Auch dieses Gemisch ist als Zuckeraus
tauschstoff vorteilhaft verwendbar, kann jedoch auch auf chromatographischem
Wege leicht in die drei Bestandteile aufgespalten werden, die dann ihrerseits als
Zuckeraustauschstoffe eingesetzt werden können.
Das vorteilhafte Gesamtverfahren und die angewendeten Einzelschritte bilden den
Gegenstand der vorliegenden Erfindung, welche in den folgenden Beispielen
näher erläutert wird.
Die Oxidationsreaktion wurde mit einer Saccharosekonzentration von 49 g/L
durchgeführt (Gesamtsaccharosemasse 490 g). Nach Gefriertrocknung wurden
340 g Rohprodukt mit einem 3-Ketosaccharosegehalt von ca. 91% erhalten. Die
Ausbeute beträgt demnach 63%. Als Nebenprodukte ließen sich Saccharose
(cSac < 0,5%), Fructose (cFru < 0,5%) und Polysaccharide (cPoly ≈ 1%) nachwei
sen. Der Wassergehalt des Rohproduktes beträgt nach Gefriertrocknung ca. 7%.
Während der Aufarbeitung der Oxidationslösung (Einengen im Vakuum, Gefrier
trocknung) zerfällt ein erheblicher Teil der 3-Ketosaccharose (ca. 16%), so daß
ein Rohprodukt mit einem Fructosegehalt von ca. 8% zur Hydrierung eingesetzt
wurde.
3-Ketosaccharose kristallisiert aus 80%iger Lösung als weißes, nicht hygroskopi
sches Pulver mit einem Restwassergehalt von 0,3%. Dazu löst man gefrierge
trocknete Rohsubstanz portionsweise unter Rühren in 80%igem Ethanol. Nach
Erreichen einer Grenzkonzentration fällt 3-Ketosaccharose spontan und ohne
Kühlung aus der Lösung aus. 3-Ketosaccharose weist einen süßen Geschmack
auf und weist daher ebenfalls ein Potential als Süßungsmittel auf.
Durch Variation von Reaktionsparametern (höhere Temperatur, höhere Rührge
schwindigkeit, höherer Wasserstoffdruck) ist es gelungen, 3-Ketosaccharose in
höheren Eduktkonzentrationen (125 g/l) bei gleichzeitig kürzeren Reaktionszeiten
(8 h) zu hydrieren. Durch die Erhöhung der Reaktionstemperatur von 20 auf
42-45°C wird als Nebenreaktion der Zerfall des Eduktes zu Fructose und anderen
Produkten beobachtet (Ausbeuteverlust), wenn der Katalysator-pH-Wert nicht ein
gehalten wird. Tabelle 1 zeigt beispielhaft Reaktionsbedingungen zur Herstellung
von Sorbit und Allosaccharose.
Die Hydrierung kann auch direkt in der 3-Ketosaccharose-Oxidationslösung (ohne
weitere Aufarbeitung) durchgeführt werden. Man erreicht einen Umsatz von
< 99%. Die Abtrennung der Nebenprodukte aus Oxidation und Hydrierung gelingt
mittels Säulenchromatographie.
Vorversuche zeigten, daß Allosaccharose von dem Dowex-50-Kationenaus
tauscher stark retardiert wird. Dieses Retentionsverhalten ist insofern überra
schend, da Disaccharide normalerweise nicht sehr stark zurückgehalten werden.
Durch Ausnutzung dieses ungewöhnlichen Retentionsverhaltens kann man unter
Verwendung niedrig dimensionierter Chromatographiesäulen und Erhöhung der
Flußrate während des chromatographischen Laufes das Rohprodukt in kurzer Zeit
aufreinigen. Man erreicht eine praktisch vollständige Abtrennung der Begleit
saccharide und erhält Allosaccharose in einer Reinheit 99%.
Säule: | |
Betthöhe: 40 cm, Bettvolumen: 3,1 | |
Säulenfüllung: | Dowex®-50-WX4 (Vorbereitung des Harzes nach Angyal et al., Carbohydr. Res. 73 (1979) 9-18) |
Flußrate: | a) 50 ml/min |
Probenmenge: | 80 g TS |
Trennzeit: | 3 bis 3,5 h |
Allosaccharose läßt sich aus 80%igem Ethanol kristallisieren. Dazu stellt man bei
Raumtemperatur eine gesättigte Lösung von Allosaccharose in 80%igem Ethanol
her. Der Bodensatz, sowie, wenn vorhanden, weitere gefriergetrocknete Sub
stanz, werden durch Erwärmen der Lösung (40-50°C) aufgelöst. Man läßt die
Lösung bis auf 4°C erkalten. Die Kristalle werden abfiltriert und mit kaltem Ethanol
gewaschen. Nach Trocknung (6 h bei 40°C) wurde ein Restwassergehalt von
2,6% ermittelt (Karl-Fischer-Methode). Der Gehalt an Begleitsacchariden ist zu
< 0,1% bestimmt worden (HPLC). Das so spezifizierte Kristallisat ist nicht hygro
skopisch und kann als Analysenstandard verwendet werden.
Allosaccharose läßt sich auch an wäßriger Lösung (82% TS) bei
Raumtemperatur nach Animpfen kristallisieren.
Die Spaltung der Allosaccharose in Allose und Fructose wurde mittels
Dowex®50-WX4 in der H⁺-Form als Katalysator durchgeführt. Die Reaktionskontrolle erfolgte
über HPLC (Dionex-System).
60 g reine Allosaccharose werden mit 40 g Dowex®50-WX4 bei 55°C gerührt.
Nach Ende der Reaktion (ca. 3 h) wird der Katalysator abfiltriert. Das Produkt läßt
sich nicht durch Gefriertrocknung trocknen.
Iso-Invertzucker wird als ca. 70%ige Lösung bei Raumtemperatur aufbewahrt.
Nach einigen Tagen beginnt der Sirup zu kristallisieren. Die isolierte Kristallmasse
wurde als Allose identifiziert. Demnach scheint eine fraktionierte Kristallisation
möglich.
Für Iso-Invertzucker wurde eine Süßkraft von 1,2 (nach der Schwellenwertmetho
de) festgestellt (Süßkraft Saccharose = 1) (vgl. Prüfbericht gem. Beispiel 10).
0,6 g Allosaccharose in 5 ml Wasser werden bei 50°C innerhalb von 35 Stunden
mittels Invertase einer Aktivität von 30 U in ein äquimolares Gemisch aus D-Allose
und D-Fructose gespalten.
8 mg Allosaccharose in 2 ml Wasser werden bei 25°C in Anwesenheit von
β-Frnctosidase (analog zum Enzymtest auf Saccharose nach Boehringer Mann
heim) umgesetzt. Es entstehen D-Allose und D-Fructose. Nach zwei Stunden
Reaktionszeit verbleiben ca. 10% der eingesetzten Allosaccharose in der Reak
tionsmischung.
60 g Iso-Invertzucker werden mit 40 g Bäckerhefe in 120 ml dest. Wasser bei
37°C inkubiert. Nach 3-4 h Reaktionszeit ist die Fructose selektiv assimiliert wor
den und durch HPLC nicht mehr nachweisbar. Umsatz < 99%, Ausbeute < 99%.
- 1. Abtrennung der Zellmasse durch Zentrifugation
- 2. Abtrennung der Hefe-Stoffwechselprodukte durch Absorption an Aktivkohle und Mischbettionenaustauscher
- 3. Abtrennung der Schwebstoffe durch Membranfiltration
- 4. Gefriertrocknung
Allose kristallisiert aus 80%iger ethanolischer Lösung als weißes, nichthygro
skopisches Pulver mit einem Restwassergehalt von 0,4%.
Zur Hydrierung der Halbacetalfunktion muß die Reaktion bei Temperaturen
< 60°C durchgeführt werden. Die sonstigen Reaktionsbedingungen können ent
sprechend der 3-Ketosaccharose-Hydrierung gewählt werden. Im durchgeführten
Beispiel wurden 22 g Allose bei 60°C innerhalb 24 h hydriert. Der Umsatz betrug
95%, die Ausbeute war < 99% (bezogen auf umgesetztes Edukt). Allit weist
einen schwach süßen Geschmack auf. Das Reaktionsschema der Reaktionen ist
im beigefügten Formelblatt enthalten.
Die Bestimmung der Geschmacksempfindlichkeit erfolgte nach der Vorschrift Nr.
00.09-9 der "Amtlichen Sammlung von Untersuchungsverfahren nach § 35 LMBG"
(angelehnt an DIN 10 959).
Prüfgut: Wäßrige Lösung von "Iso-Invertzucker-Sirup" (Mischung
aus Allose und Fructose, hergestellt durch Spaltung von
"Allosaccharose")
TS-Gehalt des Sirups: 73,5% (gravimetrisch bestimmt)
Temperatur: 21°C
TS-Gehalt des Sirups: 73,5% (gravimetrisch bestimmt)
Temperatur: 21°C
Am Tag vor der Prüfung wurde das Prüfgut mit einer Genauigkeit von 0,001 g
in fabrikneue, saubere Glasgefäße eingewogen und mit 250 ml Wasser aufge
füllt.
Saccharose (g/l): 0,843; 1,612; 2,412; 3,200; 4,008; 4,844; 5,604; 6,404; 7,208
Iso-Invertz. (g/l): 0,864; 1,702; 2,554; 3,439; 4,255; 5,081; 5,934; 6,780; 7,636
Saccharose (g/l): 0,843; 1,612; 2,412; 3,200; 4,008; 4,844; 5,604; 6,404; 7,208
Iso-Invertz. (g/l): 0,864; 1,702; 2,554; 3,439; 4,255; 5,081; 5,934; 6,780; 7,636
Am Tag der Prüfung wurden Prüfgefäße (Einweg-Kunststoffbecher) mit je
40 ml der Prüflösungen gefüllt und zur Verkostung bereitgestellt. Die Prüfper
sonen haben das Prüfgut nach der Geschmacksprüfung ausgespuckt. Die
Ergebnisse wurden in ein Prüfformular eingetragen.
Geprüft wurden je eine Reihe "Iso-Invertzucker" und Saccharose (Bezugs
substanz).
Stilles Mineralwasser (weitgehend ohne Kohlensäure) der Fa. Vilsa-Brunnen,
Bruchhausen-Visen
Prüfraum: Bibliothek des Zuckerinstitutes, Raumtemperatur: 21°C
Anzahl: 5
Qualifikation: ungeschult, jedoch durch Vorversuche auf Geschmacks empfindlichkeit "süß" getestet
Qualifikation: ungeschult, jedoch durch Vorversuche auf Geschmacks empfindlichkeit "süß" getestet
Nachfolgende Tabelle 2 enthält die Konzentration (in g/l), bei der der jeweilige
Geschmackseindruck wahrgenommen wurde
Im Durchschnitt ergeben sich (Vorgehensweise bei der Berechnung siehe
DIN 10 959):
Reizschwelle Saccharose: 2,55 g/l (Literaturwert: 1,9 g/l)
Erkennungsschwelle Saccharose: 4,38 g/l (Literaturwert: 4,6 g/l)
Reizschwelle Iso-Invertzucker: 2,14 g/l
Erkennungsschwelle Iso-Invertzucker: 3,52 g/l
Relative Süßkraft Iso-Invertzucker: 1,2
Reizschwelle Saccharose: 2,55 g/l (Literaturwert: 1,9 g/l)
Erkennungsschwelle Saccharose: 4,38 g/l (Literaturwert: 4,6 g/l)
Reizschwelle Iso-Invertzucker: 2,14 g/l
Erkennungsschwelle Iso-Invertzucker: 3,52 g/l
Relative Süßkraft Iso-Invertzucker: 1,2
In gleicher Weise wurde Saccharose gegen Allosaccharose getestet (Tab. 3), wo
bei festgestellt wurde, daß Allosaccharose, die in Hough und O′Brien, α-D-Allo
pyranosyl β-D-fructofuranoside (allo-sucrose) and its derivatives, Carbohydrate
Research, 84 (1980), 95-102, als "nicht süß" beschrieben wurde, etwa 40% der
Süßkraft von Saccharose aufweist.
Claims (6)
1. Verbessertes Verfahren zur Herstellung von Allosaccharose, D-Allose und Allit
aus Saccharose über die Zwischenstufen 3-Ketosaccharose, Allosaccharose,
Iso-Invertzucker und Allose, dadurch gekennzeichnet, daß
die Oxidation der Saccharose zu 3-Ketosaccharose mittels Fermentation mit Agrobacterium tumefaciens durchgeführt wird,
Allosaccharose aus der vorstehenden Fermentationslösung durch Hydrierung in Gegenwart von Raney-Nickel als Katalysator bei Temperaturen von 20-50°C hergestellt wird,
die erhaltene Allosaccharose chromatographisch an Kationenaustauschern in der Calciumform gereinigt wird,
die gereinigte Allosaccharose mittels Kationenaustauscher in der H-Form in D-Fructose und D-Allose gespalten wird und
die erhaltene D-Allose in Gegenwart von Raney-Nickel als Katalysator bei Temperaturen über 60°C zu Allit hydriert wird.
die Oxidation der Saccharose zu 3-Ketosaccharose mittels Fermentation mit Agrobacterium tumefaciens durchgeführt wird,
Allosaccharose aus der vorstehenden Fermentationslösung durch Hydrierung in Gegenwart von Raney-Nickel als Katalysator bei Temperaturen von 20-50°C hergestellt wird,
die erhaltene Allosaccharose chromatographisch an Kationenaustauschern in der Calciumform gereinigt wird,
die gereinigte Allosaccharose mittels Kationenaustauscher in der H-Form in D-Fructose und D-Allose gespalten wird und
die erhaltene D-Allose in Gegenwart von Raney-Nickel als Katalysator bei Temperaturen über 60°C zu Allit hydriert wird.
2. Verfahren zur mikrobiologischen Oxidation von Saccharose zu 3-Keto
saccharose in Gegenwart von Agrobacterium tumefaciens, insbesondere
gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Lösung belüftet
und die verwendeten Bakterien mehrfach einsetzt.
3. Verfahren, zur Herstellung von Allosaccharose durch Hydrierung aus 3-Keto
saccharose, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Hydrierung bei Temperaturen von 20-50°C in Lösungen mit einem 3-Keto
saccharosegehalt von 10-20% bei einem pH-Wert von 6,5-7,0 und einem
Wasserstoffdruck von 5-100 bar durchgeführt wird.
4. Verfahren zur Spaltung von Allosaccharose zu einem Gemisch aus D-Allose
und D-Fructose (Iso-Invertzucker), insbesondere gemäß Anspruch 1, unter
Verwendung von Kationenaustauschern in der H-Form.
5. Verfahren zur Herstellung von Allit, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß man das Gemisch aus D-Allose und D-Fructose gemäß
Anspruch 4 in Gegenwart eines Raney-Nickel-Katalysators bei Temperaturen
von über 60°C hydriert und ein Gemisch aus D-Allit, Mannit und Sorbit im Ver
hältnis 50 : 25 : 25 erhält, welches gegebenenfalls chromatographisch getrennt
wird.
6. Verwendung von Allosaccharose bzw. eines Gemisches aus D-Allose und
D-Fructose gemäß Anspruch 4 bzw. eines Gemisches aus Allit, Mannit und
Sorbit gemäß Anspruch 5 bzw. von Allit als Süßungsmittel.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19618443A DE19618443A1 (de) | 1996-05-08 | 1996-05-08 | Verfahren zur Herstellung von Allit aus Saccharose und dessen Verwendung als Süßungsmittel |
PCT/EP1997/002278 WO1997042339A1 (de) | 1996-05-08 | 1997-05-05 | Verfahren zur herstellung von allit aus saccharose und dessen verwendung als süssungsmittel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19618443A DE19618443A1 (de) | 1996-05-08 | 1996-05-08 | Verfahren zur Herstellung von Allit aus Saccharose und dessen Verwendung als Süßungsmittel |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19618443A1 true DE19618443A1 (de) | 1997-11-20 |
Family
ID=7793673
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19618443A Withdrawn DE19618443A1 (de) | 1996-05-08 | 1996-05-08 | Verfahren zur Herstellung von Allit aus Saccharose und dessen Verwendung als Süßungsmittel |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19618443A1 (de) |
WO (1) | WO1997042339A1 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19720496B4 (de) * | 1997-01-17 | 2004-10-21 | Südzucker AG Mannheim/Ochsenfurt | Verfahren zur Hydrierung von Zuckern oder Zuckergemischen zu Zuckeralkoholen oder Zuckeralkoholgemischen |
-
1996
- 1996-05-08 DE DE19618443A patent/DE19618443A1/de not_active Withdrawn
-
1997
- 1997-05-05 WO PCT/EP1997/002278 patent/WO1997042339A1/de active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO1997042339A1 (de) | 1997-11-13 |
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