DE2002385B2

DE2002385B2 - Verfahren zur Herstellung von Lactulose-Konzentrat

Info

Publication number: DE2002385B2
Application number: DE2002385A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Muehlboeck; Ernst Nitsch
Original assignee: Laevosan - & Co Kg Linz (oesterreich) GmbH
Current assignee: Laevosan - & Co Kg Linz (oesterreich) GmbH
Priority date: 1969-02-07
Filing date: 1970-01-20
Publication date: 1975-03-20
Also published as: US3707534A; GB1232554A; NL7001718A; NL165467B; DE2002385C3; DK122383B; NL165467C; BE745517A; DE2002385A1; JPS5431051B1; FR2033967A5; SE352376B; AT288595B

Description

bildetcn organischen Säuren tausch entfernt weiden.

durch Ionenaus-

kennzdchnet, daß der Katalysator und die ge- 20 cn Verfahren zur Herstellung von Lactulose-Konzentraten durch Umlagerung von Lactose in Geizenwart von Alkali bei erhöhter Temperatur, das dadurch gekennzeichnet ist, daß als Katalysator ein Alkali-"oder Erdaikalisulfit verwendet wird.
25 Vorzugsweise verwendet man eine 60- bis 65° „ige Lactoselösung bei Temperaturen von SO bis 110- C. insbesondere bei Siedetemperatur der Lösung, für die Umlagerung, und der Katalysator wird vorteilhafterweise "in einer Menge von etwa 0,05 bis 0.5. von-.ugs-30 weise 0.1 Mo! des Sulfits, vorzugsweise Natriumsuffit,

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- pro kg Lactosehydrat verwendet Es ist vorteilhaft, Jung von Lactulose-Konzentraten durch Umh::erung den Katalysator und die gebildeten organischen Säuvon Lactose in Gegenwart von Alkali bei erhöhter ren durch Ionenaustausch zu entfernen.
TempciUiUi-. " Der Großteil der nicht umgesetzten Lactose kann

Seit den Arbeilen von Petuely (»Biochemische 35 durch Abkühlen und Animpfen ohne vorherige Kon-Untersuchungen zur Regulation der Dickdarmflora zentrierung aus dem Ansatz zurückgewonnen werden; des Säuglings [übet: den Bifidusfaktor]«, Verlag nach der Entfernung des Epimerisierungsmittcl«. und Notring der wissenschafilichen Verbände Österreichs, der gebildeten organischen Säuren mit Hilfe eines 1957) ist die Lactulose als Mittel zur Erzeugung Ionenaustauschers und nach Entsalzung kann erneut einer Bifidus-Flora in der Therapie und in der Säug" 40 konzentriert und die restliche Lactose durch Kristallilingsernahrung interessant geworden. Da ihre Ge- sation entfernt werden. Die Lactoselösung wird bis winnung in kristalliner Form bisher nur mit relativ
großem Aufwand möglich war, gelangte meist ein
Konzentrat zur Anwendung, welches neben der Lactulose hauptsächlich noch Lactose und Galactose ent- 45 den. Der Verlauf der Umlagerung läßt sich sehT einhält (USA.-Patentschrift 32 72 705). Alle bisher be- fach durch Verfolgen der optischen Drehung kontrolkannten Verfahren zur Herstellung von Lactulose
oder Lactulose-Konzentraten gehen von der alkalikatalysicrten Umlagerung der Aldosen — hier der
Lactose
Bruyn

Montgomery und Hudson (J. Am. Chcm. Soc.
52, 2101, 1930 »Relations between rotatory power
and structure in the sugar group«) epimerisicrten cine
bei 35° C gesättigte wässerige, etwa 20%iige Lösung 55 Lactosehydrat.

von Lactose mit Kalziumhydroxyd, wobei die Lactu- Auch Mischungen von Natriumsulfit mit stärkeren

losebildung nach vier Tagen ihr Maximum erreichte. Dieselben Autoren stellten erstmals reine kristallisierte Lactulose her. Gemäß der USA.-Patentschrift

32 72 705 sowie der österreichischen Patentschrift 60 der Säurebildung verbunden ist. Durch das Arbeiten 2 06 586 wird die Reaktion in der Hitze unter Ein- in konzentrierter Lösung kann anschließend ein Großrühren einer Suspension von Kalziumhydroxyd teil der nicht umgesetzten Lactose ohne vorherige durchgeführt. Gatzsche und Haenel (Ernäh- Konzentrierung abkristallisiert und erneuten Umrungsforschung 12, 4 [1967], 641 bis 647, »Über die Setzungen zugeführt werden. Hierbei tritt keine An-Herstellung von Lactulose«) beschreiben die Epime- 65 reicherung von Farbstoffen oder anderen Umsetzungsrisierung der Lactose bei 37° C durch Behandlung produkten ein. Das Lactulosekonzentrat kann aber mit Kalilauge. Der Nachteil aller dieser genannten auch unmittelbar nach der Epimerisierung gege'nenen-Methoden besteht vor allem in der reichlichen BiI- falls nach Entsalzung verwendet werden, wenn bei

zur Konstanz der optischen Drehung behandelt.

Insgesamt können so etwa 70 kg Lactosehydrat pro 100 kg eingesetztes Lactosehydrat rückgewonnen wer-

licren, welche anfangs rasch abnimmt und gegen Ende der Reaktion konstant wird. Die Umsetzungsrate nimmt mit höherem Sulfit/.usatz zu. In der Praxis -- in ihre epimeren Ketosen aus (Lobry de 5° .nuß aber ein Kompromiß zwischen Umsatzrate und - Alberda van Ekensteinschc Umlagerung). Entsalzungs?ufwand geschlossen werden. Bei dem

vorzugsweise verwendeten Zusatz von 0,1 Mo! Natriumsulfit pro kg Lactosehydrat beträgt die Urnsatzraic etwa 16 kg wasserfreie Lactulose pro 100 kg

Alkalien, wie Alkali- und Erdalkalihydroxyden und -carbonaten, können eingesetzt werden, was allerdings mit einer deutlichen Zunahme der Verfärbung; und

dem vorgesehenen Verwendungszweck die Anwesenheit der relativ großen Lactosemenge sowie eventuell des Epirnerisierungsmittels toleriert werden kann.

Die wesentlichen neuen Kennzeichen und Fortschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens liegen somit

1) in der bisher nicht beschriebenen Anwendung von Alkali- oder Erdalkalisulfiten und

2) in der Verwendung hochkonzentrierter, d. h. heiß gesättigter, Lactoselösungen.

Gemäß den bekannten Verfahren (siehe z.B. österreichische Patentschrift 1 98 428) werden unter anderem Pufferlösungen eingesetzt, es werden jedoch keine Sulfite verwendet. Hierzu ist zu bemerken, daß Sulfite gar keine Puffersubstanzen im eigentlichen Sinne darstellen. Vor allem aber wird mit Sulfiten ein Effekt eizielt, der mit keinem der bisher beschriebenen Epimerisierungsmittd erreicht wird: nämlich die völlige Farblosigkeit der Reaktionsprodukte ohne weitere Anwendung von Entfärbungsmitteln. Wie sehr Farbstoffe und andere Nebenprodukte den technischen Arbeitsgang der Lactuloseherstcllung komplizieren, geht aus der umständlichen bisherigen Aufarbeitungsweise der Reaktionsansätze hervor. Es wurde bisher zunächst mit Äthanol versetzt, die von auskristallisierter Lactose getrennte Lösung eingeengt, mit Äther oder Essigester extrahiert, mit Aktivkohle behandelt. filtriert und entsalzt.

Demgegenüber wird beim erfindungsgemäßen Verfahren kein organisches Lösungsmitte! und kein Entfärbungsmittel eingesetzt, wobei ε ι farbloses und mindestens gleichwertiges Produkt erhalten wird. Um objektive Vergleiche anstellen zu können, wurden die interessierenden Beispiele 1 bis 4 des österreichischen Patentes 1 98 428 nachgearbeitet, und direkt aus dem Epimerisieruugsansatz nach Einstellen des pH-Wertes auf 7,0 + 0,2 wurde der Farbindex ε₅₆₀ bestimmt, Man erhielt folgende Werte:

'5RO

100-Er.nn
d-r ■ ρ

45

d = Schichtdicke der Meßküvette (cm).
r = Trockengehalt der Lösung (ⁿ/o).
ρ = Dichte (g/ml).

österreichisches Patent 1 98 428

Farbindex

In der österreichischen Patentschrift 1 98 428 (Anspruch 1) ist der Konzentrationsbereich für die zur Epimerisierung eingesetzte Lactoselösung ausdrücklich auf 5 bis 20% begrenzt. Demgegenüber wird erfindungsgemäß Wert auf die Umsetzung in heiß gesättigter, d. h. etwa 60 bis 65%iger Lösung, die bisher als nicht geeignet galt, gelegt. Der technische Vorteil besteht darin, daß erstens die Reaktionsgefäße bei gleichem Umsatz wesentlich kleine: :..'n könnet) und zweitens ein wesentlicher Teil des Aufwandes für das Konzentrieren und Abkristallisieren der Lösungen entfällt. Dieser Aufwand ist noch dazu durch die ausschließliche Verwendung von Wasser als Lösungsmittel gegenüber Äthanol und Äther oder Estern weiter eingeschränkt.

Das folgende Beispiel soll die vorliegende Erfindung näher erläutern, ohne daß diese jedoch hierauf beschränkt sein soll.

Beispiel

Einer siedenden Lösung von 250 g Lactosemonohydrat in 135 ml Wasser werden 50 ml 0,5 m Natriumsulfitlösung zugesetzt, und das Ganze wird 20 Minuten im Sieden (102° C) gehalten. Die spezifische Drehung sinkt während dieser Zeit von +51 auf +32- C. Anschließend wird der Ansatz von 10 bis 2O⁰C abgekühlt, mit Lactose beimpft, und nach etwa ^Stunden wird die auskristallisierte Lactose abgetrennt.

Die erhaltene Lösung wird -beschließend über Ionenaustauscher voll entsalzt, auf 75% eingedampft und nach Abkühlen auf 0 bis 10^ü C und Animpfen mit Lactose erneut der Kristallisation überlassen. Die nach etwa 48 Stunden auskristallisierte Lactose wird erneut abgetrennt. Es werden 78 g eines viskosen, wasserklaren Sirups erhalten, welcher in 54,5 g Trockenrückstand 38,7 g Lactulose, 8,2 g Galactose, 3,8 g Lactose und 3,8 g eines Gemisches nicht näher identifizierten Zuckers enthält. Es werden 176,3 g Lactosemonohydrat zurückgewonnen, welche erneut umgesetzt werden können.

Claims

2G 02 385 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Lactulose-Konzentraten durch Umlagerung von Lactose in 5 Gegenwart von Alkali bei erhöhter Temperatur, dadurch gekennzeichnet, daß als Katalysator ein Alkali- oder Erdalkalisulfit verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- io kennzeichnet, daß mit 60- bis 65°,Viger Lactoselösung bei Temperaturen von SO bis 110⁼ C, vorzugsweise bei Siedetemperatur der Lösung, gearbeitet wird.

dung schwer entfernbarer Farbstoffe und organischer Säuren. Außer erhöhtem Reinigungsaufwand bedeutet dies auch einen nicht unbeträchtlichen Zuckerverlust.

Die Epimerisation in der Kälte erfordert tagelange Reaktionszeiten und auf Grund der geringen Löslichkeit der Lactose große Mengen Lösungsmittel, welche anschließend mit großem Aufwand wieder verdampft werden müssen.

Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß eine sehr schonende Epimerisierung bei dennoch guter Umsatzrate möglich ist, wenn die starken Basen, wie Kalzium- und Natriumhydroxyd, durch das nur schwach alkalisch reagierende Natriumsulfit oder an-

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch 15 dere Alkali- und Erdalkalisulfite ersetzt werden. Auf gekennzeichnet, daß etwa 0.05 bis 0,5, Vorzugs- diiese Weise erhält man ohne Anwendung von Entfärbungsmittel farblose bis höchstens schwach gelbgefärbte Reaktionslösungen.

weise 0,1 Mol des Sulfits, vorzugsweise Na-Sulfit, pro ks? Lactosehydrat verwendet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch cc-

g
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher