DE2037202A1 - Verfahren zur gleichzeitigen Gewinnung von Ketosen und Aldonsäuren - Google Patents

Description

Hayashibara Company 27. Juli 1970

Okayama / Japan SJ/Hu

hao 7110

Verfahren zur gleichzeitigen Gewinnung von Ketosen und Aldonsäuren

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur gleichzeitigen Gewinnung von Ketosen und Aldonsäuren aus verflüssigter Stärke

Die Synthese von Maltulose, Haltotriulose und ähnlichen Sacchariden gelang zuallererst 1953 L.'Hough. U. Mitarb· durch Isomerisation..von Aldosen. Seitdem ist wenig über diesen Gegenstand bekannt geworden} reine Maltol©se wurde bisher nur in kleinen Mengen, als Laborreageaa gewonnen. Die Isomerisation geht zudem nicht über einen Gleichgewichtszustand von . 50% hinaus, jedoch war noch kein industrielles Verfahren aur Abtrennung der nicht umgesetzten Aldosemengen bzw„ zu deren Überführung in ein sekundäres Beaktionsprodukt entwickelt worden. .

Di© der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht in. der Entwicklung, eines industriell verwendbaren Verfahrens mir

103 82 2/16 4

.-.■.2

Überführung der nicht umgesetzten Aldosen in technisch verwertbaren Produkten» Gegenstand des Patentes «, . '. (P 20 28 134.9) ist ©in Verfahren aur ensymatisehen Oxydierung von Oligosaccharide^ wie Haitose und Maltotri-ose« zu Bion- und Trionsäuren mittels ©in©r Behydrogenase in guter Ausbeute. Es wurde nun überraschenderweise * gefunden^ daß diese Methode auch, aur spezifischen Oxydation lediglich von Mal-= tose und Maltotriose₉ die im Gemisch mit Ketosen vorliegen^ mit Erfolg industriell anwendbar ist₉ ohne- daß dabei die an- - w@senden Ketosen einer Oxydation unterliegen' od@r Schwierigkeiten "bei der anschließenden Aufarbeitung d®r Bsaktionsg©·= mische auftreten.

Bas erfindiingsgaaäß© ¥©rfaar©n ist dadurch gekennzeichnet,) daß man " - " ■ - ■ ■ ■ -.

(a) v@2?fliissigtQ Stärk© sittols c7C~1₀6-Glukosida©© und ß=laylaee"ia ids MaHPtIIeAUcSIaIi-S -den. Aldos©n₉. Mal- . tos© iiat Haltotsios© b©st©3k©ad©s Hydrolysat überführt₉

(b) die @riialt©a,@a Äldo@©n in alkklisah©r" lösung "su "d@a K@tos©n I1al'feml©®@ und Haltotriulos© isom©risi©rt_s

(c) di© ia IsoHQE'i^si'feiojasgQsxsGSi aiefet i©oa©i?isi©rt g©"bli©= fe®a@a Älä©a@a aittol©

res

Die Gewinnung des als Ausgangsstoff &i@n©n&©n-Aldoses©©!sie&os

1090227 16A

als die bisherüblichen Verfahren und ist zudem im industriellen Maßstab anwendbar, so daß die Gewinnung von Maltulose-Maltotriulosegemischen Jetzt auch in der Technik möglich ist. Dies ist von großer Bedeutung, da hierdurch völlig neue Anwendungsmöglichkeiten der Saccharide als Süßmittel für Nahrungsmittel, Getränke, Arzneimittel und als Ausgangsstoffe für industrielle Synthesen eröffnet werden.

Ca). Die Stärkehydrolyse.

Die als Ausgangsstoff dienende verflüssigte Stärke bereitet man entweder durch Verflüssigung von Mais-, Kartoffel- oder einer anderen Stärke bei einer Temperatur von mindestens 160⁰G oder durch allmähliches Verflüssigen der Stärke mittels eines Verflüssigungsenzyms oder ^-Amylase bei einer Temperatur von 85 bis 90⁰C, wodurch man eine verflüssigte Stärke mit einem geringen Abbaugrad (Dextroseäquivalent » D.E.) von etwa 1 bis 5% erhält. Danach wird die verflüssigte Stärke schnell auf 50 bis 60⁰O unter gleichzeitiger Zugabe von ß-Amylase und 1,6-Glukosidase abgekühlt, wobei man auch die Eeihenfolge der ™ Enzyme und die Zugabezeit ändern kann. Auf jeden Fall erhält man ohne Schwierigkeit ein sehr reines Hydrolysat mit einem Maltosegehalt von über 60%. Die für die Verzuckerung angewendete />L-1,6-Glukosidase hydrolysiert die ,^-1,6-Glukosidbindungen der Amylopektinmoleküle, welche sonstdie ß-Amylolyse unterbrechen würde und ermöglicht es damit, daß sich die filmy! oly se auf das ganze Hydrolysat erstrecken kann.

'η 5 82 2/1πλ 9

Die verwendete Glukosidase ist ein Enzym, das beispielsweise aus den Stammen Escherichia intermedia (AiDOO 21073), Pseudomonas amyloderamosa (ATOO 21262) und dergl.,aus einigen Stämmen der Gattung Nocardia und anderen Actinomyceten sowie aus Stämmen der Gattungen Agrobacterium, Azotobacter, Lactobacillus, Leuconostoc, Myc©bacterium, Pediococcus, Sarcina, Serratia, Staphylococcus, Streptococcus, Bacillus, Micrococcus und Erwinia gewonnen werden kann (Patent ... (P 19 16 740.9).

Als ß-Amylaseist eine aus Weizenkleie oderjSojabohnen extrahierte ß-Amylase oder eine aus pflanzlichen Stoffen gewonnene andere Amylase oder ein aus Mikroorganismen wie Polymyxa (ATOO 8523) gemäß der britischen Patentschrift 1 130 398 erhaltenes Enzym anwendbar.

Die Beaktionsbedingungen sind: pH-Wert 5»5 bis 6,0, Temperatur 45 bis 60⁰O, !Reaktionszeit 30 bis 45 Std; die Stärkeaufschlämmung sollte vorzugsweise eine Konzentration von 10 bis 25% aufweisen. In Abhängigkeit von der verwendeten Enzymmenge und der !Reaktionszeit erhält man auf diese Weise Maltose hohen Beinheitsgrades, und zwar ein Gemisch von etwa 95% Haitose und etwa 4% Maltotriose; je geringer der Maltoseanteil, desto größer ist der Maltotrioseanteil.

(b). Die Isomerisationsstufe.

Die Isomerisation von Maltos® au Maltuloe© wird gewöhnlich in

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203/202 - 5 -

Anwesenheit eines basischen Katalysators unter Benutzung der Lobry-de-Brujm-Beaktion durchgeführt, da dies die einfachste Methode zum Isomerisieren von Aldosen zu Ketosen ist. Als Katalysator verwendet man ein starkes Alkali, ein stark basisches Ionenaustauschharz oder ein ähnliches basisches Eeagenz als Alkali, vorzugsweise Natrium-, Kalium-, Kalzium- oder Ammoniumhydroxid·

DieWahl zwischen niedriger Temperatur und langer Beaktions- . | zeit oder zwischen höherer Temperatur und geringerer Reaktionszeit hängt von der benutzten apparativen Ausrüstung ab. Bei einer Temperatur unter 40°C ist der Abbaugrad durch Oxydation des Zuckers verhältnismäBig gering, während mit steigender Temperatur der Verlust durch Oxydation und Abbau des Zuckers naturgemäß sich erhöht. In einer kontinuierlich arbeitenden Anlage, in der man kontinuierlich rasch erhitzen, rasch abkühlen und neutralisieren kann, mit einer 40#igen Zuckerlösung unter Zusatz von 1,5# Ca(OH)₂* berechnet auf die Zucker- menge, zeigten durchgeführte Versuche, daß der Zuckerverlust ait zunehmender Temperatur und Verlängerung der Reaktionszeit zunimmt; siehe nachstehende Tabellet

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Temp.	Erhitzungsdauer	37 (1)	45 (5)	45 (D
0O
	5 min 10 min 15 min 3 Tage
	Isomerisationsgrad in %
35	(in Klammern Verluste in %)
80
100
	30 (1)

In 20 bis 40#igen Zuckerlösungen verläuft die Isomerisation zufriedenstellend. Unter Anwendung von Kalziumhydroxid ließ man eine 0,14%ige Zuckerlösung 3 Ms 4 fage so lange reagieren, Ms die optische Botation sicli nicht mehr änderte} mit Natrium- und Ammoniumhydroxid erhielt man im wesentlichen die gleichen Ergebnisse. Bei Anwendung einer erhöhten Temperatur wurde die Beaktion mit einer 1 Ms 2$igen Alkalilösung bei einem pH-Wert von 9 Ms 10 in Gang ge set st, wobei eine kurae !Reaktionszeit nur einen ZuckewerlTast von 1 Ms 2% verursachte und trotz Verfärbung einen gutem Isomerisationsgrad er- - ■ brachte. Der Isomerisationagrad wunde mit Hilf© der Gystein-ELSOv-Oarbazol-Methode durch Schätzen des Ketoseanteils bestimmt. Die isoHierisiert® Zuckerlösung wurde schnell gekühlt und entweder durch Einspritzen »asaiiaen mit der gleichen Menge Salzsäure oder verdünnter Schwefelsäure in eise ¥akuumkammer neutralisiert und in einem ¥aloaraib©Mlt©r bei verringertem Druck gehalten. Das gebildetes Salsitamsulphai? entfernte a&sa durch Filtration; NatriuaefelsiEäcL naä iaaaeaiuÄSPalpliat wurde;

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unmittelbar für die nachfolgende Kultur- oder Enzymreaktion verwendet. Den in ziemlich hoher Konzentration erhaltenen gefärbten Stoff entfärbte man durch Durchleiten durch eine Schicht granulierter Kohle. Das Papierchromatogramm der gereinigten Lösung zeigte, daß Maltose, Maltotriose und eine geringe Menge Maltotetraose noch mindestens zu 50% des Ausgangsgemisches nicht umgesetzt geblieben waren; von Ketosen lagen Maltulose, Maltotriulose und Maltotetraulose vor. Nach Reinigung der Lösung mit Aktivkohle und Ionenaustauschharz (| erhielt man einen als Süßmittel verwendbaren sehr süßen Sirup.

Zwecks Epimerisation der Ausgangsaldosen mit einem stark basischen Ionenaustauschharz benutzte man das Handelsprodujikt "Amberlite IBA-4OO". Hierbei wurde die Zuckerlösung zwecks Entfernung des Sauerstoffs gekocht und dann bis zur Beendigung der Isomerisation bei 7O⁰C zyklisiertj nach 5 h lag der Isomerisationsgrad bei etwa 30%. Die Lösung wurde dann in vorbeschriebener Weise gereinigt.

(c). Die Oxydationsstufe.

Die Trennung der Aldosen und Ketosen aus der Lösung mischung wird erfindungsgemäß leicht durch enzymatische Oxydation der Aldosen erreicht. Zu diesem Zweck wird die Lösung des Zuckergemisches entweder durch Kultivieren eines Stammes der Fseudomonas-Gattung auf den in Lösung befindlichen Sacchariden als Kohlenquelle oder durch Zusatz von kultivierten Bakterienzellen als Enzymquelle enzymatisch oxydiert. Wenn ein Pseudo-

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monas-Stamm unter Luftzufuhr auf einer 5 bis 1O$ig@n Zuckerlösung kultiviert wird, die als Stickstoffquelle z.B. eine flüssige Maisaufquellung und etwas anorganische Salze enthält, werden die Ketosen nur wenig, die Aldosen, wie Disaccharide und Trisaccharide, dagegen durchweg zu Aldonsäuren, d.h. zu Maltobion- oder Maltotrionsäuren, oxydiert.

Zur Gewinnung der Dehydrogenasen eignen sich besonders die Stämme Pseudomonas graveolens (NIOOj 14) und Pseudomonas fragi (NERL 25); siehe Frank H. Stodola u.Mitarb, in "Journ. Biological Chemistry", 171 (1947), 213-221. Andere anwendbare Stämme, welche die Disaccharide nicht hydrolysieren, benötigen eine längere !Reaktionszeit.

Die kultivierten Bakterienzellen werden den 20 bis JO^igen Zuckerlösungen zugesetzt und die Lösungen dann unter Luftzufuhr und Bohren oxydiert, wobei ein Sinken des pH-Wertes durch Zusatz z.B. von Kalziumkarbonat verhindert wird. Auf diese Weise werden die übriggebliebenen Aldosen zu Aldonsäuren ohne wesentliche Herabsetzung des Ketosegehalts in 10 bis 20 Stunden oxydiert. Der Oxydationsgrad wurde durch Messen der Menge der in Kalziumsalze überführten Aldonsäuren bestimmt. Die Reaktionsprodukte bzw. die Aldonsäure-Ketose-Gemische können durhh Adsorption mittels eines schwach basischen Ionen™ austauschharzes unter Ausnutzung der Azidität der Aldonsäuren in ihre Bestandteile zerlegt werden. Die Aldonsäuren können ebenfalls durch Krystallisieren oder als Kalziumsalze bzw. ba-

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sieche Kalziumsalze isoliert werden. Im letzteren Pail wird die Beaktionslösung gereinigt und eingedampft und der erhaltene konzentrierte Sirup in schwach alkalischem Kalziumhydroxydwasser gelöst, wobei ein basisches Kalziumsalzkristallin ausfällt. Die erhaltenen Kristalle werden abgetrennt, gewaschen, mit Schwefelsäure zersetzt, das erhaltene Kalziumsulfat unter Zusatz einer geringen Menge Bariumaalζ entfernt, das Produkt entsalzt und mittels eines Kationenaustausehharzes gereinigt.

Dagegen werden die an einem Anionaustausch adsorbierten Aldonsäuren mit Kalzium- oder Natriumhydroxid desorbiert, und die ausfließenden Aldonate mit einem stark sauren Ionenaustauschharz gereinigt.

Nach Entfernung der Aldonsäuren aus den Beaktionsmischwagen

diese
werde» zusammen mit den Mutter- und Waschlösungen sowie den

nicht adsorbierten Fraktionen mit Aktivkohle entfärbt, ent» salzt, mittels Anionen- und Kation*n-»Auatauseh©r entsäuert und zu Sirup konzentriert, aus den man die Ketosen gewinnen kann.

Andererseite Hind die Keton-Aldoneäure-Miachungen nach der Reinigung mit Aktivkohle und ein®» stark . sauren Ionenaustauschharz aber auch ohne Trennung 'und Isolierung der Bestandteile als ein gewisse Säuerlichkeit aufweisendes Siißmittel für Lebensmittel verwendbar.

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- ίο

Versuche bezüglich, der Eignung der erhaltenen. Ketosen als Süßmittel für Nahrungsmittelzusatz geigten nachstehende Ergebnisse:

(1). Süßigkeit.

Süßigkeitsteste· sseig1s@n₉ äaS da© Ketoseg@miseh etwas "weniger süß als "Rohrzucker ₉ jedoch. süBos als TraTaTbensaekfür ist; die Süße ist milder als t®± Botesö.ek©E^> ₈ hat jedoch (durch sein© komplexe, eas aahre^ea Sacehs,2?id©& »sass@ag@ii@tste Struktur jüefer fülle oder fief© (depth) ale Smub©n&ucl£@ro In einem mit 50 P@rs©a©s. dure3h.j§©fi&r-ten G-sipp©nt®Bt wurd@a Bohrzucker, SranbeasiaekQEj Efeltit uwä, das erfiad-angsgemäß© ■iötosesüßiiittel aaf SüSigk©it gstestet^ und gwar nach. d@r Paar-Testmethod© jedo Pr©"b© föafaal oder in TerscfeisdesMsn feeIs©Efeoa
ließ siek m&Gk abnefeaeaAer BmBQ f@Igesd© B3ik@nf©lg@ aufstel len:

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■fcosalösuag die lösung

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(2). Die Kristallisation erschwerende und verhindernde Eigenschaften.

Das Maltulosesüßmittel ist in Wasser gut löslich und selbst in hohen Konzentrationen bei normaler Temperatur kaum kristal lisierbar. In einem Versuch wurden je 10% Ketosesüßmittel (im Trockenzustand), Eohrzucker und Traubenzucker unter Bildung von 7Oxigen Lösungen zugegeben und die Lösungen über Nacht stehengelassen; im Gegensatz zu Bohrzucker und !Traubenzuckerlösungen ohne Ketosezusatz, die bereits nach einer Nacht zu kristallisieren begannen, kristallisierten die mit Ketosezusatz versehenen Lösungen überhaupt nicht.

(3). Feuchtigkeits- und gesohmackbindende Eigenschaften und Viskosität.

Das Ketose-Süßmittel bindet ausgezeichnet die Feuchtigkeit, bewahrt auch den Geschmack und hat eine etwas größere Viskosität als EohAcker, da es gewisse Mengen an Tri- und Tetrasacchariden enthält. Damit ist es am besten als Nahrungsmittelzusatz geeignet, besonders zur Bereitung von Sandtorten, und verleiht dank seiner Viskosität und geschmackbildenden Eigenschaft eingemachten Früchten und Fruchtsäften ein frisches Aroma und eine gute Bekömaliehkeit.

(4). pH-Stabilität.

Die Prüfbedingungen waren:

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337202

Zuckerkonzentration O₈02%

Pufferlösung ' O₉02 M, pH-Wert 2₉0 - 10,0

Temperatur 98⁰G„

Nahh Entnahme von Proben in vorba stimmten Zeitabständen wur den die Veränderungen der direkten und G-esaatzuotentengen nach der Somogyi-Helsoa-MetJiode bestirnt, wobei die Ausgangs konzentration ait 100 angeaosmea war nad Konsentrationsände- rungen bestimmt wurden« Bie Teränäerma-gea ia der fessataucker- menge wurden nach, Hinzufügen von O₈ 5 si ©ia©]? 50i§@B, SaIa-

auf 0a5 ml

säure Je ml laaktionslösuag und 45 Mis laag©» 100⁰O durch Heutralisatioa des

KaOH bestimmt» Bie Brgetoisse

pH-Wert

ia h

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Aus der Tabelle geht hervor, daß das Süßmittel hei einem pH-Wert von 2 nach 12stündigem Erhitzen bei 1OO°G nur zu einem geringen Grade hydrolysiert\ bei einem pH-Wert von über 7 wird es jedoch instabil und hat den gleichen Abbaugrad wie Bohrzucker.

Dank der angeführten guten Eigenschaften ist das neue Ketose-Süßmittel für verschiedene alkoholfreie Getränke besonders geeignet. Seine Süße harmoniert gut mit verschiedenen kohlen- I säurehaltigen Getränken in der Art von Cola, Zider und Limonaden, denen ein erfrischender Nachgeschmack verliehen wird. Ebenso harmonisiert seine Süße sehr gut mit der Säuerlichkeit von Calpis, Joghurt und anderen Milchsäure getränken. Außerdem hält es vorzüglich das Fruchtaroma, den frischen Geschmack und die Süße von natürlichen und künstlichen Fruchtsäften, Fruchtsirupen, Tomatensaft und Tomatenketchup. Darüber hinaus verleiht das Ketose-Süßmittel diesen Getränken eine angenehme Viskosität, ohne daß es auch bei stark konzentrierten Säften zum Auskristallisieren kommt.

Auch verbessern bereits geringe Mengen des Ketose-Süßmittels den Geschmack und die Fülle alkoholischer Getränke, z.B.verschiedener Weine. Aus den angegebenen Gründen ist das neue Süßmittel hervorragend zur Bereitung von Speiseeis und zum Süßen von eingemachten Früchten geeignet.

Für die Bereitung verschiedener Teigarten und feuchter Suchen eignet sich das Süßmittel sehr gut wegen seiner geringen Neigung

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zu kristallisieren und seiner feuchtigkeitsbindenden Eigenschaft. Ea verleiht Sandtorten di@ richtige !Feuchtigkeit und verhindert Austrocknen. Das gilt ebenso für andere Kuchenarten, deren Qualität durch langes Lagern, Austrocknen und Auskristallisieren des Zuckers sehr leiden würde» Bas Süßmittel gibt Kuchen, Keksen und anderen Backwaren ferner schönen Glanz und Farbe. Seine feuchtigkeitserhaltenden Eigenschaften verhindern, daß der Kuchen während des Backvorgangs seine Form verliert und daß man infolge von Auseinanderbrechen des Kuchens eine geringe Ausbeute erhält. Es macht Pudding langer genießbar, bewahrt deren Farbe und Helligkeit und verhindert für lange Zeit ein Austrocknen und Auskristallisieren. Cremetorten verleiht das Süßmittel angenehme Süße und Weichheit. Setzt man das Mittel Bonbons, Pralinen, Kaugummi und verschiedenen Schokoladensorten zu, so mildert es die übermäßige Süßigkeit dieser Produkte, verbessert deren Nachgeschmack und paßt sie dem modernen Geschmack an.

Beispiel 1:

Eine 2O#ige Stärkeauf schlämmung von Süßkartoffeln vom pH-Wert 6,0 wurde bei 9O⁰C mittels 0,2% eines Verflüssigungsenzyms je Gramm Stärke verflüssigt. Die homogen verflüssigte Stärke mit einem Abbaugrad von 3,5% kühlte man schnell auf 5O°C ab, gab ß-Anylase (vgl. britische Patentschrift 1 130 398) und aus Escherichia intermedia (ATCG 21073 gewonnene^ -1,6-Glukosidaae in einer Menge von 20 bzw. 10 Einheiten je g/Stärke (E/g St.) au und veriuckert· 35 h bei 45⁰C und dem pH 6,0.

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Nach Entaktivierung derEnzyme wurde mit iktivkohle entfärbt und gereinigt. Der Feststoffgehalt dar erhaltenen Zuckerlösung bestand aus 93% Maltose, deren Eeinigung durch Umkristallisieren erfolgte.

Eine Lösung, 2 kg der auskristallisierten Maltose in 10 1 Wasser, ließ man nach Zugabe von 13 g Ca(OH)₂ 4· Tage bei 35°C reagieren, bis sich die optische Bo tat ion der Reaktionslösung stabilisiert hatte. Bas im Vakuum konzentrierte Produkt hatte g einen Maltosegehalt von über 52%· In 1 1 dieser Lösung, die aus 10% des Reaktionsproduktes bestand und mit COo neutralisiert war, wurden 1% flüssige Mai sauf quellung, 0,2% Harnstoff, 0,06% Kaliumdihydrogenphosphat, 0,025% Bittersalz und 2,5% Kalziumkarbonat gelöst. Die durch Erhitzen sterilisierte und mit Pseudomonas graveolens (IFO 34-60) inokulierte Lösung wurde 50 h unter Rühren bei 400 U/min und Belüftung mit der gleichen Menge Luft bei 30⁰C kultiviert, worauf aus der Kulturlösung die Bakterienzellen abgeschleudert und als Enzymquelle verwendet wurden. "

Die Enzymaktivität bestimmte man folgendermaßen: Ein Gemisch von 200/u Mol eines Phosphatpuffers vom pH 5,6, 20 μ Mol Maltose, 0,5 /U Mol 2,6-Dichlorophenolindolphenol und ein Sonical von Bakterienzellen in einem Gesamtvolumen von 6,0 ml ließ man 10 min bei 30⁰C reagieren. Die ünzymaktivität wurde entsprechend der Absorptionsabnahme bei 590 mi gemessen, wobei man eine Einheit Enzymaktivität als die Meng· definierte, die eine Absorptionsabnahme von 0,001 je min bewirkte,

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...16

Die von Bakterienzellen befr©ite KmIturlö sung irurd©.- durch. Entfärben und filtern durch, Aktivkohle g©r©inigt₉ dann eingedampft und zu einer gesättigtes. Oa(OH)««Lösung gegeben«, Aus der heißen Lösung fielen di© AldoasSiaE¹© in Fo» von-basischem Ealisiumaldonaten aias_o Aus den Jfiltrat i-mT&^n mittels -eines stark sauren Ionenauiitauiickfoarsges das Salzium und mit ©inem schwach basischen IomemauBtangefeAars (lsteEiite IM" 64^M)-die übriggebliebenen Bionsämrea eatfersfe xmß. daaaefe," dmraä Biinigung mittels verschiedener- !©aesaiiiteiisieM&ar^© (stark basischem "Jbiberlite IM" 411" rad stasis βωιχ&Ά ⁿMb®rl±t® IS 120") eine farblose flüssigkeit uad eis konseatriert©!? Sirup erhalten. Nach, der papi©rchromatog£®.pM©©h©a Jkm&Xje® b©et®ad d<sr Sirup aus 73% Maltulos©^ 1% Maltoteiialos©₉' Λ% Maltose, 2?έ Haltotriose und Λ% anderen Oligoeacetesldoao B©iog©a auf d@n Maltosegehalt ₉ lag die %

Bas als unlösliebes Ealsinffisalz aligetreaate Bionat ifarde im fünffachen Wasserroliiii©n g©löüt.Taad inrefe- allsählich©© Zugeben vardüimter Schwefel sins¹® tas Salsiras als KalsiiA@mlpJb.at ausgefällt«, Mit ©imeia EatioaamgtaiaaelJaag's ("Ämb®E¹IIt© IS 120") wurde das r@i3feli@h© Kalsims nad aitf ©ia©a üchwacSs. basisefe©n Ionenaußtaias©Mia2?s ä©e> S©to©f©lsOüt oatfQrat imd durch liadampfen d©r ^οΙβθβ Issssmag ia ?oJm.MQ ©ia HsltoMongiusisa ©nt·=· iialtendes¹- Simsp gowoaaoao Mq AiiifeQiat© lag b@i 41?i₉ b©aog®a auf die v©ri#©adot©B Ealt©oomoa,g©ao 31© p&piQretaos&togKiphi«= sske limlyse ©sgafe§ daß soboa gosamgoa HoagQS HaI¹OaIoSe₉ Mal·= tose φ MaltotrinilosQ iaad Halt©^-5?3?i©aeE"a^© das J?Boctakt moks al©

O O O ' (

95% Maltobionsäure enthielt.

Beispiel 2:

Die nach Beispiel 1 kultivierte Pseudomonas amyloseramose (ATCG 21262) und die daraus gewonnene Ot -1,6-Glukosidase wurde zur Bereitung von Sirup mit einem Halt·segehalt des Peststoffes von 92% verwendet. 1 1 einer 15%igen Siruplösung ließ manmit 200 ml Ammoniaklösung vom spez.Grew. von 0,88 4 Tage lang bei 35°C reagieren, bis die optische Rotation kon- | stant blieb, worauf die Lösung mit Schwefelsäure auf den pH 5,8 neutralisiert wurde. Nach Zugabe von 0,5% flüssiger Haisauf quellung, 0,06% Kaliumdihydrogenphosphat und 0,025% Magnesiumsulphat wurde die Mischung sterilisiert und Pseudomonas frag! (ÜBEL· 25) inokuliert und gemäß Beispiel 1 unter Luftzufuhr kultiviert, wobei der pH-Wert mitKaliiumkarbonat eingestellt wurde. Aus der konzentrierten, vom Kalziumkarbonat-Niederschlag filtrierten und gekühlten Lösung kristallisierte die Aldonsäure als basisches Kalziumsalζ aus, das man nach Abschleudern mit einer geringen Wassermenge wusch. Mutterlösung und Waschwasser wurden mit Aktivkohle entfärbt, eingedampft und durch Ionenaustausch gereinigt. Sie Ausbeute betrug-35%«V^er*^chn^e<fc auf Maltose, in Pore von hellgelbem Sirup.

Das Ausfällen des Kalziums aus der Maltobionsäure erfolgte nach Beispiel 1. Die Ausbeut· an Aldonsäuresirup, bezogen auf di· verwendet· Maltosemengen, betrug 45%.

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Beispiel 5;

Die nach Beispiel 1 gewonnen© Haitos® wurde auf 2 1 zu einer 15#igen lösung verdünnt und diese mit 2,0 g Kalziumhydroxid bei 35°0 3, 4 Tage behandelt. Die Beaktionslösung neutralisierte man mit CO₂ und nxfc entfärbte mit Aktivkohle, gab dann 37 g Kalziumkarbonat je 1 Lösung, hierauf 5 g der nach Beispiel 1 gewonnen Bakterienzellen zu und kultivierte unter starkem fiühren und Luftzufuhr 15 h bei 3O°0. Die erhaltene Bionsäure fiel nun wie in Beispiel 1 in Form von basischem KaI-ziumsalz aus. Das Maltulose enthaltende Filtrat wurde mit einem Ionenaustauschharz entfärbt und entsalzt* Nach Eindampfen erhielt man 150 g süßen Sirup. Die Ausbeute _% bezogen auf Feststoff, lag bei 47%, der Anteil an Maltotriulose belief sich auf einige wenige Prozent» Daa aus der Maltobionsäure abgetrennte Kalziumsala wurde w±® in Beispiel 1 vom Kalsium befreit und entfärbt. Die Ausbeute von Maltotrionaäure enthaltender Haltobionsäure betrug

Baispiel 4:

Eine 20%ige Aufschlämmung gereinigter Maisstärke wurde 20 min bei 160°0 kontinuierlich bis sua D.E. von 2₉5% verflüssigt, dann rasch auf 60⁰O gekühlt und mit 20 E/g St. fi-Amylase behandelt. Nach Herabsetzen der Viskosität kühlt® man auf 4-5⁰G, g»b 20 E/g St. O^ -1,6-Crlukosidas® von Lactobacillua (ATGG 8008) zu und verzuckert® 30 h beim pH 6,0 und 45⁰C lach Entaktivierung der Enzyme durch Koches, Entsalzen und Bsinigen mit Aktivkohle und lonesÄUStRusofehara bestand der feststoff d@i

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konzentrierten Produktes zu 80$ ■ βάβ Maltose _f-weniger als 15$ Maltotriose sowie geringen Mengen fetraose und Pantaose.

Der gewonnene Maltosesirup wurde auf 5Q% eingedampft und mit Ätznatron ein pH von 10,0 eingestellt, worauf man durch Erhitzen in einem kontinuierlich arbeitenden Gefäß bei 95°0 5 min isomerisierte, die Beaktionslösung mit Salzsäure unter raschem und kontinuierlichem Kühlen neutralisierte, das Produkt zwecks Entfärbung durch eine 4 m dicke Schicht granulierter Aktivkohle führte und durch Ionenaustausch entsalzte. Im gewonnenen hellgelben Sirup wurde papierchromatographisch festgestellt, daß der isomerisierte Sirup aus 45% Maltulose bestand sowie Maltotriulose oder Tetraulose und einige andere unbekannte Stoffe enthielt.

Der 10bigen Lösung dieser Keto semi schung gab man 2₉5% Kalziumkarbonat, bezogen auf die Lösungsmenge_s dann als Beliydrogenas® 200 mg der gemäß Beispiel 1 gewonnenen Bakterienzellen Je 10 g der Saccharide zu und rührte die Mischung 4-0 h unter Belüftung bei 30°C, ohne daß sich jedoch praktisch eine Mdos©™ Beaktion zeigte. Die Beaktionslösung wurde mit Holsskoiile ent« färbt, filtriert, mit einem Kationenaustausciihars entkationisiert und auf einem schwachen oder mäßigen lonenatistaiischharz , adsorbiert; die entsäuerte und entfärbte Setoselösang dampfte im Vakuum bis zur Sirupform ein. Ausbeute im Ketoee 4%, bezogen auf die Menge des Ausgangsstoffes. Papierchroaatographisch stellte man feet» daß das Produkt außer HaHmIo»β als

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Ketoeebestandteil noch geringe Anteile Triulose und Teträulose sowie einen sehr gelingen Anteil Aldo se enthielt. Die am Ionenaustauschharz absorbierten Bion-, Trionsäure usw, wurden mit verdünnter Schwefelsäure verdrängt, die gewonnenen Produkte mit Kalziumhydroxid neutralisiert, mitlktivkohle entfärbt und eingedampft, dann möglichst viel Schwefelsäure mit Bariumchlorid ausgeschieden, die restliche Flüssigkeit mit Kationaustauschharz gereinigt und ein farbloser Sirup mit einer Ausbeute von 41#, bezogen auf den Ausgangsstoff, erhalten.

Beispiel 5 t

Einer gemäß Beispiel 1 bereiteten. 20# md durch Aufkochen entlüfteten Maltoselösung wurden große Mengen dee lohn und Haas-"Amberlite IBA 400" zugegeben^ hierdurch das Iließvexraögen der Lösung gesenkt und ditse durch Sf 1 .geführt. Hierauf erhitzte man sie über 5 h-b®i einer konstanten temperatur von 70°0 bis zu einem IsomerisatiömegraJ. ψοά $%_t reinigte mittels der Ionenaustauschharz© "imb^rlitt Il 120 uad' IE 411" -und. dann dampfte man sie «in.Bar g©wosis.eii« Sisip war 'sehr süß und als Süßmittel geeignet.

Ein feil dieser !ZuökÄrlSsOTg mxä die" n&Qh Itisplel 1" nen BaJctvrienselldiä due
lung nach Beispiel 3- uatersogea^

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Nachfolgend wird die Anwendbarkeit der erfindungsgemäßen Verfahrensprodukte hei der Bereitung von Nahrungsmitteln und Getränken näher beschrieben.

Versuch 1; Bereitung eines kohlensäurehaltigen Getränkes. Der Ansatz für 10 1 eines ziderartigen Getränkes bestand aus:

das neue Süßmittel (9Q# Maltulose im ?00 g Trockenzustand)

Saccharin 12 g |

Kochsalz 2g

Zitronensäure usw. 60 g

Aroma 50 ml.

Die filtrierte und in üblicher Weise mit Kohlensäure versetzte Lösung wurde auf Flaschen gezogen. Das neue Süßmittel gibt dem erfrischenden Getränk eine verfeinerte und füllige Süße, harmoniert ausgezeichnet mit seinem säuerlichen Geschmack und dem künstlichen Süßstoff und verleiht dem Getränk einen leichten und kühlen Nachgeschmack.

Versuch 2; Bereitung eines Orangendicksaftes. Es wurde ein Gemisch von 79 1 eines fünffach konzentrierten Orangensaftes, 750 1 einer 6Q#igen Lösung des neuen Süßmittels (87% Maltulose und geringe Anteile höherer Ketosen), 40 kg Zitronensäure, 5 1 Orangengrundmaese und 2,5 1 Orangenessenz mit Wasser auf ein Gesamtvolumen von 1000 1 verdünnt. Das neue Süßmittel harmonierte gut mit den Orangen und ver-

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stärkte deren säuerlichen Geschmack und Aroma. Ba das Süßmittel schwer kristallisierbar ist, erhält man einen vielfach stärker konzentrierten Saft als andere konzentrierte Fruchtsäfte, der jedoch nicht kristallisiert.

Versuch 5: Konservierung von Mandarinen. Zum Einkochen von Mandarinen wurden aus 69 kg des neuen Süßmittels (Maltulose 85%, Wassergehalt 20%), 30 g Saccharin und Wasser 100 kg Sirup bereitet. Sodann wurden Mandarinen geschält, in einzelne Scheiben geteilt und in den Sirup gelegt, die Dosen geschlossen und auf die übliche Art sterilisiert. Das neue Süßmittel gab dank seiner Viskosität den Früchten den richtigen Glanz und verlieh seine milde Süße, harmonierte gut mit dem säuerlichen Orangengeschmack, betonte diesen und bewahrte ihr natürliches Aroma. Der osmotische Druck war niedrig und die Ausbeute zufriedenstellend.

Versuch 4; Tomatenketchup. .

Tomaten wurden geschält, gepreßt, auf 50% konzentriert und 10 1 des erhaltenen Tomatenpürees vermischte man mit nachstehenden Bestandteilen: 800 g (im Trockenzustand) des neuen Süßmittels (90% Maltulosegehalt, 10% höhere Saccharidketosen), 100 g Kochsalz, 100 ml einer 30%ig©n Essigsäure,, 50 g Zwiebeln, 2 g einer Gewürzmischung, 5 g Melken, 12 g 5£imt, 2 g Muskat und 1 g Cayenne-Pfeffer und bracht® die Mischung auf spez.Gew. von 1,128. Sie ist keiner Farbänderung unterworfen, behält während der gesamten Lagerzeit ihre klare Farbe und ihren Glanz,

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ist von milder Süße, wobei das Süfimittel gut mit dem natürlichen Somatenaroma harmoniert.

Versuch 5; Bereitung von Speiseeis.

Bas gut zur Bereitung von kühlen Erfrischungen, wie Speiseeis, EiSOdLlCh₉ Eislimonade und Eistorte geeignete neue Süßmittel benatzte man wie folgt zur Herstellung von Speiseeis: 50 Teile Frischmilch, 15 Seile Frischsahne mit einem fettgehalt von 45%, 30 Seile kondensierter Magexailch, 5 Seile des neuen Süßmittels (85% Maltulose, 15% Haltotrios· usw.) und 0,5 Seile Hatriumalginat als Emulsionsstabilisator wurden homogen gemischt und bei einer Temperatur zwischen 50 und 75°G zusammen geschmolzen. Bei 60 bis 65°C filtrierte man die Mischung, dispergierte dann das Fett gleichmäßig, erhöhte den "Überlauf" (over run) mittels «ines Homogenisators, pasteurisierte 30 min bei 70⁰O₉ kühlt·, altert· bei einer Temperatur von 3 bis 5⁰C und vereiste in einer Eismaschine. Bas Speiseeis hatte «ine fein· SIiSe und war deshalb ale Erfrischung sehr geeignet. Sank «eint» großen Molekulargewichte hat da« Eis einen verhältnismäßig hohen Schmelzpunkt, einen guten "Überlauf" (orer run) sowi· ein gut·» Aroma und einen gut#n Geschmack.

Yereuch 6: Bereitung einer "Oaetella"-Sandtort·, Der einiiigartige Geechmack und di· locker« Struktur der sogenannten *Casteila^H-Sandtorte, einem Gebilde aus Zucker, Eiern und geringen Mengen Weieenmehl, hängen von der verwendeten

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hatten einen einheitlichen Glanz und «ine einheitliche Form und fühlten sich sehr leicht und trocken an, waren -Knusprig und lösten sich sofort im Hunde auf. Ihre Süß© war leicht, und sie waren frei von Grobteilen. Der Oligosaccharidanteil des verwendeten Süßmittels gab d®n Plätzchen Glanz, oim® daß, wie üblich, Stärkesirup hinzugefügt war.

Versuch 8: Bereitung von Erdbeergelee»

Der Ansatz bestand auss. 800 kg des neuen Süßmittels (Beinhoits» grad der Maltulose 86%, Gehalt 10% im Trockensustand), 11,4· kg kondensiertem Fruchtsaft (auf 1/100 konzentriert mit 121 g Zitronensäure) und 10,0 kg Pektin, (in 4%igex wässrige rLö sung)-.· Man bereitete aus dem Gemisch eine heiße sirupförmige Losung ₉ der bei konstanter ^temperatur eine -PektinlSsung sowie., ein entpektin!sierter Fruchtsaft zugegeben wurde«, -Dia. gesamte Losung wird dann bei. einer temperatur von 80⁰C gehalten,» IaMi Einstellen des pH auf. 3,1 dampfte man im Tatanam bei einer Eadtempe-. ratar von 1OJ⁰G ein. Üblicherweise müßte man zur teleeberei·=· tung eine Zuckermenge verwenden^ die mein? als die Hälfte des Gewichts des Produkts selbst ausmacht, wodurch das Gele® au zuckrig wird. Das neue Süßmittel hingegen verleiht dem Gelee eine milde Süße, entsprechend dem heutigen. Geschnack; die Gliederung verläuft optimal, ohne daß durch die Säure die Maltulose .abgebaut wird oder es zu einem Auskristallisieren.kommt. *

Versuch 9; Bereitung von Buttercreme,, 1 kg des neuen Süßmittels (85% Maltulose, 15% Maltoferiulose und

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wurde bei 105 G zu ©i&©m 8±rap_ gekocht_s ämm. gekühlt und langsam is Bactefett (1000 al Kürsongefett), das nan in einem Mixer rührt₄ gegosieao I#©an di@ liisehiaag ©im® glatt© raid glänzende Oberfläche hat, wird si® mit gesiagaa Mengen Aroma und Flüssigkeit (liquors) versetzte Das gewonnene-' Psredukt zergeht weich im Mojid®₉ hat sia© mild© Süß© und verträgt sich gut-mit" den ¥ersBi©ruag3'bestandteil©a (decoration eake)» ■ ■ ■' .

Versuch_10; Bereitung ύοά Puddingcreme.

1 kg.Maisstärke wurd© mit 1₉9 kg des neues SüBmitt©ls und 8 g Kochsalz gemischt j dem Gemisch werden unter Mlhrea zuerst 2₉8 kg Eier₉ dann bei niedriger !lamme allmählich 10 1 kochende Milch zugeg®b@n_o Wenn die ganz® Mischung vollständig gelatiniert und durchsichtig ist₉ x-iird sie gekühlt wan. mit Aroma versetzt ο Bas Produkt war nicht zn suckrig uad blieb lang© stabil und w©ish_g so daB aaa ©s für viel®- l&chensorten verwenden konnte.

Bereitung harter BonbonäropSo

60 Τ©5,,1θ granuliert©a Zuckers und 20 feil© Stärkesirup vn&rden in Wasser %u künstlichem Honig gelöst_§ worauf man die Lösung unter Zugabe von 2 Teilen. d@s neuen Süßmittels (90% "Maltulose, 10% Maltotriulos© usw„) in ®intm Yakuumkochar bei 130°C bis auf ©in Massergehalt von 1 bis 1_S5% herunterkochte und nach Kühlen gub mit 0_s8 Teilen Zitronensäure„ souie etwas Farbstoff und Aroma durchknetete,, Bei einer Temperatur von 80°C wurde

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die Masse durch Bruckrollen göfonatr -linz-oh das n&ue Süßmittel wurde die .starke Süße üblicher Irops gemildert;, der Crlanz ver_r "bessert und die Möglichkeit des Auskristallisierens verhindert«,

Versuch 12; Bereitung .von Schoteoladenkernen. · Das gemäß' Versuch 11 auf einen Wassergehalt von 1 bis 1,5$ heruntergekochte Produkt wurde nicht länger bei eimer, etwas geringerem Temperatur erhitzt» dann mitAromagtoffen, farbstoff, Zitronensäure -Tisw. in einem Mischer. zu klebrigem Gel©© . | verknetet, in kleine Stücke geformt und abgekühlte. Oder aber, man ließ die kleinen Bälle solange sie noch heiß waren»' unter verringertem Brück auseinandergehen, bis sie Xugelfossa -ansah- -. men. -In beides -Fällen wurden die Kugeln axt Schokolade'- überzo.- ■ gen. Die Kerne waren voll, nicht sehr süß und hasaoniertea mit der Schokolade.

Versuch Ig₁; Bereitung kondensierter SüBmilch. . . ■ . ■ Frischmilch, mit eingestellte® Fettgehalt pasteurisierte- μθ,ώ. sofort bei. 110'bis .13O⁰O, dampfte sie nseh Zusatz-des a©u@a -ti Süßmittels'(9OJ6 Maltulose)ia einer .Mengo' von 15% der frisch- milch ein, 'kühlte dann auf sine Ssasper&tm?'unter 15'⁰G behsoiaelt zweeks kleinster Mftsilnag des? MilekSBek@£&ristall© Das neue'Süßmittel verhindert© äas .iiigSsäffi ililchzTickitrs, so daß sich ®Ϊ2. a-oaeg-ose·© P g -samme-nsetzung bildete: 25% fässer $ 2$% rfilch als froek wicht, 7% Fett j 7^EiMeIS₅ 14# ia^stos©^ I₀^ Asch©-, und des nei'eii Süßjs:-ttels^ Bis £^ΏΑ92ειιϋδ1ι äatte ©las seliöa® Ite

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einen sahnigen Glanz und ©in© geeignet© Tiskosität«, Bas Fett war gründlich, in der Milch äispergidrt* BerMilclizuck©r'in Form von fein pulverisiertem Sri stallen solmeckt© safer auge« nehm und hatte nur einen geringfügigen

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Claims (2)

2Ü37202 Mimchen 2-.Γ viü-rikj-eiKfi·. έ 2?»Juli 1970 SJ/Hu hao 7110 Patentansprüche

1. Verfahren zur gleichzeitigen Gewinnung von Ketosen und Aldonsäuren aus verflüssigter Stärke, dadurch g e k β η η ζβ lehne t , daß man

(a) verflüssigte Stärke mittels <7C-1,6-Glukosidase und ß-Amylase in ein hauptsächlich aus den Aldosen Maltose und Haltotriose bestehendes Hydrolysat überführt,

(b) die erhaltenen Aldosen in alkalischer Lösung zu den Ketosen Haltulose und Kaltotriulose ison®riaiert_$

(c) die im Isom#riaationsg@iai®oh nicht isomerieiert gebliebenen Aldosen mittels einer Behjdrcgeiia.se zu Aldonsäuren oxydiert und diese von den Ketosen abtrannt«,

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Sehydrogenase eine Lactoae-Dehydrogenase, insbesondere einen Stamm der Gattung Pseudomonas, vorzugsweise P. graveolens (NBHL 14) und P. fragi (NBBL 25) anwendet.

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3· ?«3rfitetm daß sau cü@ Hväa^üssQ^soSitM in JIs«9rfetsi.QSiig|eHn»8©&- kulti— vitrt und di· •in· s weiteiea Isom«risafelönsgäaiscli©s

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