DE2055028A1

DE2055028A1 - Verfahren zur Gewinnung von Starkesirupen

Info

Publication number: DE2055028A1
Application number: DE19702055028
Authority: DE
Inventors: Shigetak i Nan Tsu\ama Naoto Kunmoto Masashi Sugimoto Kana ne Okavama Okada (Japan)
Original assignee: Havashibara Ken Okavarm (Japan)
Priority date: 1969-11-09
Filing date: 1970-11-09
Publication date: 1971-06-16
Also published as: NO132356C; IT1044206B; BE758662A; US3703440A; DE2055028C3; CH530469A; NL164605B; DE2055028B2; CA966718A; SE369200B; NL7016343A; FR2069158A5; NO132356B; NL164605C

Description

Ken Hayashibara 9- November 1970

Okayama / Japan SJ/Hu

kho 7127

Verfahren zur Gewinnung von Stärkesirupen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung nicht kristallisierender, stark süßer, farbechter, hitzebeständiger Stärkesirupe, die als Hauptbestandteil Oligoglukosylfruktose enthalten und mit Hilfe des Enzyms Bacillus macerans aus verflüssigter Stärke bereitet werden.

Unter Oligoglukosylfruktose werden Oligosaccharidzucker verstanden, deren reduzierende Enden mittels oL -1,4-Bindungen mit Bohrzucker (Saccharose) verbunden sind und die bekanntlich durch Einwirkung von Bacillus macerans auf Lösungen eines Gemisches von Cyclodextrinen und Bohrzucker erhalten werden (vgl. B. French u.a., J.B.C. 2§/¹953, 2387). Mittels dieser Gleichgewicht sum se tzung können jedoch die Cyclodextrine nicht vollständig im Bohrzucker umgewandelt werden. Die nicht umgesetzten Cyclodextrine, die sich schwer im Wasser lösen und eine (Trübung der Sirupe bewirken können, lassen sich nur mittels organischer

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Lösungsmittel, wie Trichloräthylen, die jedoch für Anwendungeil in der Lebensmittelindustrie nicht erwünscht ist, entfernen.

Bei Versuchen, die man im Hinblick auf die erwünschte Anwendbarkeit der Oligosaccharide als hochwertige Süßmittel durchführte, wurde überraschenderweise gefunden, daß beim Verfahren ssur Gewinnung von Oligoglukosylfruktose durch Einwirkung von Bacillus macerans auf gelöste Gemische von verflüssigter Stärke und Rohrzucker erstere in Bohrzucker fast ohne Bildung von Cyclodextrinen überführbar sind. Vöiter fand man, daß die erhaltenen Sirupe - außer einer erhöhten Süße, die derjenigen von Bienenhonig ähnlich ist, - verbesserte physikalische Eigenschaften aufweisen. So haben sie infolge ihres geringeren Gehaltes an reduzierendem Zucker als übliche Stärkesirupe eine geringe Neigung zur Verfärbung beim Erhitzen mit Proteinen und Peptiden.

Mit Hilfe von Bacillus macerans werden zwar bekanntlich Cyclodextrine im industriellen Ausmaße gewonnen, jedoch ist, wie gefunden wurde, die Wirkung des Enzyms i« wesentlichen nicht die Bildung von Cyclodextrinen, sondern eine Umwandlung in Zucker. Man fand, daß bei Einwirkung des Enzyms auf linearkettige Oligosaccharide vom Polymerisationsgrad (P.G.) über etwa 10 eine intramolekulare Überführung unter Abbau der Oligosaccharide zu solchen mit 6 Glukoseresten und Bildung von Oyclodextrinen bewirkt wird. Kommt dagegen das Enzym auf Oligosaccharide von niedrigerem P.G., d.h. unter 8, zur Einwirkung, so findet, wie

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gefunden wurde, keine intermolekulare Umwandlung und demnach keine Gyclodextrinbildung statt. Schließlich wurde gefunden, daß die gebildeten Oligosaccharide in Gegenwart eines geeigneten Zuckerakzeptors charakteristische gemeinsame Umwandlungsprodukte bilden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man

(a) Rohrzucker und/oder Iruktose und/oder Glukose enthaltende Zuckergemische in Lösungen verflüssigter Stärke als Akzeptor einverleibt und

(b) auf die Gemische Amylase von Bacillus macerans einwirken läßt.

Als Zuckerakzeptor dient vor allem Bohrzucker, ferner Fruktose und/oder Glukose, Maltose, Maltobionsäure, Cellobiose, Turanose, Panose, Isomaltose und verschiedene Glukoside. Stark süße, hochwertige Sirupe erhält man vorzugsweise mit Bohrzucker als Akzeptor.

Als Ausgangsstoffe sind erfindungsgemäß zahlreiche Stärken, z.B. von Süßkartoffel, Kartoffel, Mais und wachsartigem Mais, sowie Amylosestärke anwendbar. Die Stärkeverflüssigung erfolgt in bekannter Weise mittels Säure oder Enzym. Durch Anwendung eines Verflüssigungsenzyms wird der Anteil an hochmolekularen Oligosacchariden mit über 10 Glukoseresten (G.R.) schnell herabgesetzt und solche mit etwa 6 bis 7 G. H. erhalten, die in der

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- 4- -nachfolgenden Umsetzung am wirksamsten sind.

Venn das Glukoseäquivalent (D.E.) der mittels Enzym verflüssigter Stärke bei über 10 Gew.% liegt, bewirkt der Einsatz des Bacillus macerans kaum eine Bildung von Oyclodextrinen. Falls jedoch die verflüssigte Stärke einen D.E. von etwa 7% aufweist, so bildet sich als Nebenprodukt eine gewisse Menge an Oyclodextrinen (vgl. unten Versuch A). Bei Anwendung von mit Säure verflüssigter Stärke vom D.E. über 10 bewirkt Bacillus macerans schwerlich eine Oyclodextrinbildung. Da es sich um eine Umwandlungsreaktion handelt, können Stärkekonzentrationen von 5 bis 4-3% (Trockengewicht) ben&utzt werden; bei einem Gehalt über 4-5% Stärke wird die Einwirkung von Bacillus macerans leicht gehemmt.

Die beim erfindungsgemäßen Verfahren stattfindenden Vorgänge werden nachstehend für die Fälle der Anwendung von Bohrzucker als Akzeptor näher erläutert:

Obwohl der Bohrzuckergehalt der Sirupe auch von der angewandten Stärkekonzentration abhängt, kann zur GewinnungKron Oligoglukosylfruktose enthaltenden Sirupen von 1 bis 60%igen Bohrzuckerkonzentrationen ausgegangen werden. Jedoch kann im Falle, daß die Konzentration der verflüssigten Stärke hoch, die Bohrzuckerkonzentration dagegen verhältnismäßig niedrig ist, die verflüssigte Stärke nicht völlig an Bohrzucker gebunden werden; sie neigt vielmehr zur "Hydrolyse und erhöht leicht den Anteil an reduzierenden Zuckern in den Stärke Sirupen. Ist die Bohrzucker

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konzentration dagegen höher als diejenige der Stärke, so bleibt - obwohl die meiste Stärke an ßohrzucker gebunden wird— eine große Menge nicht umgesetzter Stärke donnoch übrig.

Der erfindungsgemäß angewandte Bacillus macerans stammt von folgenden, Amylase absondernden Stämmen: IFO 34-90 (Institute for Fermentation, Osaka), IAM 1227 (Institute of Applied Microbiology, Universität Tokio) sowie ATCG 8244, 7048, 7068, 8510 und 8515· Die Stämme werden in bekannter Weiae auf einem aus Sojabohnenkuchen und Maislaugenwasser bestehenden Nährboden bei 30⁰G unter Rütteln in 3 Tagen mit anschließendem Filtrieren der Brühe kultiviert. Enzymlösungen, die durch Kultivieren der Stämme auf feinen Kartoffelschnitzeln bei 40⁰C durch 2-wöchentliches Stehen und Filtrieren der Kulturbrühen erhalten werden, sind erfindungsgemäß ebenfalls anwendbar. Selbstredend können auch die z.B. mit Ammonsulfat erhältlichen Aussalzprodukte und mittels organischer Lösungsmittel gereinigten Enzyme benutzt werden. Die Aktivität der vorstehend erhaltenen Kulturlösungen beträgt gewöhnlich 2 bis 3 Umwandlungseinheiten (conversion units) je ml Kulturflüssigkeit, gemessen nach der Methode von Tilden & Hudson ("Starch Handbook", Publisher: Asakura Shoten, revised Edition, 310). Angewandt Werden 0,1 bis 2 Enzymeinheiten je g Stärke (E/g St.). Stärkesirupe, di· den meisten Anforderungen entsprechen, erhält man in der Inkubationszeit von 1 bis 3 Tagen beim pH um 6,0, vorzugsweise zwischen 4,5 und 8,0. Die Enzyme sind bis zu etwa 50⁰G beständig, - in Gegenwart von verflüssigter Stärke bis zu 55⁰C, und bei dieser Temperatur

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kann die erfindungsgemäße Umsetzung erfolgen. Sehr geringe Mengen der gewonnenen Stärkesirupe, die mit Aktivkohle und erforderlichenfalls mit Ionenaustauschern gereinigt und im Vakuum eingedickt werden, lassen sich papierchromatographisch untersuchen.

Versuch A.

Eine Aufschlämmung von 6 g Kartoffelstärke in 600 ml reinem Wasser wurde mit 600 Einheiten (Lintner-Sollied-Methode) eines Verflüssigungsenzyms versetzt, im kochenden Wasserbad gelatiniert und dannbei 65⁰C verflüssigt; nach 1/2, 1,3 und 6 Stunden wurden je 100 ml-Fraktionen entnommen. Nach Entaktivieren der restlichen Enzymwirksamkeit der Reaktionsmischungen durch Erhitzen und Zusatz von 10 g Rohrzucker und 5 ml Bacillus macerans (3 Umwandlungseinheiten je ml) zu jeder der 100 ml-Fraktionen! wurde bei 4-0⁰C 2 Tage lang inkubiert. Gegen Ende der Inkubation setzte man 1 ml Trichloräthylen zu und schüttelte stark, worauf die gebildete Cyclodextrinmenge bestimmt wurde. Wie aus der folgenden Aufstellung zu ersehen, war bei einer verflüssigten Stärke mit einem D.E. über 10% kein Cyclodextrin gebildet worden:

Baktionazeit 1/2 1 3 6 h

D.E. verflüssigter

Stärke 4,0 7,0 16,4 19,7%

Cyclodextrinbildung

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Versuch B.

Der gemäß Versuch A nach 3 Stunden erhaltene Sirup wurde papierchromatographisch untersucht, und zwar durch viermaligen Aufschluß nach der aufsteigenden Methode mit einem Lösungsmittelgemisch von n-Butanol, Pyridin und Wasser im 'VöLumenverhältnis 6 : A- : 3.

Das entwickelte Chromatogramm machte man einerseits mittels eines Anzeigereagenzes (vgl. Ivor Smith: "Chromatography", J S. 168) sichtbar, wobei die eindeutigen Flecke mit G2F, G3F und G4F (GF bedeutet "Glukosylfruktose-Beste") bezeichnet udxL auf dem Papier entwickelt wurden. Sie bestanden aus Oligosacchariden, gebunden an Rohrzucker an ihren reduzierenden Enden und konnten mit Handels-Saccharase zu den entsprechenden Oligosacchariden und Fruktose umgewandelt werden.

Andererseits wurde das entwickelte Papierchromatogramm unter gleichen Bedingungen mit Silbernitrat-Reagenz sichtbar gemacht, wobei nur reduzierende Zucker und Glukoce aufgezeigt werden { können. Diese mit G1, G2 ...G1O bezeichneten Flecken bestanden aus gewöhnlichen Maltooligosacchariden.

Die vorstehend beschriebene Umwandlungswirksamkeit von Bacillus macerans auf Gemische von Oligosacchariden und Bohrzucker wird nachstehend auf Gemische, die statt Kohreucker andere Zucker enthalten, ausgedehnt«,

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Versuche C.

Eine wässrige Mischung, enthaltend 22% einer sauer verflüssigten Stärke vom D.E. 13 und 1% Zuckerakzepter (ausgenommen Rohrzucker) wurde nach Zusatz eines Kulturfiltrats von Bacillus macerans beim pH 6,0 und 55⁰C verzuckert. Als Akzeptor dienten Fruktose, fruktosehaltiger Invertzucker, isomerisierte Dextrose, Melasse, Hydrol oder "date extrakt". Auf Papierchromatogrammen der gewonnenen Hydrolysate wurden die Ketosen mit Phlorogluzin-Beagenz und die reduzierenden Zucker mit SiI-bernitrat-Beagenz identifiziert, wobei Flecken von Oligosacchariden vom P.G. 2 bis 3 wie auch solche von Glukose und Fruktose entwickelt wurden.

Flecken von mit Fruktose verbundenen Oligosacchariden seigten deutlich an leicht höherer Stelle der HF-Verte Oligosaccharide vom P.G. 2 bis 3'an, womit erwiesen war, daß ein wesentlicher Fruktoseanteil Mit Oligosacchariden verbunden war. Die Ergebnisse der quantitativen Analyse zeigten bei papierchromatographischer Fraktionierung ebenfalls, daß im Produkt überwiegend Oligosaccharide vom P.G. 2 vorlagen. Das Ansteigen der Bildung von umgewandeltem Zucker mit erniedrigtem P.G. wurde durch die Menge der anwesenden Fruktose bestimmt. Der Hauptbestandteil des Produktes waren Zucker mit einem P.β« von etwa 2 bis 5. Es wurde gefunden, daß 10 bis 50% der eingesetzten Fruktose in gebundene Fruktose umgewandelt waren.

Da, wie bereits hervorgehoben, es sich hier um eine Umwandlung

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handelt, kann diese bei der hohen Konzentration von 10 bis 4-5% erfolgen. Wird die Konzentration jedoch auf etwa 5Q# erhöht, so nimmt die Enzymaktivität leicht ab. Andererseits ist die Konzentration von Fruktose bzw. Invertzucker zu derjenigen der Stärke relativ; demzufolge kann die Umsetzung bei einer Konzentration unterhalb 60% durchgeführt werden. Ist jedoch die Konzentration der Fruktose niedriger als diejenige der verflüssigten Stärke, so verbindet sich letztere mit der Fruktose, die Hydrolyse schreitet fort und es zeigt sich die Neigung zur Erhöhung der Menge an reduzierendem Zucker. Erhöht sich das Konzentrationsverhältnis Fruktose : Stärke, so wird zwar die meiste Stärke mit Fruktose verbunden, aber eine große Menge unveränderter Fruktose verbleibt im Gemisch. Demzufolge sind durch Änderung des Verhältnisses von gebundener und unveränderter Fruktose spezifische Stärkesirupe erhältlich.

Wenn lediglich Fruktose als Akzeptor in Stärkehydrolysaten (D.E. 15%, P.G. 6,6) anwesend ist, so werden die Oligosaccharide aktiviert und die mit Fruktoee verbundenen Zucker G7F, ä G6F ... G1F gebildet, wobei die Produkte die üblichen Oligosaccharide G7 bis G 1 sowie unveränderte Fruktoee enthalten.

Iat dagegen der Akzeptor ein Zuckergemisch (Invertzucker) von Fruktoee und Glukose, so bilden dies« beiden umgewandelt· Zuk- ker (umgewandelte Fruktose und umgewandelte Oligosaccharide); demzufolge bleiben die endgültige Oligosaccharidaengen unveränderlich. Im Falle, daß die Hydrolyse gegenüber der Umwand-

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- ίο -

lungswirkung auf das Stärkehydrolysat vorherrscht, tritt eine Vermehrung des reduzierenden Zuckers ein. Versuche ergaben, daß die Hydrolyse vorherrscht, sofern sie die Menge an reduzierendem Zucker um 1 bis 2% erhöhtJWenn der Akzeptor ein nur partiell hydrolysierter Invertzucker, der restlichen Bohrzucker enthält, ist,so verbinden sich die aktivierten Oligosaccharide auch mit dem Rohrzucker. Ist jedoch die Verbindung mit Fruktose 1,2, wie im Fall von Rohrzucker, so ist eine Identifizierung von umgewandelter Fruktose und umgewandeltem flohr-™ zucker unmöglich. Da die Menge des als Fruktose festgestellten Rohrzuckers abnimmt, erweist sich, daß die Umwandlung mit Rohrzucker erfolgt. Im Falle, daß die Verbindung der umgewandelten Fruktose nicht 2 ist, haben sich zwei Arten von umgewandelten Oligosacchariden mit verschiedenen Molekularstrukturen gebildet, - nämlich Oligosylrohrzucker und Oligosylfruktose₉ wie dies mittels Papierchromatogrammen nachweisbar ist.

Da "date sugar", durch Isomerase oder Alkali erhaltener iso- ^ merisierter Zucker sowie Melasse sämtlich Gemische von Fruktose und Glukose bzw. in manchen Fällen von Fruktose, Glukose und Bohrsucker darstellen, können auch mit Hilfe dieser Akzeptoren die oben beschriebenen Bräuktionsprodukte erhalten werden.

Da Bacillus macerans eine auf Dextrine einwirkende Amylase ist, ist es selbstverständlich, daß bei Vorliegen verflüssigter Stärke, die große Mengen an verzweigtem Dextrin enthält, die

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gleichzeitige Anwendung von ?C-1,6~Glukosidase die e<i-1,6-Glukosidbindungen derartiger Dextrine entfernt -und diese der Umwandlungsreaktion zuführt. Hierzu werden 10 "bis 20 Einheiten je g Stärke an Enzymen, beispielsweise von Stämmen der Gattungen Lactobacillus, Nocardia oder Acetomycetes_?vor oder während der erfindungsgemäßen Umsetzung zugesetzt, - vor allem solche Enzyme, die hitzebeständig sind und ein Wirkung sop timum beim pH von etwa 6,0 haben. Hierdurch wird die Umwandlungsreaktion durchgreifender gemacht und auch das Filtrieren der Sirupe erleichtert.

Die erfindungsgemäß erhaltenen, 50 bis ?0%igen, gereinigten Zuckersirupe können durch Sprühtrocknung in leicht zu handhabende Trockenpulver, die eine hohe Süßkraft, aber eine verhältnismäßig geringe Hygroskopizität aufweisen, überführt werden.

Beispiel 1.

Eint Aufschlämmung von 500 g Kartoffelstärke in 4,5 1 reinem Wasser wurde nach Zugabe von 5000 Einheiten Verflüssigungsenzym im kochenden Wasserbad gelatiniert und bei 65⁰O 3 Stunden behandelt, bis ein D.E. von 16% erreicht ist. Dann kochte man auf, gab 500 g Rohrzucker zu und inkubierte bei 40⁰O 2 Tage lang mit 250 ml einer getrennt bereiteten Lösung von Bacillus macerans (3 Umwandlung seinhe it en/ml). Zu Beginn der Umsetzung hatte das Beaktionsgeaisch den spezifischen Stärkegeruch und die Süße von Rohrzucker, jedoch verschwand dieser Geruch mit Fortschreiten der Eeaktion und die Süßigkeit wurde derjenigen

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von Honig ähnlich. Das fertigeUmsetzungsgemisch entfärbte man durch Zugabe von 0,5% (je Trockenstoff) Aktivkohle, reinigte mit Ionenaustauscher und dampfte bei Unterdruck ein. Die papier chromatographische Prüfung ergab, daß etwa 15% Rohrzucker mit Oligosacchariden verbunden sind.

Beispiel 2.

Man arbeitete nach Beispiel 1, gab jedoch nur 50 g Bohrzucker fe zu, wodurch im erhaltenen farblosen und durchsichtigen Sirup ungefähr 50% des Bohrzuckers mit Oligosacchariden verbunden waren.

Beispiel 3.

Es wurde gemäß Beispiel 1 unter Einsatz von 500 g löslicher Stärke und 750 g Bohrzucker verfahren. Der erhaltene konzentrierte Sirup war sehr hitzebeständig, farblos, klar und hatte eine im Vergleich zu Bohrzucker intensive Süßigkeit.

Beispiel 4.

Eine 40%ige Aufschlämmung von Süßkartoffelstärke vom pH 6,0 wurde nach Zusatz von 0,2% Verflüssigungsenzym bei 85 bis 90°G bis zum D.E. 13,4% und dann bei 80⁰C bis zum D.E. 22,6% kontinuierlich verflüssigt, hierauf durch Erhitzen inaktiviert und mit 2 E/g St. Bacillus macerans in Form seiner Kulturbrühe und 10 E/g St.«6 -1,6-Glukosidase, gewonnen mittels Lactobacillus plantarium (ATCC 8008), versetzt. Gleichzeitig gab man eine

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Fruktoselösung, deren Trockengehalt 1/3 der Stärkemenge entspricht, zu, so daß die Konzentration der Beaktionsmischung 40% betrug. Letztere wurde 72 h bei 55°G und pH 6,0 inkubiert, dann durch Erhitzen entaktiviert, mit 0,4% Aktivkohle entfärbt, filtriert, mittels eines Ionenaustauschers vom 3-Bett-Iyp enfcionisiert und entfärbt sowie eingedampft. Das Filtrieren und die anderen Arbeitsgänge waren durch die Mitverwendung der ,tL -1,6-Glukosidase erleichtert worden.

Der erhaltene Sirup war farblos, geruchfrei und hatte ine Süße ähnlich wie Bohrzucker, jedoch zarter. Bei Bäumtemperatür trat bei einer Konzentration von 75% keine Kristallisation ein. Durch Sprühtrocknung der Sirupe erhielt man Pulver mib 1 bis 3% Feuchtigkeit und verhältnismäßig geringer Hygroskopizität.

Die papierchromabographische Prüfung erfolgte durch 4nialige Entwicklung nach der aufsteigenden Methode mit einem Lösungsmittelgemisch von Pyridin-Butanol-Wasser 4:6:3 und die Kefcosebestiaunung mittels Phloroglucin-Reagenz, worauf jede Fraktion extrahiert wurde. Fruktose bestimmte man quantitativ nach der Cystein-Carbazol-Methode. Der Prozentgrad der Umwandlung wurde nach der Gleichung:

Gesamtmenge Fruktose der Oligogly-

_IT _Λ kosylfruktosen „__

üawandlungsgrad - x100

Gesamtmenge Fruktose in der Reaktionsmischung

berechnet.

109825/1259 ...14

Wie die anliegende Tabelle zeigt, betrug der Umwandlungegrad beim D.E. 15,4 50,2%, beim D.E. 22,6 dagegen 40,8%. Die Cyclodextrinbildung war im ersten Fall schwach, im letzteren garnicht meßbar. In diesem Fall war der Sirup durchsichtig.

Beispiel 5.

Man ging gemäß Beispiel 4 von gereinigter Süßkartoffeistärke aus} der Fruktoseanteil war demjenigen der Stärke äquivalent. Das Gemisch mit einer Endkonzentration von 40% ergab einen Sirup, dessen Süße diejenige des Sirups nach Beispiel 1 übertraf. Die Prüfergebnisse zeigt die vorgenannte Tabelle, - nämlich Herabsetzung des Umwandlungsgrades und Neigung zur Erhöhung der Menge an übrigbleibender Fruktose. Obwohl im Falle des Verflüssigungsgrades vom D.E. 13% der Umwandlungsgrad stieg, war die Bildung von etwa 1% Oyclodextrinen unerwünscht. Dennoch ergab eine Mitverwendung von 15 U/g St. r^-ijö-Glukosidase eine 2 bis 3%ige Erhöhung des Umwandlungsgrades und eine Herabsetzung der Filtrierdauer um 20 bis 50%.

Beispiel 6.

Eine 45%ige Aufschlämmung gereinigter Kartoffelstärke wurde nach Zusatz von 0,2% (je Trockenstärke) Oxalsäure bei 2 at bis zum D.E. 20 erhitzt, dann mit CaCO, auf pH 5t0 eingestellt und der sehr viskosen Lösung 54% Rohrzucker enthaltender Invertzucker und 2 E/g St. Bacillue macerans zugegeben, so daß die Konzentration 45% betrug. Die Inkubation des Gemisches dauert«

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...15

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60 h bei 55°C und pH 6,0. Aufarbeitung erfolgte wie im Beispiel 4. Der farblose, durchsichtige Sirup hatte eine milde Süße, ähnlich wie bei Fruktose und Eohrzucker; eine Kristallisation trat nicht ein. Die papierchromatographisehen Ergebnisse zeigt die Tabelle, wonach die Rohrzuckermenge abnahm, eine wesentliche Bildung von Oligoglukosylfruktose stattfand, aber keine Bildung von Gyp-lodextrinen zu beobachten war.

Beispiel 7.

Kartoffelstärke wurde mit Oxalsäure gemäß Beispiel 6 bis zum D.E. 20 verflüssigt und die neutralisierte 45%ige Lösung nach Zusatz einer äquivalenten Menge von rohrzuckerfreiem Invertzucker mit Bacillus macerans bei pH 6,0 und 55°O in 60 h umgesetzt. Der wie zuvor aufbereitete Sirup war demjenigen nach Beispiel 5 ähnlich. Die Süßigkeit war im Vergleich zu derjenigen von Fruktose sehr intensiv, aber milder. Die Kristallisierneigung des Invertzucker war im wesentlichen unterbunden, trotz der hohen Konzentration von 70 bis 75%. Durch die Verminderung des Fruktosegehaltes war eine gute HitzeStabilität erreicht. Vgl. Tabelle.

Beispiel 8.

Eine 40%ige Tapiokastärke-Aufschlämmung verflüssigte man mit 0,2% Oxalsäure durch Erhitzen bei 2 at bis zum D.E. 20, worauf die Lösung nach Neutralisieren, Filtrieren, Zusetzen der dreifachen Menge (hinsichtlich Stärke) von 34% Bohrzucker enthaltendem

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Invertzucker sowie 2 E/g St. Bacillus macerans und Einstellen auf 35% und pH 6,0 bei 55°0 in 48 h inkubiert wurde. Es wurde zwar nur ein niedriger Umwandlungsgrad von etwa 15% erreicht; das Zucker gemisch, bestand aus verschiedenen Oligoeacchariden und Oligoglukosylfruktose sowie Fruktose und. Rohrzucker. Der. aufbereitete farblose, geruchfreie, transparente Sirup kristallisierte kaum, ließ sich bei hoher Zuckerkonzentration gut handhaben und war dank seiner intensiven, aber milden Süße vorzugsweise zur Herstellung verschiedener Konditorwaren geeignet.

Beispiel 9.

Eine 35%ige Maisstärke-Aufschlämmung vom pH 5»O wurde in einem kontinuierlich arbeitenden und mit Mehrblatt rührer versehenen Verflüssiger, in welchen man Frischdampf einleitete, 10 min lang bei 150 bis 170⁰G bis zur ausreichenden Gelatinierung erhitzt, dann schnell auf 60⁰C aufgekühlt und, bevor eine Bückstufung des D.E. stattfinden konnte, mit 15 E/g St. Verflüssigung senzym versetzt, wobei man das Gemisch vom pH 6,0 bis 80⁰G in ein Lagergefää pumpte, in welchem die Lösung, sobald sie ein D.E. von 19% erreicht hatte, durch Erhitzen entaktiviert und dann auf 60⁰C abgekühlt wurde. Nach Zusatz der ^fachen Menge (hinsichtlich der Stärke) einer "dateⁿ-Extraktlsöung, enthaltend Fxuktose-Grlukose 50 : 50, sowie Bacillus macerans, inkubierte man die Lösung bei einer Konsentration von 45% 48 h bei 55⁰O und pH 6,0. Der aufbereitete Sirup war farblos und

laut durchsichtig und unterschied sichVpapierchromatographiech Prüfung

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- 17 -

kaum vom Sirup gemäß Beispiel 7. Bemerkt sei, daß eine Verflüssigung bei der hohen Temperatur von etwa 160 O vorzuziehen ist, falls eine Rückstufung, welche bei der !Reinigung die Filtriergeschwindigkeit herabsetzen würde, durch Verflüssigung nicht verhindert werden kann.

Beispiel 10.

Eine 40%ige Mai s stärke -Auf schlämmung verflüssigte man gemäß Beispiel 6 bis zum D.E. 20, neutralisierte mit CaOO,, fällte und filtrierte. Dann wurde die 2fache Menge (hinsichtlich der Stärke) von 54% Bohrzucker enthaltendem Invertzucker zugesetzt, so daß die endgültige Konzentration der Lösung 45% betrug, und 2 Tage bei 55⁰O und pH 6,0 umgesetzt. Der erhaltene durchsichtige Sirup war dem nach Beispiel 8 ähnlich. Wie aus der Tabelle zu ersehen, bestand das gelöste Zuckergemisch aus Oligoglukosylfruktose und Oligosacchariden sowie Fruktose und Bohrzucker. Die intensive Süße des Sirups machte diesen zu einem Süßmittel von feinem Duft.

Beispiel 11.

Ein· 40%ige, Mit Oxalsäure verflüssigte S*gostärke-Aufschlämmung behandelte man gemäß Beispiel 7 und versetzte die erhaltene Lösung vom D.E. 22 mit der 3fachen Meng· (auf Trockenstoffe berechnet) einerjsuckerlösung, die durch Isoaerieitren von Glukose mittels Isomerase von Lactobacillus brevis erhalten war und deren GeBautzucker 39% Fruktose enthielt. Auf das Gemisch

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ließ man Bacillus macerans einwirken.Der gereinigte Sirup hatte einen leicht gelblichen Schimmer und eine intensivere Süßigkeit als der Sirup nach Beispiel 7» dessen Kristall!sierbarkeit selbst bei Konzentrationen von 70 bis 75$ hinreichend unterbunden war. Vie aus der Tabelle zu ersehen, war das Zuckergemisch einem Invertzucker ähnlich und der Umwandlungsgrad geringer.

Beispiel 12.

Eine bis zum D.E. 21 verflüssigte 30%ige Maisstärke-Aufschlämmung vom pH 6,0 wurde mit der 3fachen Menge (hinsichtlich der Stärke) Honig versetzt, so daß die Konzentration der Lösung 35% betrug. Dann inkubierte man mit 3 E/g St. Bacillus macerans 60 h bei 55⁰C und pH 6,0. Der aufbereitete Sirup war leicht gelblich, hatte eine Süße und einen Geschmack ähnlich dem Honig und schied bei einer Konzentration von 70% keine Kristalle während eines Vinters aus. Vie aus der Tabelle zu ersehen, zeigte

durch

er keine/Gyclodextringehalt verursachte Trübung. Demnach stellte er ein erwünschtes Süßaittel für Konditorwaren dar.

13.

Sin· gemäß Beispiel 12 verflüssigte Maisstärk· vom D.E. 23 versetite man mit der 3fachen Meng· einer 25% Rohrzucker sowie 75% Fruktos· und Glukose enthaltenden Melasse, stellte das G·- misoh auf 45% ein und inkubierte 60 h bei pH 6,0 und 55°C Die Entfärbung verursachte weniger Schwierigkeit als vorstehend.

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Der erhaltene Sirup war mit dem nach nach Beispiel 10 beinahe identisch; er hatte eine intensive Süße und einen verbesserten Geschmack.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfaliren zur Bereitung nicht kristallisierender, stark süßer, farbechter, hitzebeständiger,Oligoglukosylfruktose als Hauptbestandteil enthaltender Stärkesirupe mit Hilfe yon Bacillus macerans, dadurch gekennzeich net, daß man

(a) Bohrzucker und/oder fruktose und/oder Glukose enthaltende Zuckergemische in Lösungen verflüssigter Stärke als Akzeptor einverleibt und

(b) auf die Gemische Amylase yon Bacillus «acerans einwirken läßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Lösungen verflüssigter Stärke solche vom Dextrose-iquivalent über 10 anwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Akzeptor Invertzucker, partiell invertierten Bohrzucker, isomerisierte Glukose, "date sugar", Honig, Heiasse oder Hydrol anwendet.

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4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man gleichzeitig mit Bacillus macerans eine <?C -1,6-Glukosidase einwirken läßt.

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Tabelle

Beispiel 51F (äquiva-
Lent zu Eoar-
zucker) 4 5 22,6 Pruktose 1 Λ 6 7 Kartoffel 20,0 9 10 11 12 Stärke von G2F
05Ϊ
G4P Süßkartoffel 65,0 77,5 Säure t zucker
(tota
ler) Hais Hais Sago Hais Verflüssigung durch Umwandlungsgrad % Enzym *9,8 59,2 10,5 8,2 20,0 1 Enzym Säure Säure Enzym D.E. Cyclodextrine 13,4 12,0 10,9 8,6 6.0
5,9 3,1
10,0 5,2 Inver
(parti
eller) 73,0 19,0 20,0 22,0 21,0 Akzeptor 11,8 8,1
7,2 6,5
1^2 15,3 35,0 22,5 1 9,^ "date"-
Sirup Invert
zucker
(parti
eller) isomeris.
Glukose Honig Verhältnis /
Zucker : Stärke ±sJ
Teilen /i 50,2 40,8 1 0 55,1 6,3
4,1
7,2 3 2 3 1
3 freie Fruktose 1 O 18,8 27,0 74,9 60,1 84,0 83,5 Fruk-
tose-
%-G·-
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