DE2055028B2

DE2055028B2 - Verfahren zur Gewinnung von Starkesirupen

Info

Publication number: DE2055028B2
Application number: DE2055028A
Authority: DE
Inventors: Masashi Kurimoto; Shigetaka Nara Okada; Kaname Sugimoto; Naoto Tsuyama
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-11-09
Filing date: 1970-11-09
Publication date: 1979-03-29
Also published as: US3703440A; IT1044206B; FR2069158A5; BE758662A; CA966718A; DE2055028A1; DE2055028C3; NL7016343A; NO132356C; CH530469A; NO132356B; NL164605C; SE369200B; NL164605B

Description

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. j5

Unter Oiigoglukosylfruktose werden Oligosaccharidzucker verstanden, deren reduzierende Enden über Oi-1,4-Bindungen an Rohrzucker (Saccharose) gebunden sind und die bekanntlich durch Einwirkung von Bacillus macerans auf Lösungen eines Gemisches von Cyclodextrinen und Rohrzucker erhalten werden (vgl. D. French u.a., J.B.C. 76 1953, 2387). Mittels dieser Gleichgewichtsumsetzung können jedoch die Cyclodextrine nicht vollständig in Rohrzucker umgewandelt werden. Die nicht umgesetzten Cyclodextrine, die sich schwer in Wasser lösen und eine Trübung der Sirupe bewirken können, lassen sich nur mittels organischer Lösungsmittel, wie Trichlorethylen, deren Anwendung in der Lebensmittelindustrie jedoch nicht erwünscht ist, entfernen.

Bei Versuchen, die man im Hinblick auf die erwünschte Anwendbarkeit der Oligosaccharide als hochwertige Süßmittel durchführte, wurde überraschenderweise gefunden, da3 beim Verfahren zur Gewinnung von Oiigoglukosylfruktose durch Einwirkung von Bacillus macerans auf gelöste Gemische von verflüssigter Stärke und Rohrzucker erstere in Rohrzucker fast ohne Bildung von Cyclodextrin überführbar ist. Weiter fand man, daß die erhaltenen Sirupe — außer einer erhöhten Süße, die derjenigen von Bienenhonig bo 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. b5

Mit Hilfe von Bacillus macerans werden zwar bekanntlich Cyclodextrine im industriellen Ausmaße gewonnen, jedoch besteht, wie gefunden wurde, die Wirkung des Enzyms <m wesentlichen nicht in der Bildung von Cyclodextrinen, sondern in einer Umwandlung bzw. Übertragung von Zucker. Man fand, daß bei Einwirkung des Enzyms auf linearkettige Oligosaccharide vom Polymerisationsgrad (P. G.) über etwa 10 eine intramolekulare Umwandlung unter Abbau der Oligosaccharide zu solchen mit 6 Glukoseresten und Bildung von Cyclodextrinen bewirkt wird. Kommt dagegen das Enzym auf Oligosaccharide von niedrigerem P. G, d. h. unter 8, zur Einwirkung, so findet wie gefunden wurde, keine intramolekulare Umwandlung und demnach keine Cyclodextrinbildung statt Schließlich wurde gefunden, daß die gebildeten Oligosaccharide in Gegenwart eines geeigneten Zuckerakzeptors charakteristische gemeinsame Übertragungsprodukte bilden.

Gegenstand der Erfindung ist das in Anspruch 1 gekennzeichnete Verfahren.

Als Zuckerakzeptor dient vor allem Rohrzucker, ferner Fruktose und/oder Glukose, Maltose, Maltobionsäure, Cellobiose, Turanose, Panose, Isomaltose und verschiedene Glukoside. Stark süße, hochwertige Sirupe erhält man vorzugsweise mit Rohrzucker 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 es werden solche mit etwa 6 bis 7 G. R. erhalten, die in der nachfolgenden Umsetzung am wirksamsten sind.

Wenn das Dextroseäquivalent (D. E.) der mittels Enzym verflüssigten Stärke bei über 10 Gew.-% liegt, bewirkt der Einsatz des Bacillus macerans kaum eine Bildung von Cyclodextrinen. Falls jedoch die verflüssigte Stärke ein D. E. von etwa 7% aufweist, so bildet sich als Nebenprodukt eine gewisse Menge an Cyclodextrinen (vgl. unten Versuch A). Bei Anwendung von mit Säure verflüssigter Stärke vom D. E. über 10 bewirkt Bacillus macerans kaum eine Cyclodextrinbildung. Da es sich um eine Übertragungsreaktion handelt, können Stärkekonzentrationen von 5 bis 45% (Trockengewicht) angewandt werden; bei einem Gehalt über 45% Stärke wird die Einwirkung von Bacillus macerans leicht gehemmt.

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

Obwohl der Rohrzuckergehalt der Sirupe auch von der angewandten Stärkekonzentration abhängt, kann zur Gewinnung von Oiigoglukosylfruktose enthaltenden Sirupen von 1 bis 60%igen Rohrzuckerkonzentrationen ausgegangen werden. Jedoch kann im Falle, daß die Konzentration der verflüssigten Stärke hoch, die Rohrzuckerkonzentration dagegen verhältnismäßig niedrig ist, die verflüssigte Stärke nicht völlig an Rohrzucker gebunden werden; sie neigt vielmehr zur Hydrolyse und erhöht leicht den Anteil an reduzierenden Zuckern in den Stärkesirupen. Ist die Rohrzuckerkonzentration dagegen höher als diejenigen der Stärke, so bleibt — obwohl die meiste Stärke an Rohrzucker gebunden wird — eine große Menge nicht umgesetzter Stärke dennoch übrig.

Der erfindungsgemäß angewandte Bacillus macerans stammt von folgenden, Amylase absondernden Stämmen: IFO 3490(Institute for Fermentation, Osaka), IAM

1227 (Institute of Applied Microbiology, Universität Tokio) sowie ATCC 7048.

Die Stämme werden in bekannter Weise auf einem aus Sojabohnenkuchen und Maislaugenwasser bestehenden Nährboden bei 30⁰C unter Rütteln in 3 Tagen mit anschließendem Filtrieren der Brühe kultiviert. Enzymlösungen, die durch Kultivieren der Stämme auf feinen Kartoffelschnitzeln bei 40⁰C durch 2-wöchiges 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)L Stärkesirupe, die den meisten Anforderungen entsprechen, erliält 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 50⁰C beständig, — in Gegenwart von verflüssigter Stärke bis zu 55° C, und bei dieser Temperatur 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 dann bei 65"C verflüssigt; nach V2,1,3 und 6 Stunden wurden jeweils 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 40°C 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:

Reaktionszeit
¹Ah lh

3h

6h

D. E. verflüssigter
Stärke

Cyclodextrinbildung

4,0

7,0 16,4 19,7%

Versuch B

Der gemäß Versuch A nach 3 Stunden erhaltene Sirup wurde papierchromatographisch untersucht, und zwar durch viermalige Entwicklung nach der aufsteigenden Methode mit einem Lösungsmittelgemisch von n-Butanol, Pyridin und Wasser im Volumenverhältnis 6:4:3.

Das entwickelte Chromatogramm machte man einerseits mittels eines Anzeigereagenzes (vgl. Ivor Smith: »Chromatography«, S. 168) sichtbar, wobei eindeutige Flecken, die mit G2F, G3F und G4F (GF bedeutet »Glukosylfruktose-Resle«) bezeichnet wurden, auf dem Papier erschienen. Sie bestanden aus

κι Oligosacchariden, gebunden an Rohrzucker an ihren redzierenden Enden, und konnten mit Handels-Saccharase zu den entsprechenden Oligosacchariden und Fruktose umgewandelt werden.

Andererseits wurde das entwickelte Papierchromato-

r> gramm unter gleichen Bedingungen mit Silbernitrat-Reagenz sichtbar gemacht, wobei nur reduzierende Zucker und Glukose aufgezeigt werden können. Diese mit Gl, G2...G10 bezeichneten Flecken bestanden aus gewöhnlichen Maltooligosacchariden.

2« Die vorstehend beschriebene Übertragungswirksamkeit von Bacillus macerans auf Gemische von Oligosacchariden und Rohrzucker wird nachstehend auf Gemische, die· statt Rohrzucker andere Zucker enthalten, ausgedehnt.

Versuche C

Eine wäßrige Mischung, enthaltend 22% einer sauer verflüssigten Stärke von D.E. 13 und 1% Zuckerakzeptor (ausgenommen Rohrzucker) wurde nach Zusatz eines Kulturfiltrats von Bacillus macerans bei pH 6,0 und

r, 55°C verzuckert. Als Akzeptor dienten Fruktose, fruktosehaltiger Invertzucker, isomerisierte Dextrose, Melasse oder Dattelextrakt. Auf Papierchromatogrammen der gewonnenen Hydrolysate wurden die Ketosen mit Phloroglucin-Reagenz und die reduzierenden Zucker mit Silbernitrat-Reagenz identifiziert, wobei Flecken von Oligosacchariden vom P.G. 2 bis 8 wie auch solche von Glukose und Fruktose erhalten wurden.

Flecken von an Fruktose gebundenen Oligosacchariden zeigten deutlich an leicht höherer Stelle der

₄.j RF-Werte Oligosaccharide vom P.G. 2 bis 3 an, womit erwiesen war, daß ein wesentlicher Fruktoseanteil an Oligosaccharide gebunden war. Die Ergebnisse der quantitativen Analyse zeigten bei papierchromatographischer Fraktionierung ebenfalls, daß im Produkt

so überwiegend Oligosaccharide vom P. G. 2 vorlagen. Das Ansteigen der Bildung von übertragenem Zucker mit erniedrigtem P.G. wurde durch die Menge der anwesenden Fruktose bestimmt. Der Hauptbestandteil des Produktes waren Zucker mit einem P.G. 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 Übertragung handelt, kann diese bei der hohen

bo Konzentration von 10 bis 45% erfolgen. Wird die Konzentration jedoch noch weiter auf etwa 50% 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 nieiste Stärke mit Fruktose verbunden, aber eine gro3e 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%, RG. 6,6) anwesend ist so werden die Oligosaccharide aktiviert und die an Fruktose gebundenen Zucker G7F, G6F...GlF gebildet, wobei die Produkte die Oligosaccharide G7 bis Gl sowie unveränderte Fruktose enthalten.

Ist dagegen der Akzeptor ein Zuckergemisch (Invertzucker) von Fruktose und Glukose, so bilden diese beiden übertragene Zucker (übertragene Fruktose und übertragene Oligosaccharide); demzufolge bleiben die endgültigen Ofigosaccharidmengen unveränderlich. Im Falle, daß die Hydrolyse gegenüber der Übertragungswirkung 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% erhöht.

Wenn der Akzeptor ein nur partiell hydrolysierter Invertzucker, der restlichen Rohrzucker enthält, ist, so verbinden sich die aktivierten Oligosaccharide auch mit dem Rohrzucker. Erfolgt jedoch eine 1— 2-Bindung an Fruktose, wie im Fall von Rohrzucker, so ist eine Identifizierung von übertragener Fruktose und übertragenem Rohrzucker unmöglich. Da die Menge des als Fruktose festgestellten Rohrzuckers abnimmt, erweist sich, daß die Übertragung auf Rohrzucker erfolgt. Im Falle, daß die Übertragung nicht über C-2 der Fruktose erfolgt, werden zwei Arten von übertragenen Oligosacchariden mit verschiedenen Molekularstrukturen gebildet, — nämlich Oligosylsaccharose und Oligosylfruktose, wie dies mittels Papierchromatogrammen nachweisbar ist.

Da Dattelextrakt (oder Dattelzucker), durch Isomerase oder Alkali erhaltener isomerisierter Zucker sowie Melasse sämtlich Gemische von Fruktose und Glukose bzw. in manchen Fällen von Fruktose, Glukose und Rohrzucker darstellen, können auch mit Hilfe dieser Akzeptoren die oben beschriebenen Reduktionsprodukte 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 gleichzeitige Anwendung von &-l,6-Glukosidase die «-1,6-Glukosidbindungen derartiger Dextrine öffnet und diese der Übertragungsreaktion 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 Wirkungsoptimurn beim pH von etwa 6,0 haben. Hierdurch wird die Übertragungsreaktion durchgreifender gemacht und auch das Filtrieren der Sirupe erleichtert.

Die erfindungsgemäß erhaltenen, 50 bis 70%igen, gereinigten Zuckersirupe können durch Sprühtrocknung in leicht zu handhabende Trockenpulver, die eine hohe Süßkraft, aber eine verhältnismäßig geringe HveroskoDizität aufweisen, überführt werden.

Beispiel 1

Eine Aufschlämmung von 500 g Kartoffelstärke in 4,51 reinem Wasser wurde nach Zugabe von 5000 Einheiten Verflüssigungsenzym im kochenden Wasserbad gelatiniert und bei 65° C 3 Stunden behandelt, bis ein D.E. von 16% erreicht ist Dann kochte man auf, gab 500 g Rohrzucker zu und inkubieris bei 40°C 2 Tage lang mit 250 ml einer getrennt bereiteten Lösung von Bacillus macerans (3 Umwandlungseinheiten/ml). Zu Beginn der Umsetzung hatte das Reaktionsgemisch den spezifischen Stärkegeruch und die Süße von Rohrzukker, jedoch verschwand dieser Geruch mit Fortschreiten der Reaktion, und die Süßigkeit wurde derjenigen von Honig ähnlich. Das fertige Umsetzungsgemisch entfärbte man durch Zugabe von 0,5% (je Trockenstoff) Aktivkohle, reinigte mit Ionenaustauscher und dampfte bei Unterdruck ein. Die papierchromatographische Prüfung ergab, daß etwa 15% Rohrzucker an Oligosaci. zn charide gebunden waren.

Beispiel 2

Man arbeitete nach Beispiel 1, gab jedoch nur 50 g Rohrzucker zu, wodurch im erhaltenen farblosen und durchsichtigen Sirup ungefähr 50% des Rohrzuckers an Oligosaccharide gebunden waren.

Beispiel 3

Es wurde gemäß Beispiel 1 unter Einsatz von 500 g löslicher Stärke und 750 g Rohrzucker verfahren. Der erhaltene konzentrierte Sirup war sehr hitzebeständig, farblos, klar und hatte eine mit der von Rohrzucker vergleichbare intensive Süßigkeit.

B e i s ρ i e I 4

Eine 40%ige Aufschlämmung von Süßkartoffelstärke vom pH 6,0 wurde nach Zusatz von 0,2% Verflüssigungsenzym bei 85 bis 90° C bis zum D.E. 13,4% und dann bei 80°C 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. a-l.ö-Glukosidase, gewonnen mittels Lactobacillus plantarium (ATCC 8008), versetzt. Gleich-

5(i zeitig gab man eine Fruktoselösung, deren Trockengehalt ¹Zi der Stärkemenge entspricht, zu, so daß die Konzentration der Reaktionsmischung 40% betrug. Letztere wurde 72 h bei 55°C und pH 6,0 inkubiert, dann durch Erhitzen entaktiviert, mit 0,4% Aktivkohle entfärbt, filtriert, mittels eines Ionenaustauschers vom 3-Bett-Typ (Kationen-, Anionen- und Kationen/Anionenaustauscherharz; vgl. US-PS 37 03 440) entionisiert und entfärbt sowie eingedampft. Das Filtrieren und die anderen Arbeitsgänge waren durch die Mitverwen-

t,o dung der «-1,6-Glukosidase erleichtert worden.

Der erhaltene Sirup war farblos, geruchfrei und hatte eine Süße ähnlich wie Rohrzucker, jedoch zarter. Bei Raumtemperatur trat bei einer Konzentration von 75% keine Kristallisation ein. Durch Sprühtrocknung der

b5 Sirupe erhielt man Pulver mit 1 bis 3% Feuchtigkeit und verhältnismäßig geringer Hygroskopizität.

Die papierchromatographische Prüfung erfolgte durch 4malige Entwicklung nach der aufsteigenden

Methode mit einem Lösungsmittelgemisch von Pyridin-Butanol-Wasser 4:6:3 und die Ketosebestimmung 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:

Umwandlungsgrad =

Gesamtmenge Fruktose der Oligoglykosylfruktosen
Gesamtmenge Fruktose in der Reaktionsmischung

100

berechnet.

Wie die anliegende Tabelle zeigt, betrug der Umwandlungsgrad beim D.E. 13,4 50,2%, beim D.E. 22,6 dagegen 40,8%. Die Cyclodextrinbildung war im ersten Fall schwach, im letzteren gar nicht meßbar. In diesem Fall war der Sirup durchsichtig.

Beispiel 5

Man ging gemäß Beispiel 4 von gereinigter Süßkartoffelstärke 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% Cyclodextrinen unerwünscht. Dennoch ergab eine Mitverwendung von 15E/gSt. <x-1,6-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 CaSO3 auf pH 5,0 eingestellt und der sehr viskosen Lösung 34% Rohrzucker enthaltender Invertzucker und 2E/g St. Bacillus macerans zugegeben, so daß die Konzentration 45% betrug. Die Inkubation des Gemisches dauerte 60 h bei 55°C und pH 6,0. Aufarbeitung erfolgte wie im Beispie! 4. Der farblose, durchsichtige Sirup hatte eine milde Süße, ähnlich wie bei Fruktose und Rohrzucker; eine Kristallisation trat nicht ein. Die papierchromatographischen Ergebnisse zeigt die Tabelle, wonach die Rohrzuckermenge abnahm, eine wesentliche Bildung von Oügoglukosylfruktose stattfand, aber keine Bildung von Cyclodextrinen 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° C 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% Rohrzucker enthaltendem Invertzukker sowie 2 E/g St. Bacillus macerans und Einstellen auf

ίο 35% und pH 6,0 bei 55⁰C 48 h inkubiert wurde. Es wurde zwar nur ein niedriger Umwandlungsgrad von etwa 15% erreicht; das Zuckergemisch bestand aus verschiedenen Oligosacchariden und Oligoglukosylfruktose sowie Fruktose und Rohrzucker. Der aufbereitete

farblose, gcruchfrcic, 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.

20

Beispiel 9

Eine 35%ige Maisstärke-Aufschlämmung von pH 5,0 wurde in einem kontinierlich arbeitenden und mit Mehrblattrührer versehenen Verflüssiger, in welchen

man Frischdampf einleitete, 10 min lang bei 150 bis 170⁰C bis zur ausreichenden Gelatinierung erhitzt, dann schnell auf 80" C aufgekühlt und, bevor eine Rückstufung des D.E. stattfinden konnte, mit 15 E/g St. Verflüssigungsenzym versetzt, wobei man das Gemisch vom pH

6,0 bis 80⁰C in ein Lagergefäß 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 3fachen Menge (hinsichtlich der Stärke) einer Dattelextraktlösung

j5 enthaltend Fruktose-Glukose 50:50, sowie Bacillus macerans, inkubierte man die Lösung bei einer Konzentration von 45% 48 h bei 55°C und pH 6,0. Der aufbereitete Sirup war farblos und durchsichtig und unterschied sich laut papierchromatographischer Prü-

fung kaum vom Sirup gemäß Beispiel 7. Bemerkt sei, daß eine Verflüssigung bei der hohen Temperatur von etwa 160⁰C vorzuziehen ist, falls eine Rückstufung, welche bei der Reinigung die Filtriergeschwindigkeit herabsetzen würde, durch Verflüssigung nicht verhin-

dert werden kann.

Beispiel 10

Eine 40%ige Maisstärke-Aufschlämmung verflüssigte man gemäß Beispiel 6 bis zum D.E. 20, neutralisierte mit

CaCOj, fällte und filtrierte. Dann wurde die 2fache Menge (hinsichtlich der Stärke) von 34% Rohrzucker enthaltendem Invertzucker zugesetzt, so daß die endgültige Konzentration der Lösung 45% betrug, und 2 Tage bei 55°C 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 Rohrzucker. Die intensive Süße des Sirups machte diesen zu einem

Süßmittel von feinem Duft

Beispiel 11

Eine 40%ige, mit Oxalsäure verflüssigte Sagostärke-Aufschlämmung behandelte man gemäß Beispiel 7 und versetzte die erhaltene Lösung vom D. E 22 mit der 3fachen Menge (auf Trockenstoffe berechnet) einer Zuckerlösung, die durch Isomerisieren von Glukose mittels Isomerase von Lactobacillus brevis erhalten war

ίο

und deren Gesamtzucker 39% Fruktose enthielt. Auf das Gemisch Iie3 man Bacillus macerans einwirken. Der gereinigte Sirup hatte einen leicht gelblichen Schimmer und eine intensivere Süßigkeit als der Sirup nach Beispiel 7, dessen Kristallisierbarkeit selbst bei Konzentrationen von 70 bis 75% hinreichend unterbunden war. Wie 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 55° C und pH 6,0. der aufbereitete Sirup war leicht

Tabelle

gelblich, hatte eine Süße und einen Geschmack ähnlich dem Honig und schied bei einer Konzentration von 70% keine Kristalle während eines Winters aus. Wie aus der Tabelle zu ersehen, zeigte er keine durch Cyclodextringehalt verursachte Trübung. Demnach stellte er ein erwünschtes Süßmittel für Konditorwaren dar.

Beispiel 13

Eine gemäß Beispiel 12 verflüssigte Maisstärke vom D.E. 23 versetzte man mit der3fachen Menge einer 25% Rohrzucker sowie 75% Fruktose und Glukose enthaltenden Melasse, stellt das Gemisch auf 45% ein und inkubierte 60 h bei pH 6,0 und 55°C. Die Entfärbung verursachte weniger Schwierigkeit als vorstehend.

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

	Beispie	I	13,4	22,6	1	1	⁶	⁷	Kartoffel	20,0	20,0	(totaler)	9	10	11	12
	4			I Fruktose				Säure	Invertzucker	1	Mais	Mais	Sago	Mais
Stärke von	Süßkartoffel			65,0	77,5	(partieller)		Enzym	Säure	Säure	Enzym
Verflüssigung durch	Enzym	1/3	1/3			1	73,0	19,0	20,0	22,0	21,0
D.E.			10,5	8,2			Dattel	Invertzucker	isomeris.	Honig
Akzeptor	49,8	59,2			55,1	9,4	sirup	(partieller)	Glucose
			8,6	6,0			3	2	3	3
Verhältnis Z jcker:Stärke	12,0	10,9	5,9	3,1	18,8	6,3
in Teilen			10,0	5,2		4,1	74,9	60,1	84,0	83,5
Freie Fruktose	11,8	8,1	35,0	22,5	6,9	7,2
Fruktose-%-Gehalt von	7,2	6,5	1	0	5,1	27,0	8,8	19,5	6,2	6,1
G1F (äquivalent zu	192	15,3			14,1	0
Rohrzucker)	50,2	40,8		26,1		6,0	5,9	3,9	3,5
G2F	1	0	0	4,1	4,1	2,8	2,8
G3F			6,2	10,4	3,1	4,1
G4F		25,1	20,4	16,0	16,5
Umwandlungsgrad, %		0	0	0	0
Cyclodextrine

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Bereitung nicht kristallisierender, stark süßer, farbechter, hitzebeständiger, Oligoglukosylfruktose als Hauptbestandteil enthaltender Stärkesirupe mit Hilfe von Bacillus macerans, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) in Lösungen verflüssigter Stärke vom Dextrose-Äquivalent über 10 Rohrzucker und/oder Fruktose und/oder Glukose enthaltende Zukkergemische als Akzeptor einbringt und

b) auf die Gemische bei einem pH-Wert von 4,5 bis 8,0 Amylase von Bacillus macerans während einer Inkubationszeit von 1 bis 3 Tagen einwirken läßt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Amylase solche der Bacillusmacerans-Stämme /FO 3490, /AM 1227 oder ATCC 7048 verwendet

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man gleichzeitig mit der Bacillus-macerans-Amylase eine oc-l,6-Glukosidase einwirken läßt