DE2166121C3

DE2166121C3 - Verfahren zur Herstellung von Verzuckerungsprodukten von Stärke

Info

Publication number: DE2166121C3
Application number: DE2166121A
Authority: DE
Inventors: Takashi Yokosuka Adachi; Hidemasa Yokohama Hidaka; Hiro Ito; Yoshihisa Koaze; Yutata Nakajima; Taro Niida; Tomizo Kawasaki Niwa; Takashi Shomura; Masahiro Kawasaki Ueda; Kenji Kawasaki Yoshida
Original assignee: Meiji Seika Kaisha Ltd
Current assignee: Meiji Seika Kaisha Ltd
Priority date: 1970-10-27
Filing date: 1971-10-26
Publication date: 1981-02-26
Also published as: GB1377223A; DE2166121A1; FR2110070A5; DE2153232C3; DE2167078B1; NL7114799A; DE2167078C2; DE2153232A1; NL175071B; NL175071C; DK143906B; CA973492A; DK143906C; DE2166121B2; US3868464A; DE2153232B2

Description

Die Erfindung betrifft den in den Ansprüchen definierten Gegenstand.

In der DE-PS 2153 232 derselben Anmelderin ist angegeben, daß man beim Züchten bestimmter Streptomycesstämme, nämlich Streptomyces albus (ATCC* 725), Streptomyces hygroscopicus (ATCC 21 722),

* ATCC ist eine Abkürzung für American Type Culture Collection, Washington D. C, USA.

Streptomyces viridochromogenes (ATCC 21 724) oder Streptomyces tosaensis (ATCC 21 723) oder von deren natürlichen oder künstlichen Varianten oder Mutanten in einem Kulturmedium, das übliche Kohlenstoffquellen

s und Stickstoffquellen enthält, wie sie üblicherweise zum Züchten von Actinomyceten unter aeroben Bedingungen zur Verfügung stehen, neue Amylasen gewinnen kann, derer. pH-Wert für die optimale enzymatische Wirksamkeit im Bereich von 43 - 5,0 bei Stärkesuastra ten liegt, welche die weitere Eigenschaft besitzen, daß bei der Umsetzung einer ausreichenden Menge derselben mit einem Stärkesubstrat in dem optimalen pH-Bereich und dem optimalen Temperaturbereich der Grad der Hydrolyse der Stärke eine Grenze, bei der die Hydrolyse der Stärke aufhört, erreicht, wobei dann die Stärke zu nicht weniger als 75% in reduzierende Zucker, welche nach dem Somogyi-Titrationsverfahren bestimmt und als Maltose bezeichnet werden, umgewandelt ist, und weiche die Fähigkeit haben, aus Stärke Glukose und Maltose im Gewichtsverhältnis von nicht mehr als 0,06 : 1 zu bilden.

Diese in der genannten Patentschrift erwähnten Amylasen, die hinsichtlich ihres optimalen pH-Bereiches, der Grenzen bei der Hydrolyse von Stärke, der Aktivierung durch das Calciumkation und das Chloridanion nicht mit anderen bekannten Amylasen übereinstimmen, werden jet,-* erfindungsgemäß zur Herstellung von Stärkeverzuckerungsprodukten verwendet, die als diätetische und natürliche Süßmittel brauchbar

so sind. Infolge des relativ niedrigen optimalen pH-Bereiches und des höheren optimalen Temperaturbereiches sowie des verhältnismäßig hohen Wertes tür die Grenze der Hydrolyse von Stärke in Verbindung mit einem niedrigen Verhältnis von Glukose zu Maltose ist ihre Verwendung 7ur handelsmäßigen Herstellung von Maltose aus Stärke besonder? vorteilhaft. Das ist, wie jetzt gefunden wurde, darauf zurückzuführen, daß der verhältnismäßig niedrige optimale pH-Bereich und der höhere optimale Temperaturbereich ό·ΐ Stärkehydrolv se in einem solchen pH-Bereich und bei einer solchen Temperatur zulassen, daß die Verschmutzung der Verzuckerungsmischung durch das Wachstum von unerwünschten Mikroorganismen verhindert wird, weil der relativ hohe Wert für die Grenze der Stärkehydroly-

4ϊ se eine vollständig' -e und wirksamere Hydrolyse der Stärke ermöglicht und der niedrige Wert für das Verhältnis von Glukose zu Maltose zu einer bevorzugten Bildung von Maltose führt; die Verzuckerung der Stärke unter vorwiegender Bildung von Maltose läßt

so sich daher glatter durchführen und die Ausbeute an Maltose ist im Vergleich zur Verwendung anderer bekannter Amylasen erheblich besser.

1819 wurde von De Sau Suure entdeckt, daß Maltose in den Hvdrolyseprodukten von Stärke vorliegt. 1947

π enthielt dieses Produkt von Dubruntant den Namen »Maltose« Maltose ist chemisch ein Disacchand. in dem zwei Moleküle D-Glukose in alpha-Form miteinander verbunden sind. Reine Maltose liegt in Form eines weißen Pulvers vor, das in Wasser leicht löslich ist (bei Aufnahme von 1 Molekül Wasser kristallisiert reine Maltose als Hydrat). Maltose hat einen SüßegFad, der der Hälfte bis einem Drittel des Süßegrades von Rohrzucker entspricht. Maltose hat jedoch eine sehr gut schmeckende Süße und kann als Zucker bezeichnet

hi werden, der für die menschliche Gesundheit hinsichtlich der Verhinderung von Gewichtszunahmen und Zahnzerstörungen im Vergleich zu Rohrzucker günstiger ist. Maltose wird üblicherweise durch Hydrolyse von Stärke

unter der Wirkung von Malz hergestellt und wird daher häufig als Malzzucker bezeichnet Bei der Umsetzung von Malz mit Stärke ist jedoch die Ausbeute an Maltose relativ gering, so daß die Verwendung von Malz zur handelsmäßigen Herstellung von Maltose nicht sehr günstig ist. Bei der Hydrolyse von Stärke unter Verwendung von Malz werden üblicherweise Hydrolysate erhalten, die einen relativ geringen Maltosegehalt von etwa 40%, als Trockengewicht gerechnet, enthalten. Unterwirft man dieses Hydrolysat einer besonderen Behandlung wie einer Fraktionierung oder einer Molekularsiebbehandlung, läßt es sich mehr oder weniger konzentrieren, jedoch nur bis zu einem Maltosegehalt von etwa 50%.

Es besteht neuerdings in der Konfekt- und Nahrungsmittelindustrie eine große Nachfrage nach Maitose, weil diese, wie gesagt, eine gut schmeckende Süße hat und als Süßstoff besonders günstig ist Eine industriell brauchbare Herstellangsmethode für Maltose dürfte daher große Zukunft haben.

Aufgabe der F.rfindung ist es daher, ein einfach durchführbares und ergiebiges Verfahren zur 'Herstellung von Verzuckerungsprodukten von Stärke, die geeignete diätetische und natürliche Süßstotfe darstellen, vorzuschlagen. Diese Aufgabe wird durch das in den Ansprüchen definierte und gekennzeichnete Verfahren gelöst

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung kann das Stärkematerial, das zur Umsetzung mit der Amylase aus den genannten Streptomyces-Stämmen verwendet wird, ein beliebiges Stärke- oder stärkehaltiges Material, das aus süßen Kartoffeln, Kartoffeln, Maisstärke. Tapiokastärke, Reis, Weizen oder Gerste usw. erhalten wird, einschließlich Amylosen sein. Die mit Hilfe der genannten Streptomyces-Stämme gewonnene Amylase kann ein rohes oder gereinigtes Produkt sei-v Vorteilhafterweise verwendet man die Amylase in Form einer gereinigten pulverförmigen Masse. Es ist jedoch auch möglich, das Kulturfiltrat selbst direkt oder eine wäßrige Lösvng einer Rohamylase oder einer gereinigten, jedoch nicht getrockneten Amylase zu verwenden.

Im einzelnen wird das erfindungsgemäße Verfahren wie folgt durchgeführt: man stellt zunächst eine Amylase her, indem man Streptomyces tosaensis (ATCC 21 723) in der in Beispiel 6 der DE-PS 21 53 232 ingegebener, Weise "Suchtet und aus dem Kulturmedium eine Amylase abtrennt, deren Hydrolysegrenze für Stärke 79% des theoretischen Wertes für Maltose und deren Gewichtsverhältnis von Glukose zu Maltose bei deren Bildung aus Stärke 0,053 : I beträgt; man kann tuch eine Amylase herstellen, indem man Streptomyces hygroscopicis (ATCC 21 7?2) in der in Beispiel I der DE-PS 2! 53 232 angegebenen Weise züchtet und aus dem Kulturmedium eine Amylase abtrennt, deren Hydrolysegrenze für Stärke 82% des theoretischen Wertes für Maltose und deren Gewithtsverhältnis von Glukose zu Maltose bei deren Bildung aus Stärke 3,055 : 1 beträgt; weiterhin kann man auch eine Amylase herstellen, indem man Streptomyces albus (ATCC 21 725) in der in Beispiel 4 der DE-PS 21 53 232 angegebenen Weise züchtet und aus dem Kulturmedium eine Amylase abtrennt, deren Hydrolysegrenze für Stärke 78% des theoretischen Wertes für Maltose und deren Gewichtsverhältnis von Glukose zu Maltose bei deren Bildung aus Stärke 0,058 :1 beträgt; schließlich ist es auch möglich, eine Amylase zu züchten, indem man Streptomyces viridochromogenes (ATCC 21 724) in der in Beispiel 3 der DE-PS 2i 53 232 angegebenen Weise züchtet und aus dem Kulturmedium eine Amylase abtrennt, deren Hydrolysegrenze für Stärke 79% det theoretischen Wertes für Maltose und deren Gewichtsverhältnis von Glukose zu Maltose bei deren Bildung aus Stärke 0,051 :1 beträgt; die mit Hilfe eines der vorstehend genannten Streptomyces-Stämme hergestellte Amylase wird dazu verwendet, ein Stärkematerial zu verzuckern, wobei man wie folgt verfährt: Die als Ausgangsmaterial benutzte Stärke wird zunächst mit

to Wasser gewaschen, um Fremdstoffe zu entfernen und dann in Wasser in geeigneter Konzentration dispergiert; nach Zugabe der Amylase wird die Umsetzung so lange fortgeführt, bis die erhaltene wäßrige Lösung der Verzuckerungsprodukte mindestens 70% Maltose, auf

, 5 Trockengewichtsbasis berechnet, enthält

Es ist durchaus möglich, die gewaschene Stärke in wäßriger Dispersion direkt mit einer den vorstehend genannten Streptomyces-Stämmen gewonnenen Amylase umzusetzen. Im allgemeinen zieht man es jedoch vor, vor der Verzuckerungsbehandlup·* der Stärke mn der Streptomyces-Amyiase. die Stärxe durch Umsetzung mit einer bekannten verflüssigenden Amylase, z. B. bakterieller aipha-Amylase, zu verflüssigen. Zur Verflüssigung wird die Stärke bei einem pH-Wert von 5 bis 6

:ö und bei 70 bis 90°C mit einer bekannten handelsüblichen bakterienen verflüssigenden Amylase (Spitase SP-1») behandelt. Vorzugsweise verwendet man eine wäßrige Stärkedispersion mit einer Stärkekonzentration von 30 bis 40 Gewichtsprozent. Nach der Verflüssigung wird

so die verflüssigende Arrylase durch Erwärmen inaktiviert. Anschließend wird die verflüssigte Stärke in der wäßrigen Dispersion oder Lösung mit der Streptomyces-Amy'ase verzuckert

Die Streptomyces-Amyiase kann in Form des

r» Kulturfiltrats. als aus dem Kulturfiltrat ausgefällte Rohamyiase oder als Lösung einer teilweise gereinigten Amylase, die bei der Reinigung des Kulturfiltrats anfällt, oder als ausgefällte Amylase, die bei der Reinigung des Kulturfiltrats ausfällt oder als gereinigte und getrocv.nete pulverförrr.ige Amylase verwendet und zugegeben werden. Es ist günstig, wenn die Streptomyces-Amyiase zu der verflüssigten Stärke in Anteilen von 100 bis 1000 Verzuckerungseinheiten, vorzugsweise in einer Menge von 200 bis 400 Verzuckerungseinheiten je 1 ,· Stärke zugegeben >vird, wobei die Verzuckenngsstufe bei einem pH-Wert von 4 bis b und bei 50 bis 60 C durchgeführt werden sollte.

Die Verzuckerungsumsetzung kann durchgeführt werden, bis eine wäßrige Lösung des Verzuckerungs produktes der Stärke mit einem Maltosegehalt von 70 oder mehr Gewichtsprozent (auf Trockenbasis) vorliegt; danach kann die Verzuckerungsumsetzung abge brochen werden, weil der Endpunkt erreicht ist Anxrhi.eßend wird das Enzym durch Erhitzen der verzuckerten Stärkelösung inaktiviert. Die inaktivierte Reaktionsmischung, d. h. die verzuckerte Stärkelösung, die mindestens 70 Gewichtsprozent Maltose enthält, kann dann gegebenenfalls als solche als Süßstoff verwendet werden. Man kann das gewonnene Verzuckerungsprodukt aber auch einer Filtration und/oder einem Konzentrierungsverfahren dem sieh ein Entfärbungsverfahren und/oder ein Entsalzunjrsvsrfahren (wenn erforderlich) anschließt, unterwerfen.

Eine Entfärbung der Lösung der verzuckerten Stärke,

b5 in der die Amylase drrch Erhitzen inaktiviert ist, kann einfach durch Verwendung von Aktivkohle erfolgen.

Die Entfärbung und auch die Entsalzung können jedoch auch mit beliebigen bekannten Ionenaustauscherharze^

die üblicherweise für diese Zwecke verwendet werden, durchgeführt werden. Die entfärbte und entsalzte Zuckerlösung, die auf diese Weise erhalten wird, kann anschließend durch Eindampfen eingeengt und, wenn erforderlich, getrocknet werden; man erhält so ein pulverförmiges Produkt, das im wesentlichen aus Maltose besteht Dieses Produkt kann als gut schmekkender natürlicher Süßstoff in der Konfektindustrie, Nahrungsmittelindustrie, pharmazeutischen Industrie und für andere Anwendungszwecke verwendet werden. Nachstehend ist die Analyse eines Süßstoffes, der unter Verwendung von Amylase aus Streptomyces hygroscopicus (ATCC 21 722) hergestellt worden ist, angegeben:

Maltose

Glukose

Oligo-Zucker

(einschließlich von Malztriose,

Mältotstraose usw.)

Dextrin

75,4 Gew.-% 3,1 Gew.-%

10,! Gsw.-% ll,4Gew.-%

Im folgenden werden die Bedingungen untersucht, unter denen die Verzuckerung von Stärke unter Verwendung der Amylase aus Streptomyces hygroscopicus (ATCC 21 722) am besten durchgeführt werden kann.

(1) Untersuchung über den Einfluß der Reaktionstemperatur auf die Verzuckerung

Stärke aus süßen Kartoffeln wurde zunächst unter folgenden Verflüssigungsbedingungen verflüssigt:

Stärkekonzentration (süße Kartoffelstärke) Anteil an bakterieller verflüssigender Amylase, zugegeben in % Stärke pH Temperatur

30%

0,2%

6,0

84-87° C

Die verflüssigte Stärke wurde dann bei einem Anfangs-pH-Wert von 6,0 48 Stunden bei verschiedenen Temperaturen von 55, 65 und 7O⁰C in Gegenwart von l Pinheitan Aar Amulete

C*ren*n

mu^oc

73 80 52

86 85 53

87 87 50

90 88 46

90 85

45

picus (ATCC 21 722) je 1 kg Stärke verzuckert. Die Versuchsergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt.

Tabelle 1

Veränderung des Grades der Stärkehydrolyse (nachstehend MH abgekürzt) in Abhängigkeit von der Zeit bei verschiedenen Reaktionstemperaturen

Temperatur Zeit

16Std. 22SttL 26Std. 40Std. 44Std.

Bemerkungen:

Die Verzuckerungsreaktion wurde bei 4OX durchgeführt. Es erfolgte jedoch keine Bestimmung des Grades der Stärkehydrolyse (MH), da unerwünschte Mikroorganismen in großer Menge gebildet w, rden.

Aus den vorstehend beschriebenen Versuchen kann man erkennen, daß eine Reaktionstemperatur von 55¹C für das Verzuckerungsverfahren geeignet ist Der Grad der Stärkehydrolyse (MH) wird durch folgende Gleichung angegeben:

reduzierende Gesamtwirkung der

.... Produkte, berechnet als Maltose

MH = ■= ; — χ

Gesamtzuckermenge

In der Gleichung entspricht »die Gesamtzuckermenge« der gesamten reduzierenden Wirkung der vollständig hydrolysierten Stärke, berechnet als Glukose; die reduzierende Wirkung wurde nach dem Titrationsverfahren von Somogyi bestimmt.

(2) Untersuchungen über den Einfluß der Konzentration des Enzym» bei der Verzuckerungsreaktion

Stärke aus süßen Kartoffeln wurde zunächst unter folgenden Bedingungen verflüssigt:

ΊΟ/η

Anteil der bakteriellen verflüssigenden Amylase, zugegeben in % Stärke 0,1 %

pH 6.0

Temperatur 84-87⁰C

Die verflüssigte Starke wurde anschließend bei einer Temperatur von 55°C und einem Anfangs-pH-Wert von 6,0 48 Stunden verzuckert, indem die Amylase aus Streptomyces hygroscopicus (ATCC 21 722) in verschie denen Anteilen von 50 Einheiten, 100 Einheiten, 200 Einheiten, 400 Einheiten und 800 Einheiten je g der Stärke zugesetzt wurde. Von Zeit zu Zeit wurden Proben entnommen und die MH bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der nachfolgenden

Tabelle 2 aufgeführt. Tabelle 2 MH in Zeitintervallen bei verschiedenen Mengen Amylase bei der Verzuckerung

Anteil an verzuckernder Amylase

Zeit

50

lOO

200

400

800

40 57 70 81 96

44 63 72 81 99

67 77 73 82 104

64
69
74
82
106

Aus den vorstehenden Ergebnissen kann man erkennen, daß der Anstieg der MH bei einer Amyiasekonzentratkm von 800 Einheiten/g Starke maximal ist Aus wirtschaftlichen Gründe wird es in der Praxis jedoch vorgezogen, eine Konzentration von 400 Einheiten an verzuckernder Amylase aus Streptomyces hygroscopicus (ATCC 21 722) pro Gramm Stärke zu verwenden.

(3) Untersuchungen Ober den Einfluß der Stärkekonzentration auf die Verzuckerungsreaktion

Es wurden Versuche unter Verwendung von Stärke aus süßen Kartoffeln als Ausgangsmaterial durchgeführt, in welchen die Stärke in verschiedenen Konzentrationen von 3ö Gew.-%, 34 Gew.-%, 40 Gew.-% und 45 Gew.-% in wäßriger Dispersion eingesetzt wurde.

Die Stärke wurde zunächst bei einem pH-Wert von 6,0 und bei einer Temperatur von 84 —87°C unter Verwendung einer handelsüblichen bakteriellen verflüssigenden Amylase in einer Menge von O₁I Gew.-% der Stärke (10 Einheiten/g Stärke) verflüssigt.

Die verflüssigte Stärke wurde anschließend bei 55° C und einem Anfangs-pH-Wert von 6,0 48 Stunden unter Verv.Viidung der Amylase aus Streptomyces hygroscopicus (ATCC 21 722) in Anteilen von 400 Einheiten je Gramm Stärke verzuckert. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 3 gezeigt.

Tabelle 3

MH in Zeitintervallen bei verschiedenen Stärkekonzentrationen bei der Verzuckerung

Stärkekonzentration

Zeit

76(66) 83(66) 88(69) 88(69) 78(61) 87(71) 91(71) 85(66) 81(61) 80(51) 84(63) 84(67)

Die in Klammern angegebenen Werte zeigen den bestimmten Gehalt an Maltose in Gewichtsprozent, bezogen auf Trockengewicht.

Aus den Ergebnissen von Tabelle 3 kann man erkennen, daß eine Stärkekonzentration von 34% güns»ige Ergebnisse gibt und daß eine Stärkekonzentration von 40% zur Verringerung des Anstiegs der MH und des Maltosegehalts führt.

(4) Untersuchungen über den Einfluß der Reaktionszeit auf die Verzuckerung

Stärke wurde bei Temperaturen von 84 bis 87° C und bei verschiedenen Stärkekonzentrationen von 30 Gew.-%, 34 Gew.-% und 40 Gew.-% unter Verwendung von 0,1% einer handelsüblichen bakteriellen verflüssi-

..ι_ι:_ΐ

ULU1V1ICI

anschließend bei einem Anfangs-pH-Wert von 6,0 und bei 55⁰C unter Verwendung der Amylase aus Streptomyces hygroscopicus (ATCC 21 722) in Anteilen von 400 Einheiten/g Stärke verzuckert Die Beziehung zwischen der Verzuckerungszeit (in Stunden) und der MH ist grafisch in der Figur der Zeichnung erfaßt

Aus der Figur kann man erkennen, daß die MH nicht ansteigt oder sogar nach 40 Stunden Umsetzung bei jeder der Stärkekonzentrationen etwas abfällt Daher wird angenommen, daß eine Verzuckerungszeit von 40 Stunden für die Verzuckerung von Stärke, die unter Verwendung der Amylase aus Streptomyces hygroscopicus (ATCC 21 722) aufgearbeitet wird, geeignet ist

Das erfindungsgemäße Verfahren weist gegenüber den zum Stand der Technik gehörenden Verfahren erhebliche Vorteile auf.

Bei der bekannten und üblicherweise angewandten Hydrolyse von Stärkematerialien mit Malz oder dessen Enzymen gewinnt man Stärkehydrolysate, deren Maltosegehalt bei 40% oder darunter liegt Es wurde folgender Versuch durchgeführt: 1000 Teile süßer Kartoffelstärke und 2 Teile einer bekannten bakteriellen Amylase wurden zu 1200 Teilen Wasser gegeben, die Mischung gut bewegt und langsam zu 400 Teilen heißem Wasser zugegeben, das unter Rühren auf 85—90° C erwärmt worden war. Die Mischung wurde 30 Minuten bei Temperaturen von 85 —87° C gehalten, anschließend auf 55-6O⁰C gekühlt, mit 5 Teilen pulverisiertem Malz versetzt und anschließend bei einem pH-Wert von 5 unter gleichen Temperaturen 2 Stunden gehalten, um die Verzuckerung der Stärke zu beenden. Bei diesem Versuch war die Zuckerzusammensetzung des so gebildeten Stärkehydrolysates 0,2% Glukose, 26,1% Maltose, 27,2% Oligo-Zucker und 66,5% Dextrin. Der

ίο Maltosegehalt war sehr viel geringer. Daraus kann man entnehmen, daß alle Stärkehydrolysate, die bisher zur Verzuckerung von Stärke mit Malz zur Verfügung standen, nur einen sehr geringen Maltosegehalt hatten, so daß komplizierte, kostspielige Reinigungsverfahren notwendig waren, um die erforderliche hochreine Maltose aus solchen rohen Stärkehydrolysaten herzustellen.
Auch dem aus der kanadischen Patentschrift 6 18 164

hpltanntpn Vprfahrpn ict Hoc erfindun^CTS"SiTiäße Vcrfsh ren überlegen, .veil es bei Verwendung eines einzigen bestimmten Enzyms allein einen Stärkesirup liefert, der 70% oder mehr Maltose enthält. Mit dem Verfahren gemäß der kanadischen Patentschrift 6 18 164 ist es dagegen nur möglich, einen Stärkesirup herzustellen, der gegebenenfalls bis zu 47,2% Maltose (als Maximum) enthält, und dies auch nur bei der kombinierten Verwendung von zwei oder mehr Enzymen mit verschiedenen stärkeumwandelnden Eigenschaften.

Die erfindungsgemäß gewonnene Lösung des Stärkehydrolysates, die mindestens 70 Gew.-% Maltose, auf Trockenbasis berechnet, enthält, weist üblicherweise etwa folgende Zusammensetzung auf: 75,4% Maltose, 3,1 % Glukose, 10,1 % Oligo-Zucker und 11,4% Dextrin.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter erläutert.

Beispiel 1

Zu einer wäßrigen Dispersion von 9 kg Kartoffelstärke in 12 1 Leitungswasser, die mit Natronlauge auf einen Anfangs-pH-Wert von 6,0 eingestellt worden war, wurden 0,1 % einer bekannten bakteriellen verflüssigenden Äuijläac (S|>iiäac SF-1~) zugegeben. Die erhaltene Mischung wurde dann tropfenweise zu 181 heißen Wassers gegeben, während die Temperatur bei 70 -73° C gehalten wurde, so daß die Verflüssigung der Stärke vollendet werden konnte. Danach wurde die verflüssigende Amylase durch 5minütiges Erhitzen der Lösung auf 100° C inaktiviert Nach Abkühlen der

so Lösung auf eine Temperatur von 55° C wurde Amylase, die gemäß Beispiel 1 in Patent 2153 232 aus Streptomyces hygroscopicus (ATCC 21 722) hergestellt worden ist in Anteilen von 400 Einheiten je Gramm Stärke zugegeben. Die Mischung wurde dann "auf einen Anfangs-pH-Wert von 6,0 eingestellt und 40 Stunden bei 55° C gehalten, um die Verzuckerung vollständig zu machen. Nach beendeter Verzuckerung wurde die Reaktionsmischung filtriert, in üblicher Weise mit Aktivkohle entfärbt und dann mit Hilfe eines bekannten entsalzenden Ionenaustauscherharzes entsalzt Die so behandelte Mischung wurde anschließend durch Abdampfen von Wasser im Vakuum so eingeengt, daß man 10 kg eines klaren und farblosen Sirups aus Stärkehydrolysat erhielt, der 3,6% Glukose, 724% Maltose, 103% Maltotriose und 13,6% Dextrin enthielt (der Wassergehalt betrug 25 Gew.-%), die als flüssiger natürlicher Süßstoff geeignet war, der hauptsächlich Maltose enthielt

Beispiel 2

9 kg SUBkartoffeistärke wurden in 12 1 Leitungswasser dispergiert. Zu der Dispersion aus Stärke wurden 0,1% einer bekannten bakteriellen verflüssigenden Amylase gegeben, nachdem der pH-Wert auf 6,0 eingestellt worden war. Die Stärkedispersion wurde dann tropfenv;ise zu 181 heißen Wassers gegeben, während die T<hhperatur der Mischung bei 84-87° C gehalten wurde, so daß die Dextrinisierung der Stärke vollendet wurde. Die bakterielle verflüssigende Amylase wurde dann durch Sminütiges Erhitzen auf 100⁰C inaktiviert. Nach Abkühlen der verflüssigten Stärkelösung auf 55° C wurde die gemäß Beispiel 1 aus Streptomyces hygroscopicus (ATCC 21 722) gewonnene Amylase in Anteilen von 400 Einheiten je Gramm Stärke zugegeben. Die Mischung wurde auf einen pH-Wert von 6,0 eingestellt und zur Verzuckerung 40 Stunden bei 55° C gehalten.

Nach beendeter Verzuckerung wurde die Reaktionsmischung filtriert, in üblicher Weise mit Aktivkohle entfärbt und mit einem bekannten entsalzenden lonenaustauscherharz entsalzt. Die so behandelte Mischung wurde durch Abdampfen von Wasser unter Vakuum eingeengt, so daß man 9,6 kg eines klaren und farblosen Sirups erhielt, der 3,1% Glukose, 73,6% Maltose, 9,8% Maltotriose und 13,6% Dextrin enthielt (der Wassergehalt betrug 25 Gew.-%), der als flüssiger natürlicher Süßstoff, der hauptsächlich Maltose enthielt, geeignet ist.

Beispiel 3

9 kg Maisstärke wurden in 121 Leitungswasser dispergiert und zu der erhaltenen Dispersion wurden 03% einer bekannten bakteriellen verflüssigenden Amylase gegeben, nachdem der pH-Wert auf 6,0 eingestellt worden war. Die Stärkedispersion wurde dann mit 0,02% Calciumhydroxyd auf einen pH-Wert ron 6,3 eingestellt und bei 92-93⁰C gehalten, wobei eine erste Verflüssigung eintrat Nach dieser ersten Verflüssigung wurde die Dispersion 10 Minuten bei 121°C behandelt und anschließend mit 0,05% einer

otirt·»*» Λ

f\Ai

eine zweite Verflüssigung eintrat Nach Beendigung der Verflüssigung wurde die verflüssigende Amylase durch 5minütiges Erhitzen auf 100⁰C inaktiviert Nach Abkühlen der verflüssigten Stärkelösung auf 55° C wurde Amylase aus Streptomyces hygroscopicus (ATCC 21 722) wie im Beispiel 1 in Anteilen von 400 Einheiten/g Stärke zugegeben. Die Verzuckerung trat bei einem pH-Wert von 6,0 bei 55° C in 40 Stunden ein.

Nach beendeter Verzuckerung wurde die Reaktionsmischung filtriert in üblicher Weise mit Aktivkohle entfärbt und mit einem entsalzenden lonenaustauscherharz entsalzt und schließlich so weit eingeengt, bis 10,5 kg eines klaren und farblosen Sirups aus dem Stärkehydrolysat vorlagen, der 4,1% Glukose, 713% Maltose, 11,7% Maltotriose und 123% Dextrin enthielt (der Wassergehalt betrug 25%), der als flüssiger natürlicher Süßstoff geeignet war, der hauptsächlich Maltose enthielt

Beispiel 4

15 kg Stärke von Süßkartoffeln wurden in Wasser dispergiert und mit 1% einer bakteriellen verflüssigenden Amylase versetzt Die Verflüssigung wurde bei einer Temperatur von 84—87°C und bei einem pH-Wert von 6,0 durchgeführt und anschließend Amylase aus Streptomyces hygroscopicus (ATCC 21 722) in einer Menge von 400 Einheiten/g Stärke zugegeben. Die Verzuckerung erforderte bei einem Anfangs-pH-Wert von 6,0 40 Stunden bei 55⁰C; die anfallende Verzuckerungsmischung wurde dann filtriert. Man erhielt 78 I Stärkehydrolysat.

Das Filtrat (781) wurde auf ein Volumen von 42 I eingeengt und durch eine Kolonne eines entfärbenden Ionenaustauscherharzes mit einer Geschwindigkeit von

ίο SV = 2 hindurchgeführt. Anschließend wurde das Kulturfiltrat an einer Kolonne eines Ionenaustauscherharzes entsalzt, so daß 48 1 entsalzte Lösung erhalten wurden. Diese Lösung wurde auf 26 I eingeengt und sprühgetrocknet, so daß man 17 kg eines trockenen

is pulverartigen Produktes mit einem Gehalt von 5,2% Glukose, 70,6% Maltose, 9,7% Maltotriose, 10,5% Dextrin und 4,0% Wasser enthielt, das als diätetischer und natürlicher Süßstoff, der im wesentlichen Maltose enthielt, geeignet ist.

Beispiel 5

9 kg Süßkartoffelstärke wurden in 12 I Leitungswasser dispergiert, auf einen pH-Wert von 6,0 eingestellt und mit 0,1% einer bakteriellen verflüssigenden Amylase versetzt Die Mischung wurde dann tropfenweise in 181 heißes Wasser gegeben, wobei die Temperatur bei 84 —87⁰C gehalten wurde. Auf diese Weise wurde die Verflüssigung der Stärke vollendet. Anschließend wurde die bakterielle verflüssigende Amylase durch Sminütiges Erhitzen auf 100⁰C inaktiviert Die Lösung wurde abgestellt und mit einem Kulturfiltrat, das die Amylase aus Streptomyces hygroscopicus (ATCC 21 722) in einer Menge von 400 Einheiten/g Stärke enthielt, versetzt, sobald die Temperatur auf 65° C abgesunken war. Die Verzuckerungsreaktion wurde danach bei einem Anfangs-pH-Wert von 6,0 in 40 Stunden bei 55° C durchgeführt.

Beispiel 6

Das Verfahren von Beispiel 5 wurde wiederholt, jedoch wurde das Filtrat der Kultur von Streptomyces hygroscopicus (ATCC 21 722) durch ein _bereinigtes Δ mtilacpnronqrot PrCeW Hoc H»»?v>k 7,ιη«Κα »»r»r» J 1 1 > ' O * ~"

Ammoniumsulfat zu dem Kulturfiltrat in der nachfol-

gend geschilderten Weise erhalten worden war. Es wurden 10,2 kg eines farblosen, klaren Sirups erhalten, der 3,2% Glukose, 74,2% Maltose, 8,8% Maltotriose und 14,0% Dextrin enthielt (Wassergehalt 25%), der als diätetischer und natürlicher Süßstoff geeignet war.

so Das gereinigte Amylasepräparat aus Streptomyces hygroscopicus (ATCC 21 722) wurde in folgender Weise hergestellt:

101 des Kulturfiltrats von Beispiel 5 wurden mit Ammoniumsulfat bis zu einer Sättigung von 60% versetzt; der gebildete Niederschlag wurde abzentrifugiert und in 21 Wasser gegeben. Die erhaltene wäßrige Lösung wurde einer Elektrodialyse mit einem ionenaustauscherharz bei 5° C unter solchen Bedingungen unterworfen, daß der elektrische Strom 3 Stunden bei einer konstanten Spannung von 10 V und bei einer maximalen Ampereleistung von 5,2 A hindurchgeführt wurde. Auf diese Weise wurde das Ammoniumsulfat entfernt und man erhielt eine Lösung der gereinigten Amylase.

Beispiel 7

Das Verfahren von Beispeil 4 wurde wiederholt, jedoch wurde trockene, pulverförmige Amylase aus

Streptomyces hygroscopicus (ATCC 21 722) durch eine Amylase ersetzt, die durch Zugabe von Äthanol zu dem Kulturfiltra; dieses Stammes erhalten wurde. Die ausgefällte Amylase wurde zu der Stärkedispersion in einer Menge von 400 Einheiten/g Stärke gegeben. Man erhielt 17,4 g eines pulverförmigen Produktes, das 3,0% Glukose, 72,5% Maltose, 8,5% Maltotriose, 12,0% Dextrin und 4,0% Wasser enthielt. Dieses Produkt war ein geeigneter diätetischer und natürlicher Süßstoff.

Die in diesem Beispiel verwendete ausgefällte Amylase wurde nicht getrocknet und in folgender Weise hergestellt: 101 des Kulturfiltrats von Beispiel 5 wurden auf ein Volumen von einem Fünftel des Originalvolumens eingeengt und dann mit der doppelten Menge kaltem Äthanol versetzt Der entstandene Niederschlag wurde ohne Trocknen als Enzympräparat verwendet.

Beispiel 8

12 kg Kartoffelstärke wurden in 14 1 Leitungswasser dispergiert, ai-f einen pH-Wert von 6,0 eingestellt und dann unmittelbar mit Amylase aus Streptomyces hygroscopicus (ATCC 21 722) in einer Menge von 200 Einheiten je Gramm Stärke versetzt. Die wäßrige Lösung wurde bei einer Temperatur von 70-72⁰C tropfenweise in 141 heißes Wasser gegeben, um die Verflüssigung der Stärke zu beenden. Danach ließ man die Mischung auf 55° C abkühlen und versetzte mit einer weiteren Menge Amylase aus Streptomyces hygroscopicus (ATCC 21 722) mit einer Wirksamkeit von 200 Einheiten je Gramm Stärke. Die Verzuckerung erforderte bei 55° C 48 Stunden. Nach beendeter Verzuckerung wurde die Reaktionsmischung filtriert, in üblicher Weise mit Aktivkohle entfärbt und mit einem entsalzenden Ionenaustauscherharz entsalzt. Die entfärbte und entsalzte Lösung wurde eingeengt; man erhielt einen klaren und farblosen Sirup, der 4,9% Glukose, 70,0% Maltose, 9,2% Maltotriose und 15,9% Dextrin enthielt (Wassergehalt 25%), der als diätetischer und natürlicher Süßstoff geeignet ist.

Beispiel 9

6 kg Maisstärke wurden in 8! Leitungswasser dispergiert, auf einen pH-Wert von 6,0 eingestellt und dann mit 0,2% einer bekannten bakteriellen verflüssigenden Amylase versetzt. Die wäßrige Mischung wurde mit Kalziumhydroxyd auf einen pH-Wert von 6,0 eingestellt und dann tropfenweise zu 6 I heißem Wasser ,«egeben. Die erste Verflüssigung erfolgte bei 92-93° C. Nach vollendeter erster Dextrinisierung wurde die verflüssigte Stärkelösung bei 120⁰C behandelt. D^:e zweite Verflüssigung erfolgte dann nach Zugabe von 0,05% der gleichen bakteriellen verflüssigenden Amylase.

Nach beendeter Verflüssigung der Stärke wurde das Enzym durch 5minütiges Erhitzen auf 100⁰C inaktiviert. Nach dem Abkühlen auf eine Temperatur von 55° C wurde die verflüssigte Stärkelösung mit einem trockenen pulverförmigen Amylasepräparat aus Streptomyces hygroscopicus (ATCC 21 722) mit einer Aktivität von 400 Einheiten je Gramm Stärke versetzt. Die Verzuckerung erfolgte bei einem Anfangs-pH-Wert von 6,0 bei einer Temperatur von 55° C in 40 Stunden.

Nach beendeter Verzuckerung wurde die Reaktionsmischung filtriert. Das Filtrat (24 1) wurde in üblicher Weise entfärbt, entsalzt und auf einen Feststoffgehalt von 50% eingeengt. Der gewonnene Stärkehydrolysat-Sirup enthielt 4,1% Glukose, 71,3% Maltose, 11,7% Oligo-Zucker und 12,9% Dextrin.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Verzuckerungsprodukten von Stärke, die geeignete diätetische und natürliche Süßstoffe darstellen, dadurch gekennzeichnet, daß man zunächst eine Amylase herstellt, indem man Streptomyces tosaensis mit der ATCC-Nummer 21723 züchtet und aus dem Kulturmedium eine Amylase abtrennt, deren Hydrolysegrenze für Stärke 79% des theoretischen Wertes für Maltose und deren Gewichtsverhältnis von Glukose zu Maltose bei deren Bildung aus Stärke 0,053:1 beträgt, oder

Streptomyces hygroscopicus mit der ATCC-Nummer 21 722 züchtet und aus dem Kulturmedium eine Amylase abtrennt, deren Hydrolysegrenze für Stärke 82% des theoretischen Wertes für Maltose und deren Gewichtsverhältnis von Glukose zu Maltose bei deren Bildung aus Stärke 0,055 :1 beträgt, oder

Streptomyces albus mit der ATCC-Nummer 21 725 züchtet und aus dem Kulturmedium eine Amylase abtrennt, deren Hydrolysegrenze für Stärke 78% des theoretischen Wertes für Maltose und deren Gewichtsverhältnis von Glukose zu Maltose bei deren Bildung aus Stärke 0,058 : ι beträgt, oder Streptomyces viridochromogenes mit der ATCC-Nummer 21 724 züchtet und aus dem Kulturmedium eine Amylase abtrennt deren Hydrolysegrenze für Stärke 79% des theoretischen Wertes für Maltose und deren Gewichtsverhältnis von Glukose zu Maltose bei deren B&Jung ljs Stärke 0.051 :1 beträgt, und daß man sidann ein Stärkematerial einschließlich von Amylosen in \x iJriger Dispersion in bekannter Weise mit einer wie vorstehend hergestellten Amylase umsetzt, bis die erhaltene wäßrige Lösung der Verzuckerungsprodukte mindestens 70% Maltose, auf Trockengewichtsbasis berechnet, enthält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine bekannte verflüssigende Amylase in wäßriger Dispersion zur Verflüssigung der Stärke verwendet, die anfallende Lösung der verflüssigten Stärke zur Inaktivierung der Amylase erhitzt, dann mit einer Amylase von den im Anspruch I genannten Streptomycesstämmen behandelt, zur Inaktivierung dieser Amylase die dabei erhaltene Lösung erhitzt und gegebenenfalls filtriert, entfärbt und/oder entsalzt

3. Verfahren nach den Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die von Streptomyces hygroscopicus mit der ATCC-Nummer 21 722 erhaltene Amylase 40 Stunden bei etwa 55⁰C umsetzt.