DE2329457C2

DE2329457C2 - Verfahren zur enzymatischen Isomerisierung von Glucose zu Fructose

Info

Publication number: DE2329457C2
Application number: DE19732329457
Authority: DE
Inventors: Thompson Richard Albert Johnson; Norman Edward Clinton Ia. Lloyd; Kenneth Nordahl
Original assignee: Standard Brands Inc New York Ny Us
Current assignee: Standard Brands Inc New York Ny Us
Priority date: 1973-06-08
Filing date: 1973-06-08
Publication date: 1983-04-28
Also published as: DE2329457A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur enzymatischen Isomerisierung eines Teils der Glucose in einer Glucose enihaltenden Lösung zu Fructose.

Es sind bereits viele Verfahren bekannt um Fructose-enthaltende Lösungen herzustellen. Beispielsweise wird Saccharose durch die Verwendung einer Säure oder von Invertase zu Glucose und Fructose umgewandelt.

Neuere Verfahren zur Herstellung von Fructose-enthaltenden Lösungen sehen eine enzymalische Umwandlung der Glucose in einer Glucoseenthaltenden Lösung, z. B. in Maissyrup zu Fructose vor. Es sind verschiedene Mikroorganismen bekannt, die Glucose-Isomerase erzeugen. So wird z. B. in einem Artikel in Science, Bd. 125, Seiten 648-9 (1957) beschrieben, daß ein Enzym, das sich vom Pseudomonas hydrophila herleitet, Glucose zu Fructose isomerisiert. In der GB-PS 1103 394 und in der JP-PS 7428 (1966) wird auch beschrieben, daß Mikroorganismen der Art Streptomyces, z.B. Streptomyces flavovirens, Sireptomyces achromogenes, Streptomyces echinatus und streptomyces albus Glucose-Isomerase erzeugen. Darüber hinaus werden z. B. noch folgende Mikroorganismen beschrieben: Aerobacter cloacae, Bacillus megaterium, Acetobacter suboxydans, Acetobacter melanogenus, Acetoba.'ter roseus, Acetobacter oxydans, Bacillus fructose und Lactobacillus fermenti.

Aufgrund der wirtschaftlichen Verhältnisse bei der Gewinnung von Glucose-Isomerase ist es von äußerster Wichtigkeit, die Isomerase bei solchen Bedingungen einzusetzen, bei welcher maximale Ausbeuten der Fructose unter Einsatz von minimalen Mengen der Glucose-Isomerase erhalten werden. Die Bedingungen für die Isomerisierung soll darüberhinaus noch so bemessen sein, daß nur minimale Mengen von störenden Nebenprodukten gebildet werden.

Glucose-Isomerase wird in erster Linie intracellulär durch die obigen Mikroorganismen gebildet. Somit findet sich der Hauptteil der Glucose-Isomerase im Inneren und/oder auf den Zellwänden der Mikroorganismen. Bei der Verwendung dieser Zellen zum Isonierisieren von Glucose zu Fructose wird die Isomerase während der Isomerisierung freigesetzt oder daraus extrahiert. Wenn die Isomerase freigesetzt wird oder aus den Zellen extrahiert wird, dann ist sie im wesentlichen solubilisiert Es würde jedoch ziemlich kostspielige und komplizierte Maßnahmen erfordern, um die solubilisierte Isomerase so zu gewinnen, daß sie für eine Isomerisierungs- Reaktion eingesetzt werden könnte.

In einem Artikel »A Continous Glucose Isomerization Method by an Adsorbed Enzyme Column« von Tsumura et al, (Chem. Abstracts 69, 1968, 64 824), wird eine

ίο Glucose-Isomerase beschrieben, die sich von Streptomyces phaechromogenes herleitet und die an DEAE-Sephadex® gebunden ist Dieses gebundene Enzym wurde in eine Säule gebracht und hierdurch wurde kontinuierlich eine Glucoselösung geleitet. Bei Berührung der Glucose mit dem gebundenen Enzym wurde kontinuierlich Fructose gebildet. Zwar kann man bei diesem Verfahren die Glucose-Isomerase wiederverwenden, jedoch ist die Übertragung in den technischen Maßstab nicht möglich gewesen.

In der US-PS 37 08 397 wird die Isomerisierung von Glucose zu Fructose unter Verwendung von imobilisierter Glucose-Isomerase beschrieben. Die Glucose-Isomerase wird dort an Diäthylaminoäthylcellulose (DEAE-Cellulose) gebunden. Bei diesem Verfahren ist

2^ vorgesehen, die Lösung mit dem gebundenen Enzym in einer Reihe von lsomerisierungen in Berührung zu bringen. Es wird ausgeführt, daß der Glucose-Isomerase-Enzymkomplex wiederholt, nämlich 5 bis lOmal verwendet werden kann, bevor er 50% der Enzymakti-

m vität bei 70⁰C verliert. Es handelt sich dort um ein diskontinuierliches Verfahren. Bei der Isomerisierung von Glucose zu Fructose ist es besonders wichtig, die Isomerase unter solchen Bedingungen einzusetzen, daß maximale Ausbeuten an Fructose unter Einsatz von

j) minimalen Mengen der Glucose-Isomerase erhalten werden. Dabei ist es natürlich wesentlich, daß die Enzymaktivität während des Verfahrens in möglichst großem Maße erhalten bleibt. Bei dem vorerwähnten bekannten Verfahren verliert der Enzymkomplex bei

4,i jeder Isomerisierung 10 bis 15% seiner Aktivität. Nach 6 Umwandlungen, d. h. nach 120 bis 132 Stunden hat der Enzymkomplex dort die Hälfte seiner Aktivität verloren. Im Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung wird npch 6 Stunden einer Isomerisierung von Glucose zu Fructose von 49,6% und nach 186 Stunden von 45% erzielt. Die imobilisierte Glucose-Isomerase zeigt somit bei dem erfindungsgemäßen Verfahren innerhalb von 180 Stunden nur einen Verlust von 9%, während gemäß Fig.3 der US-PS 37 08 397 die dortige Zubereitung einen gleichen Aktivitätsverlust schon in 22 bis 25 Stunden erleidet.

Wesentlich bei der Isomerisierung von Glucose zu Fructose ist auch die Reinheit des erhaltenen Fructosesirups. Bei dem bekannten Verfahren ergeben sich durch die verhältnismäßig langen Inkubationszeiten, von z. B. 20 Stunden bei 80⁰C im dortigen Beispiel 5 (siehe auch F i g. 3) unvermeidbar größere Mengen an Psicose, so daß kostspielige Reinigungsstufen erforderlich wären um ein verkaufsfähiges Produkt zu erhalten.

Es besteht somit ein Bedürfnis nach einem kontinuierlichen Verfahren zur technischen enzymatischen Isomerisierung von Glucose zur Fructose. Aufgabe der Erfindung ist es, ein solches Verfahren, bei dem die Fructose in hoher Reinheit anfällt, zu zeigen.

b5 Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß dem Patentanspruch gelöst.

Nachfolgend sollen verschiedene Ausdrücke näher definiert werden.

Stabilitätswert

Der Stabilitätswert wird bestimmt, indem man gebundene Glucose-Isomerase in eine Säule gibt bis darin 1000 bis 4000 IGIU enthalten sind. Eine 3molare Glucoselösung mit einem pH-Wert von 6,5 die 0,001 Mol CoCl₂ und 0,005 MoI MgSO₃ enthält wird durch diese Säule mit einer Geschwindigkeit von 10 bis etwa 200 ml/h geleitet Die Säure wird bei einer Temperatur von 60⁰C gehalten. Die Teilmenge der Glucose, der zu Fructose in dem Abstrom umgewandelt worden ist, wird nach 4 Stunden bestimmt um zu gewährleisten, daß sich das Bett der gebundenen Glucose-Isomerase bei Gleichgewichtsbedingungen befindet Der Aktivitätsindex der gebundenen Glucose-Isomerase wird unter Verwendung der folgenden Formel errechnet: Aktivitätsindex = (R/E) log (0,504/(0,504-I)). Darin bedeutet I die Teilmenge Glucose, die zu Fructose umgewandelt worden ist. R ist die Fließgeschwindigkeit (ml/h) und E ist die Zahl der IGIU-Einheiten, die am Anfang in der Säule vorhanden waren.

Der Aktivitätsindex wird periodisch bestimmt Der Zeitraum, der erfoderlich ist bis der Aktivitätsindex die Hälfte des Anfangswertes (Wert nach 4 Stunden) erreicht, ist der Stabilitätswert ausgedrückt in Stunden.

Farbeinheiten

Die Farbe wurde spectrophotometrisch durch Messung der Absorption bei 450 ΐημ und 600 πιμ einer geeignet verdünnten Flüssigkeit in einer 1-cm-Zelle gegen Wasser als Vergleichssubstanz bestimmt. Als Spectrophotometer wurde das Modell Beckman DK.-2A verwendet. Die Farbe wurde nach der folgenden Formel errechnet:

Farbeinheiten = Λ450 Absorption bei 450 Γημιη

/4βοο Absorption bei 600 πιμηι
C Konzentration (g/100 ml)

Fructose-Gehalt der isomerisierten Flüssigkeit

Der Fructosegehalt der isomerisierten Flüssigkeit wurde bestimmt, indem die Veränderung der spezifischen Drehung, die während der Isomerisierung auftrat, gemessen wurde. Die spezifischen Drehungen wurden unter Verwendung eines automatischen Polarimeters gemessen. Die Drehungen wurden bei einer Konzentration von 2,5 g/100 ml in einer 50 mm langen Glaszelle bestimmt, welche auf 25° C thermostatiert wurde. Die spezifischen Drehungen wurden am Beginn der Isomerisierungs-Reaktionen, nachdem sämtliche Bestandteile in den Glucose-enthaltenden Lösungen kombiniert worden waren, bestimmt. Zur Bestimmung der Veränderung des Fructosegehalts wurde die spezifische Drehung der isomerisierten Flüssigkeit bestimmt. Die Veränderung des Fructosegehalts wurde unter Verwendung der folgenden Formel errechnet.

15

20

25

JC)

55

Prozent-Fructose =

10°

138^9

spezifische Drehung der isomerisierten Flüssigkeit

spezifische Drehung der Glucose-enthaltenden Lösung vor der Isomerisierung.

60

In der Formel ist der Faktor - 138,9 die Veränderung der spezifischen Drehung, die auftritt, wenn die Glucose vollständig zu Fructose umgewandelt wird.

IGIU-Einheiten

IGIU ist die Abkürzung für internationale Glucose-Isomerase-Einheiten. Es handelt sich dabei um die Enzymmenge, die ein Mikromol Glucose zu Fructose je Minute in eine Lösung umwandelt welche am Anfang 2 MoI Glucose, 0,02 Mol MgSO₄ und 0,001 Mol CoCl₂ je Liter bei einem pH-Wert von 6,84 bis 6,85 (0,2 m Natriummaleat) und einer Temperatur von 6O⁰C enthält

Das erfindungsgemäße Verfahren bringt eine Anzahl von ausgeprägten Vorteilen mit sich. So kann es im technischen Betrieb leicht und wirtschaftlich durchgeführt werden. Darüberhinaus ist es im Hinblick auf die Verwertung der Glucose-Isomerase und der Bildung eines Glucose-Fructose-Syrups, der eine minimale Färbung, minimale Aschemengen und minimale Psicosemengen enthält äußerst wirksam. Darüberhinaus wird die Isomerisierungsreaktion kontinuierlich durchgeführt, was naturgemäß für die Herstellung ein erheblicher Vorteil ist

Die charakteristischen Eigenscnaften der Glucoseenthaltenden Lösung sind bei der Bestimmung der exakten Bedingungen, bei denen die Isomerisierungsreaktion durchgeführt wird, von einer gewissen Bedeutung. Zur Herstellung von Glucose-enthaltenden Lösungen sind viele Verfahren bekannt. Bei den derzeit technisch durchgeführten Verfahren geht man z. B. so vor, daß man Maisstärke zu Glucose verzuckert, beispielsweise durch saure Verfahren, bei welchen eine verdünnte saure Lösung dazu verwendet wird, um Stärke zu Glucose zu hydrolysieren, oder durch Säure-Enzym-Prozesse, bei denen Stärke durch eine milde Säurebehandlung verflüssigt wird und sodann ein Enzym verwendet wird, um die verflüssigte Stärke zu Glucose umzuwandeln oder schließlich durch Enzym-Enzym-Prozesse, bei denen zwei Enzymbehandlungen verwendet werden, wobei die erste dazu dient, die Stärke zu verflüssigen und die zweite dazu dient, die verflüssigte Stärke zu Glucose umzuwandeln. Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ist bevorzugt eine Glucose-enthaltende Lösung zu verwenden, welche nach einem der letztgenannten Prozesse hergestellt worden ist, da solche Lösungen im allgemeinen größere Mengen von Dextrose bezogen auf das Gewicht der Trockensubstanz, geringere Mengen von Säuren, weniger Farbkörper und geringere Mengen von Oligosacchariden enthalten. Die Glucose-enthaltende Lösung kann gewünschtenfalls durch herkömmliche Maßnahmen raffiniert werden, bevor sie dem erfindungsgemäßen Verfahren unterworfen wird.

Die Viskosität der Glucose-enthaltenden Lösung liegt im Bereich von 0,5 bis 100 mPa · s, vorzugsweise von 2 bis etwa 20 mPa ■ s. Wenn die Viskosität der Lösung zu hoch ist, dann wird der Druck zu hoch, der dazu erforderlich ist, um die Lösung durch das Bett zu pressen. Eine Verminderung des Drucks führt zu einer Verminderung der Fließgeschwindigkeit, so daß der Zeitraum, über den die Lösung sich im Kontakt mit der gebundenen Isomerase befindet zu lang ist, als daß das Enzym wirksam verwertet würde. Weiterhin kann es aufgrund der großen Zeitspanne, während der die Lösung bei Isomerisierungsbedingungen z. B. hinsichtlich der Temperatur und des pH-Werts gehalten wird, möglich, daß unerwünschte Mengen von Farbkörpern und Psicose gebildet würden.

Die Konzentration der Glucose in der Glucose-enthaltenden Lösung liegt im Bereich von 5 bis 80 Gew.-%,

vorzugsweise von etwa 40 bis 60 Gew.-%.

Der pH der Glucose-enthaltenden Lösung liegt im Bereich von 6 bis 9, vorzugsweise von etwa 6,5 bis etwa 8, wobei der Bereich von etwa 7 bis etwa 7,5 am meisten bevorzugt wird. Es ist wichtig, den pH-Wert der > Glucose-enthaltenden Lösung während der Isomerisierungsreaktion in diesem Bereich zu halten, da wenn die Lösung außerhalb dieses Bereichs liegt, die Isomerase rasch aktiviert wird und/oder große Mengen von unerwünschten Nebenprodukten wie Farbkörpern und κ Psicose gebildet werden.

In der Glucose-enthaUenden Lösung können verschiedene Metallionen-Aktivatoren und/oder Stabilisatoren für die Isomerase, ζ. Β. lösliche Salze von Kobalt, Magnesium vorhanden sein.

Die charakteristischen Eigenschaften des Bettes aus der gebundenen Glucose-Isomerase sind im Hinblick auf die Qualität der erzeugten Fructose-Glucose-Lösung und die technische Verwertung des erfindungsgemäßen Verfahrens von äußerster Wrhtigkeit. Das Bett ;n muB mindestens eine GJucose-lsomerase-Aktivität von 3 IGIU pro cm³, vorzugsweise von mindestens 20 IGIU pro cm³ aufweisen.

Wenn das Bett eine Glucose-Isomerase-Aktivität von weniger als 3 IGIU je ecm enthält, dann ist ein größeres r> Bettvolumen erforderlich, um äquivalente Mengen der Glucose zu isomerisieren. Dies kann aber verschiedene Probleme mit sich bringen, z. B. größere Druckabfälle über das Bett, größere Kontaktseiten zwischen der Glucose-enthaltenden Lösung und der Isomerase um zu so der gewünschten Fructose zu kommen und schließlich größere Kapitalausgaben wegen der Größe der Einrichtung die erforderlich ist, um das Bett der gebundenen Isomerase aufzunehmen. Ferner liegt, wenn die Tiefe des Bettes gesteigert wird, eine größere y, Verdichtungstenden/ des Bettes aufgrund der hohen Drücke vor, die dazu verwendet werden müssen, um die Glucose-enthaltende Lösung hierdurchzupressen.

So kann die Tiefe des Bettes der gebundenen Glucose-Isomerase im Bereich eines Bruchteils eines jc Zentimeter bis etwa 12,70 cm liegen. Die Querschnittsfläche des Bettes ist jedoch groß. Das Verhältnis der Tiefe zu der Breite des Bettes liegt im Bereich von 0,01 bis 0,1, wobei ein Bereich von etwa 0,02 bis etwa 0,05 am meisten bevorzugt wird. Dies bringt die Vorteile mit ·τ> sich, daß der Druckabfall über das Bett gering ist und daß die Verdichtung des Betts minimal ist. Da das Bett relativ flach ist, liegt jedoch eine größere Neigung zur Kanalbilduiig vor. Eine solche Kanalbildung führt jedoch zu einer unwirksamen Verwendung der Glucose- ><> Isomerase. Wenn mindestens zwei Betten, vorzugsweise mindestens sechs Betten von gebundener Glucose-Isomerase in Reihe angeordnet sind und wenn Vorkehrungen getroffen sind, um den Abstrom eines vorhergehenden Bettes vor dem Durchleiten durch das nachfolgende > > Bett durchzumischen, dann hat eine Kanalbildung, die evtl. stattfinden könnte, keine schwerwiegenden Auswirkungen auf die Wirksamkeit des Verfahrens der Erfindung.

Für diesen Zweck kann eine bekannte Vorrichtung, nämlich ein Druckblattfilter verwendet werden Das Druckblattfilter umfaßt eine Zusammenstellung von flachen Filterelementen (Blättern) die vertikal oder horizontal in einem zylindrischen Tank gestützt sind. Die Blätter können kreisförmig oder rechteckig sein und sie können auf beiden Seiten filtrierende Oberflächen haben. Der zylindrische Tank kann seine lange Achse horizontal oder vertikal haben. Ein Filterblatt kann aus einem schweren Sieb oder einer mit Rillen versehenen Platte bestehen, über dem ein Filtermedium z. B. ein gewebtes Flächengebilde oder ein feines Drahttuch angepaßt ist.

Die an einen der im Patentanspruch genannten inerten Träger gebundene Glucose-Isomerase kann in einer Glucose-enthaltenden Lösung aufgeschlämmt werden. Diese Aufschlämmung wird durch das Druckblattfilter in einer solchen Weise gepumpt, daß jedes Blatt gleichmäßig mit dem gebundenen Enzym bedeckt ist. Der an die Lösung angewendete Druck hält im Fall eines vertikalen Druckblattfilters die gebundene Glucose-Isomerase an den Blättern. Eine Glucose-enthaltende Lösung kann sodann durch das Druckblattfilter gepumpt werden. Während sie durch jedes Bett der gebundenen Glucose-Isomerase strömt, erfoigi die Isomerisierung. Die Menge der gebildeten Fructose hängt von der Zeitspanne ab, während der die Glucose-Lösung sich in Kontakt mit dem gebundenen Enzym befindet.

Der Stabilitätswert der gebundenen Glucose-Isomerase beträgt mindestens 198 Stunden, vorzugsweise mindestens 300 Stunden, wobei ein Wert von mindestens 400 Stunden am meisten bevorzugt wird.

Die Herstellung der gebundenen Glucose-Isomerase kann in beliebiger Weise durchgeführt werden, solange die gebundene Glucose-Isomerase die angegebenen charakteristischen Eigenschaften aufweist. Als Träger wird DEAE-Ceilulose oder ein ähnliches Cellulose-Trägermaterial oder ein schwach basischer Anionenaustauscher verwendet. Die Bindung der Glucose-Isomerase an den Träger kann in einem wäßrigen Medium oder in einer Zuckerlösung, z. B. Maissyrup oder Getreidesyrup erfolgen.

Die exakte Zusammensetzung der isomerisierten Glucose-enthaltenden Lösung variiert entsprechend den Bedingungen, bei denen das Verfahren der Erfindung durchgeführt wird. In der Tabelle sind wesentliche charakteristische Eigenschaften der isomerisierten Glucose-enthaltenden Lösungen zusammengestellt, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten worden sind.

Tabelle

Charakteristische Eigenschaften von unraffinierten Fructose-enthaltenden Lösungen Prozent Trockenbasis

Glucose*)

Fructose*)

Polysaccharid*) Psicose

Asche**)

Farbeinheiten*)

Typischer	30	bis	60	10	bis	54	0	bis	50	0	bis	1	0,1	bis	0,5	0	bis	2,0
Bereich
Bevorzugter	30	bis	60	10	bis	54	0	bis	30	0	bis	0,5	0,1	bis	0,2	0	bis	0,05
Bereich

Fortsetzung

Glucose*) Fructose*) Polysaccharide Psicose

Asche**) Farbeinheiten*)

Am meisten 30 bis 60 10 bis 54 0 bis 30 0 bis 0,1 0,05 bis 0,1 0 bis 0,03

bevorzugter

Bereich

*) Die Menge des Saccharids hängt hauptsächlich von dem gewünschten Produkt ab.

**) Hauptsächlich aus Metallsalzen bestehend, die während der Isomerisierung vorhanden sind, um Glucose-Isomerase zu stabilisieren und/oder zu aktivieren.

Die Erfindung wird in Beispielen erläutert:
Beispiel 1

Dieses Beispiel beschreibt die Verwendung von an DEAE-Cellulose gebundener Glucose-Isomerase zur kontinuierlichen Isomerisierung von Glucose zu Fructose.

Streptomyces Sp ATCC 21175 wurde bei untergetauchten aerobischen Bedingungen gezüchtet und von der Fermentationsbrühe abfiltriert. Ein Kilogramm des Filterkuchens wurde in 5 Litern entionisiertem Wasser aufgeschlämmt, welches mit 50 ml einer 0,1 m CoCl₂-Losung und 8 g eines kationischen Detergens versetzt worden war. Die Temperatur der Aufschlämmung wurde bei 60°C und der pH-Wert bei 6.7 bis 6.8 gehalten. Nach 3,75stündigem Rühren wurde die Aufschlämmung im Vakuum durch ein Whatman® Nr. 1 Filterpapier filtriert. Das Filtrat wurde durch Eindampfen im Vakuum auf 30 IGlU/ml konzentriert.

500 Milliliter des konzentrierten Filtrats wurden auf 1500 ml mit entionisiertem Wasser verdünnt. 5 g DEAE-Cellulose wurden zu dem Filtrat gegeben. Es wurde eine halbe Stunde gerührt und dann durch ein Whatman® Nr. 1 Filterpapier auf einem Vakuumfilter filtriert. Der Filterkuchen wurde noch auf dem Filter mit Wasser gewaschen und die Waschwässer wurden mit dem Filtrat gesammelt. Der Filterkuchen enthielt hauptsächlich Material, das nicht aus Isomerase bestand. Das gereinigte Filtrat enthielt 9,2 IGIU/ml.

30 g DEAE-Cellulose wurden in 1500 ml Wasser suspendiert und kräftig gerührt. Die Suspension wurde 30 bis 45 Minuten absetzen gelassen und zur Entfernung von DEAE-Cellulose-Feinstoffen dekantiert. Dies wurde 4mal wiederholt, worauf die Suspension im Vakuum filtriert wurde. 20 g (Trockenbasis) des DEAE-Cellulose Filterkuchens wurden zu dem gereinigten Filtrat das 9,2 IGlU/ml enthielt gegeben und dann wurde bei Raumtemperatur eine halbe Stunde gerührt. Die Suspension wurde filtriert und der feuchte Filterkuchen, der die DEAE-Cellulose mit der darauf adsorbierten Isomerase enthielt, wurde gewonnen. Der feuchte Filterkuchen enthielt 215 IGIU/g. 6,25 g des feuchten Filterkuchens wurden in 50 ml einer wäßrigen Lösung aufgeschiämmt, die 0,001 Mol CoCl₂ je Liter, 0,005 Mol MgSO₃ je Liter und 0,1 Mol NaCl je Liter enthielt Die Aufschlämmung wurde in eine Säule mit einem Durchmesser von 1 cm gegossen und absitzen gelassen. Der Bodenteil der Säule enthielt eine flache Schicht aus Glaswolle um die DEAE-Cellulose zurückzuhalten. Der Bodenauslaß der Säule wurde geöffnet. Als die Betthöhe

60 der DEAE-Cellulose 25 cm betrug wurden 350 ml einer wäßrigen Lösung die 0,001 Mol CoCI₂ je Liter, 0,005 Mol MgSO₃ je Liter und 0,01 Mol NaCI je Liter enthielt durch das Bett geleitet, um gefärbte Materialien und andere Verunreinigungen aus der DEAE-Ceüuiosc zu entfernen.

Eine Glucose-Lösung mit einem pH-Wert von 6,5, die 3 Mol Glucose je Liter, 0,001 Mol CoCI₂ je Liter und 0,005 Mol MgSO₃ je Liter enthielt wurde durch die Säule mit einer Geschwindigkeit von 0,2 ml/min, geleitet. Die Temperatur der Säule wurde bei 60⁰C gehalten. Die Umwandlung der Glucose zu Fructose nach 6 Stunden betrug 49,6 Prozent. Nach 186 Stunden betrug die Umwandlung 45,0 Prozent. Der Stabilitätswert betrug 198 Stunden.

Bei s pi e! 2

Dieses Beispiel beschreibt die Verwendung von an ein poröses synthetisches Anionenaustauscher-Harz gebundener Glucose-Isomerase zur kontinuierlichen Isomierisierung von Glucose zu Fructose.

Die Glucose-Isomerase wurde wie in Beispiel 1 gewonnen und gereinigt.

100 g des schwach basischen Anionenaustauschers Amberlite® lRA-938 wurden in eine Säule mit einem Durchmesser von 2,6 cm gebracht. Die Betihohe des Austauschers betrug 37 cm. Die Säule wurde bei 60⁰C gehalten. Die Säule wurde behandelt, indem der Reihe nach 500 ml 1,5 η NaOH-Lösung, 1000 ml entionisiertes Wasser, 1000 ml 2n-HCl und 1000 ml entionisiertes Wasser geleitet wurden. Zu 1480 ml einer teilweise gereinigten Lösung von Glucose-Isomerase, gereinigt entsprechend Beispiel 1, mit einer Temperatur von 50° C wurden 100 g des Austauschers gegeben. Die Lösung wurde 2 Stunden gerührt und sodann filtriert. Das Filtrat wurde durch das mit einer Geschwindigkeit von 3 ml/min, perkulieren gelassen. Das Bett wurde anschließend mit 100 ml entionisiertem Wasser gewaschen. Das Bett enthielt 3430IGIU.

Eine Lösung mit einem pH von 6,5, die je Liter 3 Mol Glucose 0,001 Mol CoCi₂ üfid 0,005 Mo! MgSOj enthielt, wurde durch das Bett mit einer Geschwindigkeit von 3,6 ml/min, geleitet. Die Temperatur der Säule wurde bei etwa 60° C gehalten.

Der Umwandlungsgrad der Glucose zu Fructose betrug 21,9% nachdem die Säule 41 Stunden lang in Betrieb genommen war. Nach 210 Stunden betrug er 19,5%. Der Stabilitätswert wurde auf etwa 600 Stunden geschätzt.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur enzymatischen Isomerisierung von Glucose zu Fructose mittels an synthetisch hergestellte Anionenausta ,scher gebundene Glucose-Isomerase, dadurch gekennzeichnet, daß man kontinuierlich eine wäßrige, 5 bis 80 Gew.-% Glucose enthaltende Lösung mit einer Viskosität von 0,5 bis 100 mPa ■ s und einem pH-Wert im Bereich von 6 bis 9 bei einer Temperatur von 20 bis 80⁰C durch ein Bett aus an Diäthylaminoäthylcellulose oder an ein ähnliches Cellulose-Trägermaterial oder an einen schwach basischen Anionenaustauscher gebundene Glucose-Isomerase mit einer Glucose-Isomerase-Aktivität von mindestens 3 internationalen Glucose-Isomerase-Einheiten pro cm³ Bett, einem Tiefe-zu-Breite Verhältnis des Bettes von 0,01 bis 0,1 und einem Stabilitätswert von mindestens 198 Stunden leitet.