DE2351520A1

DE2351520A1 - Verfahren zur konzentrierung von polysaccharidsuspensionen

Info

Publication number: DE2351520A1
Application number: DE19732351520
Authority: DE
Inventors: Hyogo Kakogawa; Tara Komatani; Eizo Oguri; Yasunori Tokuda; Kazuo Yamada
Original assignee: Takeda Chemical Industries Ltd
Current assignee: Takeda Pharmaceutical Co Ltd
Priority date: 1972-10-16
Filing date: 1973-10-13
Publication date: 1974-04-25
Also published as: US3900462A; ES419637A1; NL7314198A; DE2351520C2; CA997336A; FR2202939B1; GB1409927A; IT999649B; FR2202939A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Konzentrierung von Suspensionen von thermisch gelierbaren Polysacchariden, die überwiegend aus ß-1, J-Gltican bestehen*

Diese thermisch gelierhären Polysaccharide werden von Alcaligenes faecalis var. zayxogenes MTK-*u und anderen Mikroorganismen gebildet und nach den Verfahren hergestell-fc, die in der USA-Patentschrift 5 754 925 und in der französischen Patentschrift 7 1^1 557 beschrieben werden, oder sie treten in Poria cocos Wolf auf (Agricultural Biological Chemistry 32-10, 1261-1269 (1968)).

Diese Polysaccharide haben in letzter Zeit große Aufmerksamkeit als einmalige Nahrungsmittel, qualitätsverändernde Mittel, Mittel zur Verbesserung von Fahrungsmittein, kalorienarme Mahrungsmittel u.dgl. aufgrund ihrer einmaligen Gelfestigkeit, ihres Wasserbindungsvermögens, ihres charakteristischen Gefüges und ihres niedrigen Kalorienwertes usw. auf sich gezogen.

Da diese Polysaccharide in starken Alkalien löslich und

unter neutralen bis sauren Bedingungen unlöslich sind, wurden sie bisher unter Ausnutzung dieses Löslichkeits-Verhaltens gereinigt. Bei dem üblichen Verfahren stellt man somit zunächst eine Suspension her, die ein salch.es Polysaccharid enthält, löst das Polysaccharid durch Zugabe eines starken Alkalis (z.B. WaOH), entfernt die im Alkali unlöslichen Bestandteile von der Lösung, gibt eine Säure, z«B. HCl, zur restlichen Lösung, um das Poiysaccharid auszufällen, -verdünnt die erhaltene Flüssigkeit mit Wasser, zentrifugiert die Verdünnung ΖΛΐΓ Entfernung des Überstandes, entsalzt das Sediment und konzentriert und dehydratisiert es anschließend.

Dieses Verfahren hat u.a. den Nachteil, daß bei der Abscheidung der Polysaccharide durch Zusatz einer Säure ihre starke Affinität zu Wasser die Bildung einer gelartigen Flüssigkeit selbst bei niedriger Konzentration (etwa 1 g/100 ml) bewirkt, so daß es sehr schwierig wird, die Flüssigkeit weiter zu konzentrieren. 3in weiterer Hachteil besteht darin, daß es aufgrund der Tatsache, daß die thermische Gelierbarkeit dieser Polysaccharide bei etwa 40 δ verlorengeht, unmöglich ist, sie unter Erhitzen abzutrennen und zu konzentrieren. Dieses Verfahren ist somit kaum im technischen Maßstab durchführbar.

In dem Bemühen, diese Hachteile des üblichen Verfahrens zu vermeiden und ein großtechnisch vorteilhaftes Verfahren zu entwickeln, wurde von der Anmelderin gefunden, daß die Ausfällung der Polysaccharide als festes konzentriertes Gel möglich ist und hierdurch die anschließende Abtrennung, Entsalzung und Reinigung erleichtert werden, wenn man zunächst beispielsweise sin Calciumsalz, Magnesiumsalz oder Zinksalz in einer Suspension der Polysaccharide unter schwach sauren bis schwach alkalischen Bedingungen löst, das Gemi'sch dann auf eine beispielsweise auf Ätzalkali bezogene Alkalität von etwa

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0,1 bis 1N einstellt und¹ abschließend eine Mineralsäure, z.B. HCl, zur Lösung gibt. Die vorstehende Feststellung liegt der Erfindung zugrunde.

Gegenstand der Erfindung ist demgemäß die Eonzentrierung von Suspensionen von thermisch gelierbaren Polysacchariden, die überwiegend aus ß-1,3-Glucan bestehen, in einer solchen V/eise, daß die anschließende Reinigung der Polysaccharide erleichtert wird. Die Erfindung umfaßt ferner ein Verfahren zur Reinigung der Polysaccharide. .

Gemäß der Erfindung löst man ein wasserlösliches Calcium-, Magnesium- oder Zinksalz in einer Suspension des Polysaccharide, macht die Suspension alkalisch und löst hierdurch das suspendierte Polysaccharid auf, gibt eine Säure zur gebildeten Lösung, um das Polysaccharid auszufällen, und trennt abschließend das Polysaccharid ab.

Gemäß der Erfindung wird eine Suspension der vorstehend genannten Polysaccharide verwendet. Wenn die Konzentration des Polysaccharides übermäßig hoch ist, ist die Flüssigkeit zu viskos, um gehandhäbt werden zu können. Daher werden im allgemeinen Suspensionen verwendet, die nicht mehr als 6,5 g Polysaccharid/100 ml enthalten.

Polysaccharidsuspensionen mit einer Konzentration von nicht mehr als 6,5 g/100 ml lassen sich am wirksamsten gemäß der Erfindung konzentrieren. Da bei den Fermentation sver fahr en des obengenannten französischen Patents Polysaccharide PS und Curdlan (nachstehend kurz als PS und Curdlan bezeichnet) in Suspension anfallen, kann diese Fermentationsbrühe als solche für die Zwecke der Erfindung verwendet werden. Diese S'ermentationsbrühen enthalten gewöhnlich Zellen und andere unlösliche Bestandteile. Wenn es erforderlich ist,' diese Bestandteile vor der Konzentrierung abzutrennen, wird ^!die

A0 9 817/1043 - . ₅ ,- ·,-

Suspension einer Vorbehandlung unterworfen, bei der marx die Suspension auf einen p„-Ä^Tert über 12 einstellt und hierdurch das suspendierte Polysaccharid löst, Calciumchlorid oder Calciumhydroxid zur Erniedrigung der Viskosität der Polysaccharidlösung zusetzt, die unlöslichen Verunreinigungen aus der Lösung entfernt und der Lösung eine Säure zusetzt und hierdurch wiederum eine Suspension des Polysaccharide bildet.

Dieses Vorbehandlungsverfahren ist besonders zweckmäßig in Fällen, in denen die alkalischen Lösungen der Polysaccharide viskos sind und beispielsweise eine Viskosität von einigen hundert cP haben, auch wenn die Konzentrationen der Polysaccharide nur einige Prozent betragen, wobei es äußerst schwierig ist, die Zellen und andere unlösliche Bestandteile von der Lösung abzutrennen. Beispielsweise beträgt beim Zentrifugieren der erreichbare Wirkungsgrad der Zentrifuge nur etwa 1/10 des Wirkungsgrades, der erreichbar ist, wenn die Zellen aus den üblicherweise gebildeten Kulturmedien, deren Viskositäten nur einige cP betragen, entfernt werden.

Bei dieser Vorbehandlung liegt die Menge des Calciumchlorids oder -hydroxyds zweckmäßig zwischen 0,03 und 0,2 Mol/l für eine Polysaccharidlösung einer Konzentration von 1 g/100 ml.

Bei dieser Vorbehandlung ist die Viskosität der alkalischen Lösung vor der Zugabe des Calciumsalzes zweckmäßig möglichst niedrig. Sie beträgt beispielsweise etv/a 140 cP oder weniger, und zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, die alkalische Lösung vor der Zugabe des Calciumsalzes einige Zeit stehen zu lassen.

Ein Calciumsalz, Magnesiumsalz oder Zinksalz (nachstehend als Calciumsalz oder Äquivalent bezeichnet) wird einer solchen Polysaccliaridsuspension zugesetzt und darin

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gelöst. Geeignet sind beliebige wasserlösliche Salze, z.B. die Hydrochloride und Hydroxyde, "jedoch sind die Hydrochloride am vorteilhaftesten. Die Salzmenge ist verschieden in Abhängigkeit von den-verschiedenen Salz-'und Polysaccharidtypen, jedoch wird zweckmäßig eine Menge zwischen 0,03 und 0,75 Mol/l verwendet. Der bevorzugte Bereich liegt bei Magnesiumsalzen zwischen 0,06 und 0,25 Mol/l und bei den Zinksalzen zwischen 0,35 und 0,45 Mol/l. Die Zugabe kleinerer Mengen als 0,03 Mol/l ist unzweckmäßig., da die Viskosität der Flüssigkeit zu hoch wird, wenn sie in der anschließenden Stufe stark alkalisch gemacht wird. Wenn jedoch mit einer Salzkonzentration von 0,03 Mol/l oder höher beispiels- weise im Falle der Calciumsalze gearbeitet wird, wird die Viskosität der in der folgenden Stufe erhaltenen alkalischen Lösung der Polysaccharide wesentlich, niedriger, so daß sich die unlöslichen Verunreinigungen leicht von der Lösung abtrennen lassen. Hierbei ist es wichtig, daß die Suspension nach der Zugabe des Calciumsalzes oder seines Äquivalents genügend bewegt oder gerührt wird, um das Salz in der Suspension vollständig zu lösen und zu dispergieren.

Die das Calciumsalz oder dessen Äquivalent enthaltende ■ Suspension wird dann mit einem Alkali- wie ITaOH oder KOH stark alkalisch gemacht. Der hierbei eingestellte Ρττ-V/ert sollte wenigstens oberhalb von 12, vorzugsweise oberhalb von 13 liegen. Dann wird der Lösung eine Säure zugesetzt, um das Polysaccharid auszufällen. Die Art der verwendeten Säure ist weitgehend freigestellt, jedoch wird Salzsäure bevorzugt. Die Lösung, wird ge-· wohnlich auf einen p_H~Wert unter'10, vorzugsweise auf einen p„-V7ert zwischen neutral und sauer eingestellt. Die Säure wird zugesetzt, bis das Polysaccharid sich abscheidet. Auf diese Weise läßt sich das gewünschte Polysaccharid viel leichter abtrennen als in Abwesenheit

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eines Calciumsalzes oder seines Äquivalents. Die Fällung setzt sich so schnell und leicht ab, daß sie von der überstehenden Flüssigkeit leicht abgetrennt werden kann. Da die abgetrennte Fällung verhältnismäßig wenig Wasser festhält, läßt sich die anschließende Konzentrierung der Fällung wirksam durchführen. Bei einem ohne Calciunisalz oder dessen Äquivalent durchgeführten Verfahren wird nur eine sehr viskose, gelartige Polysaccharidfällung erhalten, die eine große '.Yassermenge enthält, wenn das Polysaccharid durch Zusatz einer Säure abgetrennt wird, so daß ein sehr hoher Aufwand für die Konzentrierung der Suspension und die anschließende Dehydratisierung erforderlich ist, während beim Verfahren gesäS der Erfindung eine Fällung mit niedrigerem wassergehalt, der ungefähr die Hälfte des 7/ass ergehalt es der nach üblichen Verfahren erhältlichen Produkte beträgt, erhalten wird, so daß die anschließenden Reinigungsverfahren einschließlich Entsalzung, Trocknung usw. wesentlich erleichtert sind.

Das Verfahren gemäß der Erfindung wird nachstehend ausführlicher anhand von Versuchen und Ausführungsbeispielen beschrieben. Bei diesen Versuchen und im Beispiel wurde das Polysaccharid auf die in Beispiel A-4 der USA-Patentschrift 3 754 925 und im nachstehenden Vergleichsversuch beschriebene .Veise hergestellt, während das Polysaccharid aus Poria cocos wolf nach dem Verfahren hergestellt wurde, das in Agricultural Biological Chemistry 32-10, 1261-1269 (1968), beschrieben wird.

Vergleichsversuch

Alcaligenes faecalis var. myxogenes, Stamm NTK-u (IFO-13140) wird in 30 ml eines in einem 200-ml-Erlenmeyer-Kolben enthaltenen Impfkulturmedium geitpft, das lie folgende Zusammensetzung hat: 1,0 /o Glucose, 0,15 ^c/° , 0,1 % KH₂PO₄, 0,05 Vo MsSO₄.7H₃O, 0,005 %

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FeSO^.7H₂O, 0,002 % MnSO₄.7H₂O, 0,001 ^ ZnCl₂, 0,001 % CoCl₂, 0,1 % Hefeextrakt, 0,3 % CaC0₅,.0,01 % Uracil, Rest 7/asser; p„-Wert 7,0. Die Kultivierung wird 24 Stunden unter Schütteln bei 32⁰C durchgeführt.

Eine Menge von 2 ml des erhaltenen Impfkulturmediums wird in 20 ml. eines in einem 200-ml-Erlenmeyer-Schliffkolben enthaltenen Hauptkulturmediums geimpft, das aus 10,0 % Glucose, 0,23 % ( NH₄O₂HPO₄, 0,1 % KH₂PO₄, 0,05 % MgSO₄.7H₂O, 0,005 % FeSO₄.7H₂O, 0,002 % MnSO₄. 7H₂O, 0,001 % ZnCl₂, 0,001 # CoCl₂, 0,3 % CaCO₅, 0,01 % Uracil und Wasser besteht und auf p_H 7,0 eingestellt ist. Die Kultivierung wird 90 Stunden unter Schütteln bei 32°C vorgenommen.

Die in mehreren Kolben erhaltenen Kulturmedien werden zusammengegossen. Zu 80 ml Kulturmedium werden 240 ml einer wässrigen 0,5N ETaOH^Iiösung gegeben, worauf gut gerührt wird, bis das gebildete Polysaccharid gequollen, ist. Dem Gemisch werden 160 ml Wasser zugesetzt. Die verdünnte Lösung wird 10 Minuten bei 12.000 UpM zentrifugiert, wodurch die Feststoffe einschließlich der Zellen entfernt werden. Die überstehende Flüssigkeit wird mit 3N HCl neutralisiert,· wobei sich ein Gelsediment abscheidet. Das Sediment wird durch Zentrifugieren abgetrennt und mit -7/asser salzfrei gewaschen. Das Sediment wird dann zur Isolierung des gewünschten P0I7-saccharids erneut zentrifugiert. Durch Dehydratisierung mit Aceton und Trocknung unter vermindertem Drück werden 4,4 g PS erhalten. Die Ausbeute beträgt 55"?», bezogen auf die Substratglucose.

Versuch A Einfluß der Vorbehandlung der Polysaccharidsuspension

C^-O Einfluß der CaCl-,-Menge auf- die Viskosität der, alkalischen Lösung des Polysaccharide .

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Die beim Vergleichsversuch erhaltene PS-Fermentationsbrühe wurde mit V/asser verdünnt. Zu Teilen der verdünnten Fermentationsbrühe wurde 1OW NaOH in solchen Mengen gegeben, daß Alkalikonzentrationen von 0,4-N bzw. 0,SlT erhalten wurden.

Die Gemische wurden einige Stunden gerührt, wobei alkalische Lösungen mit einer PS-Konzentration von 1,5 s/100 ^ml erhalten wurden. Obwohl die Viskositäten jeder Verdünnung zu Beginn der Auflösung des Alkalis sehr hoch waren, fielen sie im Verlauf der Auflösungszeit allmählich und erreichten in wenigen Stunden bestimmte konstante Werte von etwa 80 bis 90 cP. Zu jeder alkalischen PS-Lösung, deren Gleichgewicht auf diese Weise eingestellt worden war, wurden unterschiedliche Mengen CaCl₂.2H₂O, nämlich 0,5 g/100 ml (-0,034-Mol/1) bis 6,0 g/100 ml (0,276 Mol/l) gegeben. Die hierbei eintretenden Viskositätsänderungen der alkalischen Lösungen des PS sind nachstehend in Tabelle Λ genannt.

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Tabelle 1

K/100 ml	Mol/1
O	0
0,5	0,023
0,75	. 0,034
1,0	0,046
1,25	0,057
1,5	0,068
2,0	0,092
2,5	0,115
4,3	0,203
6,0	0,276

Einfluß der CaCl_o-Menge auf die Viskosität von

alkalischen PS-Lösungen

Menge des CaCl₀ .'2H_n O Viskosität der FS-Lösung in cP

in 0,04N NaOH in 0,81T NaOH

83 89

91 1880

16 21

16 15

16 13

16 16

21 16

40 20

11 11

Die vorstehenden Ergebnisse zeigen, daß die Viskosi- . tat einer alkalischen PS-Lösung bei geringer CaCIp-Menge sehr hoch ist, jedoch eine bedeutende Erniedrigung der Viskosität durch Zusatz von 0,045.Mol/l CaCl₂ oder mehr erreichbar ist, wenn die PS-Konzentration
1,5 g/100 ml beträgt, d.h. die Lösung 0,03 Mol CaCl₂/l, bezogen auf 1 g PS/100 ml, enthält.

(A-2) Einfluß der GaCOH^-Menge auf die Viskosität alkalischer Polysaccharidlösungen

Gereinigtes PS-Pulver wurde gleichmäßig in Wasser suspendiert und in 0,4N NaOH gelöst. Die PS-Konzentration betrug 2 g/100 ml. Dieser alkalischen PS-Lösung wurden unterschiedliche Ca(OH)2~Mengen, die in einer geringen Wassermengi^{peri er} waren und in Tabelle 2 genannt sind, zugesetzt, worauf die Viskosität der Lösungen gemessen wurde. - * · ■ ·

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	Tabelle	Ga(OH)₀	2
Menge des	Mo 1/1	Viskosität der alkalischen
g/100 ml	0	PS-Lösung, cP
O	0,01	30
0,15	0,017	2000
0,25	0,024	3000
0,35	0,031	5000
0,45	0,034	100
0,50	0,036	73
0,55	0,044	22
0,65	0,050	4,8
0,75	0,058	4,3
0,85	0,068	4,0
1,0	0,100	4,0
1.5	0,135	4,0
2,0	0,200	4,2
3,0	4,0

In diesem Fall beginnt die Viskosität allmäliliciL niedriger zu werden, wenn die Ca (OH ^-ii enge etwa 0,03 ^o 1/1 pro Prozent PS erreicht.

(A-3) Änderungen der Viskosität von alkalischen Lösungen des thermisch gelierbaren Polysaccharids (Hauptbestandteil Pachyman), das in Poria cocos VToIf enthalten ist, durch Zusatz von GaGl ₀

30 g des Pulvers, das durch alkalische Extraktion eines rohen Präparats von Poria cocos ;Iolf erhalten worden war, wurden gleichmäßig in V/asser suspendiert und mit NaOH gelöst, wobei 1000 ml einer 0,4N Lösung gebildet wurden. In diesem Zustand hatte die alkalische Lösung des Polysaccharids eine Viskosität von 18 cP. Die Visko-

sität der Lösung wurde durch Zusatz und Auflösung von 0,1 Mol CaCl₂ auf 5 cP erniedrigt.

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Versuch B

Einfluß von wasserlöslichen Salzen von Calcium, Magnesium und Zink auf die Konzentrierung von PoIysaccharidsuspensionen

(B~1) Versuch Λ .

CaClp-Mengen und Viskosität der alkalischen PS-Lösung und der neutralisierten PS-Suspension: - '

1) Zugesetzte CaClp-Mengen und Viskositäten der alkalischen Lösung (0,2N ITaOH) und der neutralisierten PS-Suspension bei einer Anfangskonzentration des PS von 1,5 #.

Das PS-Pulver wurde in Nasser gleichmäßig in einer solchen Menge suspendiert, daß eine 1,5%ige Suspension erhalten wurde, worauf.das CaCl^ darin gelöst wurde. Die Lösung wurde auf eine NaOH-Konzentration von 0,2IT eingestellt und 1 Stunde bei 30 C stehengelassen. Die Viskosität dieser alkalischen Lösung wurde gemessen, worauf das PS durch Zusatz von 4-N HCl (bei p™ 6) abgetrennt wurde. Anschließend wurde die Viskosität dieser neutralisierten PS-Suspension gemessen. Die Viskositätsmessungen wurden mit. einem Viskosimeter von Tokyo Keiki, Modell B, im genannten Bereich von 60 bis 6 UpM vorgenommen. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle genannt..' * -

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Tabelle 3

Zugesetzte Menge von CaCI₂*2H₂O	k/100 ml	Viskosität der alkalischen Lösung (0,2N NaOH), cP	Viskosität der neutralisierten PS-Suspension, cP
Mol/l	O	15,8 -	5000 -
0	0,15	42,5 -	3200 -
0,01	0,30	4,5 -	126ο -
0,02	0,44	1,3 -	700 -
0,05	0,66	1,5 -	265 -
0,045	0,88	1,4 -	52 -
0,06	1,1	0,8 -	5,8 -
0,075	1*32	0,7 -	4,3
0,09	1,76	0,5 ·	3,1 -
0,12	2,21	0,5 -	2,6 -
0,15	- 16,0	• 3O.OOO
- 92,0	• 19.000
• 18,0	■ 11.000
■· 3,5	- 5.400
- 2,3	• I.500
- 2,1	250
. 1,6	• 15,0
- 1,3	- 11,0
• 1,3	• 7,5
-1,3	• 5,9

Die vorstehenden Ergebnisse zeigen, daß in Abhängigkeit von der zugesetzten CaClp-Menge die Viskosität der alkalischen Lösung einen bestimmten.Spitzenwert hat, und' wenn das CaCl₂ in Konzentrationen jenseits einer Schwelle, die diesem Spitzenwert entspricht, zugesetzt wird und man dann das PS sich innerhalb des Bereichs niedriger Viskosität Jenseits dieses Spitzenwertes abscheiden läßt, das Arbeiten erleichtert wird. Ferner hat selbst bei ziemlich hoher PS-Konzentration die Zugabe von GaCIo eine wesentliche Verminderung der Viskosität zur Folge.

(B-2) Einfluß der zugesetzten CaCl^-Mengen auf die

Sedimentierbarkeit von PS und die Konzentration von PS im Sediment

1) Pulverförmiges PS wurde gleichmäßig in iYasser suspendiert (1,5 g/100 ml). Dann wurde CaCl₂ in den in der folgenden Tabelle genannten Konzentrationen zugesetzt und

gelöst. Jede Lösung wurde alkalisch gemacht (bis 0,2N NaOH) und eine Stunde bei 30⁰C stehengelassen« Dann wurde

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4N HCl der Lösung zugesetzt, wobei sich das PS abschied (Pjj 6). Die· Lösung wurde dann auf eine PS-Konzentration von 0,3 g/1OO ml verdünnt, worauf die Sedimentierungsgeschwindigkeit und die Wirksamkeit der Konzentrierung' ^rder Verdünnung ermittelt wurden. Die Ergebnisse sind
nachstehend in Tabelle 4· genannt.

4098 T7/Y(Ul

Tabelle

	Sedimenta tionsvolumen von PS	Standzeit, Stunden	O	Mo 1/1	,Zugesetzte CaCIr,.	O	0.03	0.06	2H_o0-Menge	0.12	0.15	•
	*		0.5	g/100 ml	0	0.44	0.88	0.09	1.76	2.21	Bedingungen
			1.0		100	mß 100	100	1.32	100	ν ¹⁰°	Gefäß: 100-ml-Meßzylinder;
O «ß Ga			2.0		96	96	94	100	52	23	Höhe der Flüssig keit sschicht: 16 cm; Konzentration von PS: 0,3 % (100 ml); Raumtemperatur: 5500 G, 10 Minuten
«^			3.0		92	92	88	54	36	18
/104:		4.0		84	83	74	44	28	. 17
		5.0		74	72	61	39	25	17
				69	62	55	35	24	17
	Konzentration von PS : sediment. c/1OO ml		62	58	48	32	23	17
	Lm Zentrifugen-	1.90	2.67	3.07	30	4.23	4.77







3.59

cn ro ο

Die vorstehenden Ergebnisse zeigen, daß mit steigender CaClp-Menge eine zunehmende PS-Menge in den SedimentteiJ gelangt, d.h. die Sedimentationsrate von PS wird verbessert und das Arbeiten erleichtert. Es wurde ferner gefunden, daß mit steigender GaCip-Menge die Konzentrierung der Lösung leichter vonstatten gpht.

2) Das pulverförmige PS wurde gleichmäßig in den in der folgenden Tabelle genannten Mengen ±n Wasser suspendiert, worauf CaCl₂ in den in Tabelle 5 genannten Konzentrationen zugesetzt und darin gelöst wurde. Jede Lösung wurde alkalisch gemacht (0,2H MaOH) und eine Stunde bei JO⁰C stehengelassen. Dann wurde 41J-HC1 der Lösung zugesetzt, um das PS abzuscheiden (Pg 6,0). Das PS wurde 10 Minuten mit 8.500 G zentrifugiert. Die PS-Konzentrationen (g/1Ö0 ml) im erhaltenen Kuchen wurden ermittelt.

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Tabelle 5

CD OO

	CaC]	0.68	1.45	.„.2H„0-	-Menpe	0.15	0.45	0.75	1.2
		1.35	2.16		0.09	2.2	6.6	11.0	17.6
Anfangs konzentration	Mp1/1 °	1.80	2.72	0.03	1.32	6.48	6.25	-	-
von PS, g/100 ml	g/100 ml °	2.70	3.69	0.44	4.75	7.00	6.55	-	-
	4.50	5.45	2.40	5.50	7.01	6.79	6.55	5.72
	7.20	3.25	6.00	7.49	7.38	6.98	6.09
6.00	7.35	3.95	6.34	8.50	8.40	7.99	7.08
6.50	4.33	7.87	9.70	9.40	8.42	8.03
6.13	9.18	9.65	9.36	8.44	8.12
7.70	9.21
7.80

Wenn die.Anfangskonzentration von PS 6,5 g/100 ml überschritt, wurde die Viskosität der PS-Suspension so hoch, daß der Versuch kaum fortgesetzt werden konnte.

cn ι

GO

cn cn CD

Die Werte in Tabelle 5 zeigen, daß mit steigender ^ Menge die Sedimentierbarkeit von PS besser und die Konzentration von PS im zentrifugierten Kuchen hoher wird* Wenn jedoch die GaClg-Menge 0,75 g/1ÖÖ ml über- * 'steigt, wird der Wirkungsgrad der Konzentrierung von PS, bezogen auf CaGIg, erheblich geringer.

(B~3) Einfluß derSäure und der Art des auf die Viskosität einer neutralisierten Bus-sension yon PS

Das PS-Pulver wurde gleichmäßig In fasser In einer solchen Menge suspendiert, daß die Suspension 1,5 g 100 ml enthielt* Bann wurden die in der folgenden Tabelle genannten Galciumsalze zugesetzt und in der Suspension in einer Menge von 0,075 Mol/l suspendiert (der p^-Wert der Suspension nach dieser Mugabe ist ία der fabeile als Anfangs-Pjj-Wert angegeben). Die Suspension wurde fels auf Ö,2H, gerechnet als HaOH ·, alkalisch gemacht und dann eine Stunde bei JO⁰O stehengelassen, worauf ihre Viskosität gemessen wurde. Bann wurde das PS durch Eusatz von 4H Hol -(pg 6) abgeschieden, worauf die Viskosität der erhaltenen PS-Suspension gemessen wurde-, BIe Wirkungen der Sügabe dieser verschiedenen Galciumsalze wurden dann miteinander verglichen* !Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle genannt»

Tabelle 6 Öalciumsalz OaCl₂.2H₂O Oa(OH)₂ CaCO, CaHPO^.

Menge des · ■

Öalciumsalzes,

*« Mol/1 (g/100 ml) 0,075 (1,1) 0,075 (0,56) 0,075 (0,75) 0,075 (1,29) ο

to Anf angs^-jSjT-Wert

oö .unmittelbar nach,

"-* Zugabe des

"^ Calciumsaläes 6,3 13,0 8,0 10,0 f₀

—* Viskosität der» ■ ' ι

^ö alkalischen

2 Losung, cP 0,8 - 1,6 4,1 - 4,3 13,3 - 15 "20-23

Viskosität der . ■

neutralisierten

PS-Suspension,

cP 5,8-15 32-112 2.400-19.000 '3.500-35.000

Der vorstehende Versuch zeigt, daß GaGIp. samste Galciumsalz ist, dem Ca(OH)- folgt

(B-4) Andere Metallsalze außer Calciumsalzen

das v/irk1) Einfluß der zugesetzten UgCl^-L: en ge auf die Viskosität der mit NaOH alkalisch gemachten Lösung und der neutralisierten PS-Suspension

Das PS-Pulver wurde gleichmäßig in Wasser in einer solchen Menge suspendiert, daß die Suspension .1,5 S PS/ 100 ml enthielt. MgGl₂ wurde in aliquoten Teilen der Suspension in den in der folgenden Tabelle genannten Konzentrationen gelöst. Jede Lösung wurde auf 0,2N KaOK alkalisch gemacht und 1 Stunde bei 30 G stehengelassen, ^x worauf die Viskosität der alkalischen Lösung gemessen wurde. Dann wurde 4N HCl der Lösung zugesetzt, um das PS auszufällen (v„ 6), worauf die Viskosität der erhaltenen PS-Suspension gemessen wurde. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle genannt.

	I_n. 6EU0	Viskosität	Viskosität der
Tabelle 7	g/100 ml		neutralisierten
Zugesetzte Menge	O	; der	PS-Suspension, cP
von MpC	0,18	alkalischen Lö	5.000 - 30.000
Mol/l	0,32	sung (0,21ΐ EsDE),	2.500 - 18.000
0	0,54	> 15,8 -	1.160 - 11.140
0,0089	0,9	25 -	1.000 - 8.000
0,0157	1,2	.51 -	1.04ο - 10.000 *
0,0255	1,5	75 -	81 - 350
0,0442	2,7	94 -	2,9 - 9
0,060	5,3 ■	69 -	1,5- 1,8
0,0738	10,6	4 -	2,1 - 2,4
0,133	15,9	2,4 -	1,9 - ' 2,2
0,25	2,1 -	1,8 - 2,3
0,5	2,0. -
0,75	• 2,1 -
■ 16
. 43
■ 115
■ 200
■ 275
• 256
• 13
• 5,8
• . 3,6
·- .2,7
• 2,5

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2) Einfluß des Zusatzes von ZnGl ₀ auf die Viskosität der mit NaOH alkalisch gemachten Lösung und der neutralisierten IS-Suspension

Das PS-Pulver wurde gleichmäßig in Wasser suspendiert. ZnCIp wurde in aliquoten Teilen der Suspension in den in der folgenden Tabelle genannten Konzentrationen gelöst. Jede Flussigkeitsprobe wurde mit NaOH auf p_H 7 neutralisiert und dann bis .0,2N ITaOH alkalisch gemacht. Die Lösung wurde eine Stunde bei 30⁰C stehengelassen, worauf ihre Viskosität gemessen wurde (in dieser Phase betrug die PS-Konzentration 1,5 %)« Dann wurde das FS durch Zusatz von 4N HGl (bei Ρττ 6) ausgefällt, worauf die Viskosität der neutralisierten Suspension von PS gemessen wurde. Die Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 8 genannt.

	¹ g/100 ml	Tabelle	8	(0,2U" cP	Viskosität der	- 30.000
	0	Viskosität der	16	neutralisierten	- 6.200
Zugesetzte Menge	0,2	alkalischen	14	PS-Susüension, cP	- 10.800
von ZnCl₀	0,4	Lösung HaOH)^	22,5	5.000 -	- 5.200
Mol/l	0,8	15,8 -	60	820 -	- 7.000
0	1,6	13,6 -	5>75	1.140 -	- 10.400
0,0147	2,4	21	3.000 '	950 -	- 6.400
0,0294	3,6	42	1.600	1.240 -	3 - 13,8
0,0587	4,8	200	.11,6	1.06ο -	- 400
0,1173	6	840	200	1.000 -	- 600
0,176	7	180	300	3,f
0,264	4,5 -		65
0,352	110 .-		80
0,44	223
0,514

Die vorstehenden Ergebnisse zeigen, daß die Wirkung von Magnesiumsalzen und Zinksalzen auf PS der wirkung der Calciumsalze analog ist. Diese Metallsalze können somit ebenfalls beim Verfahren gemäß der Erfindung verwendet

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werden.

(B-5) Einfluß von zugesetztem CaCIp auf die Viskosität der alkalischen Lösung und der das Polysaccharide enthaltenden Flüssigkeit nach der Ausfällung (thermisch gelierbares Polysaccharid, das in Poria cocos 7/olf vorkommt (Hauptbestandteil: Pachmann), wurde verwendet).

In 1000 ml Wasser wurden JO g Poria cocos Wolf in Pulverform suspendiert. Die Suspension wurde dann bis 0,4-H NaOH alkalisch gemacht, wobei das Pulver gelöst wurde (24- Stunden). Unter Verwendung von Diatomeenerde als Filterhilfsmittel wurde die Lösung filtriert,, wobei 900 ml Filtrat erhalten wurden. Diesem Filtrat wurde 4N HCl zugesetzt, worauf das Polysaccharid sich abschied (ρ,, 6). Ih dieser Flüssigkeit wurde CaCl₂.2HoO in den in der folgenden Tabelle genannten Konzentrationen gelöst. Jede Lösung wurde bis 0,2N NaOH alkalisch gemacht und eine Stunde bei 3O⁰C stehengelassen. Dann wurde die Viskosität der Lösung gemessen. Anschließend wurde 4ÜT HCl der Lösung zugesetzt, wobei das Polysaccharid ausgefällt wurde (p_H 6). Die Viskosität der erhaltenen" Flüssigkeit wurde gemessen. Die Ergebnisse sind nachstehend genannt.

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	Zugesetzte Menge von CaGl_n.2H_o0	r/100 ml	tabelle 9	Viskosität der neutralisierten
r	Mol/l	0	Viskosität der alkalischen Lö	PS-Suspension, cP
O	0,15	sung (0,2N NaOH), cP.	6.000 -
0,01	0,30	40 - 44	5.300 '-
0,02	0,44	740 - 3.300	1.900 -
0,03	0,88	1.500 - 5.300	1.260 -
0,06	1,32	1.020 -.3.500	1.100 -
0,09	1,76	1.000 - 3.400	1.000 -
0,12	640 - 1.500	1.100 -
1.060 - 2.900	- 51.000
	- 42.000
	- 15.500
- 6.600
- 6.000
- 6.400
- 6.800

Die vorstehenden Ergebnisse zeigen, daß ebenso wie im Falle des PS-Pulvers durch Zugabe von CaGIp die Viskosität vermindert wird. Hieraus ist zu schließen, daß die Wirkung der Zugabe von CaCIp den thermisch gelierbaren Polysacchariden, die überwiegend aus ß-1,3-Glucan bestehen, gemeinsam ist.

Beispiel A. Vorbehandlung der Polysaccharidsuspension

1.000.000 Baumteile PS-Fennentationsbrühe (PS-Konzentration 3,4 g/100 ml) wurde 5 Stunden unter .Rühren bei 30⁰C mit NaOH behandelt, wobei 2.000.000 Haumteile einer alkalischen Lösung mit einer endgültigen PS-Konzentration von 1,7 g/100 ml und einer Alkalität von 0,41T erhalten wurden. Diese Lösung hatte eine Viskosität von 50 cP. Dann wurden 30.000 Gew.-Teile (0,06 :.Iol/l/# Po) CaCIo·2HpO in Form einer Lösung der vorstehend genannten alkalischen PS-Lösung zugesetzt.

Nach einer Rührdauer von 20 Minuten hatte die Lösung eine Viskosität von 5 cP. Die alkalische Lösung, deren Viskosität in dieser V/eise erniedrigt worden war, wurde bei 8.000 G mit einer Tellerzentrifuge zentrifugiert,

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um die unlöslichen Verunreinigungen, die hauptsächlich aus Zellen und. Ca(OH)p bestanden, zu entfernen. Hierbei wurden 1.800.000 Raumteile PS-Lösung (PS-Konzentration 1»7 g/100 ml) erhalten. Dieser Lösung wurde 4ΪΤ HCl zugesetzt, um das PS abzuscheiden. Hierbei wurden 2.000.000 Raumteile einer PS-Suspension erhalten (p^ 6,0, PS-Konzentration 1,5 g/100 ml). Diese PS-Suspension wurde der Konzentrierung nach dem Verfahren gemäß der Erfindung unterworfen.

B;. Konzentrierung der PS-Suspension ■_ -

In der PS_rSuspension (PS-Konzentration 1,5 g/100 ml), die durch die vorstehend unter (A) beschriebene Vorbehandlung erhalten worden v/ar, wurde CaGIo.2HpO in einer Konzentration von 0,09 IvIo 1/1 gelöst (CaClp^H^Oi-Konzentration 1,32 g/100 ml). Die Lösung wurde alkalisch gemacht, bis sie 0,2-normal an NaOH war. Sie wurde eine Stunde bei 30⁰C stehengelassen, worauf HCl zugesetzt wurde, um das PS abzuscheiden (ρτ/6,0). Zur Entsalzung und zum Waschen wurde die Lösung mit ',Vasser auf 10.000.000 Raumteile verdünnt. Die Verdünnung wurde dann entsalzt, gewaschen und mit einer Tellerzentrifuge konzentriert, wobei 1.000.000 Räumteile Konzentrat (I) erhalten wurden' (PS-Konzentration 2,8 g/100 ml).

Das Konzentrat wurde erneut mit Wasser verdünnt und mit; der gleichen Zentrifuge konzentriert und getrennt, wobei 700.000 Raumteile'eines Konzentrats (II) erhalten -wurden (PS-Konzentration 3»S g/100 ml). Dieses Konzentrat wurde mit einem Sprühtrockner entwässert, wobei 27.000 Gew.-Teile eines trockenen Pulvers mit einem PS-Gehalt von 95 ^:/o und einem V/assergehalt von 5 % erhalten wurden. .

Im vorstehenden Beispiel verhalten* sich Gewicht sterile. zu Raumteilen wie Gramm zu Kubikzentimeter.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Konzentrierung von Suspensionen von thermisch gelierbaren Polysacchariden, die überwiegend aus ß-1,3-Glucan bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß man ein wasserlösliches Salz von Calcium, Magnesium oder Zink in einer Menge zwischen 0,03 und 0,75 Mol/l in einer Suspension des Polysaccharids löst, die Suspension so alkalisch macht, daß das suspendierte Polysaccharid gelöst wird, der erhaltenen Lösung eine Säure zusetzt und hierdurch das Polysaccharid ausfällt und abschliessend das Polysaccharid isoliert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnesiumsalz in einer Menge von 0,06 bis 0,25 Mol/l verwendet wird·

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zinksalz in einer Menge von 0,55 bis 0,4-5 Mol/l verwendet v/ird.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3* dadurch gekennzeich.-.net, daß als wasserlösliche Salze von Calcium, Magnesium oder Zink die Chloride oder Hydroxyde verwendet werden.

5. -Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die alkalisch gemachte Lösung einen p„-»7ert von mehr als 12 hat.

6. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß von einer Suspension ausgegangen wird, deren Konzentration an thermisch gelierbarem Polysaccharid nicht höher ist als 6,5 g/100 ml.

7. Verfahren nach "Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Ausgangssuspenaion reinigt, bevor sie · der Konzentrierung unterworfen wird, indem man ihren

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mehr als 12 einstellt und hierdurch das suspendierte Polysaccharid löst, zur erhaltenen Lösung Calciumchlorid oder Calciumhydroxyd in einer Menge von 0,05 bis-O,2 Mol/1/% Polysaccharid gibt und hierdurch die Viskosität der Polysaccharidlosung erniedrigt, die unlöslichen Verunreinigungen aus der Lösung entfernt und der Lösung eine Säure zusetzt und hierdurch wieder eine Suspension des PoIysaccharids bildet.

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