DE2433930C3 - Process for adjusting the content of an enzymatically convertible compound in a solution - Google Patents
Process for adjusting the content of an enzymatically convertible compound in a solutionInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung des Gehalts an einer enzymatisch umwandelbaren Verbindung in einer Lösung unter Verwendung eines löslichen Enzyms mit einer Molekülgröße, die größer ist als die der umzuwandelnden Verbindung, und unter Abtrennen des Enzyms aus der Lösung nach der gewünschten Reaktion.The invention relates to a method for adjusting the content of an enzymatically convertible Compound in solution using a soluble enzyme with a molecular size equal to is larger than that of the compound to be converted, and separating the enzyme from the solution according to the desired reaction.
Enzyme haben in der Industrie zunehmend Verwendung gefunden, um chemische Reaktionen zu aktivieren. Aus Wirtschaftlichkeitsgründen und um eine Verunreinigung des Endprodukts zu vermeiden, ist es häufig erforderlich, das Enzym, das in dem Verfahren verwendet wird, aus der Flüssigkeit, in der die Reaktion stattfindet, wiederzugewinnen. Zwei Verfahren werden üblicherweise verwendet, um die Enzyme abzuziehen bzw. mitzureiten. Das erste besteht darin, daß man das Enzym insolubilisieri, indem man es an einem unlöslichen Träger anbring!, und das zweite Verfahren besteht darin, dis Enzym in einem Diffusionssackreaktor mit einer Membran zurückzuhalten und die Flüssigkeit längs des Sacks fließen zu lassen. Das erste Verfahren besitzt den Nachteil, daß unsolubilisierte Enzyme mit der Zeit sehr schnell ihre Aktivität verlieren, und es wurde weiterhin gefunden, daß große Flächen an Enzymträger oder lange Verweilzeiten erforderlich sind, was die Verfahrenskosten erhöht. Das zweite Verfahren, das von der Diffusion der Reaktionsteilnehmer und der Reaktionsprodukte längs der semipermeablen Membran abhängt, verläuft langsam und erfordert große Membranflächen, und es ist somit für technische Verwendung ungeeignet.Enzymes have found increasing use in industry to activate chemical reactions. For reasons of economy and to avoid contamination of the end product is it often requires the enzyme that is used in the process to be extracted from the liquid in which the Reaction takes place to regain. Two methods are commonly used to get the enzymes deduct or ride along. The first is to insolubilize the enzyme by attach it to an insoluble support !, and the second method is to put the enzyme in one Retain diffusion bag reactor with a membrane and the liquid flow along the bag leave. The first method has the disadvantage that unsolubilized enzymes lose their properties very quickly over time Loss of activity, and it has also been found that large areas of enzyme carrier or long residence times are required, which increases the procedural costs. The second process, that of diffusion the reactants and the reaction products depend along the semipermeable membrane, runs slowly and requires large membrane areas, and it is therefore for technical use not suitable.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, diese Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren der eingangs genannten Gattung zu schaffen, das besonders einfach und wirtschaftlich durchzuführen ist.The invention is based on the object of avoiding these disadvantages and a method of the above to create named genus that is particularly easy and economical to carry out.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß man aus der Lösung alles Material abfiltriert, das eine Größe besitzt, die größer ist als die Molekülgröße des Enzyms, wozu man ein erstes Filter verwendet, das Enzym zu diesem ersten Filtrat zusetzt, um die gewünschte enzymatische Umwandlung der Verbindung zu erreichen, das Enzym von der Lösung mit einem zweiten Filter abfiltriert und das zweite Filtrat zu dem Material, das durch das erste Filter abfiltriert wurde, zufügt.This object is achieved according to the invention in that all material is filtered off from the solution, which has a size that is larger than the molecular size of the enzyme, for which a first filter is used used the enzyme to this first filtrate added to the desired enzymatic conversion To reach the compound, the enzyme is filtered off from the solution with a second filter and adding the second filtrate to the material filtered off by the first filter.
Die vorliegende Erfindung ist besonders für die Hydrolyse von Lactose in Milch geeignet, sie kann jedoch in zahlreichen anderen Systemen wie bei der Einstellung des Glucosegehalts in Eialbumin unter Verwendung von Glucoseoxidase oder der Entfernung von Limonin aus Citrussäften unter Verwendung von Limoninase verwendet werden.The present invention is particularly suitable for the hydrolysis of lactose in milk, it can however, in numerous other systems such as the adjustment of the glucose content in egg albumin below Using glucose oxidase or removing limonin from citrus juices using can be used by limoninase.
Am günstigsten wird das enzymatische Material aus dem zweiten Filter in das jeweils verwendete Re-It is most advantageous to transfer the enzymatic material from the second filter to the respective
xo aktionsgefäß zurückgeführt, so daß ein Strom von Enzym, und damit ein Strom der als Endprodukt anfallenden Lösung, kontinuierlich umläuft.xo action vessel returned, so that a stream of enzyme, and thus a stream of the end product resulting solution, circulates continuously.
Dieses Verfahren kann somit für die wirtschaftliche Umwandlung spezifischer Verbindungen in ejner heterogenen Lösung oder Suspension verwendet werden, vorausgesetzt, daß die Substanz enzymatisch durch ein Enzym mit einer größeren Molekülgröße als die der Substanz umgewandelt werden kann. Das Verfahren ist von besonderem Nutzen, wenn aus einer Lösung eine Verbindung, ausgenommen die Substratvei bindung, entfernt werden soll, die ebenfalls durch das Enzym umgewandelt würde oder durch das Enzym entaktiviert würde. Es wurde gefunden, daß die Entfernuni: von großen Teilchen oder Molekülen aus der Losung vor der enzymatisdien Umwandlung der Substratverbindung die Aktivität des Enzyms erhöht. This process can thus be used for the economical conversion of specific compounds into ejner heterogeneous solution or suspension can be used, provided that the substance is enzymatic can be converted by an enzyme with a larger molecular size than that of the substance. The The method is particularly useful when a solution is used to produce a compound other than the substrate bond, which would also be converted by the enzyme or by the Enzyme would be deactivated. It has been found that the removal of large particles or molecules from the solution before the enzymatic conversion of the substrate compound increases the activity of the enzyme.
Gewünschtenfalls kann das Enzym auf ein lösliches Substrat aufgepfropft werden, um die MolekülgrößeIf desired, the enzyme can be grafted onto a soluble substrate to increase the molecular size
und damit die Geschwindigkeit, mit der die Reaktionslösung filtriert werden kann, zu erhöhen. Der Ausdruck »Molekülgroße des Enzyms« bedeutet in der vorliegenden Erfindung die miniere Molekülgröße des Enzyms selbst zusammen mit irgendeinem löslichen Substrat, an das es angepfropft ist.and thus to increase the rate at which the reaction solution can be filtered. the The term "molecular size of the enzyme" in the present invention means the smallest molecular size of the enzyme itself along with any soluble substrate to which it is grafted.
Im folgenden werden zur Erläuterung erfindungsgemäße Beispie'e gegeben, die an Hand der schematisch dargestellten Vorrichtung näher erläutert werden. In the following, examples according to the invention are given, which are shown schematically with reference to FIG illustrated device are explained in more detail.
Die Vorrichtung für die Einstellung des Lactosegehalls vcn fettarmer Milch oder Schlankheitsmilch unter Verwendung von /'-Galactosid.ise enthält einen Beschickungstank 10, Ultrafilter 11 und 12 und einen Enzymreaktor 13.The device for adjusting the volume of lactose vcn skim milk or slimming milk using /'- galactoside.ise contains one Feed tank 10, ultrafilter 11 and 12 and an enzyme reactor 13.
Die Schlankheitsmilch wird portionsweise in den Beschickungstank 10 über die Leitung 14 eingefüllt und kontinuierlich durch die Leitung 15 über die Pumpe 16 zu dem ersten Ultrafilter 11 geleitet.The slimming milk is poured into the charging tank 10 via the line 14 in portions and continuously passed through the line 15 via the pump 16 to the first ultrafilter 11.
Milch, die durch das Ultrafilter 11 hindurchgeht, wird in ein Filtrat geteilt, welches aus einer Lösung von Molekülen mit einer Molekülgröße besteht, die kleiner ist als die des Enzyms, und ein Konzentrat, das Moleküle mit größerer Molekülgröße enthält. In der Praxis wurde gefunden, daß es zweckdienlich ist, das Ultrafilter unter solchen Bedingungen zu betreiben, daß 90% der Schlankheitsmilch das Filtrat ergeben und 10% als Konzentrat abgetrennt werden. Das Filtrat wird über die Leitung 17 in den Enzymreaktor 13 geleitet, während das Konzentrat direkt über die Leitung 18 in die Reihenmischvorrichtung 19 geführt wird, um es dort mit dem Filtrat, das mit Enzym behandelt wurde, wieder zu kombinieren. Um das Ingangsetzen der Vorrichtung zu erleichtern, sind eine Recycüsierungsleitung 21 und eine Pumpe 22 vorgesehen, um das Milchkonzentrat durch das Ultrafilter 11 zu recyclisiercn.Milk that passes through the ultrafilter 11 is divided into a filtrate, which is from a solution consists of molecules with a molecular size smaller than that of the enzyme, and a concentrate, that contains molecules with a larger molecular size. In practice it has been found that it is useful to operate the ultrafilter under such conditions that 90% of the slimming milk yield the filtrate and 10% are separated as a concentrate. The filtrate is via line 17 into the enzyme reactor 13 while the concentrate is fed directly into the in-line mixer via line 18 19 to combine it there with the filtrate that has been treated with enzyme. In order to facilitate the start-up of the device, a recycle line 21 and a Pump 22 is provided in order to recycle the milk concentrate through the ultrafilter 11.
In der Leitung 17 wird das Filtrat aus dem Ultrafilter 11 zu dem Enzymreaktor 13, der mit einemIn line 17, the filtrate from the ultrafilter 11 to the enzyme reactor 13, which is equipped with a
Rührer 23 ausgerüstet ist, transportiert. Das Enzym /f-Galactosidase wird zu dem Filtrat zugegeben und wandelt die Lactose in dem Milchfiltrat zu Glucose und Galactose um. Es wurde gefunden, daß eine Umwandlungsrate von 9O°/o mit kuran Verweilzeiten in dem Reaktor erreichbar istStirrer 23 is equipped, transported. The enzyme / f-galactosidase is added to the filtrate and converts the lactose in the milk filtrate to glucose and galactose. It was found that a conversion rate of 90% can be achieved with short residence times in the reactor
Die umgesetzte Milch wird über die Leitung 24 durch die Pumpe 25 und den Wärmeaustauscher 26 zu dem zweiten Ultrafilter 12 geleitet. Der Wärmeaustauscher 26 wird verwendet, um die Temoeratur in dem Enzymreaktor 13 bei der Temperatur zu halten, die der maximalen Aktivität des Enzyms, das in dem Reaktor vorhanden ist, entspricht.The converted milk is passed through the line 24 through the pump 25 and the heat exchanger 26 passed to the second ultrafilter 12. The heat exchanger 26 is used to control the temperature to keep in the enzyme reactor 13 at the temperature that the maximum activity of the enzyme that is in the reactor is present, corresponds.
Durch das Ultrafilter 12 wird die umgesetzte Milch in ein Filtrat, das die reagierten Milchbestandteile enthält, und ein Konzentrat, das das Enzym enthält, getrennt. Das Filtrat wird über die Leitung 27 in den Keihenmischer 19 geleitet, um dort mit dem Milchkonzentrat, das in dem ersten Ultrafilter 11 gebildet wurde, rekombiniert zu werden. Das Enzymkonzentrat von dem zweiten Ultrafilter 12 wird zu dem Enzymreaktor 13 über die Leitung 28 geleitet. Eine Recyclisierungsleitung 29 und eine Pumpe 30 sind ebenfalls vorgesehen.Through the ultrafilter 12, the reacted milk is converted into a filtrate that contains the reacted milk components contains, and a concentrate containing the enzyme, separately. The filtrate is via line 27 in the Inline mixer 19 passed to there with the milk concentrate that was formed in the first ultrafilter 11 was to be recombined. The enzyme concentrate from the second ultrafilter 12 goes to the enzyme reactor 13 passed via line 28. A recycle line 29 and a pump 30 are also provided intended.
Die mit Lactose eingestellte Milch enthält 19n/o ihres Anfangslactosegehalts. Der restliche Lactosegehalt kann bei dem Verfahren eingestellt werden, indem man das Trennverhältnis, das man mit dem ersten Filter erreicht, variiert, oder indem man den Hydrohsegrad des Filtrats in dem Enzymreaktor einstellt. The milk made with lactose contains 19 n / o of its initial lactose content. The residual lactose content can be adjusted in the process by varying the separation ratio achieved with the first filter, or by adjusting the degree of hydration of the filtrate in the enzyme reactor.
Gewünschtenfalls kann die Recyclisierungslcitung 21 einen Lagerungstank enthalten, so daß das Substrat in einem großen Volumen ansatzweise behandelt werden kann. Dieses Verfahren hat den Vorteil, verglichen mit einem kontinuierlichen Verfahren, daß das Filter bei niedrigeren Proleinmengen wirksamer arbeitet. Wenn das Filter als kontinuierliches Filter für Milch aus dem Tank 10 verwendet wird, wird es nach einer kurzen Anfangsansammlungsstufe immer mit maximalen Proteingehalten arbeiten. Wenn das Filter ansatzweise betrieben wird, wird es nur während kurzer Zeit bei maximalem Proteingehalt nach einer verlängerten und wirksameren Ansammlungsperiode betrieben. If desired, the recycle line 21 may contain a storage tank so that the substrate can be rudimentarily treated in a large volume. This procedure has the advantage compared to a continuous process, the filter was found to be more effective at lower levels of prolein is working. If the filter is used as a continuous filter for milk from tank 10, it will always work with maximum protein levels after a short initial accumulation stage. If that If the filter is operated in a rudimentary fashion, it will only after a short period of time at the maximum protein content operated for a longer and more effective accumulation period.
Bei einer anderen Betriebsweise der Vorrichtung wird das Filtrat aus der Leitung 27 oder Wasser in den Lagerungstank 10 recyclisiert und die ganze Vorrichtung wird ansatzweise betrieben, um in dem Endprodukt niedrigere Lactosegehalte zu erzielen.In another mode of operation of the device, the filtrate from line 27 or water is in the storage tank 10 is recycled and the whole apparatus is run on a batch basis to produce the final product to achieve lower lactose levels.
Die Vorrichtung kann eine Vielzahl von Mikrofiltern in Reihen enthalten, um das Filtrieren in der ersten und/oder zweiten Stufe zu bewirken.The apparatus may contain a plurality of microfilters in series to facilitate filtration in the effect first and / or second stage.
Milch mit einem eingestellten Lactosegehalt kann Personen verabreicht werden, die nicht fähig sind, Lactose zu metabolisieren, ein Zustand, der in großen Gebieten Asiens und des Mittleren Ostens häufig zu finden ist. Die eingestellte Milch besitzt in der Nahrungsmittelverarbeitung eine beachtliche Verwendung, beispielsweise besitzt Lactose die Neigung, aus gefrorenen Milchprodukten wie Eiscreme auszufallen. Die Verwendung von Milch, die auf erfindungsgemäße Weise behandelt wurde, vermeidet diese Schwierigkeit und außerdem wird der Gehalt an Saccharose vermindert, die zu dem Produkt, bedingt durch die größere Süßkraft von Glucose und Galactose, verglichen mit der ursprünglichen Lactose, zugegeben werden muß. Backwaren wie Brötchen und Kuchen besitzen bessere Braunungseigenschaften, wenn sie mit Milch, deren Lactosegehalt eingestellt ist, hergestellt werden.Milk with a set lactose content can be given to people who are unable to Metabolize lactose, a condition common in large areas of Asia and the Middle East is to be found. The discontinued milk has a considerable use in food processing, for example, lactose has a tendency to precipitate from frozen dairy products such as ice cream. The use of milk which has been treated in the manner according to the invention avoids this Difficulty and, moreover, the sucrose content that makes up the product is reduced due to the greater sweetening power of glucose and galactose compared to the original lactose must become. Baked goods such as rolls and cakes have better browning properties, if they are made with milk whose lactose content has been adjusted.
Die oben beschriebene Vorrichtung kann verwendet werden, um andere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Diese Beispiele sind:The device described above can be used to implement other embodiments of the invention To carry out the procedure. These examples are:
Beispiel 1
Einstellung des Glucosegehalts von EiaJbuminexample 1
Adjustment of the glucose content of EiaJbumin
Eialbumin enthält üblicherweise ungefähr 0,5% Glucose. Wird Eialbumin auf einen niedrigen Feuchtigkeitsgehalt getrocknet, reagiert die Glucose mit den Aminogruppen, die als Hauptbestandteil des Albumins vorhanden sind, und den Proteinen, und es werden dunkelgefärbte Polymere gebildet, die das Aussehen, die Löslichkeit und die funktionellen Eigenschaften des Albumins, wenn es für Kochzwecke verwendet wird, nachteilig beeinflussen.Egg albumin usually contains about 0.5% glucose. Will egg albumin to a low moisture content When dried, the glucose reacts with the amino groups, which are the main constituent of albumin are present, and the proteins, and dark-colored polymers are formed that represent the Appearance, solubility and functional properties of albumin when used for cooking purposes is used, adversely affect.
Es ist üblich, die Glucose aus dem Albumin vor dem Trocknen zu entfernen. Dies kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgen, indem man Glucoseoxydase als Enzym verwendet und Filter einsetzt, die eine solche Porengröße besitzen, daß GIucoseoxydase zurückgehalten wird. In diesem Fall ist es erforderlich, das Albumin mit Wasser zu verdünnen, bevor das erste Filter beschickt wird, da die Albuminviskosilät hoch ist und die Strömung durch das System stört. Gewünschtenfalls kann das Filtrat aus dem zweiten Filter recyclisiert werden und zu dem Eialbumin an Stelle von Wasser zugegeben werden, um seine Viskosität zu vermindern. Diese Recyclisierung besitzt den Vorteil, daß das Volumen an Material, das durch das System fließt, vermindert wird und daß der Gehalt an den Bestandteilen, mit Ausnahme der Glucose, konstant bleibt.It is common practice to remove the glucose from albumin before drying. This can according to the invention Procedures are carried out using glucose oxidase as an enzyme and using filters, which have such a pore size that glucose oxidase is retained. In this case it is it is necessary to dilute the albumin with water before loading the first filter, as the albumin is viscous is high and interfering with the flow through the system. If desired, the filtrate can be taken from recycled through the second filter and added to egg albumin instead of water, to reduce its viscosity. This recycling has the advantage that the volume of material that flows through the system is reduced and that the content of the constituents, except the glucose, remains constant.
Entfernung von Glucose aus Blutplasma
vor dem TrocknenRemoval of glucose from blood plasma
before drying
Das erste Filter wird mit Blutplasma beschickt, wo die Moleküle, die giößer sind als Glucoseoxydase, entfernt werden. Das zurückbleibende Serum wird durch das zweite Filter geleitet und die Glucose, die darin enthalten ist, wird durch das Glucoseoxydaseenzym in Gluconsäure überführt.The first filter is charged with blood plasma, where the molecules, which are larger than glucose oxidase, removed. The remaining serum is passed through the second filter and the glucose, the is contained therein, is converted into gluconic acid by the glucose oxidase enzyme.
Die Gründe für die Entfernung von Glucose aus Blutplasma sind ähnlich wie in Beispiel I aufgeführt, d. h. wird getrocknetes Blutplasma als Beschickungsmaterial oder als mikrobiologisches Medium verwendet, erleidet es eine »Bräunungsreaktion«, wenn Glucose und Aminogruppen miteinander reagieren können, und es werden gefärbte Polymere gebildet.The reasons for removing glucose from blood plasma are similar to those listed in Example I, d. H. if dried blood plasma is used as a feed material or as a microbiological medium, it suffers a "browning reaction" when glucose and amino groups can react with one another, and colored polymers are formed.
B e i s ρ i e 1 3B e i s ρ i e 1 3
Entfernung der Bittersioffe aus OrangensaftRemoval of bitter substances from orange juice
Orangensaft, der bitler ist, enthält das Material Limonin, das durch das Enzym Limoninase gespalten und entbittert werden kann.Orange juice, which is bitler, contains the material limonin, which is broken down by the enzyme limoninase and can be debittered.
Orangensaft wird in das erste Filter eingeführt, wo unlösliche Feststoffe und lösliches Material mit einer Molekülgröße, die größer ist als die von Limoninase, entfernt werden. Das Enzym Limoninase wirkt auf Limonin zwischen den beiden Filtern ein. Die Spaltprodukte des Limonins sind nicht bekannt, es wurde jedoch gefunden, daß sie kleiner sind als Limonin und nicht bitter schmecken.Orange juice is introduced into the first filter, where insoluble solids and soluble matter with a Molecule size larger than that of limoninase can be removed. The enzyme limoninase acts on Limonine between the two filters. The breakdown products of limonin are not known, it was however, found that they are smaller than limonine and do not taste bitter.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19742433930 DE2433930C3 (en) | 1974-07-15 | Process for adjusting the content of an enzymatically convertible compound in a solution |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE19742433930 DE2433930C3 (en) | 1974-07-15 | Process for adjusting the content of an enzymatically convertible compound in a solution |
Publications (3)
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|---|---|
| DE2433930A1 DE2433930A1 (en) | 1976-02-05 |
| DE2433930B2 DE2433930B2 (en) | 1976-08-12 |
| DE2433930C3 true DE2433930C3 (en) | 1977-04-07 |
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