DE2545172A1 - Verfahren zur umwandlung von koerniger staerke in ein loesliches hydrolysat - Google Patents

Description

MÜLLER-BORE · GROENiNO · DEUFEL · SCHÖN · HERTEL

PATENTANWÄLTE

__--, DR. WOUFGANG MÜUUER-BORE

2933 HANS W. GROENING, DIPL-ING.

DR. PAUL DEUFEU. DIPL.-CHEM. DR. ALFRED SCHÖN. DIPL.-CHEM. WERNER HERTEU. DIPL.-PHYS.

Γ a OKT. 1975,

CPC INTERNATIONAL INC.

International Plaza, Englewood Cliffs, New Jersey,

U.S.A.

Verfahren zur Umwandlung von körniger Stärke in ein lösliches

Hydrolysat

(Zusatz zu Patent (Patentanmeldung P 24 17 639.4-41))

eö9Ö17/111S

MÜNCHEN SO · SIEBERTSTR. 4 · POSTFACH 86 0720 · KABEL: MUEBOPAT · TEL. (088) 471079 · TELEX (5-22

-ι-

Verfahren zur Umwandlung von körniger Stärke in ein lösliches

Hydrolysat

Stärke ist bekanntlich ein polymeres Kohlehydratmaterial mit sehr hohem Molekulargewicht. Ihre Anhydroglucoseeinheiten genannten monomeren Einheiten leiten sich von Dextrose ab und die vollständige Hydrolyse von Stärke ergibt Dextrose. In den USA wird Dextrose aus Maisstärke hergestellt, in Buropa aus Getreidestärke und Kartoffelstärke und in Japan aus Getreide— stärke und weißer süßer Kartoffelstärke.

Bis 1960 wurde Dextrose durch saure Hydrolyse von Stärke hergestellt. Dieses Herstellungsverfahren erfolgte durch Erhitzen der Stärke mit Salzsäure oder Schwefelsäure bei Temperaturen von 120 bis 145 ⁰C, anschließende neutralisation des Hydrolysegemisches mit Natriumcarbonat, Klärung des erhaltenen Gemisches und Kristallisation der Dextrose. Nachteilig ist dabei, daß die Ausbeute an Dextrose erniedrigt wird durch die Bildung vergleichsweise großer Mengen an Eeversionsprodukten, d. h. von Produkten, die durch Wiedervereinigung von Dextrosemolekülen gebildet werden. Ferner wird wegen der hohen Temperatur und dem niedrigen pH-Wert der Hydrolysereaktion ein Teil der Stärke in Hydroxymethylfurfural, Lävulinsäure und Farbkörper umgewandelt· Die Bildung derartiger Abbauprodukte ist irreversibel und entsprechend dem Grad ihrer Bildung wird die Ausbeute an gewünschter Dextrose selbstverständlich nachteilig

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"beeinflußt· Als weiterer Nachteil kommt hinzu, daß die Verwendung von Salzsäure oder, in einigen Fällen, von Schwefelsäure und die nachfolgende Neutralisation dieser Säure mit Alkali zur Bildung anorganischer Salze führt, die die Kristallisation des Dextrose-Endprodukts stören.

Später wurde die Hydrolyse von Stärke in Dextrose mit Hilfe von Enzymen bewirkt. Das hauptsächlich für diesen Zweck verwendete Enzym war und ist noch immer Glucoamylase. Dieses Enzym hydrolysiert in wirksamer Weise die Stärke durch Abspaltung von jeweils einem Molekül Dextrose aus dem Stärkemolekül. Dabei ist es jedoch notwendig, die Stärke zunächst zu verdünnen, bevor sie der Einwirkung von Glucoamylase unterworfen wird. Dieses Verdünnen kann entweder mit Hilfe von Säure oder eines Enzyms erfolgen. Die Stärke wird dabei auf einen DE-Wert (Dextrose-Äquivalent)von etwa 10 bis 20 verdünnt und anschließend mit Glucoamylase behandelt. Dieses Zweistufenverfahr en wird als Säure/Enzym-Verfahren oder Enzym/Enzym-Verfahren bezeichnet je nach Typ der angewandten Verdünnungsmethode.

Beim Säure/Enzym-Verfahren erfordert die anfängliche Säureverdünnungs-Verfahrensstufe ebenfalls eine vergleichsweise hohe Temperatur, d. h· in der Größenordnung von 120 ⁰C. Dies führt selbstverständlich zur Bildung von Stärkefragmenten, die leicht entarten, und Reversionsprodukte werden ebenfalls gebildet. Erwartungsgemäß geschieht dies auf Kosten der angestrebten Dextrosebildung.

Das gleiche gilt für das Enzym/Enzym-Verfahren, das ebenfalls eine vergleichsweise hohe Temperatur für die Verdünnungs-Ver— fahrensstufe erfordert, z. B. in der Größenordnung von 85 bis 95 ⁰G. Ferner ist es übliche Praxis, die verdünnte Stärke auf noch höhere Temperaturen zu erhitzen, z. B. in der Größenordnung von 120 bis 160 ⁰C, um die Gelatinisierung der Stärke zu vervollständigen und die Filtration zu verbessern. Erschwerend kommt hinzu, daß bestimmte Fett/Amylose-Komplexe gebildet wer-

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den, die verhältnismäßig unlöslich sind und Schwierigkeiten bei der Filtration verursachen.

Keines dieser Verfahren ist völlig frei von Schwierigkeiten bei der Ve rf ahrens durchführung wegen des unvermeidlichen Vorliegens von Entartungsprodukten, Stärke/Fett-Komplexen und Reversions- bzw. Rückumwandlungsprodukten. Je nach Ausmaß, bis zu welchem derartige Produkte gebildet werden, treten Ver-•fahrensschwierigkeiten auf, insbesondere bei der Filtration des Produktgemisches, und die Ausbeute an Dextrose wird vermindert ·

In der US-PS 2 583 451 wird ein enzymatisches Hydrolyseverfahren beschrieben, das ohne Anwendung einer Hochtemperatur-Gelatinisierungsstufe durchgeführt wird, doch ist dabei die Ausbeute an Dextrose ziemlich niedrig. Leach et al beschreiben in "Cereal Chemistry", Band 38, Nr. 1, 1961, Seiten 34 bis 46 ebenfalls die enzymatische Hydrolyse von körniger Stärke mit verschiedenen alpha-Amylasen, jedoch bei niedrigen Temperaturen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Solubilisierung von Stärke besteht darin, eine körnige Stärke mit Wasser und einer bakteriellen alpha-Amylase zu vermischen und das erhaltene Gemisch bei einer zwischen der normalen Anfangs-Gelatinisierungstemperatur und der tatsächlichen Gelatinisierungstemperatur der Stärke liegenden Temperatur und einem vorzugsweise im Bereich von 5 bis etwa 7 liegenden pH-Wert zu erhitzen. Ein Saccharifizierungsenzym kann zusammen mit der bakteriellen alpha-Amylase oder während der Solubilisation zugegeben werden, oder nachdem eine wesentliche Solubilisierung der körnigen Stärke erfolgt ist. Beim Saccharifikationsenzym kann es sich entweder um Glucoamylase oder um ein maltogenes Enzym, d· h. beta-Amylase handeln. Das Saccharifikationsenzym wird vorzugsweise naoh bis zu einem wesentlichen Grade erfolgter Solubilisierung

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der körnigen Stärke bei der Solubilisierungstemperatur oder bei einer niedrigen Temperatur, d. h. bei einer im Bereich von etwa 50 bis 65 ⁰C liegenden Temperatur, und bei einem pH-Wert im Bereich, von etwa 4,0 bis 6,0, zugegeben.

Wahlweise kann das erfindungsgemäße Verfahren in der Weise durchgeführt werden, daß eine wäßrige Aufschlämmung von körniger Stärke der Einwirkung von bakterieller alpha-Amylase allein, d. h. in Abwesenheit eines Saccharifikationsenzyms, unterworfen wird. Gemäß dieser Ausführungsform werden körnige Stärke, Wasser und eine bakterielle alpha-Amylase unter den angegebenen Bedingungen gemischt unter Erzeugung eines löslichen Stärkehydrolysate·

Bei der verwendeten Stärke kann es sich um eine solche üblichen bekannten Typs handeln, z. B. um Maisstärke, wachsartige Maisstärke, Tapiocastärke, Kartoffelstärke, weiße süße Kartoffelstärke, Weizenstärke, Sagostärke, Sorghumstärke oder eine amylosereiche Stärke. Sowohl wachsartige als auch nichtwachsartige Stärken sind geeignet. Wie bereits erwähnt, handelt es sich um eine körnige Stärke. Maisgria3 sowie andere Rohmaterialien mit hohem Stärkegehalt sind in zufriedenstellender Weise verwendbar. ITicht-wachsartige Maisstärke wird bevorzugt ·

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin begründet, daß es in einer wäßrigen Aufschlämmung bei vergleichsweise hohen Konzentrationen durchführbar ist. Der Feststoffgehalt der Stärkeaufschlämmung liegt in der Regel im Bereich von etwa 5 "bis 40 # und beträgt gewöhnlich 10 bis 30 $· Niedrigere Konzentrationen können selbstverständlich angewandt werden und in der Regel erhöht sich das Ausmaß der Stärkesolubilisierung mit abnehmender Konzentration und die Ausbeute an Dextrose wird daher erhöht bei Verwendung von Glucoamylase als Saccharifikationsenzym. In der Praxis ist es jedoch in den

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meisten Fällen äußerst wünschenswert, kleinere Volumina, d. h. höhere Stärkekonzentrationen anzuwenden. Dies vermeidet oder vermindert zumindest die beträchtlichen Kosten für die Konzentrierung des Umwandlungsgemisches vor der Dextroseisolierung, z. B. durch Kristallisation. In einigen Fällen wird dieser Nachteil jedoch durch die erfindungsgemäß erzielbaren Vorteile ausgewogen und einer Konzentration von etwa 10 % Feststoffen der Vorzug gegeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Solubilisierung praktisch der gesamten Stärke in einer 25 folgen wäßrigen Aufschlämmung innerhalb einer Zeitspanne von 24 Stunden. Ferner kann bei Verwendung höherer Konzentrationen gegebenenfalls vorhandene nicht-gelöste Stärke recyclisiert werden, so daß der Gesamtwirkungsgrad verbessert, d. h. mehr als 90 $ der Stärke solubilisiert wird.

Bei der verwendeten bakteriellen alpha-Amylase handelt es sich vorzugsweise um eine solche, die innerhalb eines pH-Bereichs von etwa 4,0 bis 7,0 aktiv ist und die bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen, d. h. unterhalb derjenigen Temperatur, bei der die betreffende Stärke gelatinisiert, eine merkliche Aktivität besitzt. Bevorzugte Quellen für derartige alpha-Amylasen sind z. B. bestimmte Spezies der Bacillus-Mikr ο Organismen, nämlich B. subtilis, B. licheniformis, B. coagulans und B. amyloliquefaciens. Geeignete alpha-Amylasen werden z. B. in der DT-OS 2 025 748, entsprechend der GB-PS 1 296 839, und in der US-PS 3 697 378 beschrieben. Besonders geeignete Amylasen sind solche, die von B. licheniformis stammen, wie dies in der angegebenen DT-OS beschrieben wird. Besonders bevorzugt wird die alpha-Amylase, welche vom B. licheniformis Stamm NCIB 8061 stammt; weitere spezifische Mikroorganismen sind z. B. die B. licheniformis Stämme NCIB 8059, ATCC 6598, ATCC 6634, ATCC 848Ο, ATCC 9945A und ATCC 11945. Sie sind ungewöhnlich wirksam bei der Verflüssigung von körniger Stärke. Ein

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derartiges Enzym ist unter dem Handelsnamen "Thermamyl¹* bekannt (gehandelt von Novo Enzyme Corporation, Mamaroneck, Few York). Für einen derartigen Einsatz sollte die alpha-Amylase in einer Konzentration von etwa 0,1 bis 25 Einheiten/g Stärke (Trockenbasis) unter den angegebenen Bedingungen in bezug auf pH-Wert und !Temperatur angewandt werden.

"Thermamyl" ist durch folgende Eigenschaften charakterisiert;

a) Es ist thermisch stabil;

b) es ist über einen weiten pH-Bereich aktiv und

c) seine Aktivität und Hitzestabili^tät sind vom Vorliegen zugesetzter Calciumionen weniger abhängig als die entsprechenden Eigenschaften anderer alpha-Amylasen.

Typische Analysenwerte von drei verschiedenen "Thermamyl¹*- Präparaten sind wie folgti

Trockensubstanz, $

alpha-Amylaseaktivität, E/g* (so wie es vorliegt) Protein, % Trockenbasis Asche, i» Trockenbasis
Calcium, ?£ Trockenbasis Natrium, $ Trockenbasis

Thermamyl Thermamyl

60 120 Thermamyl

35,4
1,156

98,8

2,105

94,6 9,124

26,5	21,2	21	,2
60,1	91,2	64	,4
0,04	0,72	4	,9
12,3	12,2		—

* Aktxvitätseinheiten pro Gramm Enzym

Weitere geeignete, im Handel verfügbare alpha-Amylasen sind in der folgenden Tabelle I aufgeführt.

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Tabelle

Enzym-Präparat

Firma

Form

Aktivität

"Rhozyme H-39" "Takamine HT-1000" "Tenase"
"Dex-Lo MM"

"Novo SP-96" "Νονό B. subtilis"

"Kleistase GM-16" "Kleistase L-1"

"Rapidase SP-250"

Rohm & Haas Co. Pulver 4,874 E/g

Miles Laboratories

Inc.	Snzyme Corp.	Pulver	3,760	E/g
Miles	» ti	Flüssig keit	2,043	E/ml *
	Kasai	Flüssig keit	1,213	E/ml
	Kasai	Pulver	7,310	E/g
Wallerstein Co.	Societe **Rapi- dase11 France	Flüssig keit	1,599	E/ml
Novo 1	Pulver	26,593	E/g
Novo ·	Flüssig keit	1,918	E/ml
Daiwa	Pulver	11,655	E/g
Daiwa

Aktivitätseinheiten pro Milliliter Enzymlösung

Die Menge an eingesetzter bakterieller alpha-Amylase reicht von etwa 0,1 bis 25 Einheiten/g Stärke (Trockenbasis). Die Verwendung größerer Mengen bietet keinen praktischen Vorteil; die erhöhte Stärkesolubilisierung bei Verwendung von mehr als 25 E/g rechtfertigt nicht die anfallenden zusätzlichen Kosten für das Enzym. Die optimale Menge an alpha-Amylase hängt von der Menge des verwendeten Saccharifikationsenzyms, z. B. Glucoamylase und/ oder beta-Amylase,ab und umgekehrt. Ein bevorzugter Konzentrationsbereich für alpha-Amylase sind etwa 1,0 bis 10 E/g Stärke (Trο ckenbas is).

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Die alpha-Amylaseaktivität eines Enzyms wird wie folgt bestimmt:

Das Enzym wird mit einer Standard-Stärkelösung unter gesteuerten Bedingungen reagieren gelassen. Die Enzymaktivität wird bestimmt durch das Ausmaß an Stärkehydrolyse, wie sie sich durch entsprechende Abnahme im Jodfärbevermögen zu erkennen gibt, welches spektrophotometrisch gemessen wird. Die Einheit der bakteriellen alpha-Amylaseaktivität ist definiert als die Menge an Enzym, die zur Hydrolyse von 10 mg Stärke pro Minute unter den Verfahrensbedingungen erforderlich ist. Diese Methode ist auf bakterielle alpha-Amylasen einschließlich von industriellen Präparaten anwendbar, nicht jedoch auf Materialien, die eine beträchtliche Saccharifikationsaktivität besitzen.

Zur Durchführung der Bestimmung werden 0,3 bis 0,5 g einer festen Probe oder 0,3 bis 1,0 ml einer flüssigen Probe in einer ausreichenden Menge von wäßriger 0,0025 M-Calciumchloridlösung gelöst unter Bildung einer EnzymlÖsung, die etwa 0,25 Aktivitätseinheiten pro ml enthält.

Ein Gemisch aus 10 ml 1 #iger Lintner-Stärkelösung von 60 ⁰C, und 1 ml der zu testenden Enzymprobe wird gemischt und genau 10 Minuten lang in einem eine konstante !Temperatur von 60 ⁰G aufweisenden Bad gehalten. Eine 1 ml-Probe wird entnommen und zu einem Gaaisch aus 1 ml einer wäßrigen 1 M-Salzsäurelösung und etwa 50 ml destilliertem Wasser zugegeben. Das Jodfärbevermögen der in solcher Weise angesäuerten Probe wird sodann bestimmt durch Zugabe von 3,0 ml einer 0,05 $igen wäßrigen Jodlösung, Verdünnen auf 100 ml mit destilliertem Wasser und gründliches Vermischen. Die Extinktion der Lösung wird im Vergleich zu denjenigen von destilliertem Wasser bei 620 nm in einer 2 cm-Küvette gemessen (1 m = 10""°m). Eine ähnliche Mischung wird an einer Standard-Stärkelösung (zu der Wasser statt der EnzymlÖsung zugegeben wurde) vorgenommen, um eine Blindproben-Extinktion zu erhalten.

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-fl-

Die Enzymaktivität in E/g oder E/ml ergibt sich aus

(Blindprobenextinktion - Probenextinkt.) χ Verd.faktor x 50 Blindprobenextinktion χ 10 χ 10

Für die Glucose erzeugung kann es sich, bei der verwendeten Glucoamylase um eine der bekannten Fungus-Amylasezubereitungen handeln, insbesondere um solche, die aus dem Genus Aspergillus, Bndomyces oder Rhizopus stammen. Eine besonders bevorzugte Glucoamylase ist nach dem in der US-PS 3 042 584 beschriebenen Verfahren herstellbar, zu dessen Durchführung ein Pungus-Amylasepräparat von unerwünschter Transglucosidaseaktivität befreit wird durch Behandlung in einem wäßrigen Medium mit einem Tonmaterial. Die Menge an einzusetzender Glucoamylase reicht von etwa 0,05 bis 5,0 E/g Stärke (Trockenbasis). Vorzugsweise werden unter Abwägung von Enzymkosten und erzielbarer Wirkung etwa 0,1 bis 0,3 E Glucoamylase/g Stärke (Trockenbasis) verwendet.

Die Glucoamylaseaktivitätseinheiten werden wie folgt bestimmt:

Als Substrat dient ein saures Hydrolysat von Maisstärke mit einem DE-Wert von 15 bis 18, das in Wasser gelöst und auf 4,0 g Trockensubstanz pro 100 ml Lösung verdünnt ist. Genau 50 ml der Lösung werden in einen 100 ml-Meßkolben pipettiert. Zu dem Kolben werden 5,0 ml einer 1,0 M-Natriumaeetat/Essigsäure-Pufferlösung (pH 4,3) zugegeben. Der Kolben wird sodann in ein Wasserbad von 60 ⁰C eingebracht und nach 10 Minuten wird die geeignete Menge an Enzympräparat zugesetzt. Nach genau 120 Minuten nach Zugabe des Enzympräparats wird die Lösung auf einen Phenolphthalein-Endpunkt mit N-Natriumhydroxydlösung eingestellt. Die erhaltene Lösung wird sodann auf Zimmertemperatur abgekühlt und auf Volumen aufgefüllt. Der Wert

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für reduzierenden Zucker, "berechnet als Dextrose, wird an der verdünnten Probe sowie an einer Vergleichsprobe, der kein Enzympräparat zugesetzt wurde, bestimmt. Die Glucoamylaseaktivität wird nach folgender Gleichung berechnet:

A g ~ g
^Ά " 2 X E

worin bedeuten:

A = Glucoamylaseaktivitätseinheiten pro ml (oder pro g) Enzympräparat,

S = reduzierende Zucker in der durch das Enzym umgewandelten Probe in g/100 ml,

B = reduzierende Zucker in .der Vergleichsprobe in g/100 ml, und

E = Menge an verwendetem Enzympräparat in ml (oder g), wobei "S" 1,0g/i00 ml nicht übersteigen sollte.

Zur Saccharifizierung wird zur Herstellung von maltosereichen Sirups und/oder von Sirups mit einem Gehalt an Disacchariden und Trisacchariden als Saccharifikationsenzym ein maltogenes Enzym verwendet.

Das malfogene Enzym, d. h. beta-Amylase, kann aus gemalzten Getreidesorten stammen, z. B. aus Gerste, Sorghum, Sojabohnen, süßen Kartoffeln oder Weizen. Gerstenmalz ist in Form von zahlreichen Handelsproukten unter verschiedenen Handelsnamen verfügbar, z. B. "Fromalt 72" und "Malt Amylase PF¹*. "Biozyme M", ein Fungus-Enzym, ist ebenfalls verwendbar. Die Gesamtmenge an beta-Amylase, die zur Herstellung eines maltosereichen Sirups in der Saccharifikations-Verfahrensstufe verwendet wird,

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reicht von etwa 0,1 bis 5 B/g Stärke (Trockenbasis).

Beta-Amylaseaktivitätseinheiten werden wie folgt bestimmt: Eine 5,00 g-Probe von beta-Amylasematerial, das so fein vermählen ist, daß es ein Sieb mit 0,84 mm lichter Maschenweite (20 mesh) passiert, wird in einen 100 ml-Meßkolben eingebracht und in 70 bis 80 ml destilliertem Wasser suspendiert. Das erhaltene Gemisch wird 3 Stunden lang bei Raumtemperatur gerührt, auf genau 100 ml mit destilliertem Wasser verdünnt und durch Schwerkraft durch ein Whatman Nr. 12-Filterpapier filtriert. Eine 10 ml-Probe des erhaltenen Enzymextrakts (Piltrats) wird mit destilliertem Wasser auf 100 ml verdünnt.

Eine etwa 8 Gew.-^ige Lösung eines Maisstärkehydrolysats mit einem DE-Wert von 15 bis 20 wird dadurch hergestellt, daß eine solche Menge (+ 0,01 g) einer wäßrigen Lösung eines derartigen Stärkehydrolysate eingewogen wird, daß etwa 40,0g, bezogen auf Trockensubstanz, vorliegen. Diese Lösung wird quantitativ in einen 500 ml-Meßkolben überführt, auf Volumen aufgefüllt und innig vermischt» Eine 50,0 ml-Probe der erhaltenen Stärkehydrolysate sung wird in einen 100 ml-Meßkolben pipettiert, worauf 5 ml Natriumacetat-Pufferlösung zugegeben werden. Die Temperatur der erhaltenen Lösung wird auf 50 ⁰C erhöht, worauf ein aliquoter Anteil des oben angegebenen Enzymextrakts in den Kolben pipettiert wird. Außerdem wird in analoger Weise eine Blindprobenlösung hergestellt, in der der verdünnte Enzymextrakt durch destilliertes Wasser ersetzt ist.

Nach 55 bis 57 Minuten werden 3 Tropfen Phenolphthalein-Indikator jedem Kolben zugesetzt. Nach genau 60 Minuten werden die Kolben aus dem auf einer Temperatur von 50 ⁰C gehaltenen Bad entfernt und der Kolbeninhalt wird sofort neutralisiert bis zum Auftreten der ersten schwachen Rosafärbung durch Zugabe von 1 ^iger wäßriger Natriumhydroxidlösung plus einer zusätzlichen 0,5 ml-Zugabe. Der Inhalt der Kolben wird auf Zimmertemperatur

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abgekühlt und danach, mit destilliertem Wasser auf Volumen, aufgefüllt und innig vermischt. Der Gehalt an reduzierendem Zucker von 5,0 ml-aliquoten Teilen wird nach der sogenannten 'Schoorl-Methode bestimmt. Die Enzymaktivität, ausgedrückt in Einheiten pro g trockene Stärke wird wie folgt berechnet:

(A) Gehalt an reduzierendem Zucker (RZ):

_m ., T₅₁₇ „ (mg RZ in 5 ml-Aliquotanteil) χ 20 Total-RZ, g = ·*-* 1000

(B) Enzymaktivität:

Proben-RZ, g - Blindproben-RZ, g χ 10 χ 100

E/g =

Probengewicht, g χ Aliquotanteilvolumen, ml

In einigen Fällen erweist es sich als wünschenswert, ein Isoamylaseenzym, z. B. Pullulanase, in einer oder beiden Solubilisierungsstufen oder in der Saccharifikationsstufe des Verfahrens einzusetzen. Die Menge an verwendeter Isoamylase kann etwa 0,10 bis 0,5 E/g Stärke betragen. Die Verwendung von Pullulanase wirkt sich z. B. in der Yfeise aus, daß die Solubilisierung erhöht und die Filtration des Endhydrolysats erleichtert werden.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine wäßrige Aufschlämmung von körniger Stärke und einer alpha-Amylase hergestellt. Die Aufschlämmung kann nur die beiden angegebenen Komponenten oder zusätzlich eines oder mehrere der angegebenen Saccharifikationsenzyme enthalten. Bei Vorliegen von Glucoamylase oder beta-Amylase in der Aufschlämmung wird die Solubilisierungsrate der körnigen Stärke erhöht und somit die erforderliche Dauer die-

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ser Verfahrens stufe abgekürzt. Inwieweit es wünschenswert ist, der wäßrigen Aufschlämmung dieser Verfahrensstufe eines oder mehrere der angegebenen Saccharifikationsenzyme einzuverleiben, hängt davon ab, inwieweit die zusätzlichen Enzymkosten und die erzielbaren Vorteile gegeneinander abgewogen sind. Werden in dieser Solubilisierungsstufe derartige Saccharifikationsenzyme verwendet, so beträgt die Enzymmenge zweckmäßig etwa 0,01 bis 0,30 E Glucoamylase/g Stärke (Trockenbasis) oder etwa 0,1 bis 5 E beta-Amylase/g Stärke (Trockenbasis).

Die Wahl des pH-Werts wird bestimmt durch den Optimal-pH der verwendeten speziellen alpha-Amyläse. "Thermamyl" entfaltet seine optimale Aktivität bei pH-Werten von 5 bis 7; "Rapidase" entfaltet demgegenüber seine optimale Aktivität bei einem pH-Wert von etwa 6,0. In den weiter unten näher diskutierten Fällen, wo ein Saccharifikationsenzym zusammen mit der alpha-Amylase verwendet wird, erfordert der niedrigere pH-Wert, bei dem diese Saccharifikationsenzyme ihre optimale Aktivität entfalten (und bei dem sie stabil sind) eine Änderung des pH-Werts, der sich bei alleiniger Verwendung von alpha-Amylase als am vorteilhaftesten erweist. So entfaltet z. B. Glucoamylase ihre optimale Aktivität bei einem pH-Wert von 4,0 bis 4,5. Beta-Amylase entfaltet ihre optimale Aktivität bei etwas höherem pH-Wert, der aber noch immer unter demjenigen liegt, bei welchem alpha-Amylase am aktivsten ist. Es ist daher erforderlich, einen pH-Wert zu wählen, bei dem die alpha-Amylase, wenn sie für sich allein verwendet wird, am aktivsten ist, oder einen pH-Wert, bei dem die verschiedenen Enzyme, wenn sie in Kombination miteinander verwendet werden, ihre Gesamt-Optimalaktivität entfalten. .__----

Die Temperatur des beim erfindungsgemäßen Solubilisierungs verfahren verwendeten Reaktionsgemisches sollte, wie bereits erwähnt, zwischen der normalen Anfangs-Gelatinisierungstemperatur und der tatsächlichen Gelatinisierungstemperatur der Stär-

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ke liegen. In der Regel liegt die angewandte Temperatur am obe<ren Ende dieses Bereichs« Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin begründet, daß hohe Temperaturen vermieden werden. Dies führt zu einer beträchtlichen Einsparung an Kosten für die Wärmeversorgung von Verfahrensvorrichtungen, und die Bildung von Farbkörpern wird auf ein Minimum herabgesetzt, so daß auch Reinigungskosten gespart werden. Interessant ist die Tatsache, daß das Verfahren der Erfindung bei oberhalb der normalen Anfangs-Gelatinisierungstemperatur einer Stärke liegenden Temperaturen durchgeführt werden kann, ohne daß eine merkliche Gelatinisierung, die sich durch einen Anstieg in der Viskosität zu erkennen gibt, erfolgt. Ungeachtet der Tatsache, daß beispielsweise der Maisstärke ein Gelatinisierungstemperaturbereich von 62 bis 72 ⁰C,d. h. ihr "normales" Gelatinisierungstemperaturbereich, zugeschrieben wird, kann das erfindungsgemäße Verfahren mit Maisstärke bei Temperaturen von bis zu etwa 80 ⁰C durchgeführt werden, ohne daß ein merklicher Visko— sitätsanstieg erfolgt. In der Praxis erweist es sich in der Regel als zweckmäßig, das erfindungsgemäße Verfahren bei diesen höheren Temperaturen durchzuführen wegen der erhöhten SoIubilisierungsrate und dem erhöhten Solubilisierungsgrad der Stärke, der dadurch erzielbar ist.

Die Temperatur, bei der die körnige Stärke solubilisiert bzw. verflüssigt wird, sollte zwischen etwa 40 C und der tatsächlichen Gelatinisierungstemperatur der Stärke, d. h. etwa 80 ⁰G, liegen. Vorzugsweise beträgt die Solubilisierungstemperatur etwa 55 Ms 75 ⁰C Ein besonderer Vorteil dieser erfindungsgemäß angewandten Hydrolysemethode liegt in der Tatsache begründet, daß ein längeres Einwirken hoher Temperaturen vermieden wird, was zu den bereits angegebenen Vorteilen,führt.

Wird die Umsetzung bei Temperaturen durchgeführt, die oberhalb der normalen Anfangs-Gelatinisierungstemperatur der Stärke liegen, so erweist es sddi als wünschenswert, daß Hydrolysepro·™

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dukte während der Umsetzung vorliegen. Eine Möglichkeit zur Erreichung dieses Zieles besteht darin, das Enzym oder die Enzyme der Stärke bei einer Temperatur zuzusetzen, die gleich oder niedriger ist als die Anfangs-Gelatinisierungstemperatur, und anschließend das erhaltene Gemisch auf die gewünschte Temperatur zu erhitzen. Auf diese Weise hemmen die Hydrolyseprodukte die G-elatinisierung der körnigen Stärke bei den höheren Temperaturen und die nicht-verflüssigte Stärke verbleibt in körniger Form. Auf diese Weise kann die restliche Stärke leicht filtriert werden.

Die Wahl des pH-Werts hängt von den zur Durchführung des Verfahrens verwendeten speziellen Enzymen ab. Im Idealfalle würden das Solubilisierungsenzym und das Saccharifikationsenzym ihre optimalen Aktivitäten bei gleichem pH-Wert entfalten, in der Praxis ist dies jedoch unwahrscheinlich. Glucoamylase ist selbstverständlich dasjenige Saccharifikationsenzym, das zur Herstellung von Glucosesirups und Dextrose verwendet wird, wobei seine optimale Aktivität bei einem pH-Wert von etwa 4,5 auftritt. "Thermamyl" entfaltet demgegenüber seine optimale Aktivität bei pH-Werten von 5,5 bis 7 und ist bei einem pH-Wert von unter 5 nicht· ausreichend aktiv, um die gewünschte Stärkesolubilisierung zu bewirken. Dasselbe gilt in der Regel auch in bezug auf andere alpha-Amylasen. Demzufolge eignet sich zu_m Zwecke der Glucose- oder Dextroseerzeugung ein pH-Wert, der in das Bereich von etwa 5,0 bis 7,0 fällt, d· h. in ein pH-Bereich, in dem sowohl die Glucoamylase als auch die alpha-Amylase ausreichend aktiv sind.

Wie bereits erwähnt, ist das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar durch Solubilisierung der körnigen Stärke mit einem bakteriellen alpha-Amylaseenzympräparat in einer ersten Verfahrensstufe, wobei wahlweise ein Saccharifizierungsenzym, z. B. Glucoamylase oder beta-Amylase, angewandt wird, und auf diesen ersten Verfahrensschritt folgt eine Saccharifikations-

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oder Umwandlungsstufe. Bei der Verfahrensdurchführung beträgt die Temperatur während der Solubilisierungsstufe vorzugsweise etwa 55 Ms 75 ⁰C* Im Anschluß an die Solubilisierungsstufe kann die Temperatur auf etwa 50 bis 65 ⁰C erniedrigt werden und diese Temperatur kann dann etwa 40 bis 120 Stunden lang aufrecht erhalten werden. Ferner wird der pH-Wert vorzugsweise so eingestellt, daß optimale Saccharifikationsbedingungen geschaffen werden. Ist Glucoamylase das Saccharifikationsenzym, so wird der pH-Wert auf ein Bereich von etwa 4»0 bis 4,5 erniedrigt. Wird beta-Amylase als Saccharifizierungsenzym verwendet, so wird der pH-Wert auf einen Wert im Bereich von etwa 4,0 bis 6,0 eingestellt· In einigen Fällen kann der pH-Wert aller dieser Verfahrensschritte wünschenswerterweise gleich sein.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gelangt eine Ultrafiltrationsmethode zur Anwendung. Durch Auswahl einer geeigneten semipermeablen Membran können das Enzym und nicht-umgesetzte Stärke von der Membran vollkommen zurückgehalten werden, während das Dextrose-Verfahrensprodukt, das ein niedrigeres Molekulargewicht aufweist, bei seiner Bildung durch die Membran hindurchtritt. Die Ultrafiltration wird z. B. in "New Separation Technique for the CTI", Chemical Engineering Hews, Band 64, Nr. 12 (1968) beschrieben.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält das Stärkeumwandlungsgemisch ein anionisches Surfactant, d. h. also ein anionisches grenzflächenaktives oder oberflächenaktives Mittel. In bestimmten Konzentrationen erhöht das grenzflächenaktive Mittel den Solubilisierungsgrad und die Ausbeute an Dextrose, d. h. in Konzentrationen von etwa 0,01 bis 1,0 fo. Die besten Ergebnisse werden mit Konzentrationen an anionischem grenzflächenaktivem Mittel von etwa 0,05 bis 0,50 f erhalten. Typische geeignete anionische grenzflächenaktive Mittel sind z. B. Fatriumlaurylsulfat, Natriumdodecylbenzolsulfonat, Natriuirtwachssubstituiertes-naphthalinsulfonat, Hatrium-

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stearat und Triäthanolaminalkylsulfonate, deren Alkylgruppe von Alkoholen abstammt, die durch Reduktion von Talg- oder Kokosnußölglyceriden gebildet werden. In der Regel sind die hier in Präge kommenden anionischen Dispergiermittel wasserlösliche Salze mit einer Alkylgruppe, die etwa 8 bis 20 Kohlenstoff atome enthält, mit einem Sulfonsäure- oder Schwefelsäureesterrest, und entweder Natrium , Kalium oder Ammonium oder einem aliphatischen Amin mit weniger als 10 Kohlenstoffatomen als Kation.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Verfahren in zwei Stufen durchgeführt in bezug auf den pH-Wert des Stärkeumwandlungsgemisches. Die erste Stufe entspricht der oben beschriebenen, d. h, der pH-Wert wird auf einem Wert von 5>0 bis 7»0 gehalten, bis mindestens etwa 10 ia der Stärke solubilisiert sind und vorzugsweise bis die Solubilisierung der Stärke abzuflachen und gleichmäßig zu verlaufen beginnt. Dies ist üblicherweise nach etwa 16 Stunden der Fall. Das Umwandlungsgemisch kann gewünschtenfalls zu diesem Zeitpunkt filtriert werden. Der pH-Wert wird sodann auf ein tieferes Bereich von etwa 4»0 bis 5»0 eingestellt. Innerhalb dieses Bereichs ist die Aktivität der Glueoamylase größer als bei höheren pH-Werten und das Gesamtergebnis äußert sich in einer etwas erhöhten Ausbeute an Dextrose.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform, die zur Bildung erheblicher Mengen an Dextrose führt, umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren die Verfahrensstufen (1) Rühren eines Gemisches aus körniger Stärke, Wasser und einer bakteriellen alpha-Amylase bei einer Temperatur zwischen der normalen Anfangs-Gelatinisierungstemperatur der Stärke und der tatsächlichen Gelatinisierungstemperatur der Stärke bei einem pH-Wert von etwa 5,0 bis 7,0 unter Umwandlung von mindestens 10 fo der Stärke in ein lösliches Hydrolysat, und (2) Einstellen der Temperatur auf 50 bis 65 ⁰C und des pH-Werts auf 4,0 bis 4,8

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sowie Zugabe von Glucoamylase zur Saccharifizierung des löslichen Hydrolysats. Die Verfahrensstufe (1) erfordert in der Regel etwa 12 Stunden; die Verfahrensstufe (2) erfordert andererseits in der Regel eine sehr viel längere Zeitdauer, d. h. von etwa 24 Ms 120 Stunden. In einigen Fällen erweist es sich als zweckmäßig, Glucoamylase dem Gemisch in Stufe (1) zuzusetzen· Die Mengen an alpha-Amylase und Glueoamylase, die in Stufe (i) verwendet werden, sind die gleichen, wie sie oben zur Umwandlung von körniger Stärke in eine lösliches Hydrolysat im einstufigen Verfahren angegeben wurden.

Die zusätzliche Menge an Glueoamylase, die in der angegebenen zweiten Stufe verwendet wird, beträgt etwa 0,1 bis 1,0 Aktivität s einheit en pro g trockene Stärke·

Das Stärkehydrolyseprodukt kann in üblicher bekannter Weise aufgearbeitet werden, d, h. durch Konzentrieren und Kristallisation.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern· Alle Teil- und Prozent angaben beziehen sich auf das Gewicht, wenn nichts anderes angegeben ist.

Beispiel 1

Dieses Beispiel veranschaulicht eine typische Arbeitsweise zur Durchführung einer enzymatischen Hydrolyse·

Eine Aufschlämmung mit einem Gehalt an 125 Teilen Stärke (Trockenbasis) und 350 Teilen destilliertem Wasser wurde in einem 1 1-Becher aus rostfreiem Stahl hergestellt. Calcium wurde gewünschtenfalls zugesetzt (wie dies z· B, der Fall ist bei Verwendung anderer alpha-Amylasen als ^HThermamyl), und zwar in Form einer wäßrigen Galciumchloridlösung mit einem Gehalt an 40 mg CSLcium pro ml, um die Gesamtmenge an in

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der Aufschlämmung vorliegendem Calcium um 100 ppm zu erhöhen (die Stärke enthält etwas Calcium und das gleiche gilt für alpha-Amylase). Der pH-Wert wurde auf 5»5 eingestellt durch Zugabe einer verdünnten wäßrigen Natriumhydroxydlösung; bakterielle alpha-Amylase und Glucoamylase wurden zugesetzt und das Gesamtgewicht der Aufschlämmung wurde auf 500 Teile gebracht durch Zugabe von destilliertem Wasser. Der Becher wurde in ein Wasserbad eingebracht und der Becherinhalt wurde gerührt und auf 60 bis 65 ⁰C erwärmt und bei dieser Temperatur während der in Tabelle II angegebenen Reaktionszeiten gehalten; der pH-Wert wurde periodisch geprüft und erforderlichenfalls erneut auf 5»5 eingestellt. Das erhaltene Produkt wurde sodann filtriert und der Filterkuchen wurde gewaschen, getrocknet und ausgewogen, um den Anteil der Stärke, der ungelöst zurückblieb, zu ermitteln. Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle II aufgeführt. In allen Fällen basieren die Ergebnisse auf der Verwendung einer 25 bis 30 folgen wäßrigen Aufschlämmung von körniger Maisstärke bei einem pH-Wert von 5,5 und einer Temperatur von 65 bis 75 ⁰C.

Bei Durchführung der Umwandlung bei Temperaturen von 65 bis 75 ⁰C (klar oberhalb der angegebenen Anfangs-G-elatinisierungstemperatur von Maisstärke) behält die nicht-solubilisierte Stärke ihre körnige Natur während des gesamten Umwandlungsprozesses bei.

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Tabelle II

a)

Vers. Stärke- Enzymdosierung ' Zeit Temp, solubili-Nr. konz. % _BMb) ^c) Std. o_Q

1 30 2 Th^e^ 0,25 24 65 74,8

2 30 2 Th 0,14 24 65 76,4

3 30 2 Th 0,25 24 70 89,2

4 30 2 Th 0,14 24 70 88,7

5 25 2 Th 0,14 26^f) 75 97,6

6 25 2 Th 0,14 5O^S^ 75 94,8

7 25 10-B-221¹¹) 0,14 26^f) 75 96,1

8 25 10-B-221 0,14 5O^S^ 75 96,4

9 25 2 Th 0,14 25 65 80,4

10 25 2 Th. 0,14 24 70 89,2

11 25 2 Th 0,14 22 75 93,2

12 30 2 Th 0,25 48^ 65 77,0

a) Einheiten pro g Stärke

b) bakterielle alpha-Amylase

c) Glucoamylase

d) fo solubilisierte Stärke

e) "Thermamyl"

f) 2 Std. bei 60-75 ⁰C, 24 Std. bei 75 ⁰C

g) 24 Std. bei 60 ⁰C, dann wie in f)

h) aus einem Bacillus subtilis-Mikroorganismus stammend mit

einer Aktivität von 3910 E/g
i) 24 Std. bei 60 ⁰C, 24 Std. bei 65 ⁰C

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Beispiel 2

Der Einfluß von alpha-Amylase allein auf die Solubilisierung von körniger Stärke bei den erfindungsgemäß verwendbaren erhöhten Temperaturen ergibt sich aus den in der folgenden Tabelle III aufgeführten Ergebnissen. In jedem Falle wurden die Ergebnisse erhalten durch Rühren einer 25 oder 30 $ körnige Stärke enthältenden S tärke aufschlämmung mit einer alpha-Amylase bei 60 bis 75 ⁰G bei einem pH-Wert von 5,5 über einen Zeitraum von etwa 25 Stunden.

Tabelle III

Vers.	Stärke-	BAA
Nr.	konz. fo	Dosierung
1	30
2	30	2 Th
3	25	1 Th
4	25	2 Th
5	25	10 Th
6	25	1 "Tenase"
7	25	2 "Tenase"
8	25	10 "Tenase"

Zeit Temp, solubili^-v

CJ.J3 O/-t _ · ___J. tit OJ

26^c) 26°) 26^c) 26^c) 26°) 26^C>

65	'61,1
70	72,9
75	94,7
75	96,6
75	97,3
75	89,3
75	93,0
75	95,2

a) Einheiten pro g Stärke

h) fo solubilisierte Stärke

c) 2 Std. bei 60-75 ⁰G, 24 Std. bei 75 ⁰C

d) "Thermamyl"

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Beispiel 3

Dieses Beispiel erläutert die angegebene, besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, wonach die Herstellung von Dextrose in einem Zweistufenprozeß erfolgt.

In einer ersten Verfahrensstufe wurde die körnige Stärke in ein Stärkehydrolysat umgewandelt durch Behandlung mit einer alpha-Amylase für sich allein oder in Kombination mit Glucoamylase bei einer zwischen der normalen Anfangs-Gelatinisierungstemperatur und der tatsächlichen Gelatinisierungstemperatur der Stärke liegenden Temperatur und bei einem pH-Wert von 5»7. In einer zweiten Verfahrensstufe wurden sodann die Temperatur auf 50 bis 65 ⁰C und der pH-Wert auf 4,0 bis 4,8 erniedrigt und zusätzliche Glucoamylase wurde zugegeben. Unter den auf diese Weise erhaltenen Bedingungen wurde das Reaktionsgemisch 24 bis 120 Stunden lang gehalten.

In der folgenden Tabelle IV sind die Ergebnisse eines derartigen Zwei Stufenverfahrens aufgeführt, wobei die Kombination von alpha-Amylase und Glucoamylase (GA) in der ersten Verfahrensstufe verwendet wurde. In jedem Falle enthielt die Stärkeaufschlämmung 25 % Stärke und in der zweiten Verfahrens stufe wurden zusätzliche 0,14 Einheiten Glucoamylase zugegeben nach Einstellen der Temperatur auf 60 ⁰C und des pH-Werts (von 5,5 in der ersten Stufe) auf 4,3·

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Tabelle IV

Vers.
Nr. 1. Stufe

1 wie in Nr. 5, Tabelle II

2 wie in Nr. 6, Tabelle II

3 wie in Nr. 7, Tabelle II

4 wie in Nr. 8, Tabelle II

5 wie in Nr. 9, Tabelle II

6 wie in Nr. 10, Tabelle II

2 Th + <
24 Std.

2 Th + <
12 Std.

9 2 Th + 0,14 GA bei 75 ⁰C 12 Std.

wie in Nr. 11, Tabelle II

7 2 Th + 0,14 GA bei 73 ⁰O

8 2 Th + 0,14 GA bei 73 ⁰C

2. Stufe a'	Dextrose '
Std.	*
120	95,3
96	95,6
120	94,9
96	96,2
55	97,6
90,5	98,4
42	96,5
82	96,5
86	96,8
80	95,8

a) 0,14 GA bei 60 ⁰C

b) bezogen auf Feststoffe im Filtrat

Beispiel 4

Weitere Ergebnisse aus ähnlichen Versuchen, bei denen alpha-Amylase für sich allein in der ersten Verfahrensstufe verwendet wurde, sind in der folgenden Tabelle V aufgeführt. In jedem Falle enthielt die S tärke aufs chlämmung 30 fo Stärke.

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Tabelle

solubi- _\

lisiert Dextrose '

1. Stufe 2. Stufe 2L- U

2 Th bei 60-75⁰C 2 Std., 0,14 GA bei 97,2 95,3 75⁰C 24 Std.} pH 5,5 6O⁰C 120 Std.;

pH 4,3

2 Th bei 6O⁰C 24 Std., 0,14 GA bei 96,2 95,2 60-75⁰C 2 Std., 75 C 6O⁰C 96 Std.}

24 Std.; pH 5,5 pH 4,3

10 B-221 bei 60-75°C 0,14 GA bei 94,2 94,8 2 Std., 75⁰C 24 Std.; 6O⁰C 120 Std.;

pH 5,5 pH 4,3

10 B-221 bei 6O⁰C 24 Std 0,14 GA bei 95,1 93,3 60-75 C 2 Std., 75 C 60⁰C 96 Std.;

24 Std.; pH 5,5 pH 4,3

2 Kleistase bei 60-75⁰C 0,14 GA bei 93,2 94,8 2 Std., 75 C 24 Std.; 6O⁰C 96 Std.;

pH 5,5 pH 4,3

10 Kleistase bei 60-75⁰C 0,14 GA bei 94,9 93,2 2 Std., 75 C 24 Std.; 60⁰C 96 Std.;

pH 5,5 pH 4,3

a) bezogen auf Feststoffe im Piltrat

Wird körnige Stärke durch Einwirkung von Bakterien-alpha-Amylase hydrolysiert und durch Einwirkung eines maltogenen Enzyms, z. B. beta-Amylase allein oder in Kombination mit einer Isoamylase, z. B. Pullulanase, saccharifiziert, so wird ein Hydrolysat mit einem hohen Gehalt an Disacchariden (Maltose) und Trisacchariden (Maltotriose) erhalten. Die genaue Zusammensetzung des Hydrolysate variiert in Abhängigkeit von den genauen Bedingungen, unter denen das Verfahren durchgeführt wurde, z. B. der Menge an verwendeten Enzymen und der Frage, ob ein Pullulanaseenzym verwendet wurde.

609817/111 δ

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In der folgenden Tabelle VI sind die wesentlichen Merkmale in bezug auf ein erfindungsgemäß erhaltenes Hydrolysat mit hohem Maltose- und Maltotriosegehalt aufgeführt.

Tabelle

VI

Charakteristika von maltose- und maltotriosereichen Produkten, Angaben in fo (Trockenbasis)

Bereich DE- Mono-

Wert saccharide'

Disacchari-·, \ Trisacchade ^ü}

typisch

vorzugsweise

am meisten b
Vorzug

40-60 40-55

- 40-50

0-10 0-5

0-3

35-60 40-55

45-50

25-50
30-45

30-40

25 20

a) Dextrose

b) Maltose

c) Maltotriose

d) Polysaccharide, z. B. Maltotetrose und höher
* DP = Polymerisationsgrad

Die folgenden Beispiele bringen noch weitere Detailangaben zur Erläuterung des Erfindungsgegenstandes.

809817/111B

Beispiel 5

Dieses Beispiel zeigt die Herstellung von Hydrolysatprodukten, die hohe Konzentrationen an Maltose und Maltotriose enthalten. Dieses spezielle Hydrolysat wird durch Anwendung einer Kombination von alpha-Amylase und vermahlenem Gerstenmalz erhalten. Die Zugabe des Enzyms Pullulanase erhöht die Bildung von Maltose und Maltotriose.

Die folgende Arbeitsweise ist typisch für die Herstellung der erfindungsgemäßen maltose- und maltotriosereichen Verfahrens— produkte.

Eine Aufschlämmung mit einem Gehalt an 125 g (Trockenbasis) Maisstärke in 300 bis 350 ml Wasser wurde in einem austarierten Becher hergestellt. Die Aufschlämmung wurde in einem 60 ⁰C-Wasserbad auf die angegebene Temperatur gebracht und deren pH-Wert wurde mit 0,1 N-Natriumhydroxyd auf 5,5 eingestellt. Abgewogene Mengen von Novo-Bakterien alpha-Amylase und vermahlener Gerstenmalz (Froedtert Grade 72-H) wurden in Mengen zugegeben, die 2 bis 20 Einheiten alpha-Amylase und 0,1 bis 1,0 $> (Trockenbasis) Malz, bezogen auf Stärke (Trockensubstanz) entsprachen. Die Zugabe von 1 Einheit Pullulanase pro g Trockensubstanz hatte eine vorteilhafte Wirkung. Handelt es sich um eine von CSL-cium abhängige alpha-Amylase, so sollte das Reaktionsgemisch 100 bis 200 ppm Calciumionen enthalten. Das Calcium konnte in Form einer wäßrigen Lösung des Chloridsalzes zugesetzt werden.

Das Gewicht der Aufschlämmung wurde sodann durch Zugabe von Wasser auf 500 g eingestellt zur Erzielung einer Stärkekonzentration von etwa 25 % (G/G). Das Reaktionsgemisch wurde sodann in das 60 °C-Wasserbad zurückgebracht und 24 Stunden lang langsam gerührt. Der pH-Wert wurde periodisch geprüft und erforderlichenfalls erneut auf 5»5 eingestellt. Am Ende der vorgesehenen Reaktionszeit wurde das durch Verdampfen verloren gegangene Was-

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ser ersetzt und das Reaktionsgemisch wurde filtriert (im Vakuum mit Nr. 4-Buchnertrichter und Fr. 1-Whatmanpapier).

Ein 200 ml-Anteil des Filtrats wurde in einen Erlenmeyerkolben überführt, mit einem Bunsenstöpsel fest verschlossen und 15 Minuten lang in einem siedenden Wasserbad erhitzt, um das vorhandene Enzym zu inaktivieren. Das erhaltene Filtrat wurde auf Trockensubstanz, DE-Wert und Kohlehydratzusammensetzung analysiert.

Der verbliebene Stärkekuchen wurde mit etwa 500 ml Wasser gewaschen, über Facht in einem Luftofen bei 50 ⁰C getrocknet, gewogen und auf Feuchtigkeit analysiert. Der Prozentgehalt an Stärke, der während der Abbaubehandlung solubilisiert wurde, wurde wie folgt berechnet:

125 g - Gewicht Reststärke, g χ Decimal Trockens. χ $ Stärke = ■

125 g

Es wurden verschiedene körnige Weizenstärken wie beschrieben abgebaut unter Verwendung verschiedener Kombinationen von Bakterien-alpha-Amylase, vermahlenem Gerstenmalz und Pullulanase. "Thermamyl 60" (eine flüssige bakterielle alpha-Amylase, gehandelt von Novo Enzyme Corporation) wurde als eine der alpha-Amylase-Enzympräparate verwendet, und bei dem verwendeten Produkt "B-221" handelt es sich um eine alpha-Amylase, die aus einem Bacillus subtilis-Mikroorganismus stammt und von CPC International Inc. hergestellt wird. Die verwendete Pullulanase ist ein Verzweigungen aufbrechendes Enzym, das von Mikroorganismen der Bakterienspezies Aerobacter aerogenes erzeugt wird bei geeigneter Inkubation unter Bedingungen von aerober Kultivierung. Die erhaltenen Ergebnisse sind "in der folgenden Tabelle VII aufgeführt.

	Malz	Tab	eile	VII	19,3	43	19,2	45	Filtratzu- s ammens e t zung <%> (Trockenbasis)	DP-2 DP-3
		Β/« TS		19,7	46	19,5	49	DP-1
Enzymdosierung	0,5	Pullu- lanase	Stärke solubilisiert Filtrat #	20,9	43			45 33
alpha- Amylase	0,5		(Trocken- Trocken basis) substanz DE-Wert	21,4	47		3	52 37
	0,5	0	Hovo-alpha-Amylase		CPC B-221 alpha-Amylase	3	41 33
Ul	0,5	1	60,5	58,4	5	47 38
5		0	61,1	56,7	5
20	0,5	1	66,2		48 21
20	0,5		67,0	5	56 27
	0	5
20	1
20

Bedingungen: 25 # (G/G) Weizenstärke, 60 ⁰C, 24 Std., pH 5,5, 100 ppm zugesetztes Calcium

Die Ergebnisse zeigen, daß mit Hilfe des Verfahrens der Erfindung mehr als 56 % der körnigen Maisstärke (d· h. etwa 56 bis 57 $, bezogen auf Trockenbasis) solubilisiert werden bei Verwendung des Doppelenzymsystems aus Bakterien-alpha-Amylase und dem maltogenen Enzym (Gerstenmalz). Die Ergebnisse zeigen ferner, daß die Hydrolysate einen DE-Wert im Bereich von etwa 40 bis 60, vorzugsweise im Bereich von etwa 40 bis 55 und besonders bevorzugt im Bereich von etwa 40 bis 50 aufweisen· Eine der hervorstechendsten Eigenschaften dieser Produkte ist ihr

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Gehalt an etwa 35 bis 60 Gew.-$ (Trockenbasis) Maltose, etwa 25 Ms 50 Gew.-^ (Trockenbasis) Maltotriose und weniger als etwa 10 $ Dextrose· Diese ganz speziellen Hydrolysate können typischerweise dadurch charakterisiert werden, daß sie eine Kombination aus Maltose und Maltotriose in einer Menge von etwa 60 bis 95 Gew.-$, bezogen auf Trockenbasis aufweisen, wobei der kombinierte Gehalt an Maltose und Maltotriose vorzugsweise etwa 70 bis 90 Gew.-$, bezogen auf Trockenbasis, beträgt und der Dextrosegehalt vorzugsweise geringer als etwa 5 Gew.-$, bezogen auf Trockenbasis, ist.

Eines der ungewöhnlichsten Gharakteristika der erfindungsgemäßen maltose- und maltotriosereichen Produkte ist das Vorliegen einer großen Menge (d, h. mindestens etwa 25 Gew.-^, bezogen auf Trockenbasis) an Maltotriose und ein niedriger Dextrosegehalt. Die maltosereichen Hydrolysate des Standes der Technik enthalten in der Regel etwa 20 Gew.-$, bezogen auf Trockensubstanz, oder weniger Maltotriose.

Die obigen Ergebnisse zeigen ferner, daß die Zugabe einer Isoamylose, z. B. Pullulanase, zu dem Reaktionsgemisch zu einer Erhöhung der Konzentration an Maltotriose im Gemisch führt.

Beispiel 6

Dieses Beispiel zeigt einen Vergleich zwischen einer Hydrolysatmasse, die durch Abbau eines Substrats aus löslicher Stärke mit Hilfe einer Kombination von Bakterien-alpha-Amylase und einem maltogenen Enzym erhalten wurde und einem analogen Hydrolysat, das unter den gleichen Bedingungen unter Verwendung von körniger Stärke als Substrat erhalten wurde.

Die Abbauversuche wurden an einem 20 #igen (G/G) wachsartigen Maisstärkehydrolysat mit einem DE-Wert von 4,8 durchge-

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führt (das verflüssigte wachsartige Stärkehydrolysat wurde ' ■> _ _ durch Verflüssigung von wachsartiger Maisstärke mit Hilfe eines bakteriellen alpha-Amylaseenzyms hergestellt) unter Verwendung von Kombinationen aus Bakterien-alpha-Amylase ("Thermamyl 60" oder "CPC B-221"), Malz und Pullulanase bei 60 ⁰C und einem pH-Wert von 5,5· Die angewandte Verfahrensweise war die gleiche wie in Beispiel 5 beschrieben. Die bei Verwendung der Hydrolysatsaccharidmassen erhaltenen Ergebnisse wurden mit den Ergebnissen verglichen, die mit einem körnigen Stärkehydrolysat gemäß Tabelle VII erzielt wurden. Die Vergleichsdaten sind in der folgenden Tabelle VIII aufgeführt.

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Tabelle

VIII

Abbau von verflüssigter und körniger Stärke mit einer Kombination von Bakterien-alpha-Amylase und einem maltogenen

Enzym

	Abbauzeit Std.	DE- Wert	39	46	FiItrat zus ammenset zung fo (Trockenbasis)	a)	3	DP-2	DP-3	60	33
Substrat		"Thermamyl 60"	40	47	DP-1	3			62	34
	24	43	46		5	46	23	56	37
Hydrolysat '	48	"Thermal 60" +	+ Malz	3	48	23
Hydrolysat '	) 24	24	39	3	45	33	18
körnige Maisstärke0	48	39	3	Pullulanasea'	18
	) 24	45	Malz +	59	21
Hydrolysat '	"B-221"	+ Malz	2	60
Hydrolysat '	24	45	3	52	26
körnige Maisstärke0	48	46	3		26
	> 24	49	51	27
Hydrolysat13^	"B-221"	51
Hydrolysat '	24	48
körnige Maisstärke0	48	+ Pullulanase
	24	2
Hydrolysat '	2
Hydrolysat '	5
körnige Maisstärke

a) Enzymdosierungen: 5 Einheiten alpha-Amylase/g (TS) außer für "B-221"-körnige Stärke, wo 20 E/g (TS) verwendet wurden;

1 Einheit Pullulanase/g (TS); und 0,5 # (Trockenbasis) Malz

b) wachsartig®Maisstärkehydrolysat; 4,8 DE

c) bei 57 $> bis 61 # Solubilisation

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iJie Ergebnisse zeigen, daß unter identischen Bedingungen höhere Konzentrationen an Maltotriose aus körniger Stärke erzeugt werden im Vergleich zu Produkten, die bei Verwendung von verflüssigter Stärke als Substratmaterial erhalten werden. Die Ergebnisse zeigen ferner, daß die Zugabe von Pullulanase die Konzentrationen an Di- und Trisacchariden erhöht, und daß "Thermamyl 60" mehr Maltotriose bildet als "B-221"-Bakterien-alpha-Amylase,

Beispiel 7

Das in Beispiel 6 beschriebene Verfahren wurde wiederholt unter Verwendung einer Kombination aus "Thermamyl L-60" und Sojabohnen (als maltogenes Enzympräparat). Der Abbau wurde bei einem pH-Wert von 5»5 und 6,5 (zwei Abbauversuche) durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Versuche wurden mit denen des vorstehenden Beispiels verglichen, in dem Malz als das maltogene Enzym verwendet wurde. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle IX aufgeführt.

Tabelle IX

Enzymea'	I VJI	pH	DE-Wert	DP-1	χ «a uziiiBcuimusiiots υζι (Trockenbasis	DP-3	DP-4
	VJI			3	DP-2	33	19
"Thermamyl 1-60" + Malz	6	,5	43	3	45	35	16
"Thermamyl L-60" + Sojabohnen	,5	45	4	46	38	13
"Thermamyl" + Sojabohnen	,5	43	45

a) Bedingungen: 25 # (G/G) Maisstärke, 60 C, 24 Std·; 5 Einheiten "Thermamyl L-60"/g (Trockensubstanz); 0,5 $> Malz oder Sojabohnen vermählen

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Beispiel 8

Dieses Beispiel zeigt den Einfluß eines grenzflächenaktiven Mittels wie Natriumdodecylsulfat bei der Herstellung von maltose- und maltotriosereichen Hydrolysaten durch das Solubilisationsverfahren nach der Erfindung.

Es wurden Maisstärkeaufschlämmungen von 25 $ (G/G) hergestellt, die 0,1 io Natriumdodecylsulfat, bezogen auf Stärke (Trockenbasis) enthielten. Die Abbauversuche wurden unter Verwendung einer Kombination von 5 E "Thermamyl"/^ (Trockensubstanz) und 0,5 fo O?rockenbasis) vermahlenem Gerstenmalz in Gegenwart und Abwesenheit von Pullulanase (1 E/g (Trockensubstanz)) bei 60 ⁰C, pH 5,5 während eines Zeitraums von 24 Stunden durchgeführt· Die Ergebnisse dieser Versuchsansätze wurden mit den Ergebnissen verglichen, die in Beispiel 5 erhalten wurden. Diese Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle X aufgeführt.

	T a b e	lie	X	DP-1	0 3	DP-2	DP-3	DP-4
	solubilisierte Stärke $> (Trockenbasis)	# (TS)
NDSa)	"Thermamyl" +	Malz		39 0 43 3 Pullulanase	41 45	31 33	2 1
	69,6 61,1 "Thermamyl" +	19,88 19,31 Malz +		42 46	45 52	35 37	1 1
ja nein	69,8 60,5	19,88 19,68
nein	FiItratzusammensetzung $> (Trockenbasis)
DE

a) Watriumdodecylsulfat

b) Bedingungen: 25 fo (g/g) Maisstärke: 60 ⁰O, pH 5,5, 24 Std., 5 Einheiten "Thermamyl L-60"/g (TS), 0,5 % Malz (Trockenbasis), 1 Pullulanase Einheit/g (TS), 0,1 ^ NDS (Trockenbasis)

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-ar-

Die Ergebnisse zeigen, daß die Zugabe eines grenzflächenaktive!! Mittels die Stärke__solubilisierung um etwa 9 $ erhöht und den DE-Wert erniedrigt (was vermutlich auf eine partielle Inaktivierung der Malzenzyme zurückzuführen ist).

Beispiel 9

Dieses Beispiel zeigt die Herstellung von maltose- und maltotriosereichen Hydrolysaten nach dem erfindungsgemäßen Zweistufentemperaturverfahren.

Maisstärke wurde in einer Konzentration von 25 $ (&/&) aufgeschlämmt und mit 2 Einheiten "Thermamyl 60 L^M/g (Trockensubstanz) bei einem pH-Wert von 6,0 vermischt· Das erhaltene Gemisch wurde anfänglich auf 60 C erhitzt zur Erzeugung löslicher Zucker, um die Gelatinisierung zu hemmen, worauf von 60 auf 75 ⁰G innerhalb von 2 Stunden erhitzt wurde. Die Aufschlämmung wurde unter Rühren 22 Stunden lang auf 75 ⁰G gehalten unter Erzielung einer Solubilisierung von 94 # oder mehr. Anteile des unfiltrierten Abbaugemisches wurden sodann mit verschiedenen Enzymen umgewandelt (saccharifiziert). Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle XI aufgeführt.

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Tabelle XI

Hydrolysate, die durch Saccharifikation von bei 75 ⁰C solubilisierter körniger Maisstärke erhalten wurden

	pH	GesamtSO- lubilisa	Piltratzusammensetzung, fa (Trockenbasis)	DE	DP-1	DP-2	DP-3
Saecharifikations-a' enzyme	5,5	tion, fa (Trocken basis)	TS	46	8	38	34
Gerstenmalz, 0,5 fo	5,5	95,3	25,8	52	8	47	41
Gerstenmalz, 0,5 1 Pullulanase 1 E/g (TS)	6,0	95,6	25,9	46	8	37	35
Sojabohnen, 0,5 f>	5,0	94,9	26,1	61	31	38	14
P ancre as-alpha- Amylase, 1,0 fa	5,0	95,2	25,9	67	39	41	4
"Rhozyme K-4", 0,05 f>	95,4	26,4

a) Saccharifikationsbedingungen: 24 Std. bei 60

Beispiel 10

Dieses Beispiel zeigt Abbauversuche an körniger Stärke mit dem Ziele, die durch Solubilisierung allein mit alpha-Ansylase nach dem Verfahren der Erfindung erhaltene Saccharidverteilung festzustellen.

Ein Gemisch aus körniger Stärke und Wasser mit einer Peststoffkonzentration von 30 $> (G/G) wurde mit 2 Einheiten "ThermamylVg (Trockensubstanz) bei einem pH-Wert von 5,5 und einer Temperatur von 60 ⁰C abgebaut. Die nach 24 bzw. 48 Stunden Abbauzeit erhaltenen Solubilisationswerte betrugen 35,0 bzw, 38,6 #. Die

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im Filtrat gefundene Saccharidverteilung ist in der folgenden Tabelle 231 aufgeführt.

Tabelle XII

Abbau- Saccharidanalyse des Filtrats, # (Trockenzeit basis)

Std. DB-Wert 123 45δ 7ö

24 34,6 7,5 13,2 18,0 5,4 30,8 2,7 3,7 .18,8 48 35,3 8,6 14,3 18,2 5,4 29,3 2,5 3,7 10,0

Die Ergebnisse zeigen, daß durch Verlängerung der Abbauzeit von 24 auf 48 Stunden keine wesentliche Änderung in der Saccharidzusammensetzung und keine wesentliche Änderung im DE-Wert des Hydrolysate eintritt. Die Ergebnisse zeigen ferner, daß das erfindungsgemäße Verfahren bei alleiniger Verwendung von alpha-Amylase zur Bildung einer großen Menge an DP-5-Polysacchariden führt, nämlich zur Bildung von mehr als 25 Gew.-^ (Trockenbasis) und in der Regel von mindestens etwa 30 Gew.-# (Trockenbasis) an diesem Polysaccharid.

Eines der wesentlichen Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Tatsache, daß körnige Stärke ohne jede wesentliche Gelatinisierung der unlöslichen Stärke solubilisiert wird. In anderen Worten, jede restliche unlösliche Stärke liegt in praktisch körniger und ungelatinisierter Form vor. Dieser Gesichtspunkt der Erfindung ist vom wirtschaftlichen Standpunkt her bedeutsam, weil das Stärkehydrolysat leicht filtriert werden kann zur Entfernung der restlichen körnigen Stärke falls solche vorliegt, und es erfolgt kein merklicher Viskositätsanstieg aufgrund der Gelatinisierung der Stärke. Die unlösliche körnige Stärke kann leicht isoliert und gewünschtenfalls rezyklisiert werden.

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Das Verfahren der Erfindung kann, wie oben beschrieben, in verschiedener Weise durchgeführt werden. So kann z. B. die körnige Stärke allein mit alpha-Amylase abgebaut werden, vorausgesetzt, daß solche Bedingungen eingehalten werden, daß eine wesentliche Gelatinisierung der Stärke nicht eintritt. Die Gelatinisierung wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verhindert durch Rühren der körnigen Stärke und des Wassers mit der alpha-Amylase bei einer Temperatur von etwa 40 ⁰O, vorzugsweise 50 ⁰O, bis hinauf zur tatsächlichen Gelatinisierungstemperatur der Stärke· Durch Vermischen der körnigen Stärke und des Wassers mit der alpha-Amylase bei den niedrigeren Temperaturen, z. B. 40 ⁰G, bis hinauf zur tatsächlichen Gelatinisierungstemperatur der Stärke werden lösliche Hydrolysatprodukte gebildet, die dazu neigen, die Gelatinisierung der verbleibenden Stärkegranalien zu hemmen. Bei fortschreitendem Abbau werden mehr Stärkehydrolysate gebildet, die es ermöglichen, die Temperatur des Gemisches zu erhöhen, und zwar bis zu einer Temperatur von etwa 80 ⁰C. Temperaturen von über etwa 80 ⁰C werden in der Regel vermieden, da dann selbst in Gegenwart der löslichen Stärkehydrolysatprodukte eine Gelatinisierung der körnigen Stärke eintritt.

Das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich somit von dem bekannten Verfahren, z. B. dem in der US-PS 3 720 583 beschriebenen, gemäß welchem eine Verdünnungs- oder Verflüs— sigungs-Verfahrensstufe vor der Behandlung der Stärke mit dem alpha-Amylaseenzym angewandt wird.

Wie die Beispiele zeigen, werden besondere Vorteile dann erzielt, wenn ein Saccharifikationsenzym in Verbindung mit dem alpha-Amylase enzym angewandt wird. Das in Kombination mit dem alpha-Amylaseenzym verwendete Saccharifikationsenzym bewirkt wesentliche Vorteile bei der Solubilisierung der körnigen Stärke. Erfindungsgemäß kann jedes bekannte Saccharifikations-

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enzym verwendet werden. Typische geeignete Saceharifikations-j enzyme sind z. B. solche, die zur Hydrolyse oder Aufspaltung der Bindungen in dem Stärkemolekül befähigt sind. Beispiele für erfindungsgemäß in Kombination mit dem alpha-Amylaseenzym verwendbare Saceharifikationsenzyme sind Glucoamylase, beta-Amylase, Isoamylase (Pullulanase), Maltase, Isomaltase (Transglucosidase) und dergleichen. Andere Kohlehydrat-Umwandlungsenzyme können in Kombination mit alpha-Amylase und dem Saceharif ikations enzym oder zur Nachbehandlung des erhaltenen Stärkehydrolysate verwendet werden. Typische derartige Enzyme sind z. B. Glucoseisomerase und alpha-1,6-Glucosidase.

Wie vorstehend erläutert kann das erfindungsgemäße Verfahren in solcher Weise durchgeführt werden, daß zunächst ein Teil der körnigen Stärke, d. h. mindestens etwa 10 Gew.-$, vorzugsweise mindestens etwa 50 Gew.—^, solubilisiert wird durch Behandlung des Gemisches aus körniger Stärke und Wasser mit alpha-Amylase, und anschließend das solubilisierte Stärkehydrolysat (das auch noch nicht-umgewandelte unlösliche Stärkegranalien enthalten kann) mit mindestens einem Saccharifikationsenzym bei einer Temperatur im Bereich von etwa 50 bis 65 ⁰C behandelt wird. Gewünschtenfalls kann die solubilisierte Stärke und die verbleibende nicht-umgewandelte unlösliche Stärke einer Hitzebehandlung (z. B. im Autoklaven) unterworfen werden bei einer Temperatur von 100 bis etwa 170 ⁰C, um gegebe^nfalls noch vorliegende unlösliche Stärkegranalien vor der Saccharifikations-Verfahrensstufe zu verflüssigen und/oder zu solubilisieren. Der letztgenannte Aspekt bietet bestimmte wirtschaftliche Vorteile bei der Reinigung des Endprodukts.

Die durch Saccharifikation mit beta-Amylase gewonnenen Stärkehydrolysate (die Produkte mit hohem Maltose- und Maltotriosegehalt) sind zur Herstellung von Bonbons und Lutschbonbons verwendbar, wenn eine Transparenz des Endproduktes gewünscht wird. Diese außergewöhnlichen Produkte können ferner als chemische

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Zwischenprodukte bei der Herstellung wertvoller polyfunktioneller Derivate oder als Zwischenproduktebei der Herstellung verschiedener Polymermassen, bei denen eine Reaktion von Hydroxylgruppen eine Rolle spielt, verwendet werden· Diese Produkte sind besonders geeignet als Zwischenprodukte zur Herstellung verschiedener Detergentienbildner. Die maltose- und maltotriosereichen Produkte können ferner mit anderen Materialien, z· B. Maltodextrinen, kombiniert oder vermischt werden, um Produkte mit verbessertem Gesamt-^orper" und verminderter Hygroskopizität zu erhalten«

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Claims (29)

Patentansprüche

1. Verfahren zur direkten Umwandlung von körniger Stärke in ein lösliches Stärkehydrolysat nach Hauptpatent, dadurch gekennzeichnet, daß man eine wäßrige Aufschlämmung körniger Stärke der Einwirkung eines alpha-Amylaseenzympräparats und der Einwirkung mindestens eines Saceharifikationspräparats "bei einer Temperatur im Bereich zwischen der normalen Aafangs-Gelatinisierungstemperatur der Stärke und der tatsächlichen Gelatinisierungstemperatur der Stärke und "bei einem pH-Wert von etwa 4 bis 7 während einer zur enzymatischen Umwandlung der körnigen Stärke in ein lösliches Stärkehydrolysat ausreichenden Zeitspanne unterwirft und aus dem Gemisch das lösliche Stärkehydrolysat isoliert, wobei gegebenenfalls verbliebene restliche nicht-lösliche Stärke ihre körnige ungelatinisierte Form praktisch beibehalten hat.

2· Verfahren zur direkten Umwandlung von körniger Stärke in ein lösliches Stärkehydrolysat, dadurch gekennzeichnet, daß man (a) das Gemisch aus Stärke, Wasser und alpha-Amylaseenzympräparat bei einer temperatur im Bereich zwischen der normalen Anfangs-Gelatinisierungstemperatur der Stärke und der tatsächlichen Gelatinisierungstemperatur der Stärke so lange rührt, bis mindestens etwa 10 i* der Stärke zu einem löslichen Stärkehydrolysat enzymatisch solubilisiert sind, (b) die Temperatur in ein Bereich zwischen etwa 50 und 65 ⁰C und den pH-Wert in ein Bereich zwischen etwa 4 und 6 einstellt und das Saccharifikationsenzympräparat zur enzymatischen Saccharifizierung und Umwandlung des löslichen Stärkehydrolysate in ein lösliches saccharifiziertes Stärkehydrolysat zusetzt und (c) aus dem Gemisch das lösliche saccharifizierte Stärkehydrolysat isoliert, wobei gegebenenfalls verbliebene restliche nicht-lösliche Stärke ihre

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körnige ungelatinisierte Form praktisch beibehalten hat·

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umwandlung in Verfahrens stufe (a) bei einer Temperatur von 60 bis etwa 75 ⁰C durchführt·

4. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die alpha-Amylase zu der körnigen Stärke und dem Wasser bei einer Temperatur, die gleich oder niedriger ist als die Anfangs-Gelatinisierungstemperatur
der betreffenden Stärke, zusetzt und in dem Gemisch Hydrolysatprodukte erzeugt, und danach das Gemisch auf eine
Temperatur von etwa 60 ⁰C bis zur tatsi
sierungstemperatur der Stärke erhitzt·

Temperatur von etwa 60 ⁰C bis zur tatsächlichen Gelatini-

5· Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die Stärke in einer Konzentration
von etwa 5 bis 40 Gew·—$ anwendet·

6· Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die alpha-Amylase in solcher Menge anwendet, daß etwa 0,1 bis 25 alpha-Amylase-Aktivitätseinheiten.pro g Stärke (Trockenbasis) entfallen·

7. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man alpha-Amylase verwendet, die aus
einem Bacillus-Organismus stammt.

8· Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man alpha-Amylase verwendet, die aus
einem Bacillus subtilis-Organismus stammt,

9· Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man alpha-Amylase verwendet, die aus
einem Bacillus licheniformis-Organismus stammt·

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10. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch' gekennzeichnet, daß man alpha—Amylase verwendet, die aus einem Bacillus licheniformis-Stamm ITCIB 8059, NGIB 8061, ATCC 6598, ATCC 6634, ATCC 848O, ATCC 9945A oder ATCC 11945 stammt·

11. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man als Sac charif ikationsenzympräparat ein maltogenes Enzym verwendet.

12· Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man beta-Amylase als Saccharifikationsenzympräparat verwendet·

13· Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man ein beta-Amylase-Enzympräparat in solcher Menge verwendet, daß etwa 0,1 bis 5 beta-Amylase-Aktivitätseinheiten pro g Stärke (Trockenbasis) entfallen.

14· Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Gemisch aus körniger Stärke, Wasser, alpha-Amylase und mindestens einem Saccharifikations enzympräparat verwendet, das etwa 0,01 bis 1,0 Gew»-#, bezogen auf das Gewicht des Gemisches, eines anionischen grenzflächenaktiven Mittels enthält·

15. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man das alpha-Amylase-Enzympräparat und Saccharifikationsenzympräparat zu der körnigen Stärke und dem Wasser bei einer Temperatur, die gleich oder niedriger ist als die Anfangs-Gelatinisierungstemperatur der be-^ treffenden körnigen Stärke, zusetzt und in dem Gemisch eine zur Verhinderung der Gelatinisierung der körnigen Stärke ausreichende Menge an Hydrolysatprodukten erzeugt, und danach das Gemisch auf eine Temperatur von etwa 55 bis 80 ö erhitzt.

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16. Verfahren nach, einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umwandlung "bei einer Temperatur im Bereich von etwa 60 "bis 75 ⁰C durchführt.

17· Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die restliche nicht-solubilisierte Stärke rezyklisiert.

18. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Gemisch aus Stärke, Wasser, alpha-Amylase-Enzympräparat und S ac char if ikatx ons enzympräparat verwendet, das zusätzlich ein Pullulanase-Enzympräparat in solcher Menge enthält, daß in dem Gemisch etwa 0,1 bis 0,5 Pullulanase-Aktivitätseinheiten pro g Stärke (Trockenbasis) entfallen·

19· Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man beta-Amylase und Isoamylase verwendet.

20. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man als körnige Stärke Maisstärke verwendet.

21· Verfahren zur direkten Umwandlung von körniger Stärke in ein lösliches Stärkehydrolysat, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Gemisch aus körniger Stärke, Wasser und einem alpha-Amylase-Enzympräparat sowie mindestens einem maltogenen Enzympräparat, in dem die Stärke in einer Konzentration im Bereich von etwa 5 bis 40 Gew.-^, bezogen auf das Gemisch, vorliegt, die alpha-Amylase in solcher Menge vorliegt, daß · etwa 0,1 bis 25 alpha-Amylase-Aktivitätseinheiten pro g Stärke (Trockenbasis) entfallen, und das maltogene Enzym ; in solcher Menge vorliegt, daß etwa 0,1 bis 5 Einheiten beta-Amylaseaktivität pro g Stärke (Troekenbasis) entfallen,

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bei einer Temperatur im Bereich zwischen der normalen Anfangs-Gelatinisierungstemperatur der Stärke und der tatsächlichen Gelatinisierungstemperatur der Stärke rührt, diese Verfahrensbedingungen bis zur enzymatischen Umwandlung der in dem Gemisch vorliegenden körnigen Stärke in ein lösliches Stärkehydrolysat aufrecht erhält, und aus dem Gemisch das lösliche Stärkehydrolysat isoliert, wobei gegebenenfalls verbliebene restliche nicht-lösliche Stärke ihre körnige ungelatinisierte Form praktisch beibehalten hat·

22· Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Gemisch aus Maisstärke, einem aus Bacillus licheniformis stammenden alpha-Amylasepräparat und einem beta-Amylase-Enzympräparat, in dem die Maisstärke in einer Konzentration im Bereich von etwa 10 bis 30 Gew.-$, bezogen auf das Gemisch, vorliegt, die alpha-Amylase in solcher Menge vorliegt, daß etwa 1,0 bis 10 alpha-Amylase-Aktivitätseinheiten pro g Stärke (Trockenbasis) entfallen, bei einem pH-Wert von etwa 4,0 bis 7,0 rührt und die Verfahrensbedingungen so lange aufrecht erhält, bis mindestens 90 io der Stärke in ein maltosehaltiges lösliches Stärkehydrolysat hydrolysiert sind,

23· Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gemisch auf eine Temperatur von etwa 60 ⁰C in einer ersten Verfahrensstufe und in einer nachfolgenden Verfahrensstufe auf eine Temperatur von etwa 75 ⁰C erhitzt·*

24» Verfahren nach Ansprüchen 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Gemisch verwendet, das zusätzlich ein Pullulanase-Enzympräparat in solcher Menge enthält, daß etwa 0,1 bis 0,5 Pullulanase-Aktivitätseinheiten pro g Maisstärke (Trockenbasis) entfallen.

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25» Verfahren nach Ansprüchen 22 bis 24» dadurch gekennzeichnet, daß nan die Umwandlung und Solubilisierung in einer Ultrafiltrationszelle durchführt, wobei das Enzympräparat und die nicht-lösliche Stärke in der Zelle zurückgehalten werden und das lösliche Maisstärkenhydrolysat durch eine semipermeable Membran der Ultrafiltrationszelle hindurchtritt.

26. Verfahren zur direkten Umwandlung von körniger Maisstärke in ein maltosehaltiges lösliches Stärkehydrolysat, dadurch gekennzeichnet, daß man (a) ein Gemisch aus körniger Maisstärke, Wasser und einem aus Bacillus lichenifprmis stammenden alpha-Amylase-Enzympräparat, in dem die Stärkekonzentration etwa 5 bis 40 Gew.-$ beträgt, die alpha-Amylase in solcher Menge vorliegt, daß etwa 0,1 bis 25 alpha-Amylase-Aktivitätseinheiten pro g Stärke (Trockenbasis) entfallen, bei einer Temperatur im Bereich von etwa 60 bis 75 C so lange rührt, bis mindestens etwa 10 fo der Stärke in ein lösliches Stärkehydrolysat enzymatisch solubilisiert sind, (b) die Temperatur in ein Bereich von etwa 50 bis 65 °C und den pH-Wert in ein Bereich von etwa 4 bis 6 einstellt und ein beta-Amylasepräparat in solcher Menge zugibt, daß etwa 0,1 bis 5 beta-Amylase-Aktivitätseinheiljen pro g Stärke (Trockenbasis) entfallen, unter enzymatischer Saccharifizierung und Umwandlung des löslichen Stärkehydrolysats in ein lösliches, maltosehaltiges Stärkehydrolysat, und (c) aus dem Gemisch das maltosehaltige lösliche Stärkehydrolysat isoliert, wobei gegebenenfalls verbliebene restliche nichtlösliche Stärke ihre körnige ungelatinisierte Form praktisch beibehalten hat.

27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß man. in mindestens einem der Gemische der Verfahrens stufen (a) und (b) zusätzlich ein Pullulanase-Enzympräparat in solcher Menge verwendet, daß in dem Gemisch etwa 0,1 bis 0,5 Pullulanase-Aktivitätseinheiten pro g Stärke (Trockenbasis) vorliegen.

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28, Enzymatisch erzeugtes Stärkehydrolysat, gekennzeichnet durch einen Dextroseäquivalent-Wert im Bereich von etwa 40 bis 60, und durch einen Gehalt von weniger als etwa 10 Gew.-^ (Trockenbasis) Monosaccharide, von etwa 35 bis 60 Gew,-# (Trockenbasis) Disaccharide, von etwa 25 bis 50 Gew,-$ (Trockenbasis) Trisaccharide und weniger als etwa 25 Gew»-$ (Trockenbasis) Polysaccharide mit einem Polymerisationsgrad von 4 oder mehr·

29. Enzymatisch erzeugtes maltose- und maltotriosereich.es Stärkehydrolysat, gekennzeichnet durch einen Dextroseäquivalent-Wert im Bereich von etwa 40 bis 55 und einem Gehalt von weniger als etwa 5 Gew.-^ (Trockenbasis) Monosaccharide, von etwa 40 bis 55 Gew.-^ (Trockenbasis) Disaccharide und von etwa 30 bis 45 Gew.-$ (Trockenbasis) Trisaccharide·

30· Enzymatisch erzeugtes Stärkehydrolysat, gekennzeichnet durch das Vorliegen von mindestens 25 Gew.-$ (Trockenbasis) Pentasacchariden,

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