DE3049773T1 - Verfahren zur Herstellung von Pektin aus Pflanzengeweben - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Pektin aus Pflanzengeweben

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DE3049773T1 DE19803049773 DE3049773T DE3049773T1 DE 3049773 T1 DE3049773 T1 DE 3049773T1 DE 19803049773 DE19803049773 DE 19803049773 DE 3049773 T DE3049773 T DE 3049773T DE 3049773 T1 DE3049773 T1 DE 3049773T1
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Description

Q 629 C (J/gs)
PCT/JP80/00179
Dr. Takuo SAKAI
Osaka. [Japan]
Verfahren zur Herstellung von Pectin aus Pflanzengeweben
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein nützliches Verfahren für die Isolierung von Pectin aus Pflanzengeweben unter Verx^endung besonderer Hefen.
Pectin ist ein nützliches Polysaccharid, welches als Rohmaterial für Nahrungsmittel, Arzneimittel oder Kosmetika dient und in höheren Pflanzen in grossen Mengen enthalten ist. Bisher erfolgte die Erzeugung von Pectin
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durch Hitzeextraktion eines Pflanzengewebes, welches Pectinstoffe enthält, in Gegenwart einesChelatierungsmittels, einer Säure oder dergleichen. Derartige Methoden führen jedoch zu Schwierigkeiten bei der Isolierung des Pectins und zu Problemen bei der Behandlung der Rückstände.
Die Erfinder haben wiederholt Verfahren zur Erzeugung von Pectin unter milden Bedingungen anstelle der oben erwähnten bekannten chemischen Methoden erforscht
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und haben bereits früher gefunden, dass Trichosporon penicillatum SNO-3, welches zur Gattung Trichosporon gehört, ein Enzym erzeugt, welches fähig ist, Pectin aus verschiedenen Pf1anzcngeweben freizusetzen,ohne die Gewebe zu zerstören [japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung No. 70495/1979]. Als Resultat einer weiteren Entwicklung der obigen Untersuchungen wurde gefunden, dass verschiedene Hefen die Wirksamkeit besitzen, Pectin aus Pflanzengeweben freizusetzen, was die Grundlage der vorliegenden Erfindung bildet.
Gemäss der vorliegenden Erfindung wird daher ein Verfahren zur Herstellung von Pectin geschaffen, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man ein Pflanzen- . gewebe, welches Pectinsubstanzen enthält, der Einwirkung eines Mikroorganismus, welcher zur Gattung Endomyces, Endomycopsis, Saccharomyces, Schizosaccharomyces, Pichia, Hansenula, Debaryomyces, Hanseniaspora, Torulopsis, Candida oder Kluyveromyces gehört und wirksam ist zur Freisetzung von Pectin aus einem Pflanzengewebe, oder einer Kulturbrühe oder einem verarbeiteten Material davon unterwirft, um Pectin aus dem Pflanzengewebe freizusetzen, und das Pectin gewinnt.
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Die in der Erfindung verwendeten Mikroorganismen sind sporenbildende oder nicht-sporenbildende Hefen. Beispiele davon sind die folgenden :
Mikroorganismen, welche zu Endomyces gehören, sind Endomyces geotrichum und Endomyces lindneri;
jene, die zu Endomycopsis gehören, sind Endomycopsis capsularis und Endomycopsis vernalis;
jene,welche zu Saccharomyces gehören sind Saccharomyces uvarum, Saccharomyces bailii, Saccharomyces delbrueckii und Saccharomyces fermentati;
eines, das zu Schizosaccharomyces gehört, ist Schizosaccharomyces octosporus;
jene,die zu Pichia gehören, sind Pichia orientalis, Pichia polymorpha und Pichia farinos;
jene, die zu Hansenula gehören, sind Hansenula saturnus und Hansenula minuta;
jene, die zu Debaryomyces gehören, sind Debaryomyces hansenii und Debaryomyces castellii;
jene, die zu Hanseniaspora gehören, sind Hanseniaspora valbyensis und Hanseniaspora uvarum;
jene, die zu Torulopsis gehören, sind Torulopsis sphaerica und Torulopsis pinus;
jene, die zu Cadida gehören, sind Candida krusei,
Candida glaebosa und Candida macedoniensis;
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5"- 30A9773
jene, die zu Kluyveromyces gehören, sind Kluyveromyces fragilis, Kluyveromyces lactis, Kluyveromyces marxianus und Kluyveromyces drosophilarum; und Stämme, die ähnlich sind diesen Stämmen und Mutanten davon. Der oben erwähnte Ausdruck "Stämmen,die ähnlich sind diesen Stämmen" bedeutet hier solche Stämme, welche eine Pectin freisetzende Wirkung ausüben und ähnliche mycologische Eigenschaften aufweisen, wie jene der oben genannten Stämme. Der Ausdruck "Mutanten davon" umfasst jegliche Mutanten der oben aufgezählten spezifischen Stämme und ähnlicher Stämme, welche künstlich durch chemische oder physikalische Mittel induziert wurden oder spontan induziert wurden. Künstliche Mittel, welche für die Mutationverwendet werden können, sind die dem Fachmann bekannten Mittel.
Die vorliegende Erfindung basiert ferner darauf, dass überraschenderweise gefunden wurde, dass Hefemikroorganismen ein Enzym enthalten, welches befähigt ist, Pectin freizusetzen.
Alle Stämme, welche zu den oben genannten Gattungen gehören, fallen, sofern sie ein solches Enzym enthalten, in den Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung.
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Für die Isolierung von Pectin aus einem Pflanzengewebe nach dem erfindungsgemässen Verfahren, können die oben genannten Mikroorganismen direkt in ein zu behandelndes Pf lanzengewebe eingeimpft und unter statischen Bedingungen, unter Rühren oder Schütteln nach üblichen Methoden gezüchtet werden; oder eine Kulturbrühe, welche durch Züchten des obigen Mikroorganismus erhalten wurde oder ein daraus verarbeitetes Material davon kann mit einem Pflanzengewebe in Berührung gebracht werden. Medien, welche für die Züchtung des Mikroorganismus, d.h. für die Impfkultur, verwendet werden können, sind nicht besonders beschränkt, und jedes Medium kann verwendet werden, welches die üblicherweise in bekannten Hefezüchtungsverfahren verwendeten Nährmittel enthält. Die üblichen Medien können zweckmässig Pepton, Caseinhydrolysat, Hefeextrakt und Glucose und, falls es die Umstände erfordern, anorganische Salze, wie Phosphate, Magnesiumsalze oder Kaliumsalze, enthalten. Gewisse Arten von Pflanzengeweben können ebenfalls als Medium für die Impfkultur ohne Zusatz jeglicher Nährstoffe, aber nach Hitzesterilisation, verwendet werden. Die Schale oder die Segmenthaut von Zitrusfrüchten ist ein besonders günstiges Medium für diesen Zweck.
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Die Kulturbedingungen für den Mikroorganismus im oben genannten Medium werden derart gewählt, dass die Produktion des gewünschten Enzyms in maximaler Quantität erfolgt, wobei übliche Bedingungen 20 bis 370C während 10 bis 50 Stunden sind. Die Züchtung kann unter Schütteln, unter statischen Bedingungen oder unter Luftdurchwirbelung oder in festem Zustand erfolgen. Unter solchen Züchtungsbedingungen entwickelt sich ein Mycelium, und ein Enzym wird aus dem Mycelium freigesetzt. Die Kulturbrühe kann als solche oder als bearbeitetes Material, als Konzentrat oder als Lösung des gereinigten Enzyms eingesetzt werden. Das Konzentrat kann erhalten werden, indem die Kulturbrühe, welche, falls nötig, filtriert wird, einer Behandlung unter milden Bedingungen unterworfen wird, z.B. durch Verdampfen der Brühe bei einer niederen Temperatur und niederem Druck oder durch Konzentrieren der Brühe unter Verwendung einer Ultrafiltrationsmembran. Die Lösung des gereinigten Enzyms kann auch aus der Brühe erhalten werden, z.B. indem diese filtriert, konzentriert und dann wiederholten fraktionierten Fällungen unter Zusatz von Ammoniumsulfat unterworfen wird. Die Brühe kann auch filtriert und der Chromatographie an einer CM- "Sephadex" -Säule unterworfen und anschliessend einer "Sephadex" -G-75-Gel-
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-S-
filtration unterzogen werden.
Es wird angenommen, dass der Wirkungsmechanismus der vorliegenden Erfindung darauf beruht, dass ein aus Hefe erzeugtes Enzym in ein Pflanzengewebe eindringt, auf die Pectinsubstanzen einwirkt, insbesondere auf wasserunlösliches Protopectin, und wasserlösliches Pectin erzeugt, wodurch das Pectin aus dem Pflanzengewebe befreit wird.
Pectin, welches durch das erfindungsgemässe Verfahren aus Pflanzengeweben freigesetzt wurde, kann nach üblichen Methoden isoliert werden. Beispielsweise wird die Lösung, welche wie oben erwähnt behandelt wurde, filtriert, und das Filtrat wird mit der dreifachen Volummenge eines mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmittels, z.B. Aethanol, vermischt, um das Pectin auszufällen. Das gesammelte Pectin wird sodann mit einem ähnlichen organischen Lösungsmittel, z.B. Aethanol, gewaschen und getrocknet, um Pectin von hoher Reinheit zu ergeben.
Derart erhaltenes Pectin weist ein Molekulargewicht von über 1001OOO auf, unabhängig von der Art der verwendeten Hefe. Die Pectine unterscheiden sich von denen, die nach bekannten chemischen Methoden erhalten werden. Sie besitzen eine enge Molekulargewichtsverteilung und sind
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dem natürlichen Pectin ähnlich. Ferner eignet sich das Pectin zur Verwendung in Nahrungsmitteln oder Heilmitteln, da es keine chemischen Substanzen enthält. Die Eigenschaften der erfindungsgemäss erhaltenen Pectine variieren mehr oder weniger, je nach der Natur des verwendeten Rohmaterials.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzielung von Pectin von hoher Reinheit auf einfache Weise und in einer hohen Ausbeute aus Pflanzengeweben durch Verwendung von Hefemikroorganismen, wie oben beschrieben, und auch auf ein Verfahren, welches verwendet werden kann für die Entfernung von Pectin aus Pflanzengeweben oder für die Erzeugung eines Extraktes von pectinhaltigen Pflanzen.
Die in der erfindungsgemässen Behandlung veiwendeten Pflanzengewebe sind ferner vorzugsweise solche, welche zu billigem Preis erhältlich sind und einen möglichst hohen Pectingehalt aufweisen, obwohl dies keinerlei Einschränkung bedeutet. Beispiele sind Zitrusfrüchte, wie Citrus unshiu, Citrus natsu-daidai, Zitronen, Grapefuit, Navel-Orangen und dergleichen. Alle Schalen und Segmenthäute dieser Zitrusfrüchte können als Rohmaterial verwendet werden. Ferner kann auch der Rückstand verwendet werden, welcher
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durch Pressen von Zitrusfrüchten zwecks Saftgewinnung erhalten wird, und welcher daher billig erhältlich ist, wobei dies ausserdem eine Verwertung von Abfallmaterini ermöglicht.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert :
Beispiel 1
500 g fein geschnittene frische Schale von Citrus unshiu wurden in 1 Liter sterilisiertem Wasser in einem sterilisierten Kolben suspendiert, und 50 ml einer Kulturbrühe von einem der verschiedenen Stämme aus Tabelle I wurden zu der Suspension zugesetzt. Das Gemisch wurde bei 300C während 24 Stunden unter gelegentlichem : Rühren inkubiert und anschliessend durch eine Gaze filtriert. Die Lösung wurde sodann mit dem dreifachen Volumen Aethanol versetzt, um das Pectin auszufällen, welches abgetrennt und im Vakuum getrocknet wurde. Die erhaltenen Resultate sind in Tabelle I zusammengestellt.
Jede der Impfkulturen wurde unter Verwendung eines Mediums (pH 5,0), welches 0,5 % Pepton, 3 % Glucose, 0,2 % CaCl2, 0,1 % KH2PO4, 0,05 % MgSO4.7H2O enthielt, unter Schütteln bei 3O0C während 24 Stunden gezüchtet.
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Beispiel 2
Jeder der in Beispiel 1 verwendeten Stämme wurde unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 gezüchtet, jedoch während einer Zeit von 36 Stunden. 300 g der Segmenthaut von Citrus natsudaidai wurden zu 300 ml von jedem der Kulturfiltrate zugesetzt und das Gemisch unter Schütteln bei 3Q°C während 6 Stunden inkubiert. Die Reaktionslösung wurde filtriert und das Filtrat mit dem dreifachen Volumen Aethanol versetzt, um das freigesetzte Pectin auszufällen. Der Niederschlag wurde gesammelt und im Vakuum getrocknet. Die Ausbeuten sind aus Tabelle II ersichtlich.
Beispiel 3
Kluyveromyces marxianus (IFO 0277) wurde unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 gezüchtet. Die in Tabelle III aufgezählten Pflanzengewebe wurden mit je 100 ml des Kulturbrühenfiltrats versetzt und während 3 Stunden inkubiert, worauf dieselbe Behandlung wie in Beispiel 1 durchgeführt wurde, um das Pectin zu gewinnen. Die Ausbeuten sind in Tabelle III zusammengestellt.
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Beispiel 4
In Uebereinstimmung mit dem Verfahren von Beispiel 1 wurde Endomycopsis capsularis CIFO 0672) auf die Schale von Citrus unshiu einwirken gelassen. Die behandelte Lösung wurde filtriert und das Filtrat mit dem dreifachen Volumen Aethanol versetzt, um das freigesetzte Pectin auszufällen. Der Niederschlag wurde gesammelt, gut mit Aethanol gewaschen und getrocknet, wobei Pectin mit den in Tabelle IV zusammengestellten Eigenschaften erhalten wurde.
TABELLE I : Ausbeute an Pectin, erhalten aus der Schale von Citrus unshiu
Stamm Ausbeute an Pectin
Candida krusei IFO 0013 , 4,0 Cg)
Candida glaebosa IFO 1353 0,7
Candida macedoniensis AKU 4587 . 0,7
Debaryomyces hansenii IFO 0794 4,2
Debaryomyces castellii IFO 1359 0,5 Endomyces geotrichum IFO 9541 . 6,8
Endomyces lindneri AKU 4206 0,8
Hanseniaspora valbyensis IFO 0115 3,0
Hanseniaspora uvarum IFO 1413 0,5
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Fortsetzung der TABELLE I
Hansenula saturnus IFO 0117 4,5 (g)
Hansenula minuta IFO 0975 4,0
Kluyveromyces fragilis IFO 0288 6,3
Kluyveromyces lactis IFO 1090 4,0
Kluyverorayces marxianus IFO 0277 9,0
Kluyveromyces drosophilarum IFO 1012 4,0
Pichia orientalis IFO 1279 3,2
Pichia polymorpha AKU 4250 0,6
Pichia farinosa AKU 4251 0,6
Saccharomyces uvarum IFO 0565 3,0
Saccharomyces bailii IFO 1047 3,0
Saccharomyces delbrueckii IFO 0285 4,2
Saccharomyces fermentati IFO 0422 4,8
Schizosaccharomyces octosporus IFO 0353 4,1
Torulopsis sphaerica IFO 0648 5,3
Torulopsis pinus IFO 0741 0,8
Endomycopsis capsularis IFO 0672 7,5
Endomycopsis vernalis AKU 4210 0,5
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TABELLE II : Ausbeuten an Pectin, erhalten aus der Segmenthaut von Citrus natsudaidai
Stamm Ausbeute an Pectin
Candida krusei IFO 0013 2,5 Cg)
Debaryomyces hansenii IFO 0794 2,3
Endomyces geotrichum IFO 9541 3,7
Hanseniaspora valbyensis IFO 0115 1,6
Hansenula saturnus IFO 0117 2,2
Hansenula minuta IFO 0975 1,9
Kluyveromyces fragilis IFO 0288 3,5
Kluyveromyces lactis IFO 1090 2,8
Kluyveromyces marxianus IFO 0277 5,0
Kluyveromyces drosophilarum IFO 1012 2,4
Pichia orientalis IFO 1279 1,5
Saccharomyces uvarum IFO 0565 ' 1,3
Saccharomyces bailii IFO 1047 1,5
Saccharomyces delbrueckii IFO 0285 2,9
Saccharomyces fermentati IFO 0422 3,0
Schizosaccharomyces octosporus IFO 0353 2,2
Torulopsis sphaerica IFO 0648 2,3
Endomycopsis capsularis IFO 0672 4,0
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TABELLE III : Ausbeuten an Pectin, erhalten aus der Schale oder der Segmenthaut von Zitrusfrüchten unter Verwendung von Kluyveromyces marxianus IFO 0277
Frucht
Ausbeute an Pectin
Navel-Orange, Schale
Segmenthaut Grapefruit, Schale
Segmenthaut Citrus unshiu, Schale
Segmenthaut Citrus natsudaidai, Schale
Segmenthaut Zitrone, Schale
Segmenthaut
1,9 Cg)
1,6
1,9
1,3
1,8
1,2
1,9
1,7
1,0
1,1
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TABELLE IV : Eigenschaften von Pectin, erhalten aus der Schale von Citrus unshiu unter Verwendung von Endomycopsis capsularis IFO 0672
Wassergehalt
Asche *
methoxylierte Carboxylgruppen Galacturonsäure
neutrale Zucker
relative Viskosität CO,1 % Lösung) pH (0,5 % Lösung)
Molekulargewicht **
gefundene Werte der Elementaranalyse
8,6 %
0 0,01 \
85,4 \
75,0 ?
25,0 1
1 ,52
3,3
105 000
C 4O1
H S1
und N 0.
) * ■ ·*
)
>
ί
)
,25 %
,78 V
.60 %
Gemessen an einer Probe ohne Behandlung mit Ionenaustauscher.
Bestimmt nach der Methode von Smit und Bryant [J. Food Science, 32, 197, (1967)].
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Claims (8)

Q 629 C (J/gs) PCT/JP80/00179 Dr. Takuo SAKAI Osaka [Japan] Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von Pectin, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Pflanzengewebe, welches Pectinstoffe enthält, der Einwirkung eines Mikroorganismus, welcher zur Gattung Endomyces, Endomycopsis, Saccharomyces, Shizosaccharomyces, Pichia, Hansenula, Debaryomyces, Hanseniaspora, Torulopsis, Candida oder Kluyveromyces gehört und wirksam ist zur Freisetzung von Pectin aus einem Pflanzengewebe, oder einer Kulturbrühe oder einem verarbeiteten Material davon unterwirft, um Pectin aus dem Pflanzengewebe freizusetzen, und das Pectin ge\vinnt.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der verwendete Mikroorganismus Endomyces geotrichum, Endomyces lindneri, Endomycopsis capsularis, Endomycopsis vernalis, Saccharomyces uvarum, Saccharomyces bailii, Saccharomyces delbrueckii, Saccharomyces fermentati, Schizosaccharomyces octosporus, Pichia
230608/0044
orientalis, Pichia polymorpha, Pichia farinosa, Hansenula saturnus, Hansenula minuta, Debaryomyces hansenii,
Debaryomyces castellii, Hanseniaspora valbyensis,
Hanseniaspora uvarum, Torulopsis sphaerica, Torulopsis pinus, Candida krusei, Candida glaebosa, Candida macedoniensis, Kluyveromyces fragilis, Kluyveromyces lactis, Kluyveromyces marxianus oder Klyveromyces drosophilarus ist.
3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroorganismus Endomyces geotrichum IFO 9451 ist.
4. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroorganismus Endomycopsis
capsularis IFO 0672 ist.
5. Verfahren nach Patentanspruch 1., dadurch
C -
gekennzeichnet, dass der Mikroorganismus Kluyveromyces marxianus IFO 0277 ist.
6. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das verarbeitete Material einer Kulturbrühe eine Enzymlösung enthält.
7. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schale oder die Segmenthaut von Zitrusfrüchten als Pectinsubstanzen enthaltendes Pflanzengewebe verwendet wird.
230608/0044
8. Verfahren nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet., dass die Zitrusfrucht Citrus unshiu, Citrus natsudaidai, Grapefruit, Orange oder Zitrone ist.
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