DE3238693C2 - - Google Patents
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- DE3238693C2 DE3238693C2 DE3238693A DE3238693A DE3238693C2 DE 3238693 C2 DE3238693 C2 DE 3238693C2 DE 3238693 A DE3238693 A DE 3238693A DE 3238693 A DE3238693 A DE 3238693A DE 3238693 C2 DE3238693 C2 DE 3238693C2
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung hochreiner
Isomaltose.
Es ist bekannt, daß Isomaltose ein Disaccharid geringer
Süße ist, das man in Spuren in manchen Nahrungsmittelprodukten,
z. B. fermentierten Nahrungs- bzw. Futtermitteln
findet und das man in einer beträchtlichen Menge von bis
zu 10 bis 25 Gew.-%, bezogen auf den trockenen Feststoff
(wobei alle Prozentangaben in diesem Zusammenhang "Gewichtsprozente,
bezogen auf den trockenen Feststoff" bedeuten,
wenn nichts anderes angegeben ist) durch reversible Reaktion
bzw. Reversion unter Verwendung eines sauren Katalysators
bzw. Säurekatalysators oder Glucoamylase, durch eine
Glucoseübertragungsreaktion von Maltose oder Maltodextrin
unter Verwendung von α-Glucosidase (trans-Glucosidase)
oder durch partielle Hydrolyse von Dextran erhalten kann.
Die baldige Entwicklung einer Herstellungsmethode des
Ausgangsstoffes Isomaltose im technischen Maßstab und bei
geringen Kosten in möglichst hoher Reinheit ist außerordentlich
wünschenswert, weil man neuerdings festgestellt hat,
daß Isomaltitol bzw. Isomaltit, ein hydriertes Produkt
von Isomaltose, als wenig kariogener und kalorienarmer
Süßstoff verwendbar ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung
hochreiner Isomaltose vorzusehen, das im technischen
Maßstab durchführbar ist.
Es wurde festgestellt, daß man eine große
Menge an hochreiner Isomaltose leicht erhalten kann, indem
man eine einzusetzende Zuckerlösung mit einem Gehalt an
Isomaltose einer Säule zuführt, die mit einem stark sauren
Kationenaustauscherharz in der Alkalimetall- oder Erdalkalimetallform
gepackt ist; durch Zuführen von Wasser
die Lösung in eine Fraktion mit einem hohen Isomaltodextringehalt,
eine Fraktion mit einem hohen Isomaltodextrin/
Isomaltosegehalt, eine Fraktion mit einem hohen Isomaltosegehalt,
eine Fraktion mit einem hohen Isomaltose/Glucosegehalt
und eine Fraktion mit einem hohen Glucosegehalt
in dieser Reihenfolge fraktioniert; und die Fraktion mit
dem hohen Isomaltosegehalt mit einem Isomaltosegehalt
von 40% oder mehr gewinnt.
Erfindungsgemäß wird nun ein Verfahren zur Abtrennung von hochreiner
Isomaltose aus einer Lösung bereitgestellt, die (auf
Trockensubstanz bezogen) mindestens 7% Isomaltose, Rest im wesentlichen
Glukose und Isomaltodextrine enthält, wobei man die
gewünschte hochreine Isomaltose reproduzierbar erhalten kann,
dadurch gekennzeichnet, daß man
- (I) in einer ersten Stufe
- (a) diese Zuckerlösung einer Säule eines stark sauren, Sulphonylgruppen enthaltenden Kationenaustauscherharzes in der Alkali- oder Erdalkaliform zuführt und danach
- (b) durch Zuführung von Wasser zur Säule folgende Fraktionen
erhält:
Eine erste Fraktion (A) mit einem hohen Isomaltodextringehalt,
eine zweite Fraktion (B) mit einem hohen Isomaltodextrin/ Isomaltosegehalt,
eine dritte Fraktion (C) mit einem hohen Isomaltosegehalt,
eine vierte Fraktion (D) mit einem hohen Isomaltose/ Glukosegehalt und
eine fünfte Fraktion (E) mit einem hohen Glukosegehalt,
- (II) in einer zweiten Stufe
- (a) der Säule nacheinander folgende Fraktionen zuführt:
die zweite Fraktion (B) aus Schritt (Ib),
die Lösung, die (auf Trockensubstanz bezogen) mindestens 7% Isomaltose, Rest im wesentlichen Glukose und Isomaltodextrine enthält,
die vierte Fraktion (D) aus Schritt (Ib) und - (b) durch Zugabe von Wasser die Fraktionen (A) bis (E) erhält und
- (a) der Säule nacheinander folgende Fraktionen zuführt:
- (III) die zweite Stufe (II) mehrfach wiederholt.
Hierbei wird eine Herstellung
im technischen Maßstab von hochreiner Isomaltose bei geringen
Kosten ermöglicht. Die Ausdrücke "Fraktion mit einem
hohen A-Gehalt" und "Fraktion mit einem hohen A/B-Gehalt"
bezeichnen in diesem Zusammenhang die eluierten Fraktionen,
die A oder A und B als vorwiegendes Bestandteil bzw. vorwiegende
Bestandteile enthalten, und der Ausdruck "Isomaltodextrin"
bedeutet "Isomaltodextrine mit einem Polymerisationsgrad,
der höher als jener von Isomaltose ist".
Die Erfindung wird durch Fig. näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 das Eluierungsmuster der eingesetzten Zuckerlösung
nach der Fraktionierung, wobei die Fraktionen
A bis E die Fraktion mit einem hohen
Isomaltodextringehalt, die Fraktion mit einem
hohen Isomaltodextrin/Isomaltosegehalt, die
Fraktion mit einem hohen Isomaltosegehalt, die
Fraktion mit einem hohen Isomaltose/Glucosegehalt
bzw. die Fraktion mit einem hohen Glucosegehalt
bezeichnen.
Fig. 2 das Flußdiagramm des Verfahrens zur Herstellung
von hochreiner Isomaltose, wobei die Fraktionen
A bis E das Eluierungsmuster wie in Fig. 1
zeigen und die nachstehenden Symbole die folgende
Bedeutung haben: G = Glucose; GA = Stufe
der enzymatischen Reaktion durch Glucoamylase;
S = eingesetzte Zuckerlösung; R = Fraktionierungsstufe
mit dem Harz; V = Konzentrierungsstufe;
P = hochreines Isomaltoseprodukt.
Die einzusetzende Zuckerlösung, die man erfindungsgemäß
verwenden kann, kann eine Lösung mit einem Gehalt an Isomaltose
sein, die eine Fraktion mit einem hohen Isomaltosegehalt
von 40% oder mehr in hoher Ausbeute liefert, wenn
man sie der Fraktionierung unterwirft:
Beispielsweise kann die einzusetzende Zuckerlösung vorzugsweise
ein Produkt der Reversion von Glucose sein, das man
unter Verwendung eines sauren Katalysators oder von Glucoamylase
(EC 3.2.1.3) erhalten hat; ein Produkt der Glukoseübertragung
sein, das man unter Verwendung von α-Glucosidase
(EC 3.2.1.20) erhalten hat; oder ein partielles
Hydrolysat von Dextran sein; der Isomaltosegehalt sollte
jedoch mindestens 7% der Trockensubstanz betragen.
Wenn man die einzusetzende Zuckerlösung unter Verwendung
von Glucoamylase herstellt, kann man eine wäßrige Lösung
eines bestimmten partiellen Hydrolysates von Stärke, z. B.
Maltose, Maltodextrin, Maissirup bzw. Kornsirup, Dextrin
oder Mischungen davon im allgemeinen in einer Konzentration
von etwa 40 bis 80 Gew.-% anstelle einer wäßrigen Glucoselösung
verwenden.
Wenn man die einzusetzende Zuckerlösung unter Verwendung
von α-Glucosidase herstellt, setzt man eine wäßrige
Lösung eines partiellen Hydrolysates von Stärke, z. B.
Maltose, Maltodextrin, Maissirup bzw. Kornsirup, Dextrin
oder Mischungen davon im allgemeinen in einer Konzentration
von etwa 5 Gew.-% einem sauren Katalysator aus und
neutralisiert die erhaltene Lösungsmischung; oder man
unterwirft wahlweise dazu die Dextranlösung der enzymatischen
Hydrolyse mit entweder Dextranase (EC 3.2.1.11)
oder Isomaltodextranase (EC 3.2.1.94).
Als stark saures Kationenaustauscherharz in der Alkalimetallform
oder Erdalkalimetallform, das man erfindungsgemäß
verwenden kann, kann man ein oder mehrere Styrol/Divinylbenzol-
Mischpolymerharze verwenden, die beispielsweise
Sulfonylgruppen in der Alkalimetall- oder Erdalkalimetallform
tragen, z. B. mit Na⁺-, K⁺-, K⁺-, Ca2+- oder Mg2+-Ionen:
Im Handel erhältliche Harze sind beispielsweise
Dowex 50WX2®, Dowex 50WX4® und Dowex 50WX8® von Dow Chemical
Company, Midland, Michigan, USA, Amberlite CG-120 von Rohm
& Haas Company, Philadelphia, Pennsylvania, USA, XT-1022E®
von Tokyo Chemical Industries, Kita-ku, Tokyo, Japan
und Diaion SK 1B®, Diaion SK 102® und Diaion SK 104® von
Mitsubishi Chemical Industries Limited, Tokyo, Japan.
Alle diese Harze weisen eine ausgezeichnete Fraktionierungswirkung
zur Gewinnung der Fraktion mit dem hohen
Isomaltosegehalt auf und sind sehr wärme- und abriebbeständig
und demgemäß vorteilhaft zur Herstellung hochreiner
Isomaltose im technischen Maßstab geeignet.
Im erfindungsgemäßen Verfahren packt man das Harz mit
einer nominellen Teilchengröße von etwa 0,01 bis 0,5 mm
in einer wäßrigen Suspension in eine oder mehrere Säulen.
Die erfindungsgemäß bevorzugte Bett-Tiefe beträgt 7 m
oder mehr. Wenn man zwei oder mehr Säulen verwendet, schaltet
man sie derart hintereinander, daß man eine Gesamtbett-
Tiefe von 7 m oder mehr erhält.
Wenn man eine Säule mit einer Bett-Tiefe von weniger als
7 m verwendet, kann man die Fraktionen der Säule in der
Fluierungsreihenfolge wieder zuführen und sie daran wieder
fraktionieren, so daß die Bett-Tiefe des gesamten Kontaktes
des Harzes mit der eingesetzten Zuckerlösung 7 m oder
mehr beträgt, bis man die Fraktion mit dem hohen Isomaltosegehalt
gewinnt.
Als erfindungsgemäß verwendbare Säule kann man eine beliebige
Säule unabhängig von ihrem Material, ihrer Größe
und Form verwenden, sofern man damit die erfindungsgemäße
Aufgabe lösen kann: Die Säule kann beispielsweise
aus Glas, Kunststoff oder rostfreiem Stahl sein; und ihre
Form ist z. B. zylindrisch oder die einer quadratischen
Säule, sollte jedoch derart ausgebildet sein, daß sie
möglichst wirksam eine laminare Strömung ergibt, wenn
man die einzusetzende Zuckerlösung der Säule zuführt,
die mit dem Harz gepackt ist.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
Nachdem man das stark saure Kationenaustauscherharz in
der Alkalimetallform oder Erdalkalimetallform in einer
wäßrigen Suspension in eine oder mehrere Säulen bis zu
einer Gesamtbett-Tiefe von 7 m oder mehr gepackt hat,
führt man der Säule bzw. den Säulen in der ersten Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens
die einzusetzende
Zuckerlösung einer Konzentration von etwa 10 bis 70 Gew.-%
in einer Menge von etwa 1 bis 60 Vol.-% zu (bezogen auf
das Bettvolumen) und führt danach aufwärts oder abwärts
Wasser in einer Flußrate mit einem SV-Wert von etwa 0,1 bis
2,0 zu, bewirkt die Fraktionierung der eingesetzten Zuckerlösung
in eine Fraktion mit hohem Isomaltodextringehalt,
eine Fraktion mit einem hohen Isomaltodextrin/Isomaltosegehalt,
eine Fraktion mit einem hohen Isomaltosegehalt,
eine Fraktion mit einem hohen Isomaltose/Glucosegehalt und
in eine Fraktion mit einem hohen Glucosegehalt in dieser
Reihenfolge, wobei man die Temperatur in der Säule bzw. in
den Säulen bei 45 bis 85°C hält, und gewinnt danach die
Fraktion mit dem hohen Isomaltosegehalt mit einem Isomaltosegehalt
von 40% oder mehr.
Obwohl man die Eluate periodisch in Portionen von jeweils
etwa 1 bis 20 Vol.-% sammeln kann (bezogen auf das Bettvolumen),
kann man sie auch automatisch in die genannten Fraktionen
zerlegen.
Wenn man die einzusetzende Zuckerlösung gemäß der zweiten Stufe
des erfindungsgemäßen Verfahrens der Säule vor,
nach oder zusammen mit der Zufuhr der vorher erhaltenen
Fraktion bzw. Fraktionen mit einem hohen Isomaltodextrin/Isomaltosegehalt
und/oder hohen Isomaltose/Glucosegehalt zuführt,
kann man die Wassermenge, die man zur wesentlichen
Fraktionierung der eingesetzten Zuckerlösung benötigt,
außerordentlich vermindern, und man kann den Isomaltosebestandteil
in der eingesetzten Zuckerlösung in höherer
Reinheit, Konzentration und Ausbeute gewinnen. Dabei
führt man die vorher erhaltene Fraktion mit dem hohen
Isomaltodextrin/Isomaltosegehalt, die einzusetzende Zuckerlösung
und die vorher erhaltene Fraktion mit dem hohen Isomaltose/
Glucosegehalt nacheinander der Säule in dieser
Reihenfolge zu.
Obwohl man die Fraktion mit dem hohen Isomaltosegehalt, die
man derart erhalten hat, als solche ohne weitere Verarbeitung
verwenden kann, kann man sie gegebenenfalls folgendermaßen
behandeln: man kann die Fraktion den üblichen Reinigungsstufen
unterwerfen, z. B. der Filtration, Entfärbung
und/oder Entionisierung, und das gereinigte Produkt kann
man konzentrieren und einen Sirup erhalten, den man zu
Pulver sprühtrocknen kann.
Die Fraktion mit dem hohen Isomaltosegehalt mit einem Isomaltosegehalt
von 40% oder mehr kann man vorteilhaft
als Süßstoff, Füllmittel, Feuchthaltemittel oder Trägerstoff
in verschiedenen Nahrungsmittelprodukten, Kosmetika,
oder Pharmazeutika verwenden; oder dazu verwenden, ihnen
eine geeignete Dicke, Viskosität und/oder einen geeigneten
Glanz zu verleihen; oder dazu verwenden, die Retrogradierung
ihrer stärkeartigen Bestandteile zu verhindern; neben
ihrer Verwendung als Ausgangsstoff zur Herstellung von
Isomaltit.
Die Erfindung betrifft also ein Verfahren zur Herstellung
von hochreiner Isomaltose
durch Abtrennen von hochreiner Isomaltose aus einer
Lösung.
Im Vergleich zu beliebigen üblichen Methoden zur Herstellung
von Isomaltose liefert das erfindungsgemäße Verfahren
konstant bzw. gleichmäßig eine Fraktion mit einem hohen
Isomaltosegehalt von mindestens 40% und ermöglicht eine
Herstellung im technischen Maßstab einer hochreinen Isomaltose
viel einfacher und bei geringen Kosten.
Nachstehend wird die Erfindung durch einen Versuch näher
erläutert:
Eine 60%ige (Gew.-%) wäßrige Lösung von Glucose
unterwarf man der Wirkung einer immobilisierten Glucoamylase,
die man mit der Methode hergestellt hatte, die in
der JP-Patentanmeldung Seriennummer 1 24 494/80 beschrieben
ist, bei 50°C und einem pH-Wert von 4,8 und bewirkte
eine Reversion der Glucose. Im Verlauf der Reaktion sammelte
man geringe Anteile der Reaktionsmischung in regelmäßigen
Abständen, verdünnte sie und erzielte eine jeweilige
Konzentration von 45 Gew.-%, und verwendete
sie in diesem Versuch als die eingesetzten Zuckerlösungen.
Die Zuckerzusammensetzungen der eingesetzten
Zuckerlösungen sind in Tabelle I angegeben.
Dowex 50WX4 (Na⁺)®, ein im Handel erhältliches stark saures
Kationenaustauscherharz der Alkalimetallform von Dow Chemical
Company, Midland, Michigan, USA, packte man in einer wäßrigen
Suspension in eine ummantelte Säule aus rostfreiem Stahl
mit einem Innendurchmesser von 5,4 cm bis zu einer Bett-Tiefe
von 10 m.
Während man die Temperatur in der Säule bei 75°C hielt,
führte man jede der einzusetzenden Zuckerlösungen gemäß
Tabelle I in einer Menge von 5 Vol.-% zu (bezogen auf das
Bettvolumen), fraktionierte sie danach, indem man heißes
Wasser von 75°C in einer Flußrate mit einem SV-Wert von 0,2
einsetzte, und gewann die Fraktion mit dem hohen Isomaltosegehalt
mit einem Isomaltosegehalt von 40% oder mehr. Die
Ergebnisse sind in Tabelle II gezeigt.
Die Versuchsergebnisse gemäß Tabelle II bestätigen, daß man
bei einem Isomaltosegehalt in der eingesetzten Zuckerlösung
von 7% oder mehr eine Fraktion mit hohem Isomaltosegehalt
mit einem Isomaltosegehalt von 40% oder mehr in einer außerordentlich
erhöhten Ausbeute, d. h. von 70% oder mehr, bezogen
auf den Isomaltosebestandteil in der eingesetzten Zuckerlösung,
leicht erhalten kann.
Verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens
sind nachstehend beschrieben.
In diesem Beispiel verwendete man eine wäßrige Lösung von
45 Gew.-% eines Reversionsproduktes mit einem Isomaltosegehalt
von 25,5%, die man wie im beschriebenen Versuch erhalten
hatte, als einzusetzende Zuckerlösung.
XT-1022E (Na⁺)®, ein im Handel erhältliches stark saures Kationenaustauscherharz
der Alkalimetallform, von Tokyo Chemical
Industries, Kita-ku, Tokyo, Japan, packte man in einer
wäßrigen Suspension in vier ummantelte Säulen aus rostfreiem
Stahl mit einem inneren Durchmesser von 5,4 cm bis zu einer
jeweiligen Bett-Tiefe von 5 m und schaltete die Säulen hintereinander
bis zu einer Gesamtbett-Tiefe von 20 m.
Während man die Temperatur in den Säulen bei 75°C hielt,
führte man die einzusetzende Zuckerlösung ihnen in einer
Menge von 5 Vol.-% zu (bezogen auf das Bettvolumen), fraktionierte
sie danach, indem man heißes Wasser von 75°C bei
einer Flußrate mit einem SV-Wert von 0,13 zuführte, und
gewann die Fraktion mit dem hohen Isomaltosegehalt mit einem
Isomaltosegehalt von 40% oder mehr.
Diese Fraktion enthielt 233 g Isomaltose, und die Ausbeute
war außerordentlich hoch, d. h. 75,1%, bezogen auf den Isomaltosebestandteil
in der eingesetzten Zuckerlösung.
Danach entfärbte man diese Fraktion und entionisierte sie
auf übliche Weise und erhielt 580 g eines Sirups mit einem
Feuchtigkeitsgehalt von 15%. Der derart erhaltene Sirup
enthielt 46,4% Isomaltose und 43,0% Isomaltodextrine einschließlich
von Isomaltotriose und Isomaltotetraose.
Nachdem man Dextran in 1 n Schwefelsäure bis zu einer Konzentration
von 20 Gew.-% aufgelöst hatte, hielt man die Lösung
bei 100°C 60 min und neutralisierte sie mit 6 n Natriumhydroxydlösung.
Die erhaltene Lösungsmischung reinigte man
danach mit Ionenaustauscherharzen in der H-Form und OH-Form,
engte sie ein und erhielt eine einzusetzende wäßrige Zuckerlösung
von 60 Gew.-% mit einem Isomaltosegehalt von 12,2%.
Das Harz, das man in Beispiel 1 verwendet hatte, überführte
man in die K⁺-Form auf übliche Weise und packte es in eine
ummantelte Säule aus rostfreiem Stahl mit einem inneren
Durchmesser von 6,2 cm bis zu einer Bett-Tiefe von 10 m.
Während man die Temperatur in der Säule bei 60°C hielt,
führte man die einzusetzende Zuckerlösung ihr in einer Menge
von 3 Vol.-% zu (bezogen auf das Bettvolumen), fraktionierte
sie danach, indem man heißes Wasser von 60°C mit
einer Flußrate mit einem SV-Wert von 0,2 zuführte und gewann
danach die Fraktion mit dem hohen Isomatosegehalt mit einem
Isomaltosegehalt von 40% oder mehr.
Diese Fraktion enthielt 66,0 g Isomaltose, und die Ausbeute
war außerordentlich hoch, d. h. 79,1%, bezogen auf den Isomaltosebestandteil
in der eingesetzten Zuckerlösung. Danach
reinigte man diese Fraktion, engte sie ein wie in Beispiel 1
und erhielt 170 g eines Sirups mit einem Feuchtigkeitsgehalt
von 15%.
Der so erhaltene Sirup enthielt 43,2% Isomaltose und 48,6%
Isomaltodextrine einschließlich von Isomaltotriose und Isomaltotetraose.
Zu einer wäßrigen Lösung von 45 Gew.-% Maissirup gab man
immobilisierte Glucoamylase zu, die man wie im beschriebenen
Versuch hergestellt hatte, inkubierte die Mischung bei
50°C und einem pH-Wert von 4,8, bewirkte eine Reversion
des Glucosebestandteils und erhielt eine einzusetzende Zuckerlösung
mit einem Isomaltosegehalt von 16,5%.
Dowex 50WX4 (Na⁺)®, ein im Handel erhältliches stark saures
Kationenaustauscherharz in der Alkalimetallform, von Dow
Chemical Company, Midland, Michigan, USA, packte man in
einer wäßrigen Suspension in frische Säulen des gleichen
Materials und der gleichen Dimensionen wie in Beispiel 1
bis zu einer Gesamtbett-Tiefe von 15 m.
Während man die Temperatur in den Säulen bei 55°C hielt,
führte man die einzusetzende Zuckerlösung ihnen in einer
Menge von 6,6 Vol.-% zu (bezogen auf das Bettvolumen), fraktionierte
sie, indem man heißes Wasser von 55°C in einer
Flußrate mit einem SW-Wert von 0,13 zuführte, und gewann
danach die Fraktion mit dem hohen Isomaltosegehalt mit einem
Isomaltosegehalt von 40% oder mehr.
Diese Fraktion enthielt 156 g Isomaltose, und die Ausbeute
war außerordentlich hoch, d. h. 78,1%, bezogen auf den Isomaltosebestandteil
in der eingesetzten Zuckerlösung.
Danach reinigte man diese Fraktion und konzentrierte sie
wie in Beispiel 1. Das erhaltene Konzentrat trocknete man
im Vakuum, sprühtrocknete es und erhielt 320 g eines Pulvers
mit einem Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 1%.
Das so erhaltene Pulver enthielt 47,7% Isomaltose und
20,3% Isomaltodextrine einschl. von Isomaltotriose und Isomaltotetraose.
Eine wäßrige Lösung von 45 Gew.-% eines Reversionsproduktes
mit einem Isomaltosegehalt von 25,5%, die man wie im beschriebenen
Versuch erhalten hatte, verwendete man als einzusetzende
Zuckerlösung.
In diesem Beispiel führte man die erfindungsgemäße Fraktionierung
durch. Die erste Fraktionierungsstufe führte man folgendermaßen
durch: Wie in Beispiel 1 führte man die einzusetzende
Zuckerlösung einer Säule zu und fraktionierte sie
danach mit der Ausnahme, daß man die Lösung in einer Menge
von 20 Vol.-% zuführte (bezogen auf das Bettvolumen). Das
Eluierungsmuster ist in Fig. 1 gezeigt, worin die Fraktionen
A bis E die Fraktion mit einem hohen Isomaltodextringehalt,
die Fraktion mit einem hohen Isomaltodextrin/Isomaltosegehalt,
die Fraktion mit einem hohen Isomaltosegehalt,
die Fraktion mit einem hohen Isomaltose/Glucosegehalt bzw.
die Fraktion mit einem hohen Glucosegehalt bezeichnen und
man die Eluierung in der genannten Reihenfolge durchführte.
Fraktion C, die Fraktion mit dem hohen Isomaltosegehalt,
sammelte man und entfernte die Fraktionen A und E aus dem
Fraktionierungssystem.
Die zweite Fraktionierungsstufe führte man folgendermaßen
durch: Der Säule führte man nacheinander Fraktion B,
die einzusetzende Zuckerlösung in einer Menge von etwa 10 Vol.-%
(bezogen auf das Bettvolumen) und Fraktion D in dieser
Reihenfolge zu, setzte danach wie in Beispiel 1 heißes
Wasser von 75°C ein und bewirkte die Fraktionierung und
gewann danach die erhaltenen Fraktionen mit dem hohen Isomaltosegehalt
mit einem Isomaltosegehalt von 50% oder mehr.
Die zusätzliche Fraktionierungsstufe wiederholte man bis zu
insgesamt 50 Durchgängen, und man berechnete die Durchschnittsergebnisse
pro Durchgang: Im Durchschnitt enthielt
eine Fraktion mit einem hohen Isomaltosegehalt 519 g Isomaltose,
und die Ausbeute war außerordentlich hoch, d. h. 83,7%,
bezogen auf den Isomaltosebestandteil in der eingesetzten
Zuckerlösung.
50 Fraktionen mit hohem Isomaltosegehalt vereinigte man,
behandelte sie wie in Beispiel 3 und erhielt 43 kg eines
Pulvers. Das Pulver enthielt 58,4% Isomaltose und 29,3%
Isomaltodextrine einschl. von Isomaltotriose und Isomaltotetraose.
Die Fraktionen A und E, die man aus dem Fraktionierungssystem
des Beispiels 4 entfernt hatte, konzentrierte man bis zu einer Konzentration
von etwa 60 Gew.-%, unterwarf die erhaltenen
Konzentrate der enzymatischen Wirkung von immobilisierter
Glucoamylase und erhielt eine ähnliche Zuckerzusammensetzung
wie in der einzusetzenden Zuckerlösung, wodurch man bestätigte,
daß man die Reaktionsmischung als einzusetzende Zuckerlösung
gemäß der Erfindung verwenden kann. Ferner bestätigte
man, daß die Verwendung der Reaktionsmischung eine im
wesentlichen vollständige Umwandlung der eingesetzten Glucose
in die gewünschte Isomaltose ermöglicht.
Eine wäßrige Lösung von 60 Gew.-% eines Reversionsproduktes
mit einem Isomaltosegehalt von 25,5%, die man wie im beschriebenen
Versuch erhalten hatte, verwendete man als einzusetzende
Zuckerlösung.
Amberlite CG-120 (Ca2+)®, ein im Handel erhältliches stark
saures Kationenaustauscherharz der Erdalkalimetallform,
von Rohm & Haas Company, Philadelphia, Pennsylvania, USA,
packte man in einer wäßrigen Suspension in frische Säulen
des gleichen Materials und der gleichen Dimensionen wie in
Beispiel 1 bis zu einer Gesamtbett-Tiefe von 10 m.
Auch in diesem Beispiel führte man die erfindungsgemäße Fraktionierung
durch. Die erste Fraktionierungsstufe führte man
folgendermaßen durch: Während man die Temperatur in den
Säulen bei 80°C hielt, führte man ihnen die einzusetzende
Zuckerlösung in einer Menge von 15 Vol.-% zu (bezogen auf
das Bettvolumen), fraktionierte sie danach, indem man heißes
Wasser von 80°C in einer Flußrate mit einem SV-Wert von
0,6 zuführte, und erhielt ein ähnliches Eluierungsmuster
wie in Fig. 1.
Fraktion C, die Fraktion mit dem hohen Isomaltosegehalt,
sammelte man, während man die Fraktionen A und E vereinigte
und bis zu einer Konzentration von etwa 60 Gew.-% konzentrierte.
Das erhaltene Konzentrat unterwarf man danach
der enzymatischen Wirkung von immobilisierter Glucoamylase
und erhielt eine ähnliche Zuckerzusammensetzung wie in der
einzusetzenden Zuckerlösung, und man verwendete das erhaltene
Reaktionsprodukt als einzusetzende Zuckerlösung.
Die zusätzliche Fraktionierungsstufe führte man folgendermaßen
durch: Der Säule führte man nacheinander Fraktion B, die
einzusetzende Zuckerlösung in einer Menge von etwa 7 Vol.-%
(bezogen auf das Bettvolumen), und Fraktion D in
dieser Reihenfolge zu, setzte danach heißes Wasser von 80°C
in einer Flußrate mit einem SV-Wert von 0,6 dazu ein, bewirkte
die Fraktionierung und gewann danach die erhaltenen Fraktionen
mit dem hohen Isomatosegehalt mit einem Isomaltosegehalt von
60% oder mehr.
Fig. 2 zeigt das Flußdiagramm der Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens in diesem Beispiel, wobei die Fraktionen
A bis E die Eluierungsmuster wie in Fig. 1 zeigen
und G Glucose, GA die Stufe der enzymatischen Reaktion mit
Glucoamylase, S die eingesetzte Zuckerlösung, R die Fraktionierungsstufe
mit dem Harz, V die Konzentrierungsstufe und P
das hochreine Isomaltoseprodukt bedeuten.
Die zusätzliche Fraktionierungsstufe wiederholte man bis
zu 200 Durchgängen insgesamt, und man berechnete die durchschnittlichen
Ergebnisse pro Durchgang: Durchschnittlich
enthielt eine Fraktion mit hohem Isomaltosegehalt 256 g Isomaltose,
und die Ausbeute war außerordentlich hoch, d. h.
83,4%, bezogen auf den Isomaltosebestandteil in der eingesetzten
Zuckerlösung. 200 Fraktionen mit hohem Isomaltosegehalt
vereinigte man und behandelte sie wie in Beispiel 3
und erhielt 77 kg eines Pulvers. Das Pulver enthielt 65,3%
Isomaltose und 22,7% Isomaltodextrine einschl. von Isomaltotriose
und Isomaltotetraose.
Claims (2)
1. Verfahren zur Abtrennung von hochreiner Isomaltose aus einer
Lösung, die (auf Trockensubstanz bezogen) mindestens 7% Isomaltose,
Rest im wesentlichen Glukose und Isomaltodextrine enthält,
dadurch gekennzeichnet, daß man
- (I) in einer ersten Stufe
- a) diese Zuckerlösung einer Säule eines stark sauren, Sulphonylgruppen enthaltenden Kationenaustauscherharzes in der Alkali- oder Erdalkaliform zuführt und danach
- b) durch Zuführung von Wasser zur Säule folgende Fraktionen
erhält:
Eine erste Fraktion (A) mit einem hohen Isomatodextringehalt.
eine zweite Fraktion (B) mit einem hohen Isomaltodextrin/Isomaltosegehalt,
eine dritte Fraktion (C) mit einem hohen Isomaltosegehalt,
eine vierte Fraktion (D) mit einem hohen Isomaltose/ Glukosegehalt und
eine fünfte Fraktion (E) mit einem hohen Glukosegehalt,
- (II) in einer zweiten Stufe
- (a) der Säule nacheinander folgende Fraktionen zuführt:
die zweite Fraktion (B) aus Schritt (Ib),
die Lösung, die (auf Trockensubstanz bezogen) mindestens 7% Isomaltose, Rest im wesentlichen Glukose und Isomaltodextrine enthält,
die vierte Fraktion (D) aus Schritt (Ib) und - (b) durch Zugabe von Wasser die Fraktionen (A) bis (E) erhält und
- (a) der Säule nacheinander folgende Fraktionen zuführt:
- (III) die zweite Stufe (II) mehrfach wiederholt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man
als Zuckerlösung eine Lösung verwendet, die man dadurch erhalten
hat, daß man die erste Fraktion (A) und die fünfte Fraktion (E)
der enzymatischen Wirkung von Glukoamylase aussetzt.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56171179A JPS5872598A (ja) | 1981-10-26 | 1981-10-26 | 高純度イソマルト−スの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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