DE3882932T2

DE3882932T2 - Verfahren zur Herstellung von Polysacchariden.

Info

Publication number: DE3882932T2
Application number: DE88402930T
Authority: DE
Inventors: Patrick Cros
Original assignee: Rhone Poulenc Chimie SA
Current assignee: Rhodia Chimie SAS
Priority date: 1987-12-04
Filing date: 1988-11-23
Publication date: 1994-02-24
Anticipated expiration: 2008-11-24
Also published as: US5610037A; CN1058753C; FR2624135B1; NZ227160A; EP0319372A1; CA1340727C; DE3882932D1; AU617727B2; KR890010208A; IE883614L; BR8806349A; CN1035131A; EP0319372B1; JPH0630600B2; ES2059553T3; ZA888962B; FR2624135A1; MX169586B; JPH029385A; DK672688D0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Polysacchariden durch Fermentation von Kohlenhydraten mit Hilfe von Mikroorganismen. Genauer gesagt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Fermentation, bei dem Stärke oder hydrolysierte Stärke als nährstoffreiche Kohlenstoffquelle verwendet wird.
Die durch Fermentation erhaltenen Polysaccharide mit erhöhtem Molekulargewicht oder die Biopolymere werden in zunehmendem Maße in zahlreichen industriellen Anwendungen aufgrund ihrer verdickenden, viskositätsregelnden und stabilisierenden Eigenschaften in wäßrigem Milieu eingesetzt. So wird z. B. Xanthangummi aufgrund seiner außergewöhnlichen rheologischen Eigenschaften in so verschiedenen Bereichen wie Bau, Farben, Papier, Textil, Kosmetika, Ernährung, Landwirtschaft, Wasserbehandlung, Bohrungen, Erdölgewinnung und anderen verwendet.
Die Biopolymere werden durch aerobe Kultur von Mikroorganismen in wäßrigem Nährsubstrat hergestellt.
Xanthangummi wird durch Bakterien der Gattung Xanthomonas hergestellt. Biopolymere gleicher Art können durch sehr verschiedene Mikroorganismen erzeugt werden, unter ihnen die häufigsten wie jene der Gattungen Agrobacterium, Arthrobacter, Alcaligenes (Succinoglykan), Pseudomonas (Levan), Rhizobium, Sclerotium (Skleroglukan). Diese Polysaccharide haben erhöhte Molekulargewichte, meistens über 1.10&sup6; und bestehen aus Glukose, Manose, Galaktose, Rhamnose, Glukuronsäure, Manuronsäure, Guluronsäure möglicherweise mit Acetat- oder Pyruvatderivaten. Ihre besondere Struktur und ihre Eigenschaften sind z. B. in dem Werk Industrial Gums-Whistler-2nd Edition- Chapters XXI-XXIII (1973) beschrieben.
Es gibt zahlreiche Veröffentlichungen zur Herstellung von Polysacchariden durch Fermentation. Verfahren zur Herstellung von Xanthangummi sind z. B. in den amerikanischen Patentanmeldungen US-A-3 020 206, 3 251 749, 3 391 060, 3 271 267, 3 427 226, 3 433 708, 3 455 786, 3 485 719, 3 594 280, 4 154 654, 4 282 321 beschrieben.
Das wäßrige Nährmedium enthält normalerweise neben verschiedenen Wachstumselementen assimilierbare Kohlenhydrate als Kohlenstoffquelle. Geeignete Kohlenhydrate sind Glukose, Saccharose, Fruktose, Maltose, Laktose, lösliche Stärke und ihre Hydrolisate. Obwohl Rohstärke als geeignete Kohlenstoffquelle beschrieben ist, besteht ein Hauptnachteil in beträchtlichen Verlängerung der Fermentationszeit im Vergleich zu Monosacchariden wie Glukose. Außerdem sind die Mikroorganismen nicht in der Lage, reduzierenden Zucker vollständig zu verwerten. Einerseits stellen diese Zuckerrückstände am Ende der Fermantation ein günstiges Milieu für die Entwicklung von kontaminierenden Stämmen von Mikroorganismen dar, die das fermentierte Gemisch vor Abtrennung der Polysaccharide zersetzen, und andererseits bringen sie die Gefahr der Verfärbung des Produktes während des thermischen Verfahrens der Pasteurisierung und der eventuellen Klärung mit sich.
Die wichtigste Zielsetzung der vorliegenden Erfindung besteht in einem wirtschaftlichen Fermentationsprozeß, der Stärke als Kohlenstoffquelle einsetzt und der eine gleich große oder höhere Produktivität erreicht, im Vergleich zu demjenigen mit Glukose oder Stärkehydrolysaten, die einen erhöhten Gehalt an Glukose haben.
Man hat herausgefunden, daß Polysaccharide auf wirtschaftliche Weise hergestellt werden, indem die Fermentation mit Hilfe der produzierenden Mikroorganismen gleichzeitig mit der enzymatischen Hydrolyse der Stärke durchgeführt wird. Das Verfahren erlaubt es in erstaunlicher Weise, Polysaccharide zu gewinnen, die verbesserte rheologische Eigenschaften im Vergleich zu denjenigen haben, die aus Rohstärke erhalten wurden. Andere Vorteile bestehen in der Verminderung der Reaktionsdauer, in der Unterdrückung von Dextrinrückständen mit niedrigem Molekulargewicht und in einer verbesserten Produktivität.
Das Verfahren zur Herstellung der Polysaccharide gemäß dieser Erfindung durch aerobe Fermentation mit Hilfe von Mikroorganismen in einem wäßrigem Nährsubstrat, das Stärke als assimilierbare Kohlenstoffquelle enthält, ist dadurch gekennzeichnet, daß man die Fermentation zusätzlich in Gegenwart von wenigstens einem verzuckernden Stärkeenzym durchführt.
Die Stärke, die als Kohlenstoffquelle gemäß dieser Erfindung eingesetzt wird, kann irgendeine beliebige Getreidestärke wie Weizen-, Mais-, Sorghum-, Reis-, Tapioka-, Roggen-, Haferstärke oder Stärke von Knollengewächsen wie die der Kartoffel sein.
Die Bezeichnung "Stärke" umfaßt gemäß der vorliegenden Beschreibung die in Wasser dispergierte Rohstärke und die Stärkehydrolysate, die sich aus unvollständiger Hydrolyse von Stärke wie verflüssigte Stärke, Stärkesirups und dextrosereichen Hydrolysaten ableiten. Die Stärkehydrolysate unterscheiden sich durch ihren Hydrolysegrad, der in Äquivalenten Dextrose D.E. und Gehalten an Oligosacchariden und höheren Polysacchariden ausgedrückt wird. Die verflüssigten Stärken weisen einen D.E. zwischen ca. 3 und 20 auf und enthalten im allgemeinen 50 bis 95% der Polysaccharide mit einem Polymerisationsgrad von mehr als G7 (7 Einheiten Glukose).
Die Stärkesirups oder Glukosesirups mit wenigen Dextroseäquivalenten haben einen D.E. von ungefähr 20-68 mit 10 bis 50% Polysacchariden mit einem Polymerisationsgrad höher als G 7. Die Stärkehydrolysate oder die dextrosereichen Sirups haben einen D.E., der 90-98% erreichen kann. Die Herstellung der Stärkehydrolysate ist als Technik wohlbekannt. Üblicherweise werden die verflüssigten Stärken und die Stärkesirups durch saure und/oder enzymatische Hydrolyse mit Hilfe einer verflüssigenden alpha-Amylase, und eventuell einer beta- Amylase erhalten. Im Falle der glukosereichen Hydrolysate wird die Stärke meistens nach einem zweistufigen Verfahren umgesetzt, und zwar durch Einwirkung einer verflüssigenden alpha-Amylase und dann durch Einwirkung eines verzuckernden Enzyms wie die Glukoamylase, die auch unter dem Namen Amyloglukosidase bekannt ist.
In der Praxis des Verfahrens gemäß dieser Erfindung wird man vorzugsweise einen Stärkesirup und noch besser eine verflüssigte Stärke einsetzen. Die Verwendung der glukosereichen Hydrolysate ist in wirtschaftlicher Hinsicht nicht interessant, weil eine vorherige Verzuckerung erforderlich ist, die selbst unter den Bedingungen maximaler Aktivität der Amyloglukosidase bei einer Temperatur oberhalb von 50ºC und einem pH-Wert von 4,5 bis 5 zeitaufwendig ist.
Die Stärke und ihre Hydrolyseprodukte können nach der Sterilisation direkt und ungereinigt in das Verfahren gemäß dieser Erfindung eingesetzt werden. Man kann natürlich im Handel befindliche gereinigte, konzentrierte oder dehydratisierte Produkte wie Maltodextrine verwenden.
Die Stärke ist in ausreichender Menge in dem Fermentationsmilieu vorhanden, um 1-15 Gew.% Glukose, bezogen auf das Fermentationsmilieu, zu liefern. Bezogen auf trockene Rohstärke können die geeigneten Mengen zwischen 5 und 200 g/l, vorzugsweise zwischen 10 und 150 g/l, bezogen auf das Fermentationsmilieu, liegen.
Die zuckerbildenden Stärkeenzyme, die man gemäß dem Verfahren dieser Erfindung dem Fermentationsmilieu zusetzt, das den Mikroorganismus, der Polysaccharide mit hohem Molekulargewicht bildet, enthält, sind in der Lage, die Stärkedextrine in Glukose und Maltose umzusetzen. Als verzuckernde Enzyme kann man die zuckerbildenden alpha- Amylasen wie die alpha-Amylase des Bacillus subtilis var. amylosaccharitiens, die alpha-Amylase aus Pilzen, die alpha-Amylasen, die Glukoamylase, die Isoamylase und die Pullulanase nennen. Diese Enzyme können allein oder als Mischung eingesetzt werden.
Aufgrund ihrer hohen Spezifität gibt man der Glukoamylase den Vorzug. Die Glukoamylase kann vollständig aus Pilzen gewonnen sein, wie z. B. aus jenen der Gattungen Aspergillus, Endomyces oder Rhizopus. In dem besonderen Fall, wo man Rohstärke als Kohlenstoffquelle einsetzt, ist es auch möglich, ein verflüssigendes Enzym zusätzlich zum zuckerbildenden Enzym einzusetzen, z. B. eine Mischung aus verflüssigender alpha-Amylase/beta-Amylase oder verflüssigender alpha-Amylase/Glukoamylase. Industrielle enzymatische Mischungen sind in dem Werk Encycl. of Pol. Sc. Vol. 6, 5.46-53 beschrieben.
Das zuckerbildende Stärkeenzym und eventuell das zur Verflüssigung, wird dem Fermentationsmilieu in ausreichender Menge zugesetzt, um die Zuckerbildung, bzw. die Verflüssigung der Stärke zu bewirken. Die brauchbare Mindestmenge hängt von der Aktivität des Enzyms und vom D.E. der vorliegenden Stärke ab und kann vom Fachmann auf einfache Weise bestimmt werden. Im allgemeinen setzt man ausreichende Mengen ein, um 0,02-4 Enzymeinheiten, vorzugsweise 0,1-2 Einheiten pro Gramm Stärke (bezogen auf das Trockengewicht), zu erhalten. Als Beispiel für ein zuckerbildendes Enzym kann AMG 200 L®, eine Glukoamylase, vertrieben von NOVO INDUSTRY, in einer Menge von 0,01-2%, vorzugsweise zwischen 0,05-1 Gew.%, bezogen auf das Feststoffgewicht der verflüssigten Stärke im Fermentationsmilieu, zugesetzt werden.
Das Verfahren gemäß der Erfindung ist dazu geeignet, bei der Herstellung aller exozellulären Polysaccharide durch Fermentation von Kohlenhydraten mit Hilfe von Mikroorganismen angewendet zu werden. Zahlreiche Mikroorganismen wie Bakterien, Hefen, Pilze und Algen sind fähig, exozelluläre Polysaccharide zu bilden. Man kann unter anderem nennen: - Bakterien, die zur Gattung Xanthomonas und spezieller zu den Arten, die in Bergey's Manual of Determinative Bacteriology (8th Edition-1974-Williams N.Wilkins C&sup0; Baltimore) beschrieben sind, gehören, wie Xanthomonas begoniae, Xanthomonas campestris, Xanthomonas carotae, Xanthomonas hederae, Xanthomonas incanae, Xanthomonas malvacearum, Xanthomonas papavericola, Xanthomonas phaseoli, Xanthomonas pisi, Xanthomonas vasculorum, Xanthomonas vesicatoria, Xanthomonas vitians, Xanthomonas pelargonii, Bakterien der Gattung Arthrobacter und spezieller die Arten Arthrobacter stabilis, Arthrobacter viscosus; Bakterien der Gattung Erwinia; der Gattung Azotobacter und spezieller die Art Azotobacter indicus; Bakterien der Gattung Agrobacterium und spezieller die Arten Agrobacterium radiobacter, Agrobacterium rhozigenes und Agrobacterium tumefaciens; Bakterien der Gattung Alcaligenes und spezieller Alcaligenes faecalis; Bakterien der Gattung Pseudomonas und spezieller Pseudomonas methanica; Bakterien der Gattung Corynebacterium; und Bakterien der Gattung Bacillus und spezieller Bacillus polymyxa; - Pilze, die zur Gattung Sclerotium gehören und spezieller zu den Arten Sclerotium glucanicum, Sclerotium rolfsii oder Plectania occidentalis; - Hefen, die zur Gattung Hansenula gehören wie die Art Hansenula capsulata.
Außer der Kohlenstoffquelle und dem Stärkeenzym, die gemäß dieser Erfindung eingesetzt werden, können das Fermentationsmilieu und die Bedingungen der Fermentation so gewählt werden, wie sie in der Literatur für jeden Mikroorganismus beschrieben sind. Geeignete Fermentationsmilieus sind z. B. in dem Werk Chemicals by Fermentation - Sydney J. Gutcho - Noyes Data Corp. - 1973 beschrieben.
Ein typisches wäßriges Fermentationsmilieu enthält außer der Kohlenstoffquelle eine organische und/oder inineralische Stickstoffquelle, wie lösliches Extrakt aus Mais (CSL) und/oder aus Soja, wie Hefeextrakt, Peptone, Gelatine, Casein, Ammoniumsalze wie Ammoniumchlorid, Ammoniumnitrat, Ammoniumcarbonat, Ammoniumsulfat, Nitrate wie Natriumnitrat oder Kaliumnitrat. Das Fermentationsmilieu kann außerdem eine assimilierbare Phosphorquelle enthalten, die von Anfang an oder während der pH-Regulierung im Verlauf der Fermentation zugesetzt wird, z. B. in Form von PO&sub4;&supmin;&supmin;&supmin;-Ionen wie auch eine Magnesiumquelle wie Magnesiumsulfat, Magnesiumacetat, Magnesiumchlorid, Magnesiumnitrat und essentielle Spurenelement für das Wachstum und die Vermehrung in Abhängigkeit von der Natur der verwendeten Organismenstämme.
Was die praktischen Bedingungen zur Durchführung des Verfahrens anbetrifft, kann man auf die existierende Literatur zurückgreifen und insbesondere auf die Verfahren zur Herstellung des Xanthangummis, die in den genannten Patentanmeldungen erwähnt wurden. In den meisten Fällen ähneln die Details zur Produktion der Polysaccharide mit Hilfe der anderen oben aufgezählten Mikroorganismen sehr denen zur Produktion von Xanthangummi.
Im allgemeinen wird der Mikroorganismus in das Fermentationsmilieu in bekannter Weise eingebracht, z. B. mit Hilfe von Zwischenkulturen, die in Laborfermentern von 20 Litern erhalten wurden, die selbst durch Animpfen in einem 1 Liter Erlenmeyerkolben erzeugt wurden.
Die Herstellung der Impflösung oder der Zwischenkulturen, die jedem Fachmann bekannt ist, ist z. B. in der französischen Patentanmeldung FR-A-2 414 555 beschrieben.
Die Fermentation wird dann über mehrere Tage in einem belüfteten und geschüttelten Medium über mehrere Phasen des Wachstums und der Produktion geführt. Das Wachstumsmilieu und das Produktionsmilieu können gleicher oder verschiedener Zusammensetzung sein. Die Inkubationstemperatur und die erforderliche Zeit, um einen akzeptablen Prozentsatz an Polysaccharid zu erhalten, variiert natürlicherweise in Abhängigkeit der eingesetzten Mikroorganismen. Die Temperatur liegt im allgemeinen bei ungefähr 30ºC ± 10ºC. In den meisten Fällen wird der pH-Wert im Bereich von 6,0 und 7,5 und vorzugsweise bei 6,5 bis 7,2 gehalten. Wenn nötig kann man ein pH-Puffersystem, z. B. ein alkalisches Reagenz wie Soda, Pottasche oder Ammoniak, in dem Milieu einsetzen. In bestimmten Fällen kann die Ausbeute jedoch bei einer niedrigen pH-Spanne optimal sein. Z.B. ist bei der Herstellung von Skleroglucan die Ausbeute in dem pH-Bereich 3,5 bis 5,5 optimal (FR-A 1 386 287)
Um eine schnelle Fermentation zu gewährleisten, ist ein ausreichendes Belüften und Schütteln des Milieus notwendig, damit die richtige Menge Sauerstoff für die Bakterienkultur, die man wachsen läßt, zur Verfügung gestellt wird. Die Erfordernisse der Fermentation im Sauerstoff sind in konventioneller Weise auf die Fermentationsbedingungen und den Sauerstofftransport angepaßt. In diesem Zusammenhang wird man feststellen, daß das Verfahren gemäß dieser Erfindung auf Fermentationsverfahren in emulgiertem Milieu angewendet werden kann, wie in EP-A-58364, EP-A-98474 und EP-A-187 092 beschrieben.
Nach Beendigung der Fermentation wird das Gemisch, das die Polysaccharide enthält, in bekannter Weise behandelt. Man führt im allgemeinen eine Pasteurisation durch, um die Mikroorganismen abzutöten. Wenn man es wünscht, kann man die erhaltene Masse einer thermischen und/oder enzymatischen und/oder filtrierenden Behandlung mit dem Ziel unterwerfen, die Eigenschaften zur Rheologie, Klärung und Filtrierbarkeit zu verbessern. Es kann auch in einigen Fällen vorteilhaft sein, die Masse zu konzentrieren, was auf völlig konventionelle Art geschehen kann.
Das Polysaccharid kann mit den üblichen Methoden aus der Masse isoliert werden, wie durch Fällung mit Hilfe eines Lösungsmittels, in dem das Produkt unlöslich ist, z. B. ein niedriger Alkohol, vorzugsweise Isopropanol und/oder mit Hilfe eines geeigneten Mineralsalzes. Das gefällte Polysaccharid wird nachfolgend filtriert, gewaschen, getrocknet und gemahlen.
Das beschriebene Verfahren kann natürlich diskontinuierlich oder kontinuierlich durch kontinuierlichen Eintrag des sterilen Milieus in das Fermentationsgefäß durchgeführt werden.
Es versteht sich, daß die obige Beschreibung auf ein spezifisches Verfahren abzielt, Biopolymere durch Fermentation mit Hilfe von Mikroorganismen in einem Milieu herzustellen, das eine Kohlenhydratquelle enthält, die aus Stärke in Gegenwart von Enzymen gewonnen wird, die Stärke oder deren Abbauprodukte in Mono- und Disaccharide hydrolysieren können, und daß diese Erfindung sich weder auf die beschriebenen Fermentationsmilieus noch auf die speziellen Verfahrensweisen beschränkt.
Die Voll-Bouillons zur Fermentation und die Polysaccharidpulver sind in allen bekannten Anwendungen für Hydrokolloide einsetzbar. Die wäßrigen Lösungen, die durch Verdünnen der Masse oder durch Auflösen des Pulvers erhalten werden, weisen bessere rheologische Eigenschaften auf als diejenigen, die durch Verdünnung in derselben Konzentration eines Polysaccharids, das mit Hilfe von Rohstärke oder verflüssigter Stärke entsprechend dem vorherigen Verfahren hergestellt wurde.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung:

BEISPIEL 1

Herstellung der Impflösung

Ausgehend von einer Kultur von Xanthomonas campestris, die in einem Reagenzglas mit Agar-Agar kultiviert wird, impft man in einem Schüttelkolben 100 ml eines Milieus an, das Hefeextrakt, Malzextrakt, Bactopepton und 10 g/l Weizenstärke enthält. Das geimpfte Milieu wird nach Sterilisation 24 Stunden bei 28ºC inkubiert. Der Inhalt eines Kolbens dient zur Impfung von 15 l Fermentationsmilieu.

Herstellung der verflüssigten Rohstärke

Man stellt eine Weizenstärkemilch her, die 30 Gew.% Trockensubstanz enthält. Der pH-Wert wird auf 7 eingestellt, und man gibt ein Enzym zur Verflüssigung (TERMAMYL 120 L®
- Novo Industry) in einer Menge von 0,15 Gew.%, bezogen auf Stärke ausgedrückt in Trockenmaterial zu. Die Temperatur wird auf 85ºC gebracht und bei diesem Wert für 30 Minuten gehalten. Die verflüssigte Stärke wird 30 Minuten lang bei 121ºC sterilisiert.

Fermentation

Versuch A

In einem 20 l-Fermenter bereitet man 15 Liter eines sterilen Produktionsmilieus vor, das folgende Zusammensetzungen hat:
Stärke 45 g/l (als Trockensubstanz) (wie oben hergestellt)
Sojamehl 5,1 g/l
MgSO&sub4;·7H&sub2;O 2,5 g/l
destilliertes Wasser 1 l pH auf 7 eingestellt.
Man fügt eine Glukoamylase (AMG 200 L® von Novo Industry) in einer Menge von 1% bezogen auf die Stärke, ausgedrückt als Trockensubstanz, zu.
Sofort nach dem Zusatz des Enzyms wird das Milieu mit Hilfe der oben hergestellten Impflösung angeimpft.
Die Temperatur wird auf 28ºC reguliert und der pH-Wert durch automatische Sodazugabe bei 6,8 bis 7,0 gehalten. Die Luft wird mit einer anfänglichen Belüftung von 40 VVH eingeblasen, und wenn die Viskosität des Milieus steigt, auf 55 VVH gebracht. Das Milieu wird mit einem 3-Etagen-Flügelrührer Rushton bei einer Geschwindigkeit von 200 bis 400 Umdrehungen pro Minute gerührt.
Die Fermentation ist beendet, wenn kein Zucker mehr vorhanden ist. Die Masse wird pasteurisiert, das Polysaccharid durch Zugabe von Isopropanol gefällt, filtriert und 30 Minuten lang bei 120ºC getrocknet.

Versuch B (zum Vergleich)

Man verfährt unter den gleichen Bedingungen wie bei Versuch A, außer daß man keine Glukoamylase zum Produktionsmilieu zusetzt. Die Fermentations ist beendet, wenn die Konzentration an Restzucker sich nicht mehr verändert.
Im Verlaufe der Versuche A und B werden in regelmäßigen Abständen Proben der Masse genommen, um die Mengen an Reststärke in dem Milieu zu bestimmen. Die Messung wird mit HPLC (High Performance Liquid Chromatography) nach saurer Hydrolyse der Stärke durchgeführt. Man mißt auch die Viskosität des Milieus (Brookfield Viskosimeter, Spindel 4, 30 Umdrehungen pro Minute, 20ºC). Die Ergebnisse sind in der Abbildung 1 graphisch dargestellt, wobei die Kurven A, A1 und B, B1 die verbleibende Menge der Stärke (S) in g/l und die Viskosität des Milieus (V) in mPa·s als Funktion der Dauer (D) in Stunden der Fermentation der Versuche A und B darstellen. Die Ergebnisse der Fermentation werden nachfolgend aufgeführt: Versuch A B Dauer der Fermentation Restzucker am Ende der Fermentation fällbare Trockensubstanz Ausbeute an Rohstärke
Die viskositätserhöhende Wirkung der Produkte wird in jedem Fall mit Hilfe verdünnter wäßriger Lösungen gemessen, die ausgehend von Pulver mit einer Konzentration von 0,2% in destilliertem Wasser hergestellt werden (Brookfield, Spindel 1, 20ºC). Versuch A B

BEISPIELE 2 UND 3

Man führt zwei Fermentationen in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 beschrieben durch, indem die gleichen Milieus und die gleichen Bedingungen gewählt werden. Nach der Einstellung des Produktionsmilieus gibt man 0,25% (Beispiel 2) oder 0,5% (Beispiel 3) des Enzyms AMG 200 L® Trockensubstanz Stärke zu.
Die Ergebnisse werden unten wiedergegeben: Beispiel 2 3 fällbare Trockensubstanz Dauer der Fermentation Ausbeute/Rohstärke Viskosität

BEISPIEL 4

Man führt eine Fermentation in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 beschrieben durch, und zwar mit identischer Impflösung und verflüssigter Stärke, die nach den gleichen Bedingungen hergestellt wurde. Das Produktionsmilieu hat die folgende Zusammensetzung:
verflüssigte Stärke 100 g/l
Sojamehl 7,0 g/l
MgSO&sub4;·7H&sub2;0 0,25 g/l
destilliertes Wasser 1 l.
Nach Einstellung des Produktionsmilieus und vor der Impfung gibt man 0,5% Glukoamylase AMG 200 L®, bezogen auf das Stärkegewicht, ausgedrückt als Trockensubstanz, zu. Die Bedingungen der Fermentation sind mit denen in Beispiel 1 identisch.
Man erhält die folgenden Ergebnisse im Vergleich mit einem Versuch, der unter gleichen Bedingungen, jedoch in Abwesenheit von Glukoamylase durchgeführt wurde. Beispiel 4 Vergleich fällbare Trockensubstanz Dauer der Fermentation Restzucker bei Ende der Fermentation Ausbeute/Stärke
Da der Vergleichsversuch wegen des erhöhten Restzuckergehaltes nicht auswertbar war, wurde die viskositätserhöhende Wirkung nicht gemessen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Polysacchariden durch aerobe Fermentation mit Hilfe von Mikroorganismen in einem wäßrigen Nährsubstrat, das Stärke als Kohlenstoffquelle enthält, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Fermentationsmilieu, das die Mikroorganismen zur Herstellung des besagten Poysaccharids enthält, mindestens ein zuckerbildendes Stärkeenzym zur Durchführung der Fermentation zusetzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke in der erforderlichen Menge eingesetzt wird, um 1 - 15% Glukose bezogen auf das Fermentationsmilieu zu erhalten.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke aus der Gruppe der verflüssigten Stärken und des Stärkesirups ausgewählt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke eine Rohstärke ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man ein verflüssigendes Enzym zusätzlich zu dem zuckerbildenden Enzym zusetzt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zuckerbildende Enzym aus den α-Amylasen, den β-Amylasen, der Glukoamylase, der Isoamylase, der Pullulanase und ihrer Mischungen gewählt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zuckerbildende Enzym in einer ausreichenden Menge eingesetzt wird, um 0,02 - 4 Enzymeinheiten pro Gramm Stärke bezogen auf das Trockengewicht zu erhalten.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zuckerbildende Enzym eine Glukoamylase ist und in einer Menge eingesetzt wird, die zwischen 0,01 und 2%, vorzugsweise zwischen 0,05 und 1 Gew.-% bezogen auf den Feststoffgehalt der Stärke liegt.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Enzym in einer ausreichenden Menge eingesetzt wird, um 0,1 - 2 Enzymeinheiten pro Gramm eingesetzter Stärke zu erreichen.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikroorganismen aus der Bakteriengruppe der Gattung Xanthomonas, der Gattung Alcaligenes, der Gattung Agrobacterium, der Gattung Arthrobacter, der Gattung Azotobacter, der Gattung Pseudomonas, der Gattung Corynebacterium, aus der Gruppe der Pilze der Gattung Sclerotium und aus der Gruppe der Hefen der Gattung Hansenula gewählt werden.