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Verfahren zur Herstellung eines aus Stärke fermentativ abgebauten
Zuckers Es sind verschiedene Verfahren bekannt und üblich, die durch enzymatischen
Abbau von Stärke und anderen Polysachariden Zukkergemische herstellen, die als Zucker
in der Ernährung, z. B. Nährzucker, Verwendung finden. Die auf solche Weise hergestellten,
im Handel anzutreffenden Produkte lassen sich im wesentlichen in zwei Klassen einteilen:
. i. In solche, die neben wenig Glukose ir der Hauptsache aus Maltose und Dextrir,
bestehen, d. h. im wesentlichen zu etwa 500/6 aus Maltose und zu etwa 5o o/o aus
Dextrin, wobei oft noch ein geringer Zusatz von Natriumchlorid zugegeben wird; z.
in solche, welche neben nur äußerst geringen Mengen Maltose und Dextrin in der Hauptsache
aus Glukose bestehen. Die Erfindung bezieht sich auf Zucker der ersten Klasse. Zur
Herstellung desselben hat man bisher den Stärkeabbau mit Hilfe derjenigen Enzyme
vorgenommen, die sich in keimenden Getreidearten finden, und infolgedessen Dextrin-Maltose-Gemische
erhalten, in denen die Maltose neben dem Dextrin örper vorwiegend als (3-Modifikation
enthalten ist.
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Es ist bekannt, daß es auch Fermente gibt, deren Einwirkung auf das
Stärkemolekül zu Abbauprodukten der ct-Modi$kation führt. Der Erfindung liegt die
Erkenntnis zugrunde, daß man mit Hilfe dieser Fermente die Stärke zu gleichen oder
ähnlichen Zuckergemischen abbauen kann, wie sie auch durch den Abbau der Stärke
im Organismus erhalten werden. In Verfolg dieser Erkenntnis besteht die Erfindung
darin, daß der Abbau der Stärke mit Hilfe von Fermenten, die das Stärkemolekül an
- den a-Bindungen angreifen und aufspalten, in einem Zeitpunkt unterbrochen wird,
in dem das entstandene Abbauprodukt in einem geeigneten prozentualen Verhältnis,
etwa i : i, im wesentlichen aus a-Maltose- und einem nach a aufgelockerten Dextrinkörper
besteht. Um die Entstehung und Stabilisierung der so erhaltenen cu-Verbindungen
zu begünstigen, wird der Abbau der Stärke zweckmäßig in angesäuerter, vorm zugsweise
citronensaurer Lösung vorgenommen. Vorzugsweise erfolgt der Abbau der Stärke erfindungsgemäß
mit Hilfe eines aus einer Aspergillusart ,gewonnenen Fermentgemisches, durch welches
gleichzeitig auch ein Angriff auf die im Stärkekorn enthaltenen Hemicellulosen erfolgt.
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Die Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist zunächst in rein
technischer Beziehung mit einer Reihe von Vorteilen und einer weitgehenden Vereinfachung
gegenüber den bisher benutzten diastatischen Abbauverfahren verbunden. Bei der Ausführung
des Verfahrens mittels Diastase ist eine umständliche
Verkleisterung
der Stärke Voraussetzurig. Der Prozeß läuft gleichwohl noch sehr langsam ab. Bei
der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Verflüssigung auffallend
schnell: Es wird hierdurch die Zeit des Abbauverfahrens auf einen Bruchteil verkürzt,
zumal auch die vorhergehende sorgfältige Verkleisterung: wie sie bei bekannten Verfahren
notwendig ist, in Fortfall kommt. Eine weitere Folge der schnellen Verflüssigung
ist die Möglichkeit, beim Verfahren nach der Erfindung, sobald der Abbauprozeß eingesetzt
hat, wiederholt weitere Stärkemengen nachzugeben. Infolgedessen können auch Ersparnisse
an Größe, Umfang und Einrichtung der Apparaturen erzielt werden: Diese technischen
Vorteile sind eine unmittelbare Folge des völlig anders: gearteten Angriffs der
a-Amylase auf das Stärkemolekül, welches durch die a-Amylase im ganzen sofort aufgelockert
und durch Lösung der typischen a-glukosidischen Bindungen und der gleichsinnig angeordneten
Bindungen des Amylopektins angegriffen wird. Dieser Umstand in Verbindung mit der
kurzen Behandlungszeit gewährleistet die Unterbrechung des Abbauverfahrens in dem
gewünschten Stadium, ohne daß man zu befürchten braucht, daß noch uriangegriffene
Stärke vorhanden oder ein Teil der Stärkemoleküle bereits bis zur Glukose abgebaut
ist, eine Gefahr, die bei der trägeren Einwirkung der ß-Amylase auf Stärke besteht.
Dieser Abbauprozeß geht in ganz anderer Weise vor sich, indem dort zunächst eine
gewisse Anzahl von Zuckermolekülen gebildet wird, während auf anderer Seite ein
Gemisch aus ß-Dextrinkörpern und völlig uriangegriffener Stärke zurückbleibt.
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Was zunächst in rein physikalischer Beziehung die Eigenschaften des
Produktes anbelangt, so zeichnet sich dieses durch eine geringere Hygroskopizität
gegenüber dem mit Hilfe von ß-Diastase abgebauten Nährzucker aus. Ein anderer Vorteil
für die handelsmäßige Benutzung des Produktes ist in dem größeren Wasserbindungsvermögen
des in a-Richtung abgebauten Nährzuckers im Organismus zu erblicken, so daß ein
mehrprozentiger Zusatz von l*NTatriumchlorid, wie er bei den bekannten Nährzuckern
zum Zweck einer besseren Wassereinlagerung im Gewebe üblich ist, der außerdem noch
die Hygroskopizität des Erzeugnisses erhöht, erspart werden kann. Damit eröffnen
sich dem erfindungsgemäß hergestellten Nährzucker neue Anwendungsgebiete, auf denen
die bekannten Nährzucker infolge ihres Gehaltes an Natriumchlorid nicht anwendbar
sind.
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Ein ganz besonderer Vorteil des neuen Verfahrens ist jedoch darin
zu erblicken, daß es ,gegenüber dem Bestreben der ce-Zucker, sich in Gleichgewichtsformen
umzulagern, auf dem beanspruchten Verfahrenswege gelingt, die ä-Modifikation in
dem endgültigen Produkt zu fixieren. Dies zeigt sich in grundsätzlich neuartigen
und fortschrittlichen Wirkungen bei der Ernährung des menschlichen Organismus. Versuche
haben bewiesen, daß die Resorption und die Verarbeitung des neuen Stärkeabbauproduktes
im Stoffwechsel, insbesondere auch des Säuglings, äußerst günstig verläuft. Dies
dürfte einerseits auf die körpernahe Herstelluiigs@,veise des neuen Zuckerproduktes,
Erhaltung der a-Modifika- ' tion, andererseits auch darauf zurückzuführen sein,
daß bei der bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens auch das die Amylase in konzentrischen
Schichten umhüllende Amylopektin, eine dem Glykogen nicht nur äußerlich ähnliche,
an Phosphorsäure (organisch) gebundene Substanz abgebaut und damit wichtige Phosphorverbindungen
dem Organismus zugänglich gemacht werden.
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Das neue Verfahren wird beispielsweise . folgendermaßen durchgeführt:
Ausgegangen -wird von Kartoffelstärke oder Stärke aus Weizen; Hafer oder anderen
Zerealien, die in Wasser aufgeschlämmt werden. Der Aufschlämmung setzt man kristallisierte
oder natürliche- Citronensäure zu, mit dem Zweck, einmal das nötige Optimum pq-
5,o für den fermentativen Abbau zu erreichen und zum -anderen eine Umwandlung der.
entstehenden a-Körper in ß-Körper hintanzuhalten. Dann trägt man das adsorbierte
und wieder eluierte Fermentgemisch aus dem Aspergillus oryzae ein. In einem mit
Rührwerk versehenen heizbaren Kessel wird Wasser auf 65° C erhitzt. Das wie oben
beschrieben bereitete Stärkeenzymgemisch wird kontinuierlich unter Rühren in den
Kessel eingetragen, in dem die Temperatur auf 65° C gehalten, wird. Der sofort einsetzende
Stärkeabbau wird bei Einhaltung der Temperatur von i 65° C noch so lange fortgesetzt,
bis das richtige Verhältnis: von Dextrin und Maltose, hier z. B. ungefähr zu gleichen
Teilen, entstanden ist. Daraufhin wird das Enzym durch Erhitzen der Masse auf 8o°
C zerstört; um den i Abbau nicht weiter fortschreiten zu lassen. Die heiße trübe
Zuckerlösung wird durch eine Filterpresse filtriert, im Vakuum bei niederer Temperatur
zur dickflüssigen Masse , eingeengt, und weiter im Vakuum unter be- i sonderen Bedingungen
getrocknet. Das spröde Trockenprodukt wird mechanisch ,gebrochen und fein gemahlen.
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Auf Grund der Tatsache, daß der Darm bei der Rosorption von Zuckern
ausgesprochene Selektion treibt, ist ein so hergestellter Zucker für Ernährungszwecke
besonders geeignet.
. Hinzu kommt, daß ein derartiger Zucker einen
Organismus, der infolge seiner Jugend noch nicht oder infolge von Krankheit nicht
mehr in der Lage ist, Stärke selbst abzubauen, nur dann richtig unterstützen kann,
wenn er dem tierischen bzw. menschlichen Abbaustoffwechsel sinngemäß hergestellt
ist. Infolgedessen ist das erfindungsgemäß hergestellte Zuckergemisch in erster
Linie für die Ernährung von Säuglingen und Kleinkindern geeignet, kann aber selbstverständlich
auch von Menschen jeglichen Lebensalters mit Vorteil als Nahrungsmittel oder zur
Unterstützung der - Ernährung in der Rekonvaleszenz benutzt werden.
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An Stelle des beschriebenen Enzymes kann auch ein. anderes mit gleicher
Wirkung benutzt werden; ebenso kann der Abbau durch Pankreasamylase bewirkt werden,
wenn auch nicht so vollkommen.