DE802334C

DE802334C - Process for the production of maltose and glucose by enzymatic breakdown of carbohydrates

Info

Publication number: DE802334C
Application number: DEP2352A
Authority: DE
Inventors: Plüderhausen Dr. Hans Behmenburg (Württ.)
Original assignee: RUDOLF HUEBECKER
Current assignee: RUDOLF HUEBECKER
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1951-02-08

Description

Verfahren zur Gewinnung von Maltose und Glucose durch enzymatischen Kohlehydratabbau Die Wirksamkeit der Mehlenzyme ist besonders stark in Vollkornmahlerzeugnissen und mehr noch in den schalenreichen Naehtnehlen, da die Getreideamylasen ihren Sitz in den Randschichten des Kornes haben. Versuche zeigten, daß sich Mehle mit hohem Ausmahlungsgrad ohne Zusatz eines fremden Diastaseträgers bei bestimmten Versuchsbedingungen bis zu einem gewissen Grade verzuckern lassen, wobei jedoch dieser Prozeß nach einiger Zeit zum Stillstand kommt und die gebildete Zuckermenge im Vergleich zu der nicht oder nur wenig abgebauten Stärkesubstanz gering ist. Diastatisierungsversuche mit diesen Enzymträgern sind also unbefriedigend. Auffallend dabei ist, daß die Maische selbst nach mehrtägigem Abstehen bei 6o bis 65° C nicht dünnflüssig wurde und mit Jod eine deutliche Blaufärbung ergab. Nach der Methode von W o h l g e in u t h , die auir der Blaufärbung der Stärke und höheren Dextrine durch Jodlösung beruht, läßt sich dieser Vorgang erklären. Während die Reduktion der Fehlingschen Lösung ein Nlaß für die gebildete Menge an reduzierenden Substanzen, in der Hauptsache also an Maltose, gilt, somit im wesentlichen die Wirkung der Beta- oder Saccharogenamylase anzeigt, erfaßt man mit der Wohlgemuthschen Methode mehr die Alpha- oder Dextrinogenamylase, deren Abbauprodukte vorwiegend Dextrine J sind. Zwar bildet auch die Beta-Amylase gewisse Mengen von Dextrinen, doch stehen diese in bezug auf die Größe des Moleküls der Stärke noch sehr nahe und geben dementsprechend auch noch eine positive jodreal;tioi, wahrend die Alpha-Amylase Dextrine von mittlerem Molekulargewicht abspaltet, welche durch Jod nicht mehr blau gefärbt werden. Da die Bildung dieser niederen Dextrine durch die Alpha-Amylase sehr rasch erfolgt, ist sie die Ursache der plötzlichen und starken Viskositätsabnahme, die man bei der Einwirkung von Alpha-Amylase auf Stärkekleister beobachtet. Von ihr hängt also das Stärkeverflüssigungsvermögen der Diastase ab. Das oben beschriebene unbefriedigende Ergebnis der Stärkeverzuckerung mit Mehlen hohen Ausmahlungsgrades erklärt sich nun daraus, daß das ungekeimte Getreidekorn nur Beta-Amylase enthält, während Alpha-Amylase erst bei der Keimung des Getreides auftritt.Process for the production of maltose and glucose by enzymatic Carbohydrate breakdown The effectiveness of flour enzymes is particularly strong in whole grain meals and even more so in the skinned seams, since the cereal amylases have their seat in the outer layers of the grain. Experiments showed that flours with high Degree of grinding without the addition of a foreign diastase carrier under certain test conditions to a certain extent saccharified, but this process after some Time comes to a standstill and the amount of sugar formed compared to that not or only a little degraded starch substance is low. Attempts at diastatisation with these enzyme carriers are therefore unsatisfactory. What is striking is that the mash Even after standing for several days at 6o to 65 ° C it did not become thin and with Iodine gave a distinct blue color. According to the method of W o h l g e in u t h which is based on the blue coloration of starch and higher dextrins by iodine solution, this process can be explained. While the reduction of Fehling's solution an outlet for the amount of reducing substances formed, in the main that is, on maltose, essentially the effect of beta or saccharogenamylase applies indicates, one detects more the alpha- or dextrinogenamylase with the Wohlgemuth method, whose breakdown products are mainly dextrins J. It is true that beta-amylase also forms certain amounts of dextrins, but these are related to the size of the molecule still very close to the strength and accordingly also give a positive iodreal; tioi, while the alpha-amylase dextrins of medium molecular weight which are no longer colored blue by iodine. Since the formation of this If lower dextrins occur very quickly by the alpha-amylase, it is the cause the sudden and sharp decrease in viscosity that occurs when exposed to alpha-amylase observed on starch paste. The starch liquefaction capacity depends on it of diastasis. The unsatisfactory result of starch saccharification described above with flours with a high degree of grinding is explained by the fact that the germinated grain only contains beta-amylase, while alpha-amylase only occurs when the grain is germinated occurs.

Für die Diastatisierung ist nun die Beta-Amylase allein nicht ausreichend, da der Stärkeabbau nach Entstehung der vorerwähnten höheren Grenzdextrine zum Stillstand kommt. Erst die Einwirkung der Alpha Amylase vermag diese hochmolekularen Dextrine in niedere aufzuspalten, die dann wiederum von der Beta-Amylase weiterhin zu Maltose und Glucose abgebaut werden.Beta-amylase alone is not sufficient for diastatisation, because the starch breakdown comes to a standstill after the formation of the above-mentioned higher limit dextrins comes. These high molecular weight dextrins are only able to act upon the action of alpha amylase to be broken down into lower levels, which in turn continue to be converted by beta-amylase into maltose and glucose are broken down.

Für die technische Durchführung der Diastatisierung ist deshalb die kombinierte Wirkung der beiden Amylasen, wie sie nur das. gekeimte Getreidekorn in Form des Malzes uns liefert, notwendig.For the technical implementation of the diastatisation is therefore the combined action of the two amylases, as only the germinated cereal grain in the form of the malt supplies us.

Zahlreich durchgeführte Maischversuche ließen jedoch erkennen, daß dieser oben geschilderte Stärkeabbau in allen Fällen nicht immer befriedigend war; ein restloser Stärkeabbau zu Maltose und Glucose konnte nicht immer erzielt werden, wie die Jodprobe zeigte.However, numerous mashing tests carried out indicated that this starch degradation described above was not always satisfactory in all cases; a complete breakdown of starch to maltose and glucose could not always be achieved, as the iodine sample showed.

In dem hier beschriebenen Verfahren zur Gewinnung von Maltose und Glucose durch enzymatischen Kohlehydratabbau ist nun gemäß der Erfindung insofern ein neuer Weg beschritten worden, als neben der an sich bekannten Alpha- und Beta-Amylase des gekeimten Getreidekorns tierische Fermente oder Enzyme, und zwar kohlehydratspaltende Carbohydrasen verwandt werden. Dadurch wird erreicht, daß der Gehalt an Maltose auf etwa 70% der Trockensubstanz gesteigert wird gegenüber etwa 50% nach den bekannten Verfahren ohne Zusatz von tierischen Fermenten. Zu beachten ist dabei die Temperaturempfindlichkeit dieser Fermente, die größtenteils bei 6o° C inaktiviert werden. Man kann sagen, daß die optimale Wirkungstemperatur der Carbohydrasen etwa zwischen 4o bis 55° C liegt.In the process described here for the production of maltose and Glucose by enzymatic carbohydrate degradation is now according to the invention in this respect a new path has been pursued than alongside the alpha and beta amylase, which are known per se of the germinated cereal grain animal ferments or enzymes, namely carbohydrate-splitting ones Carbohydrases are used. This ensures that the content of maltose is increased to about 70% of the dry matter compared to about 50% according to the known Process without the addition of animal ferments. Attention should be paid to the temperature sensitivity of these ferments, most of which are inactivated at 60 ° C. One can say, that the optimal temperature of the carbohydrases is between 4o and 55 ° C lies.

Zur Gewinnung dieses tierischen Fermentgemisches werden Extraktionen von Speichel- und Pankreasdrüsen von Schweinen verwandt, die sich in den erforderlichen Mengen laboratoriumsmäßig herstellen lassen, wobei es darauf ankommt, ein möglichst amylasereiches Gemisch zu erhalten. Das Extraktionsprodukt kann getrocknet und pulverisiert werden. Aus den zahlreich durchgeführten Verzuckerungsversuchen hat sich nun folgendes in der Praxis am besten bewährt, wobei ein restloser Stärkeabbau zu Maltose und Glucose erzielt wurde. So konnte z. B. bei Maischversuchen mit Weizenmehl Type 195o ein Maltose- und Glucosegehalt von 72,5% in der Trockensubstanz ermittelt werden. Beispiel i kg Mehl wird mit 3,5 bis ¢ 1 Wasser zu einem Brei angerührt und auf 9o° C erhitzt, wobei die Stärke restlos verkleistert wird. Die Erhitzungstemperatur richtet sich immer nach der Stärkeverkleisterungstemperatur der betreffenden Getreideart. Nach erfolgter Verkleisterung werden von der benötigten _N-Zalzmehlmenge (auf i kg 200 g Malzmehl) 200/0 = 40 g der Maische unter dauerndem Rühren zugesetzt. Man läßt dann die Maische auf eine Temperatur von 55° C abkühlen und gibt den Rest Malzmehl (16o g) hinzu. Erst dann wird das Fermentgemisch (Carbohydrase) zugesetzt, und zwar bei einer Maische von i kg Mehl 0,5 g. Bei einer Temperatur von 45 bis 55° C läßt man die Maische so lange stehen, bis die Jodprobe keine Blaufärbung mehr zeigt und die Verzuckerung damit restlos durchgeführt ist.Extractions are used to obtain this animal ferment mixture related by salivary and pancreatic glands of pigs, which are in the required Have quantities produced in the laboratory, whereby it is important to have as much as possible To obtain amylase-rich mixture. The extraction product can be dried and powdered will. The following has now emerged from the numerous saccharification experiments that have been carried out Best proven in practice, with a complete breakdown of starch to maltose and Glucose was achieved. So could z. B. in mashing tests with wheat flour type 195o a maltose and glucose content of 72.5% in the dry matter can be determined. Example 1 kg of flour is mixed with 3.5 to ¢ 1 of water to form a paste and heated to 90 ° C heated, the starch is completely gelatinized. The heating temperature always depends on the starch gelatinization temperature of the cereal in question. After the gelatinization has taken place, the required amount of _N-Zalzmehl (on i kg 200 g malt flour) 200/0 = 40 g added to the mash with constant stirring. Man then lets the mash cool to a temperature of 55 ° C and gives the rest of the malt flour (16o g) added. Only then is the fermentation mixture (carbohydrase) added, namely with a mash of 1 kg flour 0.5 g. Leaves at a temperature of 45 to 55 ° C stand the mash until the iodine sample no longer shows any blue color and the saccharification is thus completely carried out.

Die Maische wird dann auf Walzentrocknern getrocknet.The mash is then dried on drum dryers.

Claims

PATRNTANSPRI'CII: Process for the production of maltose and glucose by enzymatic carbohydrate degradation, characterized in that in addition to the per se known alpha- and beta-amylase of the germinated cereal grain animal ferments or enzymes, namely carbohydrate-splitting carbohydrases.