FI71166B - Foerfarande foer framstaellning av glukoson - Google Patents

Foerfarande foer framstaellning av glukoson Download PDF

Info

Publication number
FI71166B
FI71166B FI820054A FI820054A FI71166B FI 71166 B FI71166 B FI 71166B FI 820054 A FI820054 A FI 820054A FI 820054 A FI820054 A FI 820054A FI 71166 B FI71166 B FI 71166B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
glucose
fructose
glucosone
process according
oxidase
Prior art date
Application number
FI820054A
Other languages
English (en)
Other versions
FI71166C (fi
FI820054L (fi
Inventor
John A Maselli
Robert O Horwath
Original Assignee
Standard Brands Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Standard Brands Inc filed Critical Standard Brands Inc
Publication of FI820054L publication Critical patent/FI820054L/fi
Publication of FI71166B publication Critical patent/FI71166B/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI71166C publication Critical patent/FI71166C/fi

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00—Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/0004—Oxidoreductases (1.)
    • C12N9/0006—Oxidoreductases (1.) acting on CH-OH groups as donors (1.1)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07H—SUGARS; DERIVATIVES THEREOF; NUCLEOSIDES; NUCLEOTIDES; NUCLEIC ACIDS
    • C07H3/00—Compounds containing only hydrogen atoms and saccharide radicals having only carbon, hydrogen, and oxygen atoms
    • C07H3/02—Monosaccharides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P1/00—Preparation of compounds or compositions, not provided for in groups C12P3/00 - C12P39/00, by using microorganisms or enzymes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/02—Monosaccharides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Mycology (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)

Description

71166
Menetelmä glukosonin valmistamiseksi
Keksinnön kohteena on menetelmä glukosonin valmistamiseksi, jossa menetelmässä glukoosia hapetetaan entsy-5 maattisesti glukoosi-2-oksidaasilla. Menetelmä soveltuu erityisesti sellaisen glukosonin valmistamiseksi, josta voidaan saada elintarvikelaatua olevaa fruktoosia.
Kaupalliset menetelmät fruktoosin, kaupallisesti tärkeän makeuttimen, valmistamiseksi, käsittävät pääasial-10 lisesti kaksivaiheisen menetelmän, jonka ensimmäisenä vaiheena on polysakkaridin, kuten tärkkelyksen, hydrolyys.i glukoosin saamiseksi ja toinen on näin tuotetun glukoosin iso-merointi fruktoosin muodostamiseksi. Jälkimmäinen vaihe tuottaa, kuten on hyvin tunnettua, glukoosin ja fruktoosin 15 seoksen, josta on vaikea erottaa haluttu tuote (fruktoosi). Kaupallinen erotusmenetelmä käsittää kustannuksia vaativien ja aikaavievien kiteyttämismenetelmien käytön. Yksityiskohtaisempia selityksiä erilaisista menetelmistä glukoosin isomeroimiseksi löytyy kirjallisuudesta, esim. US-patentit 20 n:o 3 788 945 ja 3 616 221.
Glukoosi voidaan muuttaa fruktoosiksi myös entsyymin, joka on nimetty glukoosi-2-oksidaasiks.i, vaikutuksella glukosonin (D-arabino-2-heksosuloosin) muodostamiseksi, joka puolestaan voidaan pelkistää fruktoosiksi sinkillä ja 25 etikkahapolla ^Folia Microbiol. 23 (1978), ss. 292 - 298 ja CS-patentti n:o 175 8977.
Glukoosi-2-oksidaasin reaktio glukoosin kanssa glukosonin valmistamiseksi antaa myös vetyperoksidia ekvimo-laarisessa määrässä. Näin syntyneen vetyperoksidin käyttöä 30 alkeenien muuttamisessa vastaaviksi halohydrideiksi ja epok-sideiksi on ehdotettu EP-hakemuksessa n:o 7 176, jonka mukaan vetyperoksidin muodostaminen tapahtuu lisäämällä glu-koosi-2-oksidaasia ja glukoosia reaktioseokseen, joka sisältää halogenoivan entsyymin ja epäorgaanisen halogenidin, jo-35 hon valittu aikeeni on tuotava, lähteen. Tästä EP-hakemuk-sesta ilmenee lisäksi, että glukoosin entsymaattisesta ha-pettamisesta saatu glukosonituote voidaan muuttaa fruktoosiksi yksinkertaisesti kemiallisesti hydraamalla.
2 71166
Edellä mainitulla menetelmällä valmistettu fruktoosi voi kuitenkin sisältää suuria määriä sivutuotteita, jotka johtuvat sekä glukoosin entsymaattisesta konversiosta että alkeenikonversiosta. Erityisesti jälkimmäinen reaktio 5 tuottaa halogeenihydriinejä ja alkyleenioksideja, esim. etyleenioksidia, jotka ovat erittäin myrkyllisiä aineita jopa ppm-pitoisuuksissa. Siten tällaisella menetelmällä valmistettu fruktoosi vaatii huolellisen ja kalliin puhdistamisen elintarvikkeelta vaadittavan puhtauden saavuttamisek-10 si. Lisäksi fruktoosin saastumismahdollisuus sekundääri-reaktioiden vaikutuksesta alkukäsittelyvaiheen aikana on melko suuri johtuen erittäin reaktiivisista tuotteista, ha-lohydriineistä ja alkyleenioksideista, ja melkoisia puhdistusprosesseja vaaditaan elintarvikelaatuisen fruktoosin kor-15 kean puhtaustason saavuttamiseksi.
Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista, että glukoosin hapettaminen entsymaattisesti tapahtuu plati-nametallin läsnäollessa samanaikaisesti syntyvän vetyperoksidin hajottamiseksi.
20 Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytetty platina voi olla missä tahansa muodossa. Varsinkin metalliristikko, joka on päällystetty platinalla, on erikoisen tehokas. Joukko tällaisia ristikolta voidaan järjestää hapettavaan väliaineeseen aikaansaamaan entsymaattisen hapettam.isen aikana 25 syntyneen vetyperoksidin tehokkaampi hajottaminen.
Tämän menetelmän käytöstä on seurauksena huomattava etu erityisesti glukoson.in edelleen käsittelyssä fruktoosiksi. Vetyperoksidin poisto reaktiolla reaktioväliainees-ta vaikuttaa glukoosin entsymaattisen hapettamisen nopeuteen 30 niin, että reaktio pyrkii olemaan täydellisempi ja reaktio-ajat voivat olla lyhyempiä kuin normaalisti tarvittavat. Lisäksi reaktioväliaine on käytännöllisesti katsoen vapaa epäpuhtauksista. Saatua glukosoniliuosta voidaan käyttää sellaisenaan hydrausvaiheessa tai se voidaan väkevöidä tai kä-35 sitellä halutulla tavalla; glukosoniliuos sisältää ainoastaan pieniä määriä reagoimatonta glukoosia tai glukoosidi-meeriä tai -trimeeriä. Tavallisesti käytetty glukoosi on glu- 3 71166 koosiyksiköitä sisältävän luonnontuotteen, kuten tärkkelyksen, hydrolysaatti, joka sisältää liukoisia epäpuhtauksia, kuten muita hiilihydraatteja, esimerkiksi tärkkelys-hydrolyysissä muodostunutta maltoosia.
5 Näin ollen reaktiotuotteen pelkistäminen antaa tuotteen, fruktoosin, joka on verraten vapaa epäpuhtauksista, eli läsnä olevat pienet määrät epäpuhtauksia ovat peräisin pelkästään luonnon glukoosilähteistä, esim. tärkkelyksistä, kuten maissitärkkelyksestä.
10 Glukoosi-2-oksidaasi-entsyymi voidaan saattaa ent- syymiliuoksen muotoon vedessä, immobilisoiduksi entsyymiksi tai immobilisoiduiksi soluiksi tai huovastoksi tai vapaiksi soluiksi tai huovastoksi. Tavallisimmin, koska entsyymi on solunsisäinen, valittujen mikro-organismien soluja tai huo-15 vastoa käytetään pelkästään suspendoimalla ne reaktioliuok-seen. Läsnä voi olla myös entsyymin toimintaa edistäviä aineita tai entsyymien suoja-aineita. Esimerkiksi, kuten • on selitetty edellä mainitussa julkaisussa Folia Microbiol.
23 (1978), ss. 292 - 298, fluoridi-ionin läsnäolo edistää 20 glukoosin entsymaattista hapettumista O. mucida'lla. Entsyymien suoja-aineita ovat esimerkiksi Co-, Mn- ja Mg-suolat.
Entsymaattisen hapetusreaktion annetaan jatkua, kunnes se on pääasiallisesti täydellinen, mikä voidaan to-25 deta määrittämällä seoksen glukoosipitoisuus tai määrittämällä glukosonipitoisuus kolorimetrisesti, tai määrittämällä vetyperoksidi. Tavallisesti reaktioajat väliltä n. 24 -48 tuntia ovat riittäviä, riippuen entsyymivoimakkuudesta tai -aktiivisuudesta.
30 Laajaa valikoimaa mikro-organismeja voidaan käyt tää tuottamaan glukoosi-2-oksidaasia, jota käytetään tässä menetelmässä. Esimerkiksi seuraavia organismeja on kuvattu kirjallisuudessa tätä tarkoitusta varten: I) Aspergillus parasiticus /Biochem. J. 31 (1937), 35 s. 10337 II) Iridophycus flaccidum /.Science 1 24 (1 965), s. 171_7 III) Oudemanisella muc.ida /Folia Microbiol. 13 (1968), s. 334, ibid. 23 (1978), ss. 292 - 2987 4 71166 IV) Glukonobacter roseus /JJ. Gen. Appi. Microbiol. 1 (1955), s. 1527 V) Polyporus obtusus 7Bi°chen\. Biophys. Acta 167 (1 968) , s. 501^7 5 VI) Corticium caeruleum ^Phytochemistry, Vol. 16 (1977), ss. 1895 - 18977 Lämpötila entsymaattista hapetusreaktiota varten ei ole ratkaiseva. Reaktio voidaan saattaa tapahtumaan huoneen lämpötilassa tai jonkin verran korkeammassa lämpötilassa, 10 kun käytetyllä entsyymisysteemillä on kohtuullinen lämmön-kestävyys. Erityisesti on edullista toimia 50°C:ssa ja sen yläpuolella lämmönkestävillä entsyymisysteemeillä, jolla alueella reaktioseoksen bakteeri-infektio vähenee. Vaihtoehtoisesti entsymaattinen reaktioseos voi sisältää bakteerinvas-15 täisiä aineita laajan bakteerikasvun estämiseksi.
Reaktioväliaineen ei tulisi sisältää merkittäviä määriä vetyperoksidia pelkistävää ainetta. Siten systeemin tulisi olla pääasiallisesti ei-pelkistävä systeemi.
Glukosonin pelkistäminen fruktoosiksi suoritetaan 20 tunnetuilla menetelmillä, esimerkiksi sinkillä ja etikkaha-polla, tai katalyyttisesti hydraamalla. Edullinen katalyytti on Raney-nikkeli, koska se ei jätä mitään jäännöksiä tai epäpuhtauksia fruktoosiin.
Tavallisesti käytetyssä menetelmässä glukosonia 25 hydrataan korotetussa paineessa ja lämpötilassa valitulla metallikatalyytillä, kunnes haluttu hydrausaste on saavutettu. Paine voi olla 100 - 700 ilmakehää ja jopa suurempi, kun taas lämpötila voi olla jopa n. 200°C. Edullisesti lämpötila on 100 - 150°C ja paine n. 500 ilmakehää.
30 Seuraavista esimerkeistä esimerkki 1 kuvaa tunne tun tekniikan tason mukaista menetelmää, ja esimerkki 2 valaisee keksinnön mukaista menetelmää.
5 71166
Esimerkki 1 (tekniikan tason mukainen menetelmä 0. mucidan huovastoa viljellään CS-patentin n:o 175 897 esimerkin 1 mukaisesti ja 15 g:aa (kuiva paino) vastaava määrä huovastoa suspendoidaan 3 Iraan 2,5-% glu-5 koosiliuosta, 0,05-m NaF, 10 l:n reaktorissa. Katalaasient-syymi, joka on immobilisoitu DEAE-selluloosalle (Cellex-D, valmistaja Bio-Rad Laboratories) suspendoidaan glukoosi-liuokseen.
Suspensiota sekoitetaan 25^C:ssa ja ilmastetaan 10 hapella. 24 tunnin kuluttua huovasto ja immobilisoitu entsyymi erotetaan sitten liuoksesta ensimmäisessä vyöhykkeessä ja saatu kirkas liuos hydrataan vedyllä Raney-nikkelin läsnäollessa 500 ilmakehän paineessa ja 100°C:ssa. Vesipitoinen seos suodatetaan kirkkaaksi katalyytistä, 15 poistetaan väriaine hiilellä ja ionit ioninvaihtohartsilla (anioninen ja kationinen), ja väkevöidään fruktoosi-siirapiksi alennetussa paineessa. Vaihtoehtoisesti vesipitoinen seos voidaan väkevöidä ja fruktoosi kiteyttää.
Fruktoosi, joka saadaan joko siirappina tai kitei-20 senä tuotteena, on laadultaan elintarvikkeeksi kelpaavaa.
Pääasiallisesti samat tulokset saavutetaan kun O. mucida korvataan seuraavilla organismeilla:
Polyporus obtusus Radulum casearium 25 Lenzites trabea
Irpex flanus Polyporus versicolor Pellicularia filamentosa ArmiIlaria mellea 30 Schizophyleum commune
Corticium caeruleum
Esimerkki 2
Esimerkin 1 menettely toistetaan, mutta korvataan 35 immobilisoitu katalaasientsyymi usealla metalliristikolla, jotka on päällystetty platinalla. Tulos oli käytännöllisesti katsoen sama.

Claims (7)

1. Menetelmä glukosonin valmistamiseksi, jossa menetelmässä glukoosia hapetetaan entsymaattisesti glukoosi- 5 2-oksidaasilla , tunnettu siitä, että glukoosin hapettaminen entsymaattisesti tapahtuu platinametallin läsnäollessa samanaikaisesti syntyvän vetyperoksidin hajottamiseksi .
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 10 tunnettu siitä, että entsymaattinen hapettaminen tapahtuu glukoosi-2-oksidaasia tuottavan mikro-organismin läsnäollessa immobilisoidussa muodossa upotettuna reaktio-väliaineeseen .
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, 15 tunnettu siitä, että platinametalli on ainakin yhden ristikon muodossa upotettuna hapetusväliaineeseen.
4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään useita tällaisia ristikolta.
5. Menetelmä patenttivaatimusten 1-4 mukaisella menetelmällä valmistetun glukosonin edelleen käsittelemiseksi, tunnettu siitä, että se pelkistetään fruktoosin saamiseksi.
6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, 25 tunnettu siitä, että pelkistäminen tapahtuu kata-lyyttisesti hydraamalla.
6 71166
7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että katalyytti on Raney-nikkeli.
FI820054A 1980-06-18 1982-01-08 Foerfarande foer framstaellning av glukoson FI71166C (fi)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16076280A 1980-06-18 1980-06-18
US16076280 1980-06-18
US8100823 1981-06-18
PCT/US1981/000823 WO1981003666A1 (en) 1980-06-18 1981-06-18 Process for making fructose

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI820054L FI820054L (fi) 1982-01-08
FI71166B true FI71166B (fi) 1986-08-14
FI71166C FI71166C (fi) 1986-11-24

Family

ID=22578329

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI820054A FI71166C (fi) 1980-06-18 1982-01-08 Foerfarande foer framstaellning av glukoson

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP0054067B1 (fi)
JP (1) JPS57500965A (fi)
AU (1) AU543686B2 (fi)
FI (1) FI71166C (fi)
HU (1) HU183630B (fi)
WO (1) WO1981003666A1 (fi)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4442207A (en) * 1982-06-30 1984-04-10 Nabisco Brands, Inc. Process for production of glucosone
WO1984000778A1 (en) * 1982-08-20 1984-03-01 Cetus Corp Process for the production of mannitol and sorbitol
DE3376751D1 (en) * 1983-03-11 1988-06-30 Kyowa Hakko Kogyo Kk Novel pyranose oxidase processes for the production and use thereof and test compositions for use therein
US4636464A (en) * 1983-03-11 1987-01-13 Kyowa Hakko Kogyo Co., Ltd. Pyranose oxidase, method of making and method of use
FR2792939B1 (fr) * 1999-04-27 2001-07-27 Roquette Freres Procede de preparation de fructose par hydrogenation de la glucosone
FR2801901B1 (fr) 1999-12-07 2003-11-14 Roquette Freres Procede de transformation de matieres organiques, en particulier saccharidiques, comprenant une etape d'oxydation enzymatique en presence de ruthenium ou palladium
AT513928B1 (de) * 2013-02-06 2015-06-15 Annikki Gmbh Verfahren zur Herstellung von Fructose

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE351431B (fi) * 1969-05-19 1972-11-27 Lyckeby Staerkelsefoeraedling
US4247641A (en) * 1979-05-29 1981-01-27 Cetus Corporation Method for producing epoxides and glycols from alkenes
US4246347A (en) * 1979-05-29 1981-01-20 Cetus Corporation Process for the production of fructose
US4351902A (en) * 1980-06-16 1982-09-28 Cetus Corporation Production of 2-keto-D-gluconic acid and hydrogen peroxide

Also Published As

Publication number Publication date
EP0054067B1 (en) 1985-09-18
FI71166C (fi) 1986-11-24
AU7413481A (en) 1982-01-07
AU543686B2 (en) 1985-04-26
JPS57500965A (fi) 1982-06-03
HU183630B (en) 1984-05-28
FI820054L (fi) 1982-01-08
WO1981003666A1 (en) 1981-12-24
EP0054067A1 (en) 1982-06-23
EP0054067A4 (en) 1982-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI69314B (fi) Foerfarande foer framstaellning av fruktos
US4440855A (en) Process for preparing L-glucosone
US4371618A (en) Process for enzymatically producing L-carnitine
US4321324A (en) Process for making glucosone
JPH02257885A (ja) グリセロールから１，３‐プロパンジオールを微生物学的に生成する方法
FI64641C (fi) Foerfarande foer kontinuerlig framstaellning av isomaltulos fron sackaros med tillhjaelp av isomaltulosbildande mikroor gaismer
FI71166C (fi) Foerfarande foer framstaellning av glukoson
EP0056038B1 (en) Carbohydrate process
CA1195276A (en) Process for production of glucosone
EP0220750B1 (en) A process for preparing uridine diphosphate-n-acetylgalactosamine
GB2179946A (en) Process for producing sugar mixture having high fructo-oligosaccharide content
Hey-Ferguson et al. Purification of a D-mannose isomerase from Mycobacterium smegmatis
US6500649B2 (en) Process for the conversion of organic materials, particularly saccharide materials, comprising an enzymatic oxidation step in the presence of ruthenium or palladium
EP0385486A1 (en) Process for producing fructose-1,6-diphosphate
US5912361A (en) Process for producing D-glucuronolactone
CA1150656A (en) Carbohydrate process
CA1169376A (en) Process for making fructose
CA1150655A (en) Process for making glucosone
EP1207206B1 (en) Process for enzymatically producing mannose
HU192765B (hu) Eljárás fermentációban keletkező glükonsav mennyiségének növelésére
GB2156817A (en) Method for producing reduced-form coenzyme
CS233867B1 (cs) Způsob oxidace D-glukosy na D-glukonovou kyselinu
HU182758B (en) Process for preparing glucosone and if desired fructose therefrom

Legal Events

Date Code Title Description
MM Patent lapsed

Owner name: STANDARD BRANDS INCORPORATED