FR2557138A1 - Procede de preparation de g- et a-cyclodextrine de haute purete - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE DE PREPARATION DE G- ET A-CYCLODEXTRINE DE HAUTE PURETE A PARTIR DE SUBSTRATS D'AMIDON PARTIELLEMENT HYDROLISES PAR DE L'A-AMYLASE, PAR CONVERSION PAR DE LA CYCLODEXTRINE GLUCOSYLTRANSFERASE. CETTE INVENTION EST CARACTERISEE PAR LE FAIT QU'UN OU PLUSIEURS PRECIPITANTS SONT AJOUTES AU SUBSTRAT D'AMIDON PARTIELLEMENT HYDROLYSE AVANT L'ADJONCTION DE L'ENZYME CYCLODEXTRINE GLUCOSYL-TRANSFERASE; COMME PRECIPITANT, ON PEUT UTILISER DES CETONES ALIPHATIQUES DE FORMULE GENERALE R COR (OU R ET R REPRESENTENT INDEPENDAMMENT L'UN DE L'AUTRE DES GROUPES ALKYLES A CHAINE DROITE OU RAMIFIEE EN C A C ETOU DES DERIVES PHENOLIQUES DE FORMULE GENERALE RRPHOH (OU R ET R REPRESENTENT L'HYDROGENE, UN GROUPE ALKYLE EN C A C OU FORMENT ENSEMBLE UN GROUPE PHENYLE ADJACENT CONDENSE, PH REPRESENTANT UN GROUPE PHENYLE ET OH UN GROUPE HYDROXY) ETOU UN DERIVE BENZENIQUE DE FORMULE GENERALE RRPH (OU R ET R REPRESENTENT L'HYDROGENE OU UN GROUPE ALKYLE EN C A C OU FORMENT ENSEMBLE UN GROUPE PHENYLE ADJACENT CONDENSE).

Description

L'invention concerne un procédé de préparation de y-

et a-cyclodextrine de haute pureté.

Il est connu que les cyclodextrines, (cycloamyloses, dex-

tine Scharding) sont des oligosaccharides cycliques constitués par des unités d'anhydroglucopyranose reliées entre elles par

des liaisons a(l-)4). Parmi ces cyclodextrines, les plus im-

portantes sont les a-, $-, respectivement y-cyclodextrines

(notées par la suite CD) qui ont un cycle à 6,7 respective-

ment 8 membres. En raison de leur structure à cavité, elles

1i: ont tendance à former des complexes d'inclusion. Elles pré-

sentent un grand intérêt dans l'industrie pharmaceutique et

alimentaire, car elles incluent les molécules les plus di- -

verses dans leur cavité et ainsi peuvent les protéger.

Les cyclodextrines se forment par dégradation enzyma-

tique de l'amidon et sont des composés non toxiques. Elles

SOint fabriquées à partir de l'amidon par addition d'une en-

zyme spéciale, dépolymérisant les a-glucans, la cyclodextrine-

ucosy:..-transférase (notée par la suite CGT) E.C 2&,1. 19). Cette enzyme est obtenue en général à partir de cultures en-submersion de Bacillus macerans, Bacillus polymixa, Bacillus stearothermophilus, Bacillus

circulans, Klebsiella pneumoniae, Bacillus species alkalo-

phile n 38-2, n 17-1. La CGT a une action spécifique, non hydrolytique, de dégradation de l'amidon reposant surtout sur le transfert du groupe glucosyle. L'enzyme peut utiliser tout substrat dans lequel se trouvent des

liaisons glucan (1-44), par exemple l'amylose, l'amylopec-

tine, le glycogène, etc... La CGT fabrique à partir de ces

substrats un mélange d'oligosaccharides linéaires et cy-

cliques, ce par quoi les oligosaccharides cycliques - la

e-cyclodextrine pour la plus grande part du mélange réac-

tionnel - sont formés dans une succession de réactions consécutives. La proportion des différents composants cyclodextrines les uns par rapport aux autres peut varier, quand on ajoute au mélange réactionnel contenant l'amidon et la CGT, des réactifs formant des complexes insolubles, parce que les

composants cyclodextrines qui forment avec l'agent comple-

xant le complexe le plus stable, se concentrent dans le mé-

lange réactionnel.

Il est connu que l'on peut obtenir un mélange de conversion comportant essentiellement de l'a-cyclodextrine,

par addition d'alcool aliphatique en C8 à C18.

Selon le brevet japonais n 51-12941, la formation d'a-CD est favorisée par exemple par l'adjonction d'un agent

de précipitation, le 1-décanol ou le 1-nonanol dans un hy-

drolysat d'amidon Dratiquement exempt de glucose.présentant un pouvoir réducteur de O à 2 équivalent-dextrose. Dans un des exemples de réalisation, il est décrit qu'avec le 1-décanol comme agent complexant, à 45 C et en 48 h, on

peut obtenir 36 % d'a-cyclodextrine.

Selon le brevet US-PS 3 640 847, on produit également un mélange de conversion contenant principalement de l'a-cyclodextrine à partir d'un hydrolysat d'amidon dont

le pouvoir réducteur ne dépasse pas 20 équivalents -

dextrose, par addition de précipitant contenant des chaînes aliphatiques comportant 8 atomes de carbone au moins. Les précipitants peuvent être par exemple des al- cools (1-octanol, 1-nonanol, 1-décanol, 1-undécanol, 1-dodécanol, 9-decem-1-ol, 1-octadécanol)des aldéhydes ( 1-décanal, 1dodécanal), des cétones ( 2-décanone),

des acides gras (acides 1-décanoique), des éthers (didécyl-

éther), des esters (méthyloctanoate, méthyldécanoate, mé-

thyldodécanoate), des thioalcools ( 1-décanthiol), des nitriles (1undécannitrile) ou des halogénures organiques (chlorure de 1-décyl), c'est-à-dire des composés carbonés aliphatiques, qui comportent dans leur groupe terminal du

soufre ou un atome d'électronégativité supérieure.

Selon un des exemples de réalisation, il se forme un mé-

lange de conversion à partir d'un hydrolisat d'amidon de

pommes de terre à 30 %, en présence de 1-décanol comme pré-

cipitant, à 55 C et pendant 3 jours. A partir de ce mélange

de convertion, on obtient 65 % du poids d'amidon en a-CD.

On connait de nombreuses molécules qui forment avec

l'a-CD des complexes d'inclusion soluble ou insoluble.

Peuvent convenir comme maolécule-incluse,par exemple des déri-

vés benzéniques halogénés, le benzène, le diphényl, le cy-

clohexane, le 4,4- dihydroxy-diphényl, le terphényl, l'o-

chlorophénol, l'aniline, la n-méthylaniline,la p-chloranili-

ne, l'éthylbromure, le 1,6-dibromohexane, le 1,4- dibromo-

butane, le chlorocétate d'éthyle,l'acide propionique, l'acide butyrique, l'acide capriolque, le diméthylglyoxime, le chlore et le brome élémentaires, l'iodure de potassium, le p-cimol, la pphénylènediacroléine, l'hydroquinone,

le vinyléthyléther, l'o-chlorohydroquinone, le 1,4-butandi-

thiol, le 1,6-hexaneditiôl, le (10-mercapto-décaméthylène)

éther, le sulfure de carbone. (Chem. Ber. 90, 2561/1957).

Dans le brevet US-PS 3 451 077, Armbruster,décrit également une méthode industrielle d'obtention d'a-CD à partir de mélanges de conversion d'amidon. Les molécules incluses formant des complexes d'inclusion insolubles avec l'a-CD peuvent être du cyclohexane, du tétrachloréthane, du trichloréthylène, du benzène, de l'hexane, du 1-octanol, du toluol, du sulfure de carbone. L'application pratique de cette méthode est rendue difficile par le fait que le mélange de conversion et les intermédiaires de traitement sont difficiles à purifier ensuite. A la base de ces difficultés se trouvent d'une part la mauvaise filtrabilité que l'on attribue à la formation de produits d'addition intramoléculaire hydrophobes de l'amidon non converti, d'autre part le point d'ébullition élevé d'une partie du

précipitant, qui rend difficile la séparation du précipi-

tant par entraînement à la vapeur.

Il est connu que la y-CD forme des complexes d'in-

clusion avec les molécules suivantes:

des dérivés benzèniques chlorés, le benzène, des cycloalka-

nes, le cyclohexanol, la naphtaline, l'anthracène, le

9,10-dichloroanthracène, le diphényl, le terphényl, l'anili-

ne, la N-méthylaniline, la N,N-diméthylaniline, le bromure d'éthyle, la 8oxyquinoléine, l'o-chlorophénol, l'iodure de potassium, le p-cimol, l'éphédrine (Chem. Ber. 90, 2561/1957) Les molécules incluses n'ont jamais encore été utilisées pour la fabrication industrielle de y-CD dans des procédés de

conversion de l'amidon.

Des chercheurs japonais ont décrit un procédé par lequel on peut isoler la y-CD à partir de l'eau mère de

cristallisation résultant de la formation de ^-CD.

(Horikoshi et al.; Proceedings of 1st International Con-

ference of Cyclodextrins, Budapest, 1981. Reidel Publ. Co. 1982). Les eaux mères résultant de la préparation de e-CD entreprise avec de la CGT provenant de la souche species alcalophile n 38-2, sont traitées par de l'amyloglucosidase dans le but de dégrader les dextrines

linéaires. Les glucoses apparaissant au cours de la réac-

tion sont séparés du mélange par échange d'ions (diaion FRK-O1), la y-CD est séparée sur une colonne filtrante(Toyo

Pearl HW 40 et la -CD cristallise après évaporation et puri-

fication de l'éluat. Le procédé a le désavantage que le rende-

ment en y-CD est assez mauvais: 20 Kg par tonne d'amidon de pommes de terre utilisé, ceci parce que le procédé n'est

pas orienté sur la préparation de y-CD.

Un but de l'invention est la mise au point d'un

procédé par lequel on peut préparer au choix principale-

ment de l'a-CD ou principalement de la y-CD à partir

de produits de départ divers.

On a trouvé que, de manière surprenante, un tel procédé est réalisable; il se fonde sur la consécutivité de la formation de CD que l'on a mise en évidence lors du travail de recherche. Selon ce mécanisme de réaction, la e-CD et la y-CD se forment à partir de l'a-CD déjà formée, et la y-CD se forme en effet dans la dernière phase de la réaction, quand l'enzyme est déjà inactivée en grande partie. Il apparaît alors que dans la suite de

réactiorsconsécutives, la quantité d'a-CD formée initiale-

ment limite la quantité de y-CD, c'est-à-dire que, quand on augmente la vitesse de formation initiale de l'a-CD, on agit avantageusement sur la formation ultérieure de y-CD. Il est connu qu'en raison de la grande différence de diamètre entre les cavités de l'a-CD et de la y-CD, les précipitants pour l'a-CD ne forment dans les cavités moléculaires de la yCD que des complexes de stabilité insuffisante, et dans l'excès de précipitant, il ne se

forme pas ou -que peu de y-CD.

Il a été trouvé que la quantité de y-CD dans le milieu réactionnel croit quand on ajoute au mélange de conversion un mélange des précipitants de l'a-CD et de la y-CD. Les conditions réactionnelles sont choisies de façon que la formation de y-CD ait lieu aussi vite que possible, c'est-à- dire que la fonction de l'enzyme CGT doit être optimisée, et que l'on doit, dans la mesure du possible,

éviter toute action de dismutation.

Comme les recherches l'ont montré, pour produire

les divers composants cyclodextrine, on utilise n'impor-

te quelle sorte d'amidon contenant de l'amylose et de l'amy-

lopectine (par exemple l'amidon de pomme de terre, l'amidon de mais, l'amidon de mals waxy, le glycogène d'amidon de céréales exempt de eamylase, etc...), si, quand on les soumet à l'hydrolyse partielle,il résulte un hydrolysat

partiel ayant un pouvoir réducteur d'au plus 8 équiva-

lent -dextrose (on dose les équivalent- dextrose par DIN 1263). L'a amylase employée pour l'hydrolyse peut être d'origine quelconque, par exemple provenir de Bacillus

subtilis, Bacillus polymixa, Bacillus licheniformis, Asper-

gillus niger, Aspergillus oryzae, etc... Dès le début de la phase initiale d'hydrolyse partielle, on prend soin qu'aucune dismutation ne se produise par manque d'accepteur

de glucosyl.

Apres que l'on ait séparé la y-CD du mélange réac-

tionnel, il se forme aussi - à condition que l'enzyme n'ait pas perdu entre-teimps son activité- dans le mélange

réactionnel restant une quantité importante de e-CD.

Selon l'invention, pour produire de l'a-CD ou de la y-CD, on combine les précipitants. Si l'on veut obtenir

principalement de l'a-CD, on emploie comme précipitant sélec-

tif de l'a-CD des cétones aliphatiques infêrieuresSi l'1on veut former autant de y-CD que possible, on ajoute à la

cétone ci-dessus également un dérivé phénolique alkyl-

substitué ou condense.

Dans le procédé selon l'invention, comme produit de départ,

on peut utiliser de l'amidon de mals, préalablement par-

tiellement hydrolysé. La dégradation partielle peut être menée avec de l'a-amylase provenant de bacilles, en pré-

sence d'ions calcium, à pH environ 7, à chaud, par exem-

ple à 80 C.Quand le pouvoir réducteur de l'hydrolysat

descend en dessous de 8 équivalent_ dextrose, la dégrada-

tion enzymatique est interrompue par inactivation à la

chaleur ( par exemple à 120 C sous une pression de 1 bar).

De cette façon, on obtient environ uf flydrolisat d'amidon

à 10 à 40 % en poids contenant un mélange de dextrine-

dont la longueur des chaînes est relativement élevée et ayant tendance à une rétrogradation rapide. Comme les

produits de rétrogradation sont moins accessibles à l'ac-

tion de la CGT, on doit ajouter l'enzyme CGT aussitôt après

l'inactivation de l'a-amylase, afin d'éviter la rétrogra-

dation. L'enzyme utilisée provient de Bacillus species.

En particulier, on peut utiliser de l'enzyme CGT produi-

te par Bacillus species BM 10-68 MNG 00154. Pour favori-

ser la formation rapide d'a-CD et de y-CD, les solutions de dérivés phénoliques dans des cétones aliphatiques inférieure sont ajoutées. Comme cétone, on entend par

exemple de l'acétone, de la diéthylcétone, de la méthyl-

éthylcétone, de la méthylpropylcétone, de la méthylisobu-

tylcétone; comme dérivés phénoliques condensés, on peut

utiliser du 1-naphtol et du 2-naphtol; comme dérivés phé-

noliques alkyl-substitué, on peut utiliser du 2,4-diméthyl-

phénol et du 2,6-diméthylphénol.

Si l'on ajoute comme précipitant sélectif pour l'a-CD l'une des cétones aliphatiques ci-dessus, on obtient, en 24 heures, à 50-70 C et en présence d'une quantité de précipitant de 2-15 % en volume, avec un rendement par

rapport au substrat d'amidon de 25 à 40 % en a-CD.

Si l'on emploie une cétone aliphatique comme préci -

pitant, l'équilibre pour la convertion de l'amidon cataly-

sé par CGT, est atteint après environ 24 heures. Dans le mélange réactionnel, il se trouve principalement de 'a-CD, à côté d'un peu de 6CD. L'équilibre est indépen-

dant de la concentration en enzyme employée.

En utilisant des précipitants combinés les uns aux

autres, on peut obtenir un rendement plus fort en y-CD.

Comme combinaison de précipitant favorisant la formation

de y-CD, on peut citer en particulier: la méthyléthylcé-

tone et le 2,4-diméthylphénol ou la méthyléthycétone et

le 1-naphtol dans des proportions pondérales de 1: 1.

Avec ces combinaisons, on peut escompter un rendement en y-CD allant jusqu'à 35 %, à partir d'un hydrolysat d'amidon de mals à 35 % en poids, soumis à l'action de la CGT, à une température de 35-45 C, et pour un temps de réaction -de 20-50 heures, avec une quantité de précipitant de

% en volume.

On peut isoler la y-CD du mélange de conversion de la manière suivante: les complexes de 6-CD et de y-CD

insolubles dans le mélange de conversion sont filtrés.

Le gâteau est alors extrait à chaud avec du méthanol dans le but de séparer le précipitant. La y-CD obtenue est alors extrait-sélectivement par du méthanol aqueux à 66 %, chaud. L'extrait est débarassé des ions et des impuretés non ioniques contenues dans le substrat et le précipitant par passage sur des adsorbants polymères (Amberlite XAD-2, XAD-4, Roehm and Hass Comp. Philadephia; Diaion HP-20, Mitsubishi Chem. Ind. Ltd. Tokio)et sur des échangeurs anions, cations (Varion AD et Varion KS Amberlite IR 120 IRA 410). L'effluat obtenu est évaporé jusqu'à une teneur

de 20 % en poids sec et de plus purifié au charbon actif.

La solution de y - CD éclaircie est alors évaporée -

jusqu'à une teneur de 50 % en poids sec. La y-CD est

alors cristallisée de l'eau.

La a-CD est isolée du mélange de conversion comme suit: afin de dégrader l'amidon non transformé, on

ajoute au mélange de conversion de l'amyloglucosidase.

L'excès de précipitant est éliminé par entrainement à

la vapeur. La solution restante est concentrée au cinqui-

ème de son volume et est alors refroidie. Par adjonction de cyclohexane, le complexe a-CD cristallise. Il est

alors filtré et séché.

Durant les essais, la cyclodextrine est dosée par chromatographie sur couche mince (SZejtli J.: Cyclodextrins, Their Inclusion Complexes P.5354, Akadémia Kiad6, Budapest, 1982). L'activité de l'enzyme CGT est mesurée selon la méthode de Kitahata (Okada,

Kitahata, US-PS 3 888 738). L'activité de l'amylase uti-

lisée pour l'hydrolyse est déterminée par la méthode

de Sandstedt (Cereal Chem. 16, 712/1939).

Les exemples suivants permettent de mieux comprendre

l'invention sans toutefois en limiter la portée.

EXEMPLE 1

PREPARATION D'UN MELANGE DE CONVERSION CONTENANT

PRINCIPALEMENT DE L'a-CYCLODEXTRINE On met en suspension dans 340 g d'eau, 170 g d'amidon de mais et on amène le pH de la suspension d'abord à une valeur de 5 à 6 avec de l'acide chlorhydrique à 10 % en poids, puis à une valeur de 7,1 à 7,4 avec une suspension de Ca(OH)2 à 10 % en poids. On dissout alors

l'amidon à l'aide d'a-amylase (NOVO Industri A.S.

Koppenhagen, Typ BAN 240 L). On soumet alors pendant minutes, à 80 C, l'amidon à l'action de l'amylase, à raison de 2 unités SKB par gramme d'amidon (unité SKB: Sanstedt, Kneen, BergstrOm: Cereal Chem. 29, 108 (1952)). Finalement, on inactive l'excès d'enzyme

par un traitement à chaud à 120 C pendant 30 minutes.

L'hydrolysat obtenu a un pouvoir réducteur de 7,4

équivalent dextrose.

En vue de la conversion, on remplit les

petits tubes d'une contenance de 5 ml d'un réacteur-

bloc approprié avec des doses de 3 ml d'hydrolysat, auquel on ajoute, à 45 C de l'enzyme CGT à raison de 24 unités Kitahata par gramme d'amidon (unité Kitahata: unité d'activité de l'enzyme CGT; Kitahata, Tsuyama, Okada: Agr. Biol. Chem. 38, 387 (1974)). L'enzyme provient de Bacillus species BM-10-38, MNG 00154. Dans chaque petit tube, on introduit 500 Al de précipitant, c'est-à-dire: 1-octanol, 1-décanol, 1-octadécanol, méthyléthylcétone (MEK), diéthylcétone (Et2CO), méthylpropylcétone (MEPROK), méthylisobutylcétone (MIBUK), acétone, eau distillée. La conversion se produit pendant jours, sous agitation continue, à 45 C. De chaque petit tube, on prélève chaque jour un échantillon

2 5 5 7 1 3 8

et on détermine par chromatographie sur couche mince la teneur du mélange de conversion dans les différents composants cyclodextrines. Les résultats de l'analyse par chromatographie sur couche mince sont exploités par une méthode semi-quantitative. Les résultats

sont iassemblés dans le Tableau 1.

TABLEAU 1

% p/v a-CD 6-CD y-CD Jour n P 123 5 2 3 1 2 3 523 5 123 5 Précipitant 1octanol 6 8 5 1 3 7 7 4 - - 1 1

1-décanol 6 10 12 3 4 7 6 6 - 1 1 -

1-octadécanol 8 7 5 2 2 2 4 2 - _ 1 -

MEK 8 7 7 4 6 7 - 2 2 -

Diéthylcétone 8 8 7 4 4 5 - 2 4 -

MEPROK 6 8 7 2 3 3 - 2 2

MIBUK 5 3 4 4 8 8 - 1 1

acétone 3 4 2 3 3 2 - 1 1 eau 3 3 2 2 3 3 - 1 1

EXEMPLE 2

PREPARATION D'UN MELANGE DE CONVERSION CONTENANT

PRINCIPALEMENT DE LA y-CYCLODEXTRINE Comme à l'Exemple 1, on garnit les tubes d'un réacteur bloc par des doses de 3 ml d'hydrolysat d'amidon de mais. On ajoute alors de la CGT à raison de 24 unités Kitahata par gramme d'amidon, à 45 C. On ajoute alors dans chaque tube, 500 ml de précipitant, par exemple, de la méthyléthylcétone (MEK), et du toluol, de la

diéthylcétone (Et2CO) et du toluol, de la méthyliso-

butylcétone (MIBUK) et du toluol, MER et du xylol, Et2CG et du xylol, MIBUK et du xylol,(les proportions

2 5 5 7 1 3 8

étant 1/1 en volume, MEK et le 1-naphtol, MEK et le 2,4-diméthylphénol (2, 4-DMF)(dans des proportions de 1/1 en poids), finalement le toluol seul. Tous les jours, des échantillons sont prélevés et analysés par chromatographie sur couche mince. Les résultats

sont présentés dans le Tableau 2.

TABLEAU 2

% p/v a-CD B-CD y-CD Jour n 1 2 3 1 2 3 1 2 3 Précipitant

MEK +toluol 3 2 1 4 10 16 - - -

Et2CO +toluol 4 7 4 5 8 15 - 1 2

MIBUK+ toluol 3 1 1 3 10 17 - - -

MEK + xylol 5 5 3 6 10 14 - 2 1 Et2CO + xylol 5 4 3 5 9 10 - 3 3

MIBUK + xylol 3 2 1 8 12 18 - - -

MEK + 1-naphtol 4 3 1 6 11 15 7 13 10

MEK + 2,4-DMF 4 2 0 5 5 12 6 15 14

Toluol 3 1 1 4 6 12 - - -

EXEMPLE 3

PREPARATION D'UN MELANGE DE CONVERSION CONTENANT

PRINCIPALEMENT DE LA y-CYCLODEXTRINE L'hydrolysat d'amidon préparé comme à l'Exemple 1 subit une conversion menée de la même façonqu'à l'Exemple 1, à une température de réaction de 40 C. Les combinaisons de précipitants sont données dans le Tableau 3 dans des

proportions de 1/1 en poids. On utilise des doses de 500 il.

de mélange de précipitant. La conversion dure 2 jours. Le résultat de l'analyse en cromatographie sur couche mince des échantillons

2557 138

prélevés chaque jour sont présentés dans le Tableau 3.

TABLEAU 3

% p/v x-CD 6-CD y-CD Jour n 1 2 1 2 1 2 Précipitant

MEK + 2,4-DMF 4 1 8 10 7 13

MEK + 2,6-DMF 4 2 8 9 2 10

MEK + 1-naphtol 6 1 9 8 5 14 MEK + 2-naphtol 6 4 6 8 7 9 Naphtaline 3 1 9 10 5 5

Phénol 1 I 2 3 - -

Eau 2,4-DMF 1 - 4 3 1 1 Eau 1-naphtol 1 - 5 5 1 2

EXEMPLE 4

PREPARATION D'a-CYCLODEXTRINE BRUTE A 500 ml d'hydrolysat d'amidon de mais préparé comme à l'Exemple 1, on ajoute de la CGT à raison de

unités Kitahata par gramme d'amidon. On agite conti-

nuellement pendant 50 minutes à 45 C. On ajoute alors ml de méthyléthylcétone. On monte alors la température

à 55 C, et la conversion de poursuit pendant 10 heures.

Le pH du mélange réactionnel est ajusté à 4,3. On ajoute alors au mélange de l'amyloglucosidase à raison de

1 unité AGU par gramme d'amidon (AGU: unité amylo-

glucosidase. L'enzyme employée ici est commercialisée

par NOVO Industri A.S. Koppenhagen, de type AMG 150 L).

La fraction d'amidon de poids moléculaire élevé, en excès, qui n'a pas réagi, est hydrolysée à 55 C pendant

16 heures. Dans le but d'éliminer l'excès de méthyléthyl-

acétone, le mélange réactionnel est entralné à la vapeur sous pression atmosphérique, et ensuite réduit au cinquième de son volume. Après un refroidissement à C, on ajoute 5 ml de cyclohexane. Le mélange est maintenu pendant 16 heures à 5 C, et agité de nombreuses fois. Le complexe cyclohexane-a-cyclodextrine cristallisé est récupéré par filtration et séché au dessicateur. On

obtient 34 g de complexe d'a-cyclodextrine brut.

EXEMPLE 5

PREPARATION DE y-CYCLODEXTRINE BRUTE A 500 ml d'hydrolysat d'amidon de mais préparé comme à l'Exemple 1, on ajoute de la CGT à raison de unités Kitahata par gramme d'amidon. Le mélange est alors agité sans arrêt pendant 50 minutes à 45 C. On ajoute alors 50 ml d'un mélange de méthyléthylcétone et de 1-naphtol dans des proportions pondérales de 1/1 e pH est de l'ordre de 5,5 à 6,5. La conversion de poursuit alors à cette température pendant 24 heures, sous agitation continue. On filtre alors le mélange réactionnel et on sèche le précipité. On obtient

120 g de complexe de la y-cyclodextrine brut.

EXEMPLE 6

PREPARATION DE COMPLEXE DE LA $-CYCLODEXTRINE

Apres filtration des complexes de la y-cyclo-

dextrine conformément à l'Exemple 5, le filtrat résul-

tant est maintenu pendant 2 jours à 40"C. Le complexe (méthyléthylcétone/1-naphtol)-e-cyclodextrine cristallise alors. Les cristaux sont filtrés et séchés. On obtient

14 g de complexe de la $-cyclodextrine brut.

EXEMPLE 7

g de y-cyclodextrine brute préparée confor-

mément à l'Exemple 5 sont mis en suspension dans 150 ml d'eau. La suspension est rendue alcaline par addition de 2 ml de soude à 40 %. Le précipitant est alors extrait par 160 ml de 1-butanol. L'extrait est ensuite purifié par échange d'ions. La moitié de la phase aqueuse est alors passée sur une colonne de 200 ml de volume à lit mixte contenant du Varion KS (H+) et du Varion AD (OH-) (Nitrokémiai Ipartelepec, FUzfo)

et ensuite sur une colonne de 100 ml à phase station-

naire de Diaion HP-20 (Mitsubishi Chemical Ind. Ltd., Tokyo). L'autre moitié de la phase aqueuse est d'abord passée sur une colonne à lit mixte d'Amberlite IR 120 (H) et d'Amberlite IRA 400 (OH-) (Roehm and Haas, Philadelphia) et ensuite sur une colonne à phase stationnaire de 100 ml contenant de

l'Amberlite XAD-4.

Durant la chromatographie, on suit le taux de naphtol de l'effluent par chromatographie sur couche mince. Le taux ionique, en particulier la conductibilité

apparente est suivie par conductimétrie un conducti-

* mètre de type Radelkis OK 102/1). Les résultats sont

présentés dans le Tableau 4.

TABLEAU 4*

Conductibilité Matériau utilisé Taux denaphtol Conductibilité apparente (as) Produit de l'extraction au butanol+++ 149000 Eluat de Varion KS + AD + 180 Eluat de Diaion HP-20 + 130 Eluat d'Amberlite

IR + IRA 400 + 115

Eluat d'Amberlite

XAD-4 80

* la signification des symboles apparaîtront à la fin

des exemples.

EXEMPLE 8

PURIFICATION DE LA y-CYCLODEXTRINE BRUTE 3 parties de 100 g de ycyclodextrine préparées conformément à l'Exemple 5 sont mises en suspension chacune dans 200 ml d'eau. On ajoute alors aux premières suspensions 400 ml de méthanol, à la deuxième 400 ml d'éthanol, et à la troisième 400 ml de 2-propanol. Les mélanges sont chauffés à reflux pendant 1 heure. La

purification se fait ensuite par échange d'ions confor-

mément à la méthode décrite à l'Exemple 7. Les résultats

de l'analyse de l'éluat sont rassemblés dans le Tableau 5.

TABLEAU 5*

CH3 OH/H20 C2H5OH/H20 CH3 CH(OH)CH3/H20

2:1 2:1 2:1

Extrait de départ Taux de naphtol ++ ++ Taux de y-CD +++ +++ ++ Eluat de arion KS + AD Taux de naphtol + Taux de y-CD +++ +++ ++ Eluat d'Amberlite

IR 120 +IRA 400

Taux de naphtol + + Taux de y-CD ++ ++ + Eluat d 'Amberlite XAD-4 Taux de

naphtol - -

Taux de y-CD +++ ++++ La comparaison des activités des différents

échangeurs d'ions montre que l'extrait de y-cyclo-

dextrine fait avec le méthanol du fait de son taux réduit en naphtol, peut également être purifié par la

résine échangeuse d'ions Varion.

EXEMPLE 9

PREPARATION DE y-CYCLODEXTRINE PURE ET DE COMPLEXE DE LA y-CYCLODEXTRINE

g de y-cyclodextrine brute préparés confor-

mément à l'Exemple 5 sont chauffés durant 1 heure dans 250 ml de méthanol, sous reflux. La matière solide est alors filtrée, et chauffée dans un mélange de 500 ml de méthanol et 250 mi d'eau de nouveau pendant 1 heure sous reflux. L'extrait obtenu est filtré, on laisse reposer le filtrat pendant une nuit et on sépare le complexe de la B-cyclodextrine précipité par filtration. On obtient

26 g de complexe de la e-cyclodextrine.

Le filtrat est alors passé sur une colonne à lit mixte contenant 20 ml de Varion KS (H) et selon

le cas Varion AD (OH-) à une vitesse de 30 ml par heure.

L'éluat résultant de la colonne est alors passé à la même vitesse dans une colonne d'adsorption contenant ml d'Amberlite XAD-4. On évapore alors environ 700 ml de liquide, jusqu'à obtenir un taux de solide de 25 % en poids. La solution est alors clarifiée par 4 g de charbon actif et de nouveau évaporée, jusqu'à ce

que le taux de solide atteigne 55 à 60 % en poids.

La y-cyclodextrine cristallise alors. Apres filtration

et séchage, on obtient 20,1 g de y-cyclodextrine cris-

tallisée.

LEGENDES POUR LES TABLEAUX 4 ET 5

+++ par élution, on obtient au front une tache plus grosse que la tache de départ (la tache de naphtol

est brune, celle de y-cyclodextrine est jaune orange).

++ La tache est aussi grosse que la tache de départ.

+ La tache est plus petite que la tache de départ.

+ La tache est pratiquement imperceptible.

- Pas de tache perceptible à l'oeil nu.

Claims (9)

REVENDICATIONS

1. Procédé de préparation de y- et a-cyclodextrine de haute pureté à partir de substrats d'amidon à pouvoir réducteur faible partiellement hydrolysés par de l'a-amylase, par utilisation de cyclodextrine glucsyltransférase, et caractérisé en ce que l'on convertit le substrat d'amidon à pouvoir réducteur faible partiellement hydrolysés par de l'a-amylase avec de la cyclodextrine glucosyl-transférase par addition d'un précipitant qui peut être une cétone

aliphatique de formule générale R1COR2 (o R1 et R2 repré-

sentent indépendemment l'un de l'autre des groupes alkyles à chaîne droite ou ramifiée en C1 à C6')et/ou un dérivé

phénolique de formule générale R3R4PhOH (o R3 et R4 repré-

sentent l'hydrogène, un groupe alkyle en C1 à C4 ou forment

ensemble un groupe phényle adjacent condense, Ph représen-

tant un groupe phényle et OH un groupe hydroxy) et/ou un dérivé benzénique de formule générale R5R6Ph(o R5 et R6 représentent l'hydrogène ou un groupe alkyle en C1 à C4 ou forment ensemble un groupe phényle adjacent condensé), et on isole du mélange de conversion l'a- respectivement y-cyclodextrine selon le cas sous forme brute ou après

purification ultérieure sous forme pure.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cétone aliphatique utilisée est choisie parmi

l'acétone, la diéthylcétone, la méthyléthylcétone, la méthyl-

isobutylcétone et la méthylpropylcétone.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dérivé phénolique utilisé est choisi parmi le 2,4- diméthylphénol, le 2,6diméthylphénol, le 1-naphtol,

et le 2-naphtol.

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dérivé benzânique utilisé est choisi parmi le

toluol, le xylol ou la naphtaline.

5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, carac-

térisé en ce que pour préparer la y-cyclodextrine, on ex-

trait l'excès de précipitant avec un alcool inférieur, de préférence le méthanol, on extrait la y-cyclodextrine avec un alcool inférieur, de préférence le méthanol, aqueux à

-70 %, on purifie l'extrait sur des adsorbants à polymè-

res et des résines échangeuses d'ions et on cristallise

la y - cyclodextrine du mélange.

6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4,

caractérisé en ce que pour préparer l'a-cyclodextrine, on hydrolyse les dextrines formées dans le mélange de conversion à coté du complexe cétonea-cyclodextrine, comme la e-cyclodextrine et la y-cyclodextrine, on élimine l'excès de précipitant par entraînement a la vapeur, on forme un complexe de cyclohexane et d'a-cyclodextrine et

on cristallise ce complexe.

7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, carz

térisé en ce que pour l'extraction de l'excès de précipi-

tant, on utilise le méthanol, l'éthanol, le propanol,

l'isopropanol, le butanol, en particulier le méthanol.

8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5,

caractérisé en ce que pour l'extraction de la y-cyclodex-

trine, on utilise un mélange méthanol/eau ou éthanol/eau,

de préférence un mélange méthanol/eau.

9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en

ce que pour former des complexes ternaires de cyclodextri-

ne, en particulier de la y-cyclodextrine, on utilise la cétone aliphatique ajoutée à titre, de:précipitant en comb:

naison avec le dérivé phénolique ajouté à titre de préci-

pitant.