NO134953B - - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte ved fremstilling av amylosepulver med krystallinsk skruelinjeformig struktur, lavt vanninnhold, god oppløselighet og god smaksbibeholdende evne, fra en amyloseoppløsning som er fremstilt ved at en stivelsessuspensjon er gelatinert eller forvæsket enten ved høy temperatur eller ved anvendelse av et forvæskende enzym til en DE-verdi på 0,5 - 2,0, hvorefter amylopektinets forgreninger er hydrolysert med en isoamylase, hvilken fremgangsmåte kjennetegnes ved at amylosen felles enten ved tilsetning av et felningsmiddel som butanol til en oppløsning som har en konsentrasjon på 5 - 15% og en temperatur over 80°C, eller ved langsom avkjøl-ing av en oppløsning som har en konsentrasjon på 10 - 20% og en temperatur over 100°C, for å danne et krystallinsk bunnfall med et lite vanninnhold, bunnfallet avvannes delvis ved filtrering eller sentrifugering, og det avvannede bunnfall sprøytetørres så til et pulver under anvendelse av en tørrelufttemperatur under 100°C og en innløpstemperatur av materialet på under 45°C.

Fra patentansøkning nr. 236/69 er der kjent en fremgangsmåte ved fremstilling av maltitol som fremstilles fra en maltose-oppløsning. Denne maltoseoppløsning er fremstilt fra stivelse ved behandling med u-l,6-glucosidase og en tilstrekkelig mengde S-amylase til å få fullstendig nedbrytning av stivelsen. Patent - ansøkning nr. 4616/69 angår en fremgangsmåte ved fremstilling av pulverformige stivelsessukkere som fremstilles fra en stiv-elsesoppslemning med en DE-verdi på ikke over 35 som behandles med a-1,6-glucosidase og amylase , hvorefter den erholdte oppløs-ning konsentreres og sprøytetørres i en relativt høy konsentrasjon. På bakgrunn av disse ansøkninger er det ikke kjent eller nærliggende at det ved foreliggende fremgangsmåte er mulig å fremstille et amylosepulver med den spesielle struktur og de spesielle, fordelaktige egenskaper som er omtalt nedenfor.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere. Fremstilling av rettkjedet amylose fra stivelse utføres på den måte som er beskrevet i detalj i britisk patentskrift 1.268.443- En stivelsessuspensjon forvæskes enten ved en høy temperatur på l60°C, eller ved anvendelse av et forvæskningsenzym til en DE-verdi på 0,5 - 2,0. Derefter lar man en isoamylase, f .eks. en isoamylase fremstilt av bakterier av arten Pseudomonas amyloderamosa (ATCC nr. 21262) eller pullulanase produsert av Aerobacter aerogenes (ATCC nr. 8724) som hydrolyserer amylopectinets a-1,6-glucosidbindinger, innvirke på det slik at forgrenings - bindingene i amylopectinet. hydrolyseres under dannelse av rette molekyler av amylosetype. På denne måte oppnåes lavmolekylær amylose som hovedsakelig består av polymerer med en gjennom-snittlig polymerisasjonsgrad på ca. 30 - 20. Ved endegruppe-bestemmelser ifølge metoden med en sur oxydasjon med perjodat har man vist at polymerisasjonsgraden i det vesentlige er ca. 20 - 30. Ved Smith's nedbrytningsmetode har man også bevist at hydrolyseproduktet er et amylopolysaccharid hvis molekyler er praktisk talt uten forgreninger. Det hydrolyserte produkt er meget oppløselig i vann, og oppløsningen har en relativt lav viskositet. I. oppløsning utviser produktet mer en trådbindende tendens enn stivelsens tregtflytende egenskaper, som man skulle vente seg fra molekylstrukturen. I en vannoppløsning gir produktet blåfarve ved reaksjon med jod, som viser at den har en skruelinjeformet molekylstruktur, og den faller ut av oppløsning ved lav temperatur. Røntgendif f raksjon viser at produktet har en krystallstruktur efter tørring. Man har derfor undersøkt mulig-heten av å tørre amylosen til et pulver, og samtidig holde den så krystallinsk som mulig.

Å tørre en slik forvæsket stivelse ved hjelp av varme valser, slik som ved fremstilling av gelatinert stivelse, kan synes å være en anvendbar tørrefremgangsmåte. Den aktuelle sub-stans som har et altfor høyt vanninnhold til å motstå gelatinering ved oppvarmning, tørrer imidlertid med lav virkningsgrad.

Er den en gang blitt gelatinert, har den en sådan uregelmessig molekylorientering at den må males innen den overføres til fast form. Dessuten er en fornyet oppløsning meget vanskelig. På den annen side har den amylose som faller ut fra en reaksjonsopp-løsning, et altfor høyt vanninnhold til at den umiddelbart kan avvannes, og den krever meget varme for tørring. Der er også store vanskeligheter med vannvaskning, separasjon og filtrering av bunnfallet. Det er derfor nødvendig å separere amylosen fra vann og rense amylosen i form av krystaller, hvorved produktets vanninnhold reduseres. Dette utføres på to måter. Den ene måte er å danne og felle ut et kompleks av amylose og f.eks. butanoi, ved tilsetning av butanol, en organisk syre eller et annet felningsmiddel til amylosen. En 5 - 15%-ig oppløsning av amylose oppvarmes til over 80°C for å sikre en homogen oppløsning, hvorefter butanol tilsettes til et metningspunkt. Blandingen av-kjøles langsomt over et tidsrom av 20 timer, hvorved butanolkomplekset faller ut. Således erholde9 et krystallinsk felningsprodukt som har et lavt vanninnhold og er lett å skille fra vann. Efter avtrekning av væsken ved sentrifugering erholdes et rent amylosekompleks. Den annen metode består i følgende trinn: En amylolysert stivelsesoppløsning med en konsentrasjon på 10 - 20% oppvarmes til over 100°C, slik at en fullstendig homogen oppløs-ning erholdes. Denne oppløsning avkjøles så langsomt som mulig, og det dannede krystallinske produkt adskilles ved sentrifugering. Den gjenværende væske oppvarmes atter til fullstendig opp-løsning, hvorefter oppløsningen avkjøles langsomt og filtreres eller sentrifugeres, innen fullstendig geldannelse finner sted. Produktet hadde et vanninnhold iavere enn 80% og en så lav viskositet at den efterfølgende behandling ble lettet. Det er meget lett å danne et krystallinsk felningsprodukt på denne måte når man anvender isoamylase fremstilt av bakterier av slekten Pseudomonas. De amylosefelningsprodukter som ble fremstilt i henhold til de to ovenfor beskrevne metoder, ble sprøytet ut ved hjelp av en høytrykkspumpe fra toppen av en tørrekolonne gjennom et munnstykke eller via en roterende skive. Tørreluftens temperatur var lavere enn 100°C, og amylosetemperaturen ble holdt under 45°C for å unngå gelatinering eller å gjøre produktet uopp-løselig.

De derved erholdte pulvere var hvite stivelsespulvere med en meget lav volumvekt, og deres vanninnhold var ikke høyere enn 10%. Røntgendiffraksjon viste at produktene var porøse, krystallinske pulvere med utpreget krystallinitet. Særlig det tørre pulver fra butanolkomplekset viste seg å beholde meget av den skruelinjeformede krystallinske struktur fra den opprinnelige amylosesubstans.

Vedrørende fuktighetsabsorpsjon i luft har forsøk vist at pulverne langsomt absorberer vann ved relative luftfuktigheter over 80%, og de begynner også å absorbere luktstoffer. På grunn av disse egenskaper viser pulverne seg å være effektive som porøse absorpsjonsmidler. Vedrørende oppløseligheten i vann kan pulverne raskere dispergeres og oppløses i vann enn pulvere som er fremstilt ifølge vanlige fremgangsmåter, og de danner lettere homogene oppløsninger, hvilket er meget gunstig ved oppløsning og gelatinering. Vanlige produkter som er tørret på varme valser, er meget hårde og meget vanskelige å oppløse. De har en høy spesifikk vekt og en meget dårlig oppløselighet og aromabindende egenskaper. Den høye varme under tørreprosessen forårsaker dessuten partiell nedbrytning av amylosen og gjør det umulig å fremstille rene produkter med jevn kvalitet. De amylosepulvere som er fremstilt i henhold til sprøytetørremetoden i henhold til oppfinnelsen, er porøse, faste stoffer som ikke har de nevnte ulemper. Med sin relativt store spesifikke overflate har pulverne fremstilt i henhold til oppfinnelsen den form som er mest hensiktsmessig ved syntese av amylosederivater ved damp--fasereaksjoner.

I henhold til foreliggende oppfinnelse oppnåes altså en fremgangsmåte for enkel fremstilling av porøse amylosepulvere som kjennetegnes ved at amylosen utfelles i krystallinsk form, hvorefter produktet tørres raskt ved sprøytetørring uten at pulvertemperaturen økes, eventuelt ved bruk av vakuum, slik at produktene beholder sin krystallinitet.

Oppfinnelsen illustreres ved de følgende eksempler.

Eksempel 1

En suspensjon av vokslignende maisstivelse med en konsentrasjon mellom 5 og 10% oppvarmes raskt til 155°C under omrøring slik at en fullstendig og homogen oppløsning erholdes. Oppløs-ningen avkjøles raskt ved innsprøytning i vakuum ved 50°C. Umiddelbart efter avkjøling tilsettes isoamylase (den pullulanase som fremproduseres av Aerobacter aerogenes ATCC 8724 og beskrives i britisk patentskrift nr. 1.233.743), hvorefter blandingen får reagere ved pH 6,0 i 30 timer. Derefter oppvarmes blandingen til 120°C under omrøring for å danne en homogen oppløsning som derefter avkjøles langsomt i løpet av 12 - 24 timer. Den lavmole-kylære amylose i oppløsningen falt ut som et krystallinsk pulver som kunne utskilles ved sentrifugering. En suspensjon av felningsproduktet med et vanninnhold på 75% ble sprøytet ut ved hjelp av en høytrykkspumpe fra den øvre del av en tørrekolonne gjennom et munnstykke. Tørrekolonnen hadde en effektiv høyde på 15 ro, og tørr luft med en innløpstemperatur på høyst 100°C ble ledet, ned gjennom kolonnen. Luftens utløpstemperatur ble holdt under 6o°C, og produktenes temperatur ble holdt under 40°C. Det erholdte pulver var fint og porøst og hadde lav vekt. Partiklene hadde en i det vesentlige sfærisk form. Produktet var lett opp-løselig i varmt vann, men var lite hydroskopisk. Det hadde imidlertid en aromaabsorberende egenskap.

Eksempel 2

Man gelatinerte og hydrolyserte på samme måte som i eksempel 1. Derefter ble tilsatt butanol til et metningspunkt i den fremstilte amylolyserte stivelsesoppløsning. Blandingen ble avkjølt fra 80°C i løpet av 20 timer, hvorved der ble dannet et krystallinsk kompleks av amylose og butanol. Dette kompleks falt ut som et relativt tørt og sprøtt felningsprodukt. Dette kunne lett adskilles ved filtrering eller sentrifugering. En suspensjon som var konsentrert og separert ved sentrifugering, ble pumpet direkte ved hjelp av en høytrykkspumpe til en roterende skive med en væsketemperatur på høyst 40°C, og på denne måte ble suspensjonen sprøytet ut i den øvre del av en tørrekolonne. Tørrebetingelsene var som anført i eksempel 1. Et lett pulver ble oppnådd som var lett oppløselig i vann og utviste gode ab-sorpsjonsegenskaper overfor gasser eller væsker. Analyse ved hjelp av røntgendiffraksjon viste at produktet inneholdt en stor andel amylose med en skruelinjeformet molekylstruktur.

Eksempel 3

Potetstivelse ble renset, og en 20%-ig stivelsessuspensjon fremstilt. Suspensjonen ble forvæsket kontinuerlig-ved 90°C ved tilsetning av 0,1% av en forvæskningsamylase. Mens man bibeholdt DE-verdien under 1, ble den forvæskede stivelse raskt avkjølt

til 50°C, hvorefter man tilsatte isoamylase fremstilt av bakterier av arten Pseudomonas amyloderamosa (ATCC 21262) (se britisk patentskrift nr. 1.233.744). Blandingen fikk derefter reagere 40 timer ved en temperatur på 45°C og ved en pH-verdi på 5,0. Reaksjonsoppløsningen ble derefter omhyggelig dispergert

ved 100°C, hvorefter den langsomt ble avkjølt for utfelling av amylosekrystaller. Det derved erholdte felningsprodukt hadde en meget god krystallinitet sammenlignet med de felningsprodukter som erholdes ved anvendelse av andre enzymer. Felningsproduktet var lett å utfelle og filtrere. Det erholdte felningsprodukt og det felningsprodukt som dannes ved en konsentrering (4=1) av morlut, ble omkrystallisert hver for seg. Således delte man opp felningsproduktene i én porsjon inneholdende molekyler med lange kjeder, og én porsjon inneholdende molekyler med korte kjeder. De to porsjoner ble tørret ved sprøytetørring som tidligere beskrevet. Resultatet ble lette amylosepulvere.

Eksempel 4

Vokslignende maisstivelse ble gelatinert ved forhøyet temperatur på samme måte som angitt i eksempel 1, og den ble hydrolysert med isoamylase som var produsert av bakterier av slekten Pseudomonas, hvorved der ble dannet amylosemolekyler med korte kjeder og med en polymerisasjonsgrad på 20 - 30. Den resulterende oppløsning ble konsentrert til en tredjedel av sitt opprinnelige volum, og utfellingen skjedde ved 100°C over et lengre tidsrom. Man erholdt et felningsprodukt med meget lavt vanninnhold. Felningsproduktet og morluten ble separert ved sentrifugering. Felningsproduktet som inneholdt amylosekrystaller, ble ved hjelp av en høytrykkspumpe sprøytet inn i en tørrekolonne gjennom et egnet munnstykke. Væsketemperaturen fikk under denne prosess ikke stige. På denne måte ble de ut-felte krystaller tørret til et fint pulver.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av amylosepulver med krystallinsk skruelinjeformig struktur, lavt vanninnhold, god oppløselighet og god smaksbibeholdende evne, fra en amylose-oppløsning som er fremstilt ved at en stivelsessuspensjon er gelatinert eller forvæsket enten ved høy temperatur eller ved anvendelse av et forvæskende enzym til en DE-verdi på 0,5 - 2,0, hvorefter ainyiopektinets forgreninger er hydrolysert med en isoamylase, karakterisert ved at amylosen felles enten ved tilsetning av et felningsmiddel som butanol til en oppløsning som har en konsentrasjon på 5 - 15% og en temperatur over 80°C, eller ved langsom avkjøling av en oppløsning som har en konsentrasjon på 10 - 20% og en temperatur over 100°C, for å danne et krystallinsk bunnfall med et lite vanninnhold, bunnfallet avvannes delvis ved filtrering eller sentrifugering, og det avvannede bunnfall sprøytetørres så til et pulver under anvendelse av en tørrelufttemperatur under 100°C og en innløpstemperatur av materialet på under 45°C.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved. at der anvendes isoamylase erholdt fra Pseudomonas amyloderamosa ATCC 21262.