PL196962B1 - Sposób obróbki chromatograficznej materiału roślinnego zawierającego pektynę - Google Patents

Sposób obróbki chromatograficznej materiału roślinnego zawierającego pektynę

Info

Publication number
PL196962B1
PL196962B1 PL356680A PL35668000A PL196962B1 PL 196962 B1 PL196962 B1 PL 196962B1 PL 356680 A PL356680 A PL 356680A PL 35668000 A PL35668000 A PL 35668000A PL 196962 B1 PL196962 B1 PL 196962B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
pectin
fraction
resin
carried out
chromatographic separation
Prior art date
Application number
PL356680A
Other languages
English (en)
Other versions
PL356680A1 (pl
Inventor
Tapio Juhani Antila
Timo Väkeväinen
Christina Lindqvist
Hannu Koivikko
Matti Tylli
Juho Jumppanen
Original Assignee
Danisco Sugar Oy
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 Danisco Sugar Oy filed Critical Danisco Sugar Oy
Publication of PL356680A1 publication Critical patent/PL356680A1/pl
Publication of PL196962B1 publication Critical patent/PL196962B1/pl

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08BPOLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B37/00Preparation of polysaccharides not provided for in groups C08B1/00 - C08B35/00; Derivatives thereof
    • C08B37/0006Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid
    • C08B37/0045Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid alpha-D-Galacturonans, e.g. methyl ester of (alpha-1,4)-linked D-galacturonic acid units, i.e. pectin, or hydrolysis product of methyl ester of alpha-1,4-linked D-galacturonic acid units, i.e. pectinic acid; Derivatives thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D15/00Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
    • B01D15/08Selective adsorption, e.g. chromatography
    • B01D15/26Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by the separation mechanism
    • B01D15/36Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by the separation mechanism involving ionic interaction
    • B01D15/361Ion-exchange
    • B01D15/362Cation-exchange
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08BPOLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B37/00Preparation of polysaccharides not provided for in groups C08B1/00 - C08B35/00; Derivatives thereof
    • C08B37/0003General processes for their isolation or fractionation, e.g. purification or extraction from biomass

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
  • Medicines Containing Plant Substances (AREA)
  • Treatment Of Liquids With Adsorbents In General (AREA)
  • Jellies, Jams, And Syrups (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Saccharide Compounds (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

1. Sposób obróbki chromatograficznej mate- ria lu ro slinnego zawieraj acego pektyn e, o po- staci wodnego roztworu zawieraj acego pekty- n e, znamienny tym, ze roztwór zawieraj acy pektyn e wprowadza si e na kolumn e chromato- graficzn a zawieraj ac a kationow a zywic e jono- wymienn a i rozdziela si e roztwór zawieraj acy pektyn e na frakcj e o wy zszej zawarto sci pekty- ny ni z roztwór zawieraj acy pektyn e wprowa- dzany na kolumn e chromatograficzn a, i na co najmniej jedn a inn a frakcj e, przy czym jako eluent stosuje si e wod e. PL PL PL PL

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 196962 (21) Numer zgłoszenia: 356680 (13) B1 (22) Data zgłoszenia: 15.09.2000 (51) Int.Cl.
B01D 15/08 (2006.01) (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: C08B 37/06 (2006.01)
15.09.2000, PCT/FI00/00779 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:
29.03.2001, WO01/21271 PCT Gazette nr 13/01 (54) Sposób obróbki chromatograficznej materiału roślinnego zawierającego pektynę
(73) Uprawniony z patentu: DANISCO SUGAR OY,Espoo,FI
(30) Pierwszeństwo: 17.09.1999,FI,19991985 (72) Twórca(y) wynalazku: Tapio Juhani Antila,Espoo,FI
(43) Zgłoszenie ogłoszono: 28.06.2004 BUP 13/04 Timo Vakevainen,Masala,FI Christina Lindqvist,Kantvik,FI Hannu Koivikko,Kantvik,FI Matti Tylli,Kantvik,FI
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 29.02.2008 WUP 02/08 Juho Jumppanen,Espoo,FI (74) Pełnomocnik: Wojasińska Ewa, POLSERVICE, Kancelaria Rzeczników Patentowych Sp. z o.o.
(57) 1. Sposób obróbki chromatograficznej materiału roślinnego zawierającego pektynę, o postaci wodnego roztworu zawierającego pektynę, znamienny tym, że roztwór zawierający pektynę wprowadza się na kolumnę chromatograficzną zawierającą kationową żywicę jonowymienną i rozdziela się roztwór zawierający pektynę na frakcję o wyższej zawartości pektyny niż roztwór zawierający pektynę wprowadzany na kolumnę chromatograficzną, i na co najmniej jedną inną frakcję, przy czym jako eluent stosuje się wodę.
PL 196 962 B1
Opis wynalazku
Wynalazek dotyczy obróbki chromatograficznej materiału roślinnego zawierającego pektynę, takiego jak wysłodki buraków cukrowych. Wynalazek dotyczy szczególnie oddzielania pektyny i pektynowych cukrów/oligomerów i jednocześnie soli z materiału roślinnego zawierającego pektynę, z zastosowaniem frakcjonowania chromatograficznego.
Pektyna jest dodatkiem zwykle stosowanym w przemyśle spożywczym. Jest ona przydatna np., jako środek stabilizujący, zagęszczacz i środek żelujący np., w dżemach i innych produktach na bazie owoców, jak również w produktach na bazie kwaśnego mleka, takich jak jogurty.
W celu oddzielenia pektyny, materiał roślinny stosowany jako materiał wyjściowy, taki jak wysłodki buraków cukrowych, doprowadza się najpierw do postaci rozpuszczalnej, stosując np., kwasową lub zasadową hydrolizę. Podczas hydrolizy, do roztworu wprowadza się sole, które są zwykle niepożądane w końcowym produkcie pektynowym i które dlatego powinny być usunięte.
Pektyny zwyczajowo produkuje się z jabłek, wysłodków buraków cukrowych lub skórek owoców cytrusowych, najpierw ekstrahując rozpuszczalne polimery kwasem, a następnie otrzymany roztwór filtruje się i zatęża, po czym pektyny wytrąca się alkoholem lub solą metalu przy odpowiednim pH. Wolne cukry pozostają w alkoholowo-wodnym roztworze. Ponieważ w sposobie tym stosuje się duże ilości rozpuszczalnika, zawartość cukru w roztworze alkoholowo-wodnym jest wyjątkowo mała.
W opisie patentowym St. Zjedn. Am. Nr 4816078 (Suddeutsche Zucker-Aktiengesellschaft) opisano odzyskiwanie L-arabinozy z wysłodków buraków cukrowych lub z innego materiału roślinnego przez zasadową hydrolizę, przy czym L-arabinozę następnie oczyszcza się chromatograficznie. W opisie patentowym St. Zjedn. Am. Nr 5250306 (British Sugar PLC) opisano odzyskiwanie arabanu z wysłodków buraków cukrowych przez stosowanie najpierw hydrolizy zasadowej a następnie ultrafiltracji. Podczas hydrolizy zasadowej, zgodnie z tą publikacją, pektyny ulegają rozkładowi i można odzyskiwać tylko cukry.
W publikacji WO 99/10542 (Cultor Corporation) opisano odzyskiwanie L-arabinozy z wysł odków buraków cukrowych przy użyciu rozdzielania chromatograficznego za pomocą kationowego wymieniacza jonowego w postaci soli z jednowartościowym metalem. Proces ten obejmuje, jako poprzedni etap, ekstrakcję wysłodków buraków cukrowych silnie alkalicznym roztworem. Użycie silnie alkalicznego roztworu niszczy związki pektynowe, dzięki czemu odzyskuje się tylko cukry.
W japońskim opisie patentowym JP Patent 56011903 (Chisso Corporation) opisano zastosowanie ultrafiltracji do wydzielania surowej pektyny z materiału roślinnego. Materiał wyjściowy najpierw traktuje się kwasem solnym przy pH 2,5 do 3,0, po czym ekstrahuje się pektynę w temperaturze 85°C. Otrzymany produkt oczyszcza się przez filtrację, a filtrat poddaje się ultrafiltracji, stosując przeponę przepuszczającą cząstki o rozmiarach otworów 6000 do 20000 Da.
W opisie patentowym St. Zj. Am. Nr 5 008 254 (Weibel, M. K.) ujawniono sposób, w którym prowadzi się szybką hydrolizę kwasową w wysokiej temperaturze (120°C) w ciągu krótkiego okresu czasu (sześć sekund), aby z wysłodków buraków cukrowych odzyskiwać mieszaninę pektyna-cukier. Zhydrolizowaną mieszaninę zawierającą cukry i nieco związków pektynowych zatęża się przez ultrafiltrację (rozmiar oddzielanych cząstek 30000 Da). Wspomniana szybka hydroliza kwasowa jest bardzo skomplikowana technicznie, a nierozpuszczalne włókna, pozostające, gdy stosuje się hydrolizę kwasową, mają tendencję do rozpadu na masę koloidalną, trudną do filtrowania.
W niemieckim opisie patentowym DE 4313549 (Herbstreich & Fox KG Pektin FA) opisano sposób wytwarzania z materiału buraczanego ekstraktu zawierającego pektynę. W sposobie tym, surowiec hydrolizuje się roztworem kwasu cytrynowego w temperaturze od 50°C do temperatury wrzenia roztworu.
W opisie patentowym St. Zj. Am. 5660872 (Raffinerie Tirlemontoise S.A.), opisano sposób chromatograficznego frakcjonowania polidyspersyjnej kompozycji sacharozy. Sposób ten dotyczy zwłaszcza rozdzielania frakcji inulinowej. Materiał zawierający inulinę poddawany obróbce można uzyskiwać np. z materiału roślinnego, takiego jak korzeń cykorii. Surowiec najpierw doprowadza się do postaci rozpuszczalnej a następnie do postaci metastabilnego roztworu, nastawiając temperaturę roztworu poniżej temperatury rozpuszczalności bez spowodowania aglomeracji roztworu. Roztwór w postaci metastabilnej frakcjonuje się chromatograficznie na frakcję o dużej masie cząsteczkowej, wolną od
PL 196 962 B1 sacharydów o małej masie cząsteczkowej (stopień polimeryzacji 2 lub mniejszy, korzystnie 5 lub mniejszy), i na frakcję o małej masie cząsteczkowej, wolną od sacharydów o dużej masie cząsteczkowej (stopień polimeryzacji większy niż 5). Sposobem tym nie można rozdzielać soli od składników sacharydowych.
W Chem. Abstr., vol 123 (1995), ref. 137780 opisano odzyskiwanie pektynowych polisacharydów z materiału roślinnego, takiego jak owoce jabłek i cytrusy, przy użyciu kolumn z anionowym wymieniaczem jonowym. Nie mówi się tam jednak nic o jednoczesnym odzyskiwaniu soli i cukrów. W Chem. Abstr., vol. 55 (1961), ref. 22994i opisano chromatograficzne frakcjonowanie polisacharydów, takich jak mieszanina arabanu z buraków cukrowych i pektyny, przy użyciu celulozowych anionowych wymieniaczy jonowych. W warunkach alkalicznych, stosowanych w związku z używanymi anionowymi wymieniaczami jonowymi, pektyna łatwo ulega rozkładowi.
Chem. Abstr., vol 67 (1967), ref. 12777e dotyczy stosowania wymieniaczy jonowych w procesie wytwarzania pektyny z buraków cukrowych. W procesie tym sole metali usuwa się z hydrolizatu wysłodków buraków cukrowych.
W szwedzkim opisie patentowym SE-B 453511 (Nils Monten) opisano wytwarzanie produktu pektynowego z wysłodków buraków cukrowych przy użyciu anionowego wymieniacza jonowego. Anionowy wymieniacz jonowy stosuje się w celu oczyszczania, a nie w celu oddzielania pektyny od oligomerycznych i monomerycznych cukrów. Produkt stanowi więc, mieszaninę pektynowych polisacharydów i oligomerycznych i monomerycznych cukrów.
Publikacja WO 99/19365 (Korea Institute of Science and Technology) dotyczy wytwarzania kompozycji terapeutycznej, zawierającej kwas galakturonowy (pektynę), arabinozę i galaktozę. W procesie tym pektynę i inne pożądane skł adniki strą ca się etanolem z wodnego ekstraktu Angelica gigas Nakai, a następnie strąconą pektynę poddaje się obróbce anionową żywicą jonowymienną. Proces ten wymaga stosowania organicznego rozpuszczalnika (etanol).
W związku z niniejszym wynalazkiem, pektyny odnoszą się do związków polisacharydowych o dużej masie cząsteczkowej, składających się z częściowo metylowanych łańcuchów kwasu poligalakturonowego (zawartość kwasu poligalakturonowego, co najmniej 65%). Pektyny zawierają także arabanowe, galaktanowe i ksylozowe łańcuchy boczne przyłączone do łańcucha kwasu poligalakturonowego, i łańcuchy ramnozy przerywające ciągły łańcuch kwasu poligalakturonowego. Ponadto, grupy kwasu galakturonowego pektyny z buraków cukrowych są częściowo acetylowane.
W zwią zku z niniejszym wynalazkiem, okreś lenie „materiał roś linny zawierają cy pektynę dotyczy dowolnego materiału zawierającego pektynę, otrzymanego z roślin. Materiał roślinny zawierający pektynę otrzymuje się zwykle z buraków cukrowych, owoców cytrusowych lub jabłek.
W zwią zku z niniejszym wynalazkiem, pektynowe cukry/oligomery odnoszą się do polisacharydów, oligosacharydów i mono- i disacharydów, takich jak arabany o niskiej masie cząsteczkowej, arabino-oligomery, arabinoza, galaktany, galaktoza, galakto-oligomery, ramnoza i fukoza, obecnych wraz z pektyną w materiale roślinnym zawierającym pektynę . Mieszanina poddawana obróbce może także zawierać niewielkie ilości sacharozy, glukozy i fruktozy.
W związku z niniejszym wynalazkiem, wysłodki buraków cukrowych odnoszą się do masy, otrzymanej w związku z wytwarzaniem cukru, która pozostaje po wyekstrahowaniu w dużym stopniu cukru.
W zwią zku z niniejszym wynalazkiem, hydrolizat wysł odków buraków cukrowych odnosi się do zhydrolizowanych wysłodków buraków cukrowych zawierających pektyny i specjalne cukry jak również sole, które mają być oddzielone, i który ma postać roztworu.
W związku z niniejszym wynalazkiem, sole odnoszą się do małocząsteczkowych zjonizowanych substancji, zwykle do nieorganicznych małocząsteczkowych zjonizowanych substancji, takich jak sole sodowe, potasowe i wapniowe. Zwykle, sole te są solami sodowymi, potasowymi i/lub wapniowymi nieorganicznych kwasów, takich jak kwas solny, kwas siarkowy i/lub kwas azotowy. Są one zwykle w postaci soli w zoboję tnionym roztworze i w postaci jonowej w roztworze kwaśnym. Sole pochodzą głównie z obróbki wstępnej, takiej jak hydroliza kwasowa lub zasadowa, i potencjalnego zobojętniania materiału roślinnego zawierającego pektynę, takiego jak wysłodki buraków cukrowych.
Przedmiotem wynalazku jest sposób obróbki chromatograficznej materiału roślinnego zawierającego pektynę, o postaci wodnego roztworu zawierającego pektynę, charakteryzujący się tym, że roztwór zawierający pektynę wprowadza się na kolumnę chromatograficzną zawierającą kationową żywicę jonowymienną i rozdziela się roztwór zawierający pektynę na frakcję o wyższej zawartości pektyny niż roztwór zawierający pektynę wprowadzany na kolumnę chromatograficzną, i na co najmniej jedną inną frakcję, przy czym jako eluent stosuje się wodę.
PL 196 962 B1
Korzystnie co najmniej jedna inna frakcja obejmuje frakcję o wyższej zawartości soli niż roztwór zawierający pektynę wprowadzany na kolumnę chromatograficzną.
Korzystnie w sposobie według wynalazku, co najmniej jedna inna frakcja obejmuje frakcję o wyż szej zawartoś ci soli ni ż roztwór zawierają cy pektynę wprowadzany na kolumnę chromatograficzną, i frakcję/frakcje o większym stężeniu pektynowych cukrów/oligomerów niż roztwór zawierający pektynę wprowadzany na kolumnę chromatograficzną.
Korzystnie, co najmniej jedna inna frakcja obejmuje frakcję/frakcje o większym stężeniu pektynowych cukrów/oligomerów niż roztwór zawierający pektynę wprowadzany na kolumnę chromatograficzną.
Korzystnie w sposobie według wynalazku rozdzielanie chromatograficzne prowadzi się z użyciem żywicy kationowymiennej w oparciu o ekskluzję według rozmiarów, ekskluzję jonów i/lub zatrzymywanie jonów.
Korzystnie w sposobie według wynalazku chromatograficzne rozdzielanie prowadzi się z użyciem żywicy kationowymiennej w postaci soli z metalem wielowartościowym.
Korzystnie jako metal stosuje się Ca2+ lub Al3+.
Korzystnie w sposobie według wynalazku chromatograficzne rozdzielanie prowadzi się z użyciem żywicy kationowymiennej w postaci H+ albo w postaci Na+.
Korzystnie w sposobie według wynalazku chromatograficzne rozdzielanie prowadzi się z użyciem żywicy silnie kationowymiennej.
Korzystnie jako żywicę kationowymienną stosuje się żywicę z usieciowanego kopolimeru styrenu z diwinylobenzenem.
Korzystnie w sposobie według wynalazku stosuje się żywicę o stopniu usieciowania 3 do 12% DVB, korzystnie 4 do 8% DVB.
Korzystnie w sposobie według wynalazku stosuje się żywicę o rozmiarach cząstek 0,1 do 2 mm, korzystnie 0,2 do 0,4 mm.
Korzystnie do kolumny chromatograficznej wprowadza się roztwór zawierający pektynę, o zawartości suchych ciał stałych 1 do 20%, korzystnie 2 do 10%, zwłaszcza 1,5 do 5%.
W sposobie wedł ug wynalazku do kolumny chromatograficznej wprowadza się roztwór zawierający pektynę, o pH mniejszym niż 5, korzystnie mniejszym niż 4, a zwłaszcza od 1,5 do 3.
Korzystnie w sposobie według wynalazku rozdzielanie chromatograficzne prowadzi się w temperaturze 40 do 90°C, korzystnie 50 do 80°C, zwłaszcza 65 do 80°C.
Korzystnie po rozdzielaniu chromatograficznym prowadzi się także obróbkę jonowymienną.
W sposobie według wynalazku obróbkę jonowymienną prowadzi się, stosując kombinację silnego kationowego wymieniacza jonowego i słabego anionowego wymieniacza jonowego.
Korzystnie przed lub po rozdzielaniu chromatograficznym prowadzi się także etap filtracji przez przeponę.
Podczas filtracji przez przeponę wykorzystuje się ultrafiltrację.
Korzystnie w sposobie według wynalazku ultrafiltrację prowadzi się, zatrzymując cząsteczki o wielkoś ci 1000 do 30000 Da.
Przed lub po rozdzielaniu chromatograficznym prowadzi się także obróbkę adsorbentem w postaci aktywowanego węgla lub żywicy adsorbującej.
W sposobie według wynalazku pektynę modyfikuje się chemicznie za pomocą sieciowania.
Otrzymaną pektynę suszy się.
Korzystnie w sposobie według wynalazku materiał roślinny zawierający pektynę, stosowany jako surowiec, otrzymuje się z wysłodków buraków cukrowych.
Korzystnie w sposobie według wynalazku jako surowiec stosuje się wysłodki z buraków cukrowych zabezpieczone biologicznie, otrzymane przez zwiększenie pH wysłodków do wartości 3,5 do 4,5 i składowanie wysłodków w warunkach zasadniczo beztlenowych.
W sposobie według wynalazku korzystnie materiał roślinny zawierający pektynę, stosowany jako surowiec, otrzymuje się z owoców cytrusowych lub z jabłek.
Sposób według wynalazku stosuje się z powodzeniem do oddzielania pektyn i pektynowych cukrów/oligomerów na oddzielne produkty, z jednoczesnym usuwaniem soli z pektyn i pektynowych cukrów/oligomerów. Sposób ten w całości przebiega w roztworze wodnym. Pozwala to uniknąć trudności, związanych z palnością i toksycznością, spowodowanych stosowaniem rozpuszczalników organicznych, takich jak izopropanol i etanol.
Ponieważ rozdzielanie sposobem według wynalazku jest, oprócz ekskluzji, także oparte na ekskluzji jonów i/lub zatrzymywaniu jonów, można jednocześnie regulować zawartość jonów w różnych
PL 196 962 B1 frakcjach. Oprócz jonów rozdzielających, żywica regenerowana do postaci jonowej działa jako wymieniacz kationowy, usuwając kationy (np. chromu, żelaza) zawarte w roztworze zasilającym, wymieniając je na jony zregenerowanej żywicy. Granice odcinania dla zbierania frakcji podczas rozdzielania chromatograficznego można określić tak, aby regulować skład poszczególnych frakcji.
W nastę pują cym opisie wynalazku, zawartoś ci pektyny, zawartoś ci soli i stężenia specjalnych cukrów podano jako obliczone z zawartości suchych ciał stałych, odpowiednio, w roztworach zawierających pektynę, wprowadzanych na kolumnę chromatograficzną, i zawartości suchych ciał stałych we frakcjach otrzymanych w wyniku rozdzielania chromatograficznego.
Wynalazek dotyczy sposobu obróbki materiału roślinnego zawierającego pektynę, mającego postać roztworu wodnego zawierającego pektynę. Wynalazek opiera się na tym, że roztwór zawierający pektynę wprowadza się na kolumnę chromatograficzną zawierającą kationową żywicę jonowymienną i rozdziela się na frakcję o wyższej zawartości pektyny niż roztwór zawierający pektynę wprowadzany na kolumnę chromatograficzną, i na co najmniej jedną inną frakcję, stosując jako eluent wodę. Daje to frakcję wzbogaconą w pektyny (frakcję pektynową) i co najmniej jedną inną frakcję.
Ta frakcja pektynowa może obejmować jedną lub większą liczbę frakcji zawierających pektynę, zależnie od pożądanych wąskich granic rozkładu masy cząsteczkowej produktu pektynowego.
W pierwszym wykonaniu wynalazku, wspomniana wyż ej, co najmniej jedna inna frakcja stanowi frakcję o wyższej zawartości soli niż roztwór zawierający pektynę wprowadzany na kolumnę chromatograficzną. Oprócz frakcji wzbogaconej w pektyny, daje to frakcję wzbogaconą w sole (frakcja soli).
W tym wykonaniu wynalazku, korzystnie wykorzystuje się kationową żywicę jonowymienną w postaci soli z metalem wielowartościowym, taką jak żywica w postaci Ca2+ lub Al3+. Oprócz frakcji pektynowej, roztwór zawierający pektynę rozdziela się na frakcję o wyższej zawartości soli niż roztwór zawierający pektynę, wprowadzany na kolumnę chromatograficzną. Frakcję pektynową odzyskuje się. Daje to produkt pektynowy, który oczyszcza się z soli i który zwykle jako taki, jest łatwy w dalszym przerobie bez dodatkowego oczyszczania. Inna frakcja (ta o wyższej zawartości soli niż roztwór zawierający pektynę, wprowadzany na kolumnę chromatograficzną), zawiera sole i specjalne cukry. Sole można dalej usuwać z tej frakcji, stosując np. filtrowanie przez przeponę i otrzymując specjalny produkt cukrowy oczyszczony z soli.
W drugim wykonaniu wynalazku, wspomniana co najmniej jedna frakcja obejmuje frakcję o wyższej zawartości soli niż roztwór zawierający pektynę, wprowadzany na kolumnę chromatograficzną i frakcję /frakcje o wyższym stężeniu specjalnych cukrów niż roztwór zawierający pektynę, wprowadzany na kolumnę chromatograficzną. Oprócz frakcji wzbogaconej w pektyny, daje to frakcję wzbogaconą w sole (frakcję soli) i frakcję/frakcje wzbogacone w pektynowe cukry/oligomery (frakcja/frakcje pektynowych cukrów/oligomerów).
W tym wykonaniu wynalazku, oprócz frakcji pektynowej, roztwór zawierają cy pektynę rozdziela się na frakcję soli i frakcję/frakcje pektynowych cukrów/oligomerów, i odzyskuje się frakcję pektynową i frakcję /frakcje pektynowych cukrów/oligomerów. Frakcję pektynową i frakcję/frakcje pektynowych cukrów/oligomerów można następnie rozdzielać za pomocą jednej obróbki chromatograficznej. Jeśli to pożądane, frakcje/frakcję pektynowych cukrów/oligomerów można poddawać dalszemu frakcjonowaniu. W tym wykonaniu wynalazku proces korzystnie prowadzi się, stosując żywicę do rozdzielania w postaci soli z wielowartościowym metalem, taką jak żywica w postaci Ca2+ lub Al3+.
W trzecim wykonaniu wynalazku, na kolumnę chromatograficzną wprowadza się wspomnianą poprzednio, co najmniej jedną inną frakcję, obejmującą frakcję/frakcje o wyższym stężeniu pektynowych cukrów/oligomerów niż roztwór zawierający pektynę. Oprócz frakcji wzbogaconej w pektyny, otrzymuje się frakcję/frakcje wzbogaconą w pektynowe cukry/oligomery (frakcję/frakcje pektynowych cukrów/oligomerów).
W tym wykonaniu wynalazku, roztwór zawierający pektynę rozdziela się na frakcję pektynową i frakcję /frakcje pektynowych cukrów/oligomerów, i odzyskuje się frakcję pektynową i frakcję/frakcje pektynowych cukrów/oligomerów. Frakcję/frakcje pektynowych cukrów/oligomerów, np. frakcję arabinozową, otrzymuje się jako frakcje czyste, natomiast frakcja pektynowa wciąż zawiera sole. W tym wykonaniu wynalazku proces korzystnie prowadzi się, stosując żywicę do rozdzielania w postaci soli z jednowartościowym metalem, taką jak żywicę w postaci Na+ lub H+. Sole usuwa się następnie z frakcji pektynowej, stosując np., wymianę jonową lub filtrację przez przeponę bądź inną obróbkę chromatograficzną na żywicy do rozdzielania w postaci soli z wielowartościowym metalem (Ca2+, Al3+).
Rozpuszczalny w wodzie materiał pektynowy do rozdzielania chromatograficznego otrzymuje się, np., przez ekstrakcję wysłodków buraków cukrowych lub innego surowca zawierającego pektynę,
PL 196 962 B1 stosując hydrolizę kwasową lub łagodną hydrolizę zasadową. Otrzymuje się hydrolizat, zawierający pektyny, pektynowe cukry/oligomery i sole. Substancje stałe zwykle oddziela się od hydrolizatu przez filtrację i klarowanie, otrzymując klarowny roztwór zawierający pektynę, nadający się do rozdzielania chromatograficznego. Oprócz filtracji, można także stosować odwirowywanie, przędzenie lub mechaniczną obróbkę klarującą. Ostateczne klarowanie roztworu można także prowadzić przez filtrację z „warstwą wspomagają c ą, stosując odpowiedni dodatkowy ś rodek wspomagają cy filtrację .
Gdy jako surowiec stosuje się wysłodki buraków cukrowych, hydrolizę zwykle prowadzi się kwasem, otrzymując kwaśny hydrolizat wysłodków buraków cukrowych. Hydrolizę zwykle prowadzi się w temperaturze poniż ej 100°C, np. w temperaturze 75°C pod normalnym ci ś nieniem, np. kwasem solnym, kwasem siarkowym lub kwasem azotowym, zwykle przy pH około 1,5. Czas hydrolizy może wynosić np. 3 godziny. Ciała stałe usuwa się z hydrolizatu np. przez filtrację, odwirowywanie, przędzenie lub mechaniczną obróbkę klarującą, otrzymując klarowny roztwór zawierający pektynę.
W przypadku, gdy do hydrolizy stosuje się zasadę , hydrolizę prowadzi się w ł agodnych warunkach w stosunkowo niskiej temperaturze, takiej jak 0 do 30°C, zwykle przy pH 10-13.
Tak otrzymany hydrolizat stosuje się jako roztwór zawierający pektynę, wprowadzany na kolumnę chromatograficzną.
Zawartość suchych ciał stałych w roztworze zawierającym pektynę wprowadzanym na kolumnę chromatograficzną wynosi zwykle 1 do 20%, korzystnie 2 do 10%, najkorzystniej 1,5 do 5%.
Wartość pH roztworu zawierającego pektynę, wprowadzanego na kolumnę chromatograficzną jest zwykle mniejsza niż 5, korzystnie mniejsza niż 4, najkorzystniej od 1,5 do 3.
Frakcjonowanie chromatograficzne według wynalazku zwykle prowadzi się w temperaturze 40 do 90°C, korzystnie 50 do 80°C, a najkorzystniej 65 do 80°C.
Podczas frakcjonowania chromatograficznego według wynalazku, jako eluent stosuje się wodę.
Frakcjonowanie chromatograficzne prowadzi się, stosując żywicę do rozdzielania w oparciu o ekskluzję według rozmiarów, ekskluzję jonów i/lub zatrzymywanie jonów. Ekskluzja w oparciu o rozmiary cząsteczek oddziela pektyny o dużej masie cząsteczkowej od cukrów o niższej masie cząsteczkowej i soli. Cukry o niższej masie cząsteczkowej są adsorbowane w żywicy i są oddzielane od pektyny. Zwykle, pierwszą frakcją otrzymywaną z kolumny chromatograficznej jest frakcja pektynowa, a cukry o małej masie cząsteczkowej i sole otrzymuje się jako drugą frakcję.
Ekskluzja jonów, z kolei, nie pozwala związkom jonowym (w obecnym wynalazku głównie jonom kwasów, stosowanych do hydrolizy) na wnikanie do fazy stałej (żywicy).
Zatrzymywanie jonów odnosi się do powolnego przesuwania się substancji ulegających jonizacji przez kolumnę chromatograficzną.
Gdy stosuje się żywicę w postaci soli z jednowartościowym jonem (H+, Na+), jony (sole) są eluowane z kolumn częściowo w tej samej zatrzymywanej objętości, co wysokocząsteczkowe pektyny. Tym samym, frakcja monosacharydowa eluowana później jest wolna od jonów, dzięki czemu otrzymuje się czystą frakcję monosacharydową (frakcja pektynowych cukrów/oligomerów). W tym wykonaniu, frakcja pektynowa zawiera nieco jonów. Frakcję pektynową można następnie oczyszczać z jonów (soli), stosując technikę z wykorzystaniem przepon lub technikę wymiany jonowej.
Gdy stosuje się żywicę w postaci soli z jonem di- lub tri-wartościowym (Ca2+, Al3+), jony nie są jednakowo silnie ekskludowane poza żywicą, co powoduje zwiększenie czasu retencji jonów w roztworze wprowadzanym do kolumny chromatograficznej; w konsekwencji otrzymuje się czystszą frakcję pektynową. W przypadku żywicy w postaci Ca+, jony są eluowane pomiędzy związkami o dużej masie cząsteczkowej a związkami o małej masie cząsteczkowej (pomiędzy pektyną a cukrami). W przypadku żywicy w postaci Al3+, jony są eluowane częściowo w tej samej frakcji, co monosacharydy lub po nich, co daje bardzo czystą frakcję pektynową.
Rozdzielanie chromatograficzne prowadzi się, stosując kationową żywicę jonowymienną, korzystnie silną żywicą kationowymienną. Kationową żywicą jonowymienną może być np., usieciowana żywica z kopolimeru styren-diwinylobenzen, która może być w postaci kationowej Na+ lub H+ lub w postaci soli z wielowartościowym kationem metalu, takiej jak w postaci Ca2+, Mg2+, Pb2+ lub Al3+.
Gdy pożądana jest możliwie najczystsza pektyna, żywica jest korzystnie w postaci soli z wielowartościowym metalem, takim jak glin (Al3+).
Stopień usieciowania kationowej żywicy jonowymiennej wynosi zwykle 3 do 12% DVB, korzystnie 4 do 8% DVB, a jej rozmiar cząstek 0,1 do 2 mm, korzystnie 0,2 do 0,4 mm.
PL 196 962 B1
Frakcję pektynową i frakcję/frakcje zawierającą pektynowe cukry/oligomery odzyskuje się po obróbce chromatograficznej. Frakcję pektynową uzyskuje się zwykle, jako pierwszą a później frakcję/frakcje cukrowe. Jeśli to pożądane, te główne frakcje można oczyszczać dalej.
Frakcje otrzymane po obróbce chromatograficznej, zwłaszcza frakcję pektynową, można oczyszczać np., przez wymianę jonową. Obróbkę korzystnie prowadzi się wówczas kombinacją silnie kationowej żywicy jonowymiennej i słabego anionowego wymieniacza jonowego. W wyniku wymiany jonowej usuwa się np., potencjalne sole. Wymianę jonową można także stosować do oczyszczania otrzymanej frakcji cukrowej.
Kwaśny roztwór pektyny można także częściowo lub całkowicie zobojętniać po obróbce chromatograficznej, zwykle w etapie wymiany jonowej, solami metali lub wodorotlenkami (np. NaOH). Pektyna (pH 3 do 4,5) częściowo zobojętniona jako sól metalu przedstawia najbardziej trwałą postać pektyny, tak, że zobojętnianie także poprawia trwałość pektyny.
Sposób według wynalazku może także obejmować etap filtracji przez przeponę przed albo po frakcjonowaniu chromatograficznym. Potencjalne sole można usuwać przez ultrafiltrację. Gdy ultrafiltrację prowadzi się po rozdzielaniu chromatograficznym, zwykle prowadzi się ją na frakcji pektynowej, ale można ją także prowadzić na frakcji cukrów. Ultrafiltrację zwykle prowadzi się, stosując przeponę ultrafiltracyjną zatrzymującą cząsteczki o masie cząsteczkowej 1000 do 30000 Da, korzystnie 10000 do 30000 Da.
Ultrafiltracja, jako obróbka wstępna w procesie frakcjonowania chromatograficznego jest szczególnie odpowiednia w przypadku surowców zawierających dużą ilość soli, kiedy to co najmniej część niepożądanych soli można usunąć już w tym etapie.
Sposób według wynalazku może także obejmować etap obróbki adsorbentem albo przed albo po obróbce chromatograficznej, w którym to przypadku obróbce adsorbentem poddaje się roztwór zawierający pektynę, wprowadzany na kolumnę chromatograficzną lub frakcję, otrzymaną z etapu rozdzielania chromatograficznego. Jako adsorbent zwykle stosuje się aktywowany węgiel lub żywicę adsorbującą. W wyniku obróbki adsorbentem usuwa się zabarwienie i potencjalne zapachy.
Masa cząsteczkowa pektyny z buraków cukrowych, otrzymanej sposobem według wynalazku, waha się od 10000 do 60000 Da. Klarowność produktu (oznaczaną dla 1% roztworu pektyny jako transmitancja przy długości fali 655 nm) wynosi 92 do 98% i jest znacznie wyższa od klarowności zwykłych pektyn dostępnych w handlu (38,5 i 39,2%). Rozpuszczalność produktu jest także dobra. Zawartość kwasu ferulowego w produkcie, w przeliczeniu na suche ciała stałe, wynosi 0,4 do 0,8%.
Pektynę w postaci tak otrzymanego roztworu można modyfikować chemicznie. Można ją np. sieciować. Sieciowanie, które jest korzystnie sieciowaniem kowalentnym, można prowadzić, stosując np. oksydazę, taką jak lakkaza.
Tak oczyszczony roztwór pektyny można suszyć na produkt handlowy. Suszenie zwykle prowadzi się jako suszenie rozpyłowe lub suszenie na walcach. Jeśli to potrzebne, wysuszoną pektynę można proszkować, aglomerować do postaci granul i przesiewać do uzyskania odpowiedniego rozmiaru cząstek. Finalny produkt pektynowy pakuje się i przechowuje w suchym miejscu. Pektynę można także zatężać roztworem cukru do trwałego roztworu cukrowo-pektynowego, który można stosować jako taki, jako środek stabilizujący w sokach.
Pożądane pektynowe cukry/oligomery o małej masie cząsteczkowej, takie jak arabany, arabino-oligosacharydy i arabinoza, odzyskuje się z frakcji pektynowych cukrów/oligomerów przez rozdzielanie chromatograficzne. Cukry otrzymuje się w postaci roztworu cukru, który można zatężać do syropu (zawartość suchych ciał stałych np. 50 do 60%), lub który można dalej oczyszczać i frakcjonować jak opisano wyżej lub stosując inne metody.
W sposobie według wynalazku zwykle, jako materiał wyjściowy stosuje się materiał z buraków cukrowych, ale można także stosować materiał z owoców cytrusowych lub jabłek, jak również materiał sojowy.
Gdy jako materiał wyjściowy stosuje się surowiec oparty na burakach cukrowych, materiał ten korzystnie stanowią biologicznie zabezpieczone wysłodki buraków cukrowych. Zwykle osiąga się to przez obniżenie pH wysłodków do wartości 3,5 do 4,5 i następnie przechowywanie wysłodków w warunkach zasadniczo beztlenowych. Przygotowanie biologicznie zabezpieczonych wysłodków buraków cukrowych ujawniono w publikacji WO 99/10384.
Biologicznie zabezpieczone wysłodki buraków cukrowych zwykle otrzymuje się przez obróbkę świeżych, sprasowanych wysłodków buraków cukrowych, z których wyekstrahowano cukry, i w których zawartość suchych ciał stałych wynosi około 20 do 25% wagowych tak, że pH jest obniżone do
PL 196 962 B1 około 4, korzystnie przez domieszanie do wysłodków odpowiedniego roztworu kwasu. Skuteczne i łatwe w użyciu są kwasy organiczne, takie jak kwas mrówkowy, kwas mlekowy, kwas octowy i/lub ich mieszaniny. Dostępne są także handlowe mieszaniny kwasów, takie jak Ensimax, składający się z kwasu mrówkowego i lignosulfonianu, i kwaś na kiszonka paszowa (kwas AIV), składająca się głównie z kwasu mrówkowego. Obróbkę korzystnie prowadzi się bezzwłocznie po sprasowaniu, gdy wysłodki mają temperaturę około 60°C. Wysłodki obrobione kwasem, o pH około 4, korzystnie pakuje się w taki sposób, aby odciąć je od dostę pu powietrza, np. w worki lub rury plastikowe, i pozostawia do ustabilizowania.
W sposobie według wynalazku moż na takż e wykorzystywać jako surowiec wysuszone wysłodki buraków cukrowych, przy czym te wysuszone wysłodki buraków cukrowych przeprowadza się w postać roztworu stosując hydrolizę, w sposób opisany wyżej.
Wynalazek opisano dalej za pomocą szczegółowych, ale nie ograniczających go przykładów.
W następujących przykładach ż ywicą stosowaną do rozdzielania chromatograficznego była żywica Korela VO6C (wytwarzana przez Finex Oy, Finlandia). Jest to sulfonowana, usieciowana (4% DVB) żywica z kopolimeru polistyren-diwinylobenzen, typu żelu, będąca silnym kationowym wymieniaczem jonowym spełniającym standardy wymagane dla środków spożywczych. Średni rozmiar cząstek żywicy wynosi 0,25 mm a wydajność 1,08 równoważnika/dm3. Żywicę stosowano albo w postaci z kationem wodoru albo w postaci soli z metalem.
Żywicami stosowanymi w procesie wymiany jonowej były silne żywice kationowymienne, np., Purolite C 150 TL (wytwarzany przez Purolite Ltd., St. Zjedn. Am.) i słabe anionowe żywice jonowymienne, np., Purolite A 103 S (wytwarzany przez Purolite Ltd., St. Zjedn. Am.). Kationową żywicę jonowymienną regenerowano kwasem solnym, a anionową żywicę jonowymienną wodorotlenkiem sodowym. Operacje wymiany jonowej prowadzono w temperaturze pokojowej.
W przykł adach stosowano nast ępują ce metody analityczne:
- kwas galakturonowy: metoda spektrofotometryczna (Blumenkrantz, N & Asboe-Hansen, G., New method for quantitative determiniation of uronic acids, Anal. Biochem., 54 (1973) 484 do 489) lub HPLC;
- mono- i oligosacharydy: HPLC, Pb++;
- zawartość suchych ciał stał ych i procenty wagowe roztworów: oznaczanie współ czynnika refrakcji roztworów (Index Instruments Automatic Refractometer GRP 11-37);
- przewodnictwo: standardowy miernik przewodnictwa (Radiometer CDM92);
- pH: Radiometer PHM92;
- masy cząsteczkowe odzyskanych polimerów: chromatografia żelowo-permeacyjna.
Figura 1 przedstawia wynik rozdzielania chromatograficznego pektyny i polisacharydów z użyciem żywicy w postaci Na+.
Figura 2 przedstawia wynik rozdzielania chromatograficznego pektyny i polisacharydów z użyciem żywicy w postaci H+.
Figura 3 przedstawia wynik chromatograficznego rozdzielania pektyny i polisacharydów z użyciem żywicy w postaci Ca++.
Figura 4 przedstawia wynik rozdzielania pektyny i polisacharydów z użyciem żywicy w postaci Al3+.
Figura 5 przedstawia wynik rozdzielania pektyny z cytrusów i pektyny z jabłek.
P r z y k ł a d 1
Przygotowanie hydrolizatu wysłodków buraków cukrowych, jako materiału wyjściowego (do frakcjonowania w przykładach 2 do 5).
(1) Przygotowanie biologicznie zabezpieczonych wysłodków buraków cukrowych.
Świeże, sprasowane, pozbawione cukru wysłodki buraków cukrowych (1000 kg) o zawartości suchych ciał stałych około 22% traktowano 4 litrami handlowej kwasowej mieszaniny „Ensimax (wytwarzanej przez Kemira Oy, Finlandia). Ta mieszanina kwasów zawierała 30% wagowych kwasu mrówkowego (85%), 20% wagowych kwasu octowego (80%), i 50% wagowych lignosulfonianu (37%). Podczas mieszania temperatura wysłodków buraków cukrowych wynosiła 50 do 60°C, a mieszanie prowadzono w ciągu około jednej minuty, w mieszarce ślimakowej. Mieszaninę pakowano w szczelne worki plastikowe, wytwarzane z folii polietylenowej o grubości 0,25 mm. Wysłodki pozostawiano na zewnątrz do ochłodzenia i stabilizacji, i worki składowano na dworze.
(2) Hydroliza wysłodków buraków cukrowych.
Jako materiał wyjściowy stosowano wysłodki buraków cukrowych traktowane w opisany wyżej sposób i przechowywane w ciągu czterech miesięcy. W celu przeprowadzenia hydrolizy kwasowej,
PL 196 962 B1 kg wysłodków buraków cukrowych (2,89 kg suchych ciał stałych) mieszano z 70 litrami wody do wymiany jonowej (85°C) i nastawiano pH roztworu za pomocą HCl na wartość 1,5. Po trzech godzinach hydrolizę przerywano przez ochłodzenie.
Po hydrolizie, suche ciała stałe oddzielano najpierw przez filtrację przez siatkę z drutów stalowych, a następnie roztwór klarowano, stosując filtry workowy i tarczowy. Zawartość suchych ciał stałych, to znaczy stężenie rozpuszczalnych składników w klarownym filtracie, wynosiło 2,1%. Te rozpuszczalne składniki obejmują pektynę o dużej masie cząsteczkowej i arabino-oligomery o małej masie cząsteczkowej, L-arabinozę i sole.
P r z y k ł a d 2
Rozdzielanie chromatograficzne pektyny i polisacharydów z użyciem żywicy w postaci Na+ i oczyszczanie pektyny przez ultrafiltrację .
Materiał wyjściowy stanowił hydrolizat wysłodków buraków cukrowych, otrzymany w podobny sposób jak opisano w przykładzie 1, z tą różnicą, że hydrolizę prowadzono z użyciem HNO3. Hydrolizat zawierał 2,8% suchych ciał stałych.
Hydrolizat poddano rozdzielaniu chromatograficznemu w kolumnie zawierającej żywicę z sulfonowanego kopolimeru polistyren-diwinylobenzen o stopniu usieciowania 4%. Rozdzielanie chromatograficzne prowadzono w następujących warunkach: żywica w postaci Na+, średni rozmiar cząstek żywicy 0,25 mm, wysokość złoża żywicy 1,7 m, średnica kolumny 9,5 cm i temperatura 65°C, objętość złoża 11,9 dm3, szybkość przepływu 50 ml/minutę, objętość roztworu zasilającego 1000 ml, pH roztworu zasilającego 1,5, przewodnictwo roztworu zasilającego 12,3 mS/cm, zawartość suchych ciał stałych w roztworze zasilającym 2,8%, woda jako eluent.
Wyniki rozdzielania chromatograficznego podano na rysunku na fig. 1. Pierwsza frakcja, zebrana z objętości retencyjnych 4 do 6, zawierała kwas poligalakturonowy (pektyna) i cząsteczki jonowe (sole). Cukry o małej masie cząsteczkowej znajdowały się z kolei w drugiej frakcji, stanowiącej objętości retencyjne 7 do 10.
Czystą pektynę otrzymywano z frakcji pektynowej (objętości 4 do 6) przez oddzielenie soli przez ultrafiltrację.
Ultrafiltrację prowadzono, stosując poliakrylonitryIową przeponę AN620 (wytwarzaną przez PCI) w temperaturze 50 do 60°C. Przepona przepuszczał a czą steczki do wielkoś ci 25000 Da.
Permeat zawierał sole i inne składniki o małej masie cząsteczkowej a koncentrat zawierał pektynę o wyższej masie cząsteczkowej. Zawartość suchych ciał stałych w koncentracie wynosiła około 4 do 5%.
P r z y k ł a d 3
Rozdzielanie chromatograficzne pektyny i polisacharydów z użyciem żywicy w postaci H+ i oczyszczanie pektyny przez wymianę jonową.
Hydrolizat wysłodków buraków cukrowych, stosowany jako materiał wyjściowy, otrzymano w podobny sposób jak opisano w przykładzie 1 z tą różnicą, że hydrolizę prowadzono z użyciem HNO3. Hydrolizat zawierał 1,9% suchych ciał stałych. Żywica stosowana do chromatografii była podobna do żywicy stosowanej w przykładzie 2, z tą różnicą, że była w postaci H+. Rozdzielanie chromatograficzne prowadzono w podobnych warunkach jak w przykładzie 2, z tą różnicą, że przewodnictwo roztworu wynosiło 7,5 mS/cm a pH 2,0.
Wyniki rozdzielania chromatograficznego podano na rysunku na fig. 2. Kwas poligalakturonowy (pektyna) i sole były eluowane w pierwszej frakcji, zawierającej objętości 4 do 7,5. Cukry o małej masie cząsteczkowej były eluowane w objętościach 8 do 10.
Frakcję pektynową eluowaną z kolumny oczyszczano dalej przez usuwanie soli w drodze wymiany jonowej, stosując kombinację silnego kationowego wymieniacza jonowego i słabego anionowego wymieniacza jonowego. Silnym kationowym wymieniaczem jonowym była żywica Purolite C 150 TL a sł abym anionowym wymieniaczem jonowym był a ż ywica Purolite A 103 S. Połączony ukł ad kationowego wymieniacza jonowego i anionowego wymieniacza jonowego usuwał z roztworu zarówno kationy jak i aniony. Odzyskiwano oczyszczony roztwór pektyny.
P r z y k ł a d 4
Chromatograficzne rozdzielanie pektyny i polisacharydów z użyciem żywicy w postaci Ca++.
Hydrolizat wysłodków buraków cukrowych, stosowany jako materiał wyjściowy, otrzymano w podobny sposób jak opisano w przykładzie 1 z tą róż nicą, że hydrolizę prowadzono z użyciem kwasu siarkowego. Otrzymany hydrolizat zobojętniano do pH 4. Żywica stosowana do chromatografii była podobna do żywicy stosowanej w przykładzie 2 z tą różnicą, że była w postaci Ca++. Rozdzielanie
PL 196 962 B1 chromatograficzne prowadzono w podobnych warunkach jak w przykładzie 2 z tą różnicą, że przewodnictwo hydrolizatu wynosiło 5,3 mS/cm, pH 4 a szybkość przepływu 50 ml/minutę.
Wyniki podano na rysunku na fig. 3. Frakcja eluowana w pierwszej kolejności (objętości 3,5 do 5,5) zawierała większość pektyny, następna frakcja (objętości 5,5 do 7,5) zawierała sole, a trzecia frakcja (objętości 8 do 10) zawierała cukry. W wyniku rozdzielania otrzymano czysty roztwór pektyny i czysty roztwór cukru zawierają cy L-arabinozę .
Frakcję pektynową zatężono, i pektynę suszono rozpyłowo.
Roztwór cukru zatężono do syropu o zawartości suchych ciał stałych wynoszącej 50 do 60%. Otrzymany syrop jako taki, można stosować, np., jako prekursor aromatu lub można go poddawać dalszemu frakcjonowaniu.
P r z y k ł a d 5
Rozdzielanie pektyny i polisacharydów z użyciem żywicy w postaci Al3+.
Jako materiał wyjściowy stosowano hydrolizat wysłodków buraków cukrowych, otrzymany w podobny sposób jak w przykładzie 1 (hydrolizę prowadzono w cią gu 2,5 godzin kwasem siarkowym przy pH 1,5 w temperaturze 75°C). Hydrolizat poddano wymianie jonowej, stosując żywicę kationowymienną IMAC C 16, zregenerowaną do postaci wodorowej. Żywicę kationowymienną zobojętniano KOH do wartości pH 2,9. Zawartość suchych ciał stałych wskazywana przez współczynnik refrakcji wynosiła 1,6%, a przewodność 8,6 mS/cm.
Chromatograficzne frakcjonowanie prowadzono w kolumnie o wysokości 1 m i średnicy 4,5 cm. Do rozdzielania stosowano żywicę Korela VO6C (objętość 1 litr, 4% DVB, dp = 0,25 mm).
Objętość złoża wynosiła 0,75 litra a objętość zasilania 80 ml.
Żywicę poddano wypłukiwaniu i regenerowano do postaci wodorowej kwasem solnym o stężeniu 5% wagowych, w ilości odpowiadającej trzem objętościom złoża, i przemyto wodą po obróbce jonowymiennej. Regenerację do postaci glinowej prowadzono, najpierw wprowadzając na złoże żywicy 10% wagowo roztwór siarczanu glinu w ilości odpowiadającej trzem objętościom złoża żywicy (1 objętość złoża/godzinę) a następnie, z tą samą szybkością przepływu, 1,5 objętości złoża 10% wagowo roztworu siarczanu glinu o pH nastawionym na wartość 1,5. Żywicę przemyto wodą po wymianie jonowej (8 do 10 objętości złoża).
Temperatura podczas chromatograficznego rozdzielania wynosiła 70°C a szybkość przepływu podczas rozdzielania 13 ml/minutę. Hydrolizat pektynowy, przed wprowadzaniem go na kolumnę, ogrzewano do temperatury rozdzielania. Gromadzenie frakcji rozpoczynano w 15 minut po wprowadzeniu hydrolizatu pektynowego na kolumnę, a próbki pobierano co jedną minutę. Wyniki rozdzielania przedstawiono na rysunku na fig. 4.
Figura ta pokazuje, że materiał pektynowy o dużej masie cząsteczkowej, dzięki ekskluzji według rozmiarów, jest eluowany w objętości retencyjnej 0,3 do 0,5 litra. Krzywa przewodnictwa wskazuje, że większość jonów w roztworze wprowadzanym do kolumny jest eluowana pomiędzy 0,5 a 0,8 litra. Objętość retencyjna monosacharydów wynosi od około 0,4 do 0,7 litra.
Rozdzielanie materiału pektynowego i jonów jest podobne do rozdzielania w próbie prowadzonej z użyciem żywicy w postaci Ca2+, ale pektyny i jony są rozdzielane znacznie lepiej, to znaczy rozdzielenie jest znacznie większe, gdy stosuje się żywice w postaci Al3+.
P r z y k ł a d 6
Rozdzielanie pektyny z cytrusów i pektyny z jabłek.
Jako materiał wyjściowy stosowano roztwór, stanowiący mieszaninę pektyny z cytrusów i pektyny z jabłek. Roztwór sporządzano przez rozpuszczenie w wodzie 0,5 g handlowego preparatu pektynowego H&F Instant CJ204 (wytwarzanego przez Herbstreich & Fox KG) i 0,5 g preparatu pektynowego Herbapekt SF01 (wytwarzanego przez Herbstreich & Fox KG) i dodanie 0,5 g glukozy i 0,5 g siarczanu sodowego.
Rozdzielanie chromatograficzne prowadzono w podobnych warunkach jak w przykładzie 5.
Wyniki próby przedstawiono na rysunku na fig. 5. Wyniki wskazują, że sposobem według wynalazku na frakcje pektynowe można także frakcjonować surowiec uzyskany z jabłek i owoców cytrusowych.
PL 196 962 B1

Claims (27)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Sposób obróbki chromatograficznej materiału roślinnego zawierającego pektynę, o postaci wodnego roztworu zawierającego pektynę, znamienny tym, że roztwór zawierający pektynę wprowadza się na kolumnę chromatograficzną zawierającą kationową żywicę jonowymienną i rozdziela się roztwór zawierający pektynę na frakcję o wyższej zawartości pektyny niż roztwór zawierający pektynę wprowadzany na kolumnę chromatograficzną, i na co najmniej jedną inną frakcję, przy czym jako eluent stosuje się wodę.
  2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej jedna inna frakcja obejmuje frakcję o wyższej zawartości soli niż roztwór zawierający pektynę wprowadzany na kolumnę chromatograficzną.
  3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej jedna inna frakcja obejmuje frakcję o wyższej zawartości soli niż roztwór zawierający pektynę wprowadzany na kolumnę chromatograficzną, i frakcję/frakcje o większym stężeniu pektynowych cukrów/oligomerów niż roztwór zawierający pektynę wprowadzany na kolumnę chromatograficzną.
  4. 4. Sposób wedł ug zastrz. 1, znamienny tym, ż e co najmniej jedna inna frakcja obejmuje frakcję/frakcje o większym stężeniu pektynowych cukrów/oligomerów niż roztwór zawierający pektynę wprowadzany na kolumnę chromatograficzną.
  5. 5. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, ż e rozdzielanie chromatograficzne prowadzi się z użyciem żywicy kationowymiennej w oparciu o ekskluzję według rozmiarów, ekskluzję jonów i/lub zatrzymywanie jonów.
  6. 6. Sposób wedł ug zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, ż e chromatograficzne rozdzielanie prowadzi się z użyciem żywicy kationowymiennej w postaci soli z metalem wielowartościowym.
  7. 7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że jako metal stosuje się Ca2+ lub Al3+.
  8. 8. Sposób według zastrz. 1 albo 4, znamienny tym, że chromatograficzne rozdzielanie prowadzi się z użyciem żywicy kationowymiennej w postaci H+.
  9. 9. Sposób według zastrz. 1 albo 4, znamienny tym, że chromatograficzne rozdzielanie prowadzi się z użyciem żywicy kationowymiennej w postaci Na+.
  10. 10. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że chromatograficzne rozdzielanie prowadzi się z użyciem żywicy silnie kationowymiennej.
  11. 11. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że jako żywicę kationowymienną stosuje się żywicę z usieciowanego kopolimeru styrenu z diwinylobenzenem.
  12. 12. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że stosuje się żywicę o stopniu usieciowania 3 do 12% DVB, korzystnie 4 do 8% DVB.
  13. 13. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że stosuje się żywicę o rozmiarach czą stek 0,1 do 2 mm, korzystnie 0,2 do 0,4 mm.
  14. 14. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że do kolumny chromatograficznej wprowadza się roztwór zawierający pektynę, o zawartości suchych ciał stałych 1 do 20%, korzystnie 2 do 10%, zwłaszcza 1,5 do 5%.
  15. 15. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że do kolumny chromatograficznej wprowadza się roztwór zawierający pektynę, o pH mniejszym niż 5, korzystnie mniejszym niż 4, a zwłaszcza od 1,5 do 3.
  16. 16. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że rozdzielanie chromatograficzne prowadzi się w temperaturze 40 do 90°C, korzystnie 50 do 80°C, zwłaszcza 65 do 80°C.
  17. 17. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że po rozdzielaniu chromatograficznym prowadzi się także obróbkę jonowymienną.
  18. 18. Sposób według zastrz. 17, znamienny tym, że obróbkę jonowymienną prowadzi się, stosując kombinację silnego kationowego wymieniacza jonowego i słabego anionowego wymieniacza jonowego.
  19. 19. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że przed lub po rozdzielaniu chromatograficznym prowadzi się także etap filtracji przez przeponę.
  20. 20. Sposób według zastrz. 19, znamienny tym, że podczas filtracji przez przeponę wykorzystuje się ultrafiltrację.
  21. 21. Sposób według zastrz. 22, znamienny tym, że ultrafiltrację prowadzi się, zatrzymując cząsteczki o wielkości 1000 do 30000 Da.
    PL 196 962 B1
  22. 22. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że przed lub po rozdzielaniu chromatograficznym prowadzi się także obróbkę adsorbentem w postaci aktywowanego węgla lub żywicy adsorbującej.
  23. 23. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że pektynę modyfikuje się chemicznie za pomocą sieciowania.
  24. 24. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że otrzymaną pektynę suszy się.
  25. 25. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że materiał roślinny zawierający pektynę, stosowany jako surowiec, otrzymuje się z wysłodków buraków cukrowych.
  26. 26. Sposób według zastrz. 25, znamienny tym, że jako surowiec stosuje się wysłodki z buraków cukrowych zabezpieczone biologicznie, otrzymane przez zwiększenie pH wysłodków do wartości 3,5 do 4,5 i składowanie wysłodków w warunkach zasadniczo beztlenowych.
  27. 27. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że materiał roślinny zawierający pektynę, stosowany jako surowiec, otrzymuje się z owoców cytrusowych lub z jabłek.
PL356680A 1999-09-17 2000-09-15 Sposób obróbki chromatograficznej materiału roślinnego zawierającego pektynę PL196962B1 (pl)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI991985A FI113453B (fi) 1999-09-17 1999-09-17 Kasvimateriaalin kromatografinen fraktiointi
PCT/FI2000/000779 WO2001021271A1 (en) 1999-09-17 2000-09-15 Chromatographic fractionation of vegetable material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL356680A1 PL356680A1 (pl) 2004-06-28
PL196962B1 true PL196962B1 (pl) 2008-02-29

Family

ID=8555306

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL356680A PL196962B1 (pl) 1999-09-17 2000-09-15 Sposób obróbki chromatograficznej materiału roślinnego zawierającego pektynę
PL353991A PL196961B1 (pl) 1999-09-17 2000-09-15 Sposób jednoczesnego oczyszczania i oddzielania pektyny i pektynowych cukrów/oligomerów w wieloetapowym procesie prowadzonym w roztworze wodnym z wysłodków buraków cukrowych

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL353991A PL196961B1 (pl) 1999-09-17 2000-09-15 Sposób jednoczesnego oczyszczania i oddzielania pektyny i pektynowych cukrów/oligomerów w wieloetapowym procesie prowadzonym w roztworze wodnym z wysłodków buraków cukrowych

Country Status (12)

Country Link
US (2) US6660099B2 (pl)
EP (2) EP1218079B8 (pl)
JP (2) JP2003509575A (pl)
AT (1) ATE448848T1 (pl)
AU (2) AU7291000A (pl)
CA (2) CA2385109C (pl)
CZ (2) CZ295265B6 (pl)
DE (1) DE60043347D1 (pl)
FI (1) FI113453B (pl)
HU (2) HUP0202872A3 (pl)
PL (2) PL196962B1 (pl)
WO (2) WO2001021271A1 (pl)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI113453B (fi) * 1999-09-17 2004-04-30 Sohkar Oy Kasvimateriaalin kromatografinen fraktiointi
US7037378B2 (en) * 2003-09-24 2006-05-02 Danisco Sweetners Oy Separation of sugars
US20050096464A1 (en) 2003-10-30 2005-05-05 Heikki Heikkila Separation process
GB2407573A (en) * 2003-10-30 2005-05-04 Danisco Sweeteners Oy Production of arabinose
EP1765874A1 (en) 2004-03-26 2007-03-28 Glycogenesys, Inc. Modified pectins, compositions and methods related thereto
AU2005249147B2 (en) * 2004-06-04 2011-03-24 Poly Gain Pte Ltd Natural sweetener
EP1714562A1 (en) * 2005-04-22 2006-10-25 N.V. Nutricia Process for drying uronic acid oligosaccharides
EP2450084B1 (en) 2005-06-03 2014-02-19 Horizon Science Pty Ltd Substances having body mass redistribution properties
ATE471666T1 (de) * 2005-12-09 2010-07-15 Danisco Stabilisierte emulsion
EP1971211A2 (en) * 2005-12-09 2008-09-24 Danisco Sugar A/S Beverage emulsion
MX2009002413A (es) * 2006-09-19 2009-03-20 Horizon Science Pty Ltd Extractos derivados de la caña de azucar y un proceso para su manufactura.
FR2916447B1 (fr) * 2007-05-25 2012-09-21 Univ Picardie Procede de production et utilisation de familles d'oligomeres d'acide galacturonique.
EP2464599B1 (en) * 2009-08-11 2016-09-07 FPInnovations Fractionation of a waste liquor stream from nanocrystalline cellulose production
US9572852B2 (en) 2011-02-08 2017-02-21 The Product Makers (Australia) Pty Ltd Sugar extracts
US9253996B2 (en) 2011-10-26 2016-02-09 Frito-Lay North America, Inc. Sustainable conversion of citrus peel waste
WO2014032100A1 (en) 2012-08-28 2014-03-06 Phytolin Pty Ltd Extraction method
US10350259B2 (en) 2013-08-16 2019-07-16 The Product Makers (Australia) Pty Ltd Sugar cane derived extracts and methods of treatment
US10173223B2 (en) 2014-06-03 2019-01-08 Putsch & Company, Inc. Process for producing pulp from sugar beets
CN104744525B (zh) * 2015-03-24 2017-03-01 浙江大学 一种以阿拉伯胶为原料提取制备高纯度l‑阿拉伯糖的工艺
DK3356563T3 (da) * 2015-10-02 2019-10-28 Cooeperatie Koninklijke Cosun U A Fremgangsmåder til berigelse af arabinose-fraktioner

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS50148399A (pl) * 1974-05-17 1975-11-27
JPS5611903A (en) * 1979-06-11 1981-02-05 Chisso Corp Preparation of powdery pectin
US5008254A (en) * 1982-09-03 1991-04-16 Weibel Michael K Sugar beet pectins and their use in comestibles
SE453511B (sv) * 1986-06-10 1988-02-08 Nils Monten Sett att framstella en polysackaridbaserad konsistensgivare av pektintyp
DE3702653A1 (de) * 1987-01-29 1988-08-11 Sueddeutsche Zucker Ag Verfahren zur herstellung von kristalliner l-arabinose
US5250306A (en) 1988-12-05 1993-10-05 British Sugar Plc Debranched araban and its use as a fat substitute
JPH03149201A (ja) * 1989-11-02 1991-06-25 Atsushi Imai ペクチンの製造方法
US5952308A (en) 1991-07-29 1999-09-14 Pola Chemical Industries Inc. Mineral absorption promoting agent
EP0868854A3 (en) 1992-01-20 1999-05-12 Japan Tobacco Inc. Low-molecular pectin, and food and drink which contain low-molecular pectin
BE1006377A3 (fr) * 1992-11-24 1994-08-09 Raffinerie Tirlemontoise Sa Procede de separation d'une composition polydispersee de saccharides, produits obtenus par ce procede et utilisation des produits obtenus dans des compositions alimentaires.
US5472952A (en) 1993-03-18 1995-12-05 Bristol-Myers Squibb Company Partially hydrolyzed pectin in nutritional compositions
DE4313549C1 (de) * 1993-04-26 1994-10-13 Herbstreith & Fox Kg Pektin Fa Verfahren zur Gewinnung von Pektin-Extrakt aus Zuckerrüben und dessen Verwendung
FI105691B (fi) * 1997-08-26 2000-09-29 Sohkar Oy Pektiinin ja sen sukulaisyhdisteiden valmistuksessa käyttökelpoinen raaka-aine ja menetelmä sen valmistamiseksi
FI104500B (fi) * 1997-08-26 2000-02-15 Cultor Oyj Menetelmä L-arabinoosin valmistamiseksi sokerijuurikasleikkeestä
KR100252194B1 (ko) * 1997-10-10 2000-04-15 박호군 참당귀에서분리한신규한펙틴질다당류와그분리정제방법및그의면역증강제로서의용도
FI113453B (fi) * 1999-09-17 2004-04-30 Sohkar Oy Kasvimateriaalin kromatografinen fraktiointi

Also Published As

Publication number Publication date
JP2003509575A (ja) 2003-03-11
WO2001021272A1 (en) 2001-03-29
JP2003509576A (ja) 2003-03-11
CZ2002799A3 (cs) 2002-08-14
EP1218079A1 (en) 2002-07-03
CZ295265B6 (cs) 2005-06-15
EP1227866A1 (en) 2002-08-07
PL353991A1 (pl) 2003-12-15
WO2001021271A1 (en) 2001-03-29
AU7291000A (en) 2001-04-24
DE60043347D1 (de) 2009-12-31
CA2384874A1 (en) 2001-03-29
US6660099B2 (en) 2003-12-09
ATE448848T1 (de) 2009-12-15
US6663717B2 (en) 2003-12-16
US20020189606A1 (en) 2002-12-19
FI113453B (fi) 2004-04-30
PL196961B1 (pl) 2008-02-29
CA2385109C (en) 2008-12-23
HUP0202872A3 (en) 2004-03-01
HUP0203963A2 (hu) 2003-04-28
CA2384874C (en) 2008-12-23
AU7290900A (en) 2001-04-24
CZ295865B6 (cs) 2005-11-16
CA2385109A1 (en) 2001-03-29
PL356680A1 (pl) 2004-06-28
FI19991985A (fi) 2001-03-17
HUP0202872A2 (hu) 2002-12-28
EP1218079B8 (en) 2010-01-06
EP1218079B1 (en) 2009-11-18
CZ2002948A3 (cs) 2002-09-11
HUP0203963A3 (en) 2004-03-01
US20020150652A1 (en) 2002-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6660099B2 (en) Chromatographic fractionation of vegetable material
CA2042920C (en) Polydextrose compositions
JP4916600B2 (ja) イヌリン製品の調製
JP4831420B2 (ja) 糖の分離
US4666721A (en) Process of removing acids from juice
WO2019230803A1 (ja) バガスからのポリフェノール組成物の製造方法
US4011206A (en) Extraction of a sweet substance from Thaumatococcus daniellii fruit
CN109824738B (zh) 一种肉苁蓉总寡糖的脱盐脱色方法
JPS6176503A (ja) ペクチンの精製方法
CN106220753B (zh) 一种从柚子皮中提取果胶的方法
EA016871B1 (ru) Способ получения пектина из подсолнечника
JPH0649724B2 (ja) ペクチンの製造方法
JPS5968301A (ja) 多糖類の製造方法
WO1991018000A1 (en) Isolation of oligosaccharides from biomass
JPH0358362B2 (pl)
US2367132A (en) Method of preparing pectin
KR920003049B1 (ko) 스테비아 감미료의 제조방법
JPH0456826B2 (pl)
JPS6189203A (ja) ペクチンの部分脱メトキシル化法
JPH01254692A (ja) ヘミセルロース液からキシロビオースを主成分とする糖液を得る方法

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Decisions on the lapse of the protection rights

Effective date: 20100915