PL82665B1

PL82665B1 -

Info

Publication number: PL82665B1
Application number: PL1972159954A
Authority: PL
Priority date: 1972-01-28
Filing date: 1972-12-29
Publication date: 1975-10-31
Also published as: IE37466B1; AU5144773A; DE2303872A1; GB1361963A; YU36194B; TR17142A; RO61188A; CS166836B2; IL41242A0; IE37466L; DD102411A5; JPS541795B2; YU18173A; CH569793A5; IT1033063B; IN138964B; BR7300645D0; FR2169105A2; FR2169105B2; HU168683B

Description

Sposób wytwarzania fruktozy Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarza¬ nia fruktozy i syropów frulktazowo-glikozowych o takim samym skladzie jak cukier inwertowany, zwlaszcza przy uzyciu izomerazy glikozy oczysz¬ czonej i zawieszonej w postaci perelek w struk¬ turze wlóknistej.Znane sa sposoby izomeryzacji glikozy i fruk¬ tozy. Dzida sie one zasadniczo na dwa rodzaje: izomeryzacje chemiczna i izomeryzacje enzyma¬ tyczna.Metoda chemiczna polega na obróbce izomery- zowanych cukrów alkalicznym katalizatorem, spo¬ sób ten jednak z powodu tworzenia sie produk¬ tów wtórnych powoduje niestabilnosc cukrów w srodowisku alkalicznym i uzyskuje sie nim niskie wydajnosci.Izomeryzacje enzymatyczna prowadzi sie, uzy¬ wajac jako enzymu izomeraze glikozy lub bezpo¬ srednio hodowle mikroorganizmu. W obydwuprzy¬ padkach aktywnosc enzymatyczna jest niewystar¬ czajaca. Spowodowane jest to niskim stopniem czystosci stosowanych enzymów i dlatego trzeba stosowac wyzsza temperature co powoduje brazo- wiemie otrzymanego roztworu cukru. Rafinacja roztworu cukru ziemia odbarwiajajca jest kosztow¬ na z ekonomicznego i technologicznego punktu widzenia.Uzyskanie wzrostu aktywnosci enzymatycznej przy pomocy kosztownego oczyszczania, powoduje, ze izomeryzacja jest niemozliwa do przeprowa- 10 15 20 25 30 dzenia, poniewaz enzym stosuje sie tyflko raz a pózniej usuwa sie produkt reakcji.Obecnie stwierdzono, ze mozna ptrowadzic izo¬ meryzacje enzymatyczna z wysoka aktywnoscia przy pomocy enzymu w bardzo aktywnej postaci, pozwalajacej uzyskac podwyzszona konwersje w niskiej .temperaturze.Sposób wedlug wynalazku- polega na zastosowa¬ niu izomerazy glikozy zawieszonej w postaci pere¬ lek we wlóknistej strukturze. Metoda ta, jesli chodzi o enzymy, przedstawia te korzysc, ze umo¬ zliwia stosowanie tego samego enzymu nieskon¬ czona ilosc razy, kiedy wyrazne, katalityczne dzialanie, pozostajac trwale umocowanym do swegowlóknistego nosnika, w któ¬ rym jest zawieszony w postaci perelek i stykajac sie z suibs'tratem .poprzez bardzo cienka blonke od¬ dzielajaca go od otaczajacego srodowiska. Proces taki pozwala wykorzystac enzym o wysokim stop¬ niu czystosci. Enzym raz umieszczany w struktu¬ rze wlóknistej w postaci perelek moze byc stoso¬ wany wielokrotnie a itym samym kosast oczyszcza¬ nia zostaje znacznie zmniejszony. Inna korzysc stanowi calkowite wyeliminowanie zanieczyszcze¬ nia otrzymywanego produktu reakcji, poniewaz enzym pozostaje we wlóknistej strukturze.Stosowana strukture wlóknista i sposób rozpro¬ wadzania w niej enzymu w postaci perelek opisa¬ no w patencie Wloskim, zgodnie, z którym wlókna zawierajace perelki enzymu wytwarza sie z roz- 8266582665 3 4 tworów polimeru, w których dysperguje sie pre¬ paraty enzymatyczne ulegajace dyspersji w posta¬ ci bardzo drobnych kropelek o takich samych roz- miarach jak rozmiary kropli emulsji. Tak otrzy¬ mana emulsje przedzie sie na sucho lub na mo¬ kro otrzymujac wlókno posiadajace wewnatrz ma¬ le wewnetrzne wydrazenia, . w których umiej s co- wiaija sie perelki enzymów, oddzielone od otocze- mia bandzo cienka blonlka, która zalpbbiega ich wy¬ padaniu i sitratom w masie reakcyjnej, pozwala jednak aby enzym wykazywal swe katalityczne dzialanie.Polimery sitosowane do wytwarzania wlókien zawierajajcyich enzyimy musza byc zdolne do ist¬ nienia w postaci roztworu w temperaturze odpo¬ wiedniej do stabilnosci enzymu w rozpuszczalni¬ ku. Roztwory polimeru powinny takze calkowicie mieszac sie z rozpuszczalnikiem, w 'którym enzym jest flozpulszczany lub zdyspengowany. Rozpusz¬ czalniki nie moga naruszac stabilnosci enzymu ani powodowac jego dezaktywacji. Równiez srodek koagulujacy, w przypadku przedzenia na mokro, powinien mieszac sie z rozpuszczalnikiem polime¬ ru i miec 'taka sama charakterystyke jak wspom¬ niany poprzednio rozpuszczalnik.Przykladami polimerów, w których umieszcza sie enzyimy w posltalci perelek sa estryfikowane poliimery celulozowe, azotany celulozy, poliolefi- ny, poliimery i kopolimery otrzymane z akryloni¬ tryl!, akrylanów, metakrylanów, estrów winylo¬ wych, chlorku winylu, chlorku winylidenu, styre¬ nu, a takze poliamidy, polimaslan winylu i tym podobne zwiazki. Zastosowanie estryfikowanych polimerów celulozowych bylo szczególnie korzyst¬ ne.Zachowujajc korzysci, wynikajace z konwencjo¬ nalnej izomeryzacji enzymatycznej, sposób wedlug wynalazku wprowadza znaczne "usprawnienie. En¬ zym 'umieszczony w ipoistaci perelek we wlókni¬ stej strukturze posiada znaczna trwalosc aKtyw- nosci i dlateglo mozna go stosowac nieskonczona ilosc razy, co wplywa korzystnie na ekonomike procesu. Przy okreslonym czasie trwania aktyw¬ nosci 'enzymu, mozna umieszczac, w postaci pere¬ lek we wlóknie preparaty enzymatyczne o znacz¬ nej czystosci bez znacznego wplywu kosztów oczyszczania na koszty procesu. Umozliwia to otrzymywanie bardzo aktywnych wlókien, zawie¬ rajacych enzym, pozwalajacych skrócic czas ope¬ racji w takiej temperaturze i przy takim pH, aby uniknac rozkladu cukrów, wytwarzajac prawie bezbarwny produkt finalny ze znaczna oszczedno¬ scia wegla odbarwiajajoego. Ponadto enzym nie dyfunduje do srodowiska reakcji ani nie zanie¬ czyszcza produktu. Inna wielka korzysc stanowi mozliwosc ciaglego prowadzenia procesu i uprosz¬ czenia aparatury oraz mozliwosc regulowania przebiegu procesu. Przez przyblizone regulowanie przeplywu, ilosci wlókna i stezenia w nim enzy¬ mu mozna uzyskac pozadany poziom izomeryzacji.Opisany tu proces prowadzi sie okresowo, gdy substrat styka sie z enzymem w ciagu okresu czasu koniecznego do uzyskania wymaganego stopnia izomeryzacji. Izomeryzowany syrop usuwa sie i zastepuje swieza porcja syropu, uzywajac ponownie wlókno z osadzonym w nim enzymem.Enzym zmieszczony w postaci perelek we wlók¬ nie ekstrahuje sie z odpowiedniego surowca mi¬ krobiologicznego. Umieszcza sie go we wlóknie w postaci surowego ekstraktu otrzymanego przez mechaniczne zniszczenie lub lize komórek lub tez w postaci oczyszczonej w znalny sposób, w taki w jaki oczyszcza sie bialka.Temperatura, w której prowadzi sie proces izo¬ meryzacji wynosi 30—70°C, korzystnie ' 40—45°C, a pH wynosi 5—9, korzystnie 7. Roztwór podda¬ wany izomeryzacji stanowi na przyklad buforowa¬ ny roztwór glikozy w wodzie, korzystnie o ste¬ zeniu 50%, zawierajacy niewielkie dawki ]\£g++ i Co++ lub roztwór glikozy otrzymany przez dzia¬ lanie glikoamylazy na skrobie.Inne sposoby wedlug wynalazku wynikaja z po¬ nizszych przykladów wykonania, które ilustruje przedmiot wynalazku.Przyklad L Do umieszczania w postaci pe¬ relek we wlóknie sporzadza sie wodno^glicefyno¬ wy roztwór (72 : 25) izomerazy glikozy otrzymanej z komórek streptocycin przez lize i sukcesywne wytracanie acetonem, o nastepujacej charaktery¬ styce: aktywnosc 364 k/ml (1 jednostka oznacza ilosc enzymu wytwarzajaca 1 mig roztworu fruk¬ tozy z 0,5 M roztworu glikozy przy pH 7 w cia¬ gu 1 godziny w temperaturze 45°C) bialko 22mg/ /.ml. w 266 g chlorku metylenu rozpuszcza sie mie¬ szajac, 20 g trójoctanu celulozy (Fluka). Do roz¬ tworu polimeru dodaje sie 40 g roztworu enzy¬ matycznego i ulatwia sie utworzenie dwufazowej emulsji przez energiczne mieszanie w ciagu 30 minut w temperaturze O^C. Emulsje wylewa sie do tygla do stapiania, utrzymuje w temperaturze —6QC i przedzie pod cisnieniem azotu, Nic koagu- luje sie w temperaturze pokojowej w toluenie i gromadzi na przewijarkach. Wlókna suszy sie pod zmniejszonym cisnieniem w temperaturze 0°C w ciagu okresu czasu koniecznego do usuniecia orga¬ nicznych rozpuszczalników. 2fi g tak otrzymanego wlókna, co odpowiada 1,4 g suchego polimeru, przemywa sie w celu usuniecia zaadsorbowanego enzymu 0,05 M roztworem buforowym-fosforano- wym o pH 7 i umieszcza sie w 2(5 ml wodnego roztworu o nastepujacym skladzie: glikoza 60°/o; CoCl2. 10—*M, Mg Cl2 5.10—3. Roztwór nniesza sie w temperaturze 45°C i przy pomocy pehametru, dodajac NaOH, utrzymuje sie pH =. 7. Po 24 go¬ dzinach okreslony polarymetrycznie stolpien izome¬ ryzacji wynosi 45,5%. Poddany izomeryzacji roztwór usuwa sie, a te same wlókna styka sie ze swiezym roztworem glikozy w nowym cyklu izomeryzacji. Po 6 dniach pracy stopien izomery¬ zacji wynosi 4T°/o, po 12 dniach 28,7D/o po 18 dn'iach 26,5°/o. Proces prowadzono ponad 45 dni.Z czesci syropu poddanego izomeryzacji wydzie¬ la sie fruktoze najpierw dejonizujajc syrop na zy¬ wicy jonowymiennej a nastepnie wytracajac fruk¬ toze wapniem przy alkalicznym pH.Przyklad II. 25 g wlókna z umieszczona w nim w postaci perelek izomeraza glikozy, otrzy¬ manego jak w przykladzie 1, umieszcza sie w ko¬ lumnie szklanej 1,3 X 40 om, w której przy po¬ lo 15 20 25 30 35 40 45 50 55 605 82665 6 moicy termostatu utrzymuje sie temperature 45CC.Wlókna w kolumnie umieszcza sie równolegle. Przy pomocy pampy perystaltycznej z dna na wierzcho¬ lek kolumny pompuje sie z szybkoscia 7 ml/godz. roztwór 0,05 M glikozy 60»/o, Co 01^.6H20 10—4M, MjgCl2 5 • 10—3)M, którego pH siprowadza isie do war¬ tosci 7 dodatkiem roztworu buforowego.Przyklad III. W 50 ml wody pozbawionej jonów sporzadza sie zawiesine z 10 g aimyloglilo- zydazy w postaci (proszku diazyimowego i miesza sie w ciagu 20 minut aby wykorzystac rozpusz- czaiinosc aktywnego bialka. Roztwór saczy sie w celu usuniecia nierozpuszczalnego nosnika i osadu.Przesacz i ciecz z przemycia (miesza sie i zateza pod zmniejszonym cisnieniem w temperaturze 25°C az do objetosci koncowej 20 ml. Do tak otrzyma¬ nego moztworu dodaje sie 20 ml roztworu izome- razy glikozy (364 j/iml; bialka 22 mlg/ml. Mieszani¬ ne roztworów izomerazy glikozy i aimyloglikozyda- zy umieszcza sie w postaci perelek jak w przy¬ kladzie I w 40 ig trójoctanu celulozy. 20 g otrzy¬ manych wlókien umieszcza sie w równoleglych ni¬ ciach w kolumnie szklanej (2,5 X 40 cm), w której prizy pomocy terimoistaitu uitrlzyimuje sie temperaiture 45°C. W kolumnie cyirkuluje w zamknietymi obie¬ gu wywolywanym dzialaniem pompy perystaltyicz- nej, 35®/o roztwór skrobi! kukurydzamej, uplynnio¬ ny przedtem dzialaniem a-amylazy, zawierajacy sole kobaltu i magnezu (Mig++ SKilO^M, Go++ l(h-4M). Roztwór zawracany jest na katalizator enzymatyczny, na którym uzyskuje sie jednoczesna hydrolize dekstryny i izomeryzacje glikozy i fruk¬ tozy i przechodzi przez naczynie, w którym regu¬ luje sie pH utrzymujac je na poziomie 6,5. Re¬ cyrkulacje roztworu kontynuuje sie w celu uzy¬ skania stabilizacji kata skrecalnosci optycznej (72 godziny). Analiza otrzymanego roztworu wykazuje, ze stezenie glikozy wynosi 191 mg/ml, fruktozy 129 mg/ml, a reszte stanowia dwuisacharydy i oligosa- harydy. Te sama operacje powtarza sie z ta sa¬ ma próbka wlókna przez 16 dni bez znacznego spadku aktywnosci. PL

Claims

Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania frukjtozy i syrolpów za¬ wierajacych glikoze i fruktoze na drodze enzy¬ matycznej izomeryzacji c^glikozy, znamienny tym, ze jako enzym powodujacy katalityczna izomery¬ zacje stosuje sie izomeraze glikozy umieszczona w postaci perelek we wlóknistej strukturze.
2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze reakcje prowadzi sie w temperaturze 30—7Ó°C, ko¬ rzystnie 40—45°C.
3. Sposób wedlug zasitrz. 1, znamienny tym, ze reakcje prowadzi sie w srodowisku o pH 5—9, a korzystnie piH 7.
4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze poddaje sie izomeryzacji roztwór glikozy zawiera¬ jacy niewielkie ilosci jonów Mg++ i CO++.
5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako enzym umieszczony w postaci perelek we wlóknistej strukturze stosuje sie izoimeiraze glikozy o wysokim stopniu (Czystosci.
6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze aby otrzymac syrop zawierajacy frukjtoze i glikoze, poli-aHglikozydy poddaje sie lOibróblce bioenzyma- tyicznymi preparatami wlóknistymi zawierajacymi amyloglikozydaze i izomeraze glikozy. 10 15 20 25 30 PL