RU2589712C2 - Производство изомальтоолигосахаридов и их применение - Google Patents

Производство изомальтоолигосахаридов и их применение Download PDF

Info

Publication number
RU2589712C2
RU2589712C2 RU2011135230/04A RU2011135230A RU2589712C2 RU 2589712 C2 RU2589712 C2 RU 2589712C2 RU 2011135230/04 A RU2011135230/04 A RU 2011135230/04A RU 2011135230 A RU2011135230 A RU 2011135230A RU 2589712 C2 RU2589712 C2 RU 2589712C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
starch
invertase
enzyme
maltogenic
reaction
Prior art date
Application number
RU2011135230/04A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2011135230A (ru
Inventor
Хиук-Кон КВОН
Хае-Сеок ДЗЕОНГ
Дзае-Хо ЛИ
Original Assignee
Корн Продактс Интернэшнл, Инк.
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 Корн Продактс Интернэшнл, Инк. filed Critical Корн Продактс Интернэшнл, Инк.
Publication of RU2011135230A publication Critical patent/RU2011135230A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2589712C2 publication Critical patent/RU2589712C2/ru

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/04—Polysaccharides, i.e. compounds containing more than five saccharide radicals attached to each other by glycosidic bonds
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L29/00—Foods or foodstuffs containing additives; Preparation or treatment thereof
    • A23L29/30—Foods or foodstuffs containing additives; Preparation or treatment thereof containing carbohydrate syrups; containing sugars; containing sugar alcohols, e.g. xylitol; containing starch hydrolysates, e.g. dextrin
    • A23L29/35—Degradation products of starch, e.g. hydrolysates, dextrins; Enzymatically modified starches
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L33/00—Modifying nutritive qualities of foods; Dietetic products; Preparation or treatment thereof
    • A23L33/20—Reducing nutritive value; Dietetic products with reduced nutritive value
    • A23L33/21—Addition of substantially indigestible substances, e.g. dietary fibres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/12—Disaccharides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/18—Preparation of compounds containing saccharide radicals produced by the action of a glycosyl transferase, e.g. alpha-, beta- or gamma-cyclodextrins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/22—Preparation of compounds containing saccharide radicals produced by the action of a beta-amylase, e.g. maltose
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C13—SUGAR INDUSTRY
    • C13K—SACCHARIDES OBTAINED FROM NATURAL SOURCES OR BY HYDROLYSIS OF NATURALLY OCCURRING DISACCHARIDES, OLIGOSACCHARIDES OR POLYSACCHARIDES
    • C13K7/00—Maltose

Abstract

Настоящее изобретение относится к способу получения изомальтоолигосахаридной композиции и может быть использовано в пищевой промышленности. Предложенный способ включает стадии взаимодействия крахмальной суспензии, содержащей от 15% до 45% крахмала по весу, с 0,0001-10% (массовая доля твердых веществ) амилазного ожижающего фермента при температуре от около 95°С до около 125°С и pH около 5-7 в течение 60-210 мин; взаимодействия полученного продукта с 0,0001-10% (массовая доля) бета-амилазного мальтогенного фермента или грибкового альфа-амилазного мальтогенного фермента и 0,0001-10% (массовая доля) инвертазы, обладающей трансглюкозидазной активностью, при температуре выше 10°С и ниже 85°С и при pH выше 2 и ниже 10, где мальтогенный фермент и инвертазу вводят во взаимодействие одновременно с указанным продуктом, для получения изомальтоолигосахаридов. Предложен новый эффективный способ получения ценных углеводов. 12 з.п. ф-лы, 4 пр., 1 табл., 2 ил.

Description

Приоритет
Настоящая заявка на патент испрашивает приоритет предварительной заявки на патент США № 61/376545, поданной 24 августа 2010, полное содержание которой включено в настоящий документ во всей полноте путем ссылки.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящая технология в целом относится к способам получения изомальтоолигосахаридов с помощью инвертазы, полученной из Aspergillus niger и/или Aspergillus oryzae, и их применению. Изомальтоолигосахариды в способах получают из углеводных субстратов.
Уровень техники
Следующее описание предоставлено для содействия пониманию читателем. Представленная информация и цитированная литература не являются известными в уровне техники.
Изомальтоолигосахариды (ИМО) являются смешанными связанными олигосахаридами, имеющими в своем составе смеси α-(1,4)- и/или α-(1,6) глюкозидных связей. ИМО включают в себя изомальтозу, панозу, изомальтотриозу, изомальтотетрозу, изопанозу и другие более разветвленные олигосахариды, такие как фруктоолигосахариды, галактоолигосахариды, ксилоолигосахариды и гентиоолигосахариды. Производство ИМО происходит через сложный ферментативный процесс, посредством которого исходный сырьевой материал превращается в субстрат мальтозы, например в кукурузную патоку. Впоследствии ИМО синтезируются ферментативно-катализируемой трансглюкозидной реакцией.
ИМО принадлежат к группе олигосахаридов, классифицируемых как целесообразные для здоровья пищевые олигосахариды (ЦЗПО). ИМО связывают с улучшением здоровья при потреблении на регулярной основе, и иногда их называют “пребиотики”. Пребиотики - это определенные неусвояемые вещества, например диетические волокна, которые вызывают какой-либо биологический эффект у субъекта посредством стимулирования роста симбиотических или полезных микроорганизмов. ИМО можно применять в качестве подслащивающих продуктов, которые можно употреблять в пищу.
Сущность изобретения
В одном аспекте настоящее изобретение предоставляет способ получения композиции изомальтоолигосахарида, содержащей: (a) взаимодействие крахмальной суспензии с ожижающим ферментом; и (b) взаимодействие продукта (a) с мальтогенным ферментом и инвертазой, где мальтогенный фермент и инвертазу вводят во взаимодействие отдельно, последовательно или одновременно для получения изомальтоолигосахаридов.
В одном варианте осуществления мальтогенный фермент и инвертазу вводят во взаимодействие одновременно. В одном варианте осуществления суспензия содержит от 15% до 45% крахмала по весу. В одном варианте осуществления инвертаза составляет, по меньшей мере, 0,0009% по весу всех реагентов (b). В одном варианте осуществления инвертаза составляет менее 2% по весу всех реагентов (b). В одном варианте осуществления (b) проводится при pH выше 2 и ниже 10. В одном варианте осуществления (b) проводится при температуре выше 10°C и ниже 85°C.
В одном аспекте изомальтоолигосахариды выбраны из группы, состоящей из изомальтозы, разветвленной глюкозы, DP3 глюкозы, панозы, изомальтотриозы, изомальтотетриозы, изомальтопентаозы, изомальтогексаозы и изомальтогептозы или любого их сочетания. В одном варианте осуществления, по меньшей мере, 10% произведенных изомальтоолигосахаридов составляет паноза. В одном варианте осуществления способ дополнительно содержит очистку изомальтоолигосахаридов.
В одном варианте осуществления ожижающим ферментом является альфа-амилаза. В одном варианте осуществления мальтогенным ферментом является бета-амилаза. В одном варианте осуществления инвертаза обладает трансглюкозидазной активностью. В одном варианте осуществления инвертаза является инвертазой Aspergillus. В одном варианте осуществления инвертаза Aspergillus является инвертазой Aspergillus niger. Дополнительно или альтернативно в некоторых вариантах осуществления инвертаза Aspergillus является инвертазой Aspergillus oryza.
В одном варианте осуществления суспензия образована из одного или нескольких видов крахмала или жидкости. В одном варианте осуществления один или несколько видов крахмала выбраны из группы, состоящей из кукурузного крахмала, рисового крахмала, пшеничного крахмала, тапиоки, картофельного крахмала, крахмала из сладкого картофеля, сагового крахмала, ячменного крахмала, обработанного нагреванием/кислотой крахмала, зернистого крахмала, воскообразного кукурузного крахмала, соргового крахмала, кукурузного крахмала с высоким содержанием амилазы, жидкой декстрозы и их сочетаний. В одном варианте осуществления крахмал является кукурузным крахмалом.
В одном из аспектов изомальтоолигосахаридная композиция произведена способом получения изомальтоолигосахаридной композиции, включающим: (a) взаимодействие крахмальной суспензии с ожижающим ферментом; и (b) взаимодействие продукта (a) с мальтогенным ферментом и инвертазой, где мальтогенный фермент и инвертазу вводят во взаимодействие отдельно, последовательно или одновременно.
В одном аспекте пищевая добавка, содержащая изомальтоолигосахариды, получена способом получения изомальтоолигосахаридной композиции, включающим: (a) взаимодействие крахмальной суспензии с ожижающим ферментом; и (b) взаимодействие продукта (a) с мальтогенным ферментом и инвертазой, где мальтогенный фермент и инвертазу вводят во взаимодействие отдельно, последовательно или одновременно.
В одном аспекте пищевой продукт, содержащий, по меньшей мере, один пищевой ингредиент, и изомальтоолигосахариды обеспечены способом получения изомальтоолигосахаридной композиции, включающим: (a) взаимодействие крахмальной суспензии с ожижающим ферментом; и (b) взаимодействие продукта (a) с мальтогенным ферментом и инвертазой, где мальтогенный фермент и инвертазу вводят во взаимодействие отдельно, последовательно или одновременно.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - таблица, отображающая прерывистые и непрерывные реакции осахаривания.
Фиг. 2 - график, отображающий изменение содержания ИМО во время прерывистых и непрерывных реакций осахаривания.
Подробное описание
В настоящем документе раскрыты способы производства олигосахаридов, в частности ИМО. Дополнительно в настоящем документе раскрыты способы, стадии и реакции промышленного производства ИМО с использованием стадий, которые обеспечивают улучшенный способ выгодной выработки ИМО.
В следующем подробном описании не подразумевается, что показательные варианты осуществления, описанные в подробном описании, фигурах и формуле изобретения, являются ограничивающими. Могут быть использованы другие варианты осуществления без отклонения от характерных черт или выхода за рамки объекта изобретения, представленного здесь. В нижеследующем описании ряд терминов использован в широком значении. Термины, описанные далее, будут более полно понятны на основе всего описания изобретения. Элементы, префиксы и символы могут быть обозначены их принятой в СИ формой.
При использовании терминов в единственном числе значении в настоящем документе подразумевается “один или более”, за исключением случая, когда единичность однозначно указана. Таким образом, например, ссылка на “углевод” включает смесь двух или более углеводов, а также единичный углевод.
В используемом в настоящем документе значении термин “около” будет понят специалистами в данной области и будет различаться в некоторой области в зависимости от контекста, в котором он использован. Если термин используется в неясном для специалистов в данной области значении, исходя из контекста, в котором он используется, то “около” означает плюс или минус 10% конкретной величины.
В используемом в настоящем документе значении термин “углеводы” будет понятен специалистами в данной области, как включающий в себя полигидроксиальдегиды или кетоны и производные этих соединений. Углеводы могут включать соединения, составленные по меньшей мере из одного основного моносахаридного звена. Они могут быть классифицированы на простые углеводы и сложные углеводы. Простые углеводы - это моносахариды и дисахариды. Сложные углеводы - это полисахариды или крупные молекулы, составленные из прямых или разветвленных цепей моносахаридов.
В используемом в настоящем документе значении термин “сироп ожижения” или “ожиженный сироп” относится к углеводному субстрату, например крахмалу, который вступил в реакцию с ожижающим ферментом, таким как, но не ограниченным, α-амилазой. Сироп ожижения произведен посредством реакции ожижения.
В используемом в настоящем документе значении термин “реакция ожижения” относится к ферментативной или химической реакции, которая понижает вязкость и/или увеличивает текучесть одного или нескольких углеводов в смеси.
В используемом в настоящем документе значении термин “трансглюкозидный” или “трансглюкозидазный” относится к ферменту или активности, которая катализирует гидролитические и/или реакции переноса для образования новых α-1,6 связей. Эти ферменты включают, но не ограничиваются, трансглюкозидазами и инвертазами.
В используемом в настоящем документе значении термин “фермент ожижения” или “ожижающий фермент” может означать многие α-амилазы или другие амилазы. Ферменты ожижения воздействуют на вязкость и текучесть крахмала, т.е. флюидизацию крахмала. Характерные ожижающие крахмал ферменты включают в себя α-амилазы.
В используемом в настоящем документе значении термин “мальтогенный фермент” относится к ферменту, который катализирует производство мальтозы из более крупных углеводных полимеров. Мальтогенный фермент может быть одним или несколькими β-амилазами или другими амилазами. В мальтогенной реакции производится мальтоза.
В используемом в настоящем документе значении термин “инвертаза” или “инвертазы” относится к классам ферментов, которые катализируют гидролитические и реакции переноса для образования новых α-1,6 связей. Инвертазы катализируют синтез сахаров посредством переноса моносахаридов реакцией трансгликозилирования. Например, инвертаза, пригодная для способов переноса по настоящему изобретению, обладает трансглюкозидазной активностью, т.е. она катализирует гидролиз сахаридов посредством гидролиза глюкозидных связей. Инвертаза может быть растительной, животной, бактериальной или грибковой инвертазой. В одном варианте осуществления инвертаза является инвертазой вида Aspergillus. В качестве не ограничивающих примеров в некоторых вариантах осуществления инвертазы получены из Aspergillus niger и/или Aspergillus oryza. В используемом в настоящем документе значении термин “инвертаза с трансглюкозидазной активностью” или “инвертаза технологии по настоящему изобретению” относится к инвертазе, которая способна катализировать реакцию осахаривания.
В используемом в настоящем документе значении термин “реакция осахаривания” или “осахаривание” относится к процессу превращения сиропа ожижения в ИМО посредством мальтогенной и трансглюкозидной реакции. Реакции осахаривания, описанные в настоящем документе, могут происходить в одну или несколько стадий, где стадии или реакции происходят отдельно, последовательно или одновременно.
Способы производства ИМО
Настоящая технология содержит улучшенный способ производства ИМО. Улучшенный способ производства ИМО происходит, когда углеводный субстрат подвергается воздействию ожижающего фермента в дополнение к отдельным, последовательным или одновременным реакциям осахаривания для получения ИМО продукта.
В одном аспекте настоящая технология обеспечивает способ получения изомальтоолигосахаридной композиции, включающий стадии: (a) взаимодействие крахмальной суспензии с ожижающим ферментом; и (b) взаимодействие продукта со стадии (a) с мальтогенным ферментом и инвертазой, где мальтогенный фермент и инвертазу вводят во взаимодействие отдельно, последовательно или одновременно для получения изомальтоолигосахаридов.
В некоторых вариантах осуществления способы по настоящему изобретению включают в себя реакцию первичного осахаривания и реакцию вторичного осахаривания или единовременную реакцию осахаривания. В одном варианте осуществления реакция первичного осахаривания приводит к производству мальтогенного продукта, то есть мальтозы или мальтозного сиропа. Реакция вторичного осахаривания включает в себя применение одного или нескольких ферментов, таких как инвертаза с трансглюкозидной активностью, к мальтогенному продукту, тем самым некоторая часть или весь мальтогенный продукт преобразуется в ИМО. В одном варианте осуществления превращение сырьевого материала, т.е. крахмального сиропа, в мальтозу происходит во время первой реакции осахаривания, т.е. мальтогенной реакции. Производство ИМО происходит во время второй реакции осахаривания, т.е. трансглюкозидной реакции, где во время реакции применяется инвертаза с трансглюкозидной активностью.
Субстраты
В способах по настоящему изобретению используется углеводный субстрат. Как описано в настоящем документе, термин “углевод” или ”углеводный субстрат” относится к, но не ограничен, крахмалу, природному немодифицированному крахмалу, кукурузному крахмалу, пшеничному крахмалу, крахмалу тапиоки, картофельному крахмалу, крахмалу сладкого картофеля, саговому крахмалу, ячменному крахмалу, рисовому крахмалу, обработанному нагреванием/кислотой крахмалу (декстрин), зернистому крахмалу, воскообразному кукурузному крахмалу, сорговому крахмалу, крахмалу с высоким содержанием амилозы, жидкой декстрозе с высоким содержанием твердого компонента и их сочетаний.
В одном варианте осуществления углеводный субстрат является крахмальным субстратом. Крахмальный субстрат может быть, но не ограничен, кукурузным крахмалом. В одном варианте осуществления углеводный субстрат является крахмальной суспензией. Как описано в настоящем изобретении, термин “суспензия” относится к водной смеси, содержащей нерастворимые компоненты, такие как, но не ограничены, крахмальные гранулы. Иногда термины термин “суспензия”, или “сироп”, или “взвесь” используются в настоящем документе взаимозаменяемо. Как описано в настоящем документе термин “крахмальный субстрат” или “крахмальная суспензия” относится к жидкому раствору в сочетании с крахмалом, где крахмал является любым материалом, составленным из сложных полисахаридных углеводов общей формулой (C6H10O5)x, где X может быть любым числом. Жидкость может быть водным растворителем, например водой.
В одном варианте осуществления крахмальная суспензия включает в себя один или несколько видов крахмала. Как описано в патенте США № 7638151 одним из видов форм крахмала является амилоза, полисахарид с линейной цепью. Другие виды крахмала включают амилопектин, полисахарид с разветвленной цепью. Амилоза содержит в себе длинные неразветвленные цепи, в которых все D-глюкозные единицы связаны α-(1,4)-связями, то есть "α-(1,4)-связями" или "1,4-α-D-глюкозильными связями". Амилопектин сильно разветвлен, при этом глюкозидные связи основной цепи являются α-(1,4)-связями, тогда как точки ветвления обеспечены α-(1,6)-связями. В используемом в настоящем документе значении термин “связь” или “связи” относится к ряду углеродных групп, к которым присоединена глюкоза или другая молекула.
Префиксы α (альфа) и β (бета) означают, является ли связь соответственно аксиальной или экваториальной по отношению к углеродному кольцу. Таким образом, альфа-связь является экваториальной по отношению к углеродному кольцу, бета-связь - аксиальной.
В одном варианте осуществления количество или концентрация крахмального субстрата, т.е. концентрация крахмальной суспензии, может быть водной суспензией, имеющей концентрацию в пределах 1-60%, 5-45%, 10-40%, 20-40% или 25-35% нерастворимых твердых веществ (“тв”). Как описано в настоящем документе, термин “нерастворимые твердые вещества” или “тв” относится к процентному содержанию твердого вещества, т.е., крахмалу, которое суспендировано в растворе. В одном варианте осуществления pH суспензии находится в пределах 1,0-9,0, 2,0-8,0, 3,0-7,5, 4,0-6,5 или 4,5-6,0. В другом варианте осуществления pH суспензии находится в пределе 5,8-6,1. В одном аспекте настоящая технология обеспечивает концентрацию или плотность крахмальной суспензии в пределах 5-25, 10-25, 15-23 или 18-22°Be. В одном варианте осуществления плотность суспензии находится в пределах 19-22°Be. В используемом в настоящем документе значении “°Be” или "Боме" плотность измеряется как функция определенной силы тяжести крахмального сиропа при определенной температуре.
Реакция ожижения
В одном варианте осуществления крахмальный сироп вводится во взаимодействие с ожижающим ферментом, тем самым получая сироп ожижения. В одном варианте осуществления ожижение может включать в себя ферментативный гидролиз основных компонентов крахмала. В одном варианте осуществления амилоза может быть гидролизована α-амилазами, например α-(1,4)-глюкан-4- глюканогидролазой. α-амилазы гидролизируют α-(1,4)-связи с продуктом в виде смеси глюкозы, мальтозы, мальтотриозы и высших сахаров. См., например, патент США № 4113509. Амилоза может также быть гидролизована β-амилазой. β-амилазы последовательно расщепляют мальтозные звенья, начиная с невосстанавливающего конца для количественного выхода мальтозы. α и β-амилазы также гидролизируют амилопектин. Ни α, ни β-амилазы не могут гидролизовать α-(1,6)-связи и точках ветвления амилопектина. Конечным продуктом исчерпывающего воздействия β-амилазы на амилопектин является крупный, высокоразветвленный или β-ограниченный декстрин. Деветвящий фермент, например пуллуланаза, α-(1,6)-глюкан-6-глюкангидролаза или α-(1,6)-глюкозидаза, может гидролизовать α-(1,6)-связи в точках ветвления. В используемом в настоящем документе значении термин “деветвящий фермент” относится к ферментам, которые катализируют гидролиз α-(1,6)-связей. Показательным деветвящим ферментом является пуллуланаза, также известная как α-декстрин-эндо-(1,6)-α-глюкозидаза, ограничивающая декстриназа, деветвящий фермент или (1,6)-глюканогидролаза, см., например, Schülein и др., Characterization of a New Class of Thermophilic Pullulanases from Bacillus acidopullulyticus, Annals of the New York Academy of Sciences, том 434, выпуск 1, стр. 271-74 (2006).
В одном аспекте ожижающий фермент является ферментом, полученным, выделенным или экстрагированным из бактериального, грибкового, растительного или другого источника. В одном варианте осуществления бактериальным источником является α-амилаза вида Bacillus. В одном варианте осуществления α-амилаза получена из вида Bacillus, включая полученные из, по меньшей мере, одного бактериального источника, выбранного из B. subtilis, B. licheniformis, B. stearothemophilus, B. coagulans, B. Amyloliquefaciens и B. lentus. В одном варианте осуществления ожижающим ферментом является α-амилаза из B. licheniformis или B. Stearothermophilus. В другом варианте осуществления в качестве ожижающего фермента используются амилазы, отличные от α-амилазы. В одном варианте осуществления рассматриваются амилазы, характеризуемые повышенной окислительной или термостабильностью, включая мутанты, генетически модифицированные амилазы или варианты амилаз, описанные в патенте США № 5763385, 5824532, 5958739, и 6008026. В одном варианте осуществления ожижающим ферментом является устойчивая к нагреванию α-амилаза.
В одном варианте осуществления ожижающий фермент вводится во взаимодействие с крахмальной суспензией для понижения вязкости ожиженного или солюбилизированного крахмала. Нерастворимые компоненты крахмала преобразуются в растворимые материалы посредством декстринизации. В используемом в настоящем документе значении термин “декстринизация” относится к преобразованию крахмала в растворимые полисахариды или олигосахариды. В одном варианте осуществления один или несколько ожижающих ферментов могут быть добавлены к суспензии вручную или автоматически, в количествах 0,0001-10%, 0,001-5% или 0,01-1% (массовая доля тв). В одном варианте осуществления ожижающий фермент может быть добавлен к суспензии в количествах 0,40-0,70%, 0,50-0,60% или 0,55% (массовая доля тв). В одном варианте осуществления ожижающий фермент может быть добавлен к суспензии в количестве 0,55% (массовая доля тв).
В одном варианте осуществления концентрации фермента для ожижения находятся в пределах 0,0001-10%, 0,001-5% или 0,005-1% (массовая доля тв) ожижающего фермента к тв крахмальной суспензии. В одном варианте осуществления концентрации фермента для ожижения находятся в пределах 0,015-0,035% или 0,022-0,025% (массовая доля тв) ожижающего фермента к тв крахмальной суспензии. В другом варианте осуществления применяются концентрации фермента для ожижения в пределах 0,04-0,07%, 0,05-0,06% или 0,04-0,05% (массовая доля тв). В одном варианте осуществления концентрация фермента для ожижения составляет 0,045% (массовая доля тв) ожижающего фермента к тв крахмальной суспензии.
В одном варианте осуществления ожижающий фермент взаимодействует с крахмальной суспензией в течение 15-210 минут (“мин”), 60-210 мин, 90-180 мин или 120-150 мин, при подходящей температуре. В одном варианте осуществления ожижающий фермент взаимодействует с крахмальной суспензией в течение 130 мин при подходящей температуре. Ожижающий фермент может быть добавлен к суспензии вручную или автоматически при температурах между 90-125°C, 95-115°C, 100-110°C или 100-108°C. В одном варианте осуществления pH реакции ожижения поддерживается в пределах 4,0-8,0, 5,0-7,0 или 5,8-6,1. Специалист в данной области должен сознавать, что pH реакции ожижения, при необходимости, может поддерживаться посредством использования и применения подходящих количеств кислоты и основания, например, хлористоводородной кислоты ("HCl") или гидроксида натрия ("NaOH"). В одном варианте осуществления ожиженный сироп, содержащий предшественники ИМО, произведен реакцией ожижения.
Мальтогенная реакция
В одном варианте осуществления крахмальный сироп вводится во взаимодействие с ожижающим ферментом и затем мальтогенным ферментом, тем самым продуцируя мальтозу. В одном варианте осуществления крахмальный сироп вводится во взаимодействие с ожижающим ферментом, содержащим мальтогенные ферментативные функции, тем самым продуцируя ожиженный сироп, содержащий мальтозу. В используемом в настоящем документе значении термин “мальтогенный фермент” относится к ферменту, преобразующему углеводы в мальтозу и производные таковой. Показательные мальтогенные ферменты включают, но не ограничены, полученными из грибков, бактерий и растений α-амилазами и β-амилазами. Термин “мальтоза” в используемом в настоящем документе значении относится к дисахариду, имеющему два глюкозильных остатка, связанных α-(1,4)-D-глюкозидной связью. В одном варианте осуществления мальтоза получена из обогащенной мальтозой суспензии или сиропа, т.е., ожиженного сиропа.
В некоторых вариантах осуществления реакции осахаривания включают в себя гидролиз ожиженных углеводных субстратов, т.е., сиропа ожижения. Реакции осахаривания включают мальтогенную реакцию и трансглюкозидную реакцию, где реакции могут протекать отдельно, последовательно или одновременно. Реакции осахаривания обычно выполняются добавлением одного или нескольких ферментов осахаривания к сиропу ожижения. В одном варианте осуществления один или несколько ферментов, выбранных из группы β-амилазы, трансглюкозидазы, инвертазы, пуллуланазы и их комбинаций, взаимодействуют с ожиженным сиропом для получения ИМО или предшественников ИМО. В используемом в настоящем документе значении термин “предшественники ИМО” относится к композиции, содержащей любой составной компонент ИМО, который требуется для образования ИМО. В одном варианте осуществления предшественником ИМО является мальтоза или производные таковой.
В некоторых вариантах осуществления гидролиз ожиженного сиропа проводится в присутствии мальтогенного фермента. В одном варианте осуществления мальтогенным ферментом является β-амилаза. Наряду с тем, что некоторые α-амилазы являются мальтогенными настолько, что взаимодействие α-амилазы с крахмальным субстратом может производить мальтозу, использование β-амилаз обладает тем преимуществом, что их взаимодействие с различными крахмалами обеспечивает повышенное количество предшественников ИМО, т.е. мальтозы с исключением других сахаридов, таких как глюкоза, см., например, патенты США № 4970158 и 4647538. В одном варианте осуществления β-амилаза является растительным, микробным ферментом или термостабильной бактериальной β-амилазой. Специалистам в данной области должно быть без труда понятно, что подходящая β-амилаза может быть природной, так же как и рекомбинатной и мутантной β-амилазой. В используемом в настоящем документе значении термин “β-амилаза” относится к ферментам, которые катализируют гидролиз α-(l,4)-глюкозидных связей в полисахаридах для отщепления последующих мальтозных звеньев с невосстанавливающего конца сахаридных цепей, см., например, патент США № 7638151.
В одном варианте осуществления мальтогенная реакция проводится, по меньшей мере, 12, 20, 72 или 120 часов ("ч"). В одном варианте осуществления мальтогенная реакция выполняется при температурах, изменяющихся в пределах от 40°C, 50°C, 55°C, 60°C и 65°C до 90°C. В одном варианте осуществления мальтогенная реакция происходит при температуре в пределах 60-65°C. В одном варианте осуществления мальтогенная реакция происходит при кислотном pH между 4,0-, 5,0-, 5,5-, 6,0- и 7,0. В одном варианте осуществления pH мальтогенной реакции находится в пределах 5,0-5,5. Специалист в данной области должен осознавать, что pH мальтогенной реакции, при необходимости, может поддерживаться посредством использования подходящих количеств кислоты или основания, например, хлористоводородной кислоты ("HCl") или гидроксида натрия ("NaOH").
В некоторых вариантах осуществления способы настоящего изобретения включают в себя подходящее количество мальтогенного фермента, применяемого в течение мальтогенной реакции, в зависимости от количества растворенной мальтозы, присутствующей в сиропе ожижения. С этой целью после ожижения углевода, т.е. крахмала, определяется содержание растворенной мальтозы в сиропе ожижения и применяется подходящее количество мальтогенного фермента для мальтогенной реакции. Количество мальтогенного фермента изменяется в пределах от 0,0001-10% (массовая доля), или от 0,0005-1% (массовая доля), или от 0,001% до 0,25% (массовая доля) в зависимости от особенностей мальтогенного фермента, который должен быть добавлен и общего веса сиропа ожижения, т.е. содержания твердых веществ в сиропе.
В одном варианте осуществления во время мальтогенной реакции применяется 0,0001-10% (массовая доля) пуллуланазы для реакции осахаривания. В одном варианте осуществления во время мальтогенной реакции применяется 0,001-1% (массовая доля) пуллуланазы для реакции осахаривания. В другом варианте осуществления во время мальтогенной реакции применяется 0,05-0,1% (массовая доля) пуллуланазы для реакции осахаривания.
В одном варианте осуществления мальтогенный фермент и/или пуллуланаза могут быть добавлены в реакцию первичного осахаривания или мальтогенную реакцию в концентрации 0,001-1% (массовая доля) при относительной плотности по Бриксу между 35-40°Bx. Как описано в настоящем документе термин “относительная плотность по Бриксу”, “Брикс” или "°Bx", относится к широко известной шкале ареометра для измерения содержания сахара в растворе при заданной температуре. Таким образом, единица измерения °Bx относится к измерению солюбилизированных сахаров в растворе. Шкала Брикса измеряет количество грамм сахарной составляющей на 100 грамм водного раствора сахара (общее содержание твердого солюбилизированного вещества). Например, измерение 1,0°Bx относится к 10 мг/мл сахара в растворе. В одном варианте осуществления между 0,01-0,1% (массовая доля) мальтогенного фермента и/или пуллуланазы применяется к 35-40°Bx первичной реакции осахаривания или мальтогенной реакции. В одном варианте осуществления β-амилаза является мальтогенным ферментом, применяемым в первичной реакции осахаривания. В одном варианте осуществления как β-амилаза, так и пуллуланаза применяются в первичной реакции осахаривания.
В одном варианте осуществления β-амилаза применяется к 35-40°Bx первичной реакции осахаривания или мальтогенной реакции в присутствии или отсутствии пуллуланазы, в концентрации между 0,005-5%, 0,01-1% или 0,02-0,05% (массовая доля). В другом варианте осуществления пуллуланаза применяется к 35-40 °Bx первичной реакции осахаривания или мальтогенной реакции в концентрации между 0,005-5%, 0,01-1% или 0,02-0,05% (массовая доля). В одном варианте осуществления пуллуланаза применяется к 35-40°Bx первичной реакции осахаривания или мальтогенной реакции в концентрации 0,025% (массовая доля).
В некоторых вариантах осуществления мальтогенная реакция продолжается в течение 10-100 часов ("ч"). В одном варианте осуществления мальтогенная реакция продолжается в течение 15-30 ч. В одном варианте осуществления мальтогенная реакция продолжается в течение 20-24 ч. В одном варианте осуществления мальтогенная реакция происходит при температуре между 50-70°C. В другом варианте осуществления мальтогенная реакция происходит при щелочном pH. В одном варианте осуществления pH мальтогенной реакции находится в пределах между 4,0-7,0. В одном варианте осуществления мальтогенная реакция происходит при pH между 5,5-5,8. Специалисты в данной области должны сознавать, что pH мальтогенной реакции, при необходимости, может поддерживаться посредством использования и применения подходящих количеств кислоты и основания, например, хлористоводородной кислоты ("HCl") или гидроксида натрия ("NaOH").
Трансглюкозидная реакция
Перенос глюкозных звеньев и их производных может происходить в присутствии трансглюкозидного фермента. Мальтогенная реакция и трансглюкозидная реакция могут происходить отдельно, последовательно или одновременно в зависимости от ферментов осахаривания, которые применяются в конкретной реакции. В одном варианте осуществления одновременная реакция осахаривания происходит в присутствии инвертазы. В одном варианте осуществления одновременная реакция осахаривания включает в себя мальтогенную реакцию и трансглюкозидную реакцию. Например, трансглюкозидная реакция может происходить вместе с мальтогенной реакцией, тем самым приводя к одновременной реакции осахаривания. В используемом в настоящем документе значении “одновременная реакция осахаривания” относится к реакции первичного осахаривания и реакции вторичного осахаривания, которые происходят близко во времени и пространстве. В одновременной реакции осахаривания продукт реакции первичного осахаривания непосредственно доступен для использования в качестве субстрата в реакции вторичного осахаривания. В одном варианте осуществления одновременная реакция осахаривания происходит в присутствии мальтогенного фермента и инвертазы, обладающей трансглюкозидной активностью. Другой аспект настоящей технологии раскрывает инвертазу, которая реагирует с мальтогенным субстратом. В одном варианте осуществления инвертаза с трансглюкозидной активностью реагирует с мальтогенным субстратом.
В одном варианте осуществления трансглюкозидная реакция проводится последовательно посредством добавления одного или более ферментов осахаривания к продукту мальтогенной реакции. В одном варианте осуществления один или несколько ферментов выбраны из группы: β-амилаза, трансглюкозидаза, инвертаза, пуллуланаза и их сочетания, и вводятся во взаимодействие с сиропом ожижения или продуктом мальтогенной реакции для получения ИМО в ходе трансглюкозидной реакции. В одном варианте осуществления инвертаза является трансглюкозидным ферментом, взаимодействующим с сиропом ожижения для получения ИМО в ходе трансглюкозидной реакции. В другом варианте осуществления инвертаза вида Aspergillus является трансглюкозидным ферментом, взаимодействующим с сиропом ожижения для получения ИМО в ходе трансглюкозидной реакции.
В другом варианте осуществления трансглюкозидная реакция катализируются двумя или несколькими ферментами. Например, в реакции осахаривания может быть использовано сочетание инвертазы с трансглюкозидазной активностью и трансглюкозидазы ("ТГ"). В одном варианте осуществления трансглюкозидным ферментом является ТГ вида Aspergillus. В одном варианте осуществления трансглюкозидным ферментом является ТГ Aspergillus niger. Несмотря на то, что ТГ, ранее описанная в настоящем документе, может выполнять функцию трансглюкозидазы, использование инвертазы может быть предпочтительно потому, что ее взаимодействие с различными основанными на крахмале и мальтозе субстратами обеспечивает повышенную выработку ИМО по сравнению с традиционными методами использования ТГ.
В одном варианте осуществления трансглюкозидная реакция, т.е., реакция вторичного осахаривания, проводится в течение 10-100 ч. В одном варианте осуществления реакция вторичного осахаривания происходит в течение 30-90 ч. В одном варианте осуществления реакция вторичного осахаривания происходит в течение 48-72 ч. В одном варианте осуществления реакция вторичного осахаривания нагревается в течение 10-100 ч, 30-90 ч или 48-72 ч при температуре в пределах 50-70°C. В другом варианте осуществления реакция вторичного осахаривания нагревается в течение 10-100 ч, 30-90 ч или 48-72 ч при температуре в пределах 55-65°C. В одном варианте осуществления реакция вторичного осахаривания происходит при температуре 60-65°C. В одном варианте осуществления реакция происходит при pH в пределах 4,0-, 5,0-, 5,5-, 6,0- и 7,0. В одном варианте осуществления pH реакции вторичного осахаривания находится в пределах 5,0-5,5. Специалист в данной области должен сознавать, что pH реакции вторичного осахаривания, при необходимости, может поддерживаться посредством использования и применения подходящих количеств кислоты и основания, например, хлористоводородной кислоты ("HCl") или гидроксида натрия ("NaOH").
В некоторых вариантах осуществления подходящее количество инвертазы применяется к одновременной реакции осахаривания в зависимости от количества субстрата в ожиженном сиропе. При этом после ожижения углевода, т.е. крахмала, может быть определено содержание растворенной мальтозы в сиропе и применено подходящее количество фермента для одновременной реакции осахаривания. Количество фермента будет изменяться в зависимости от общего веса сиропа ожижения, т.е. содержания сухого твердого вещества. В добавление к применению инвертазы также применяются один или несколько мальтогенных ферментов для одновременной реакции осахаривания.
В одном варианте осуществления применяется 0,0001-10% (массовая доля) инвертазы в качестве фермента осахаривания для реакции осахаривания. В одном варианте осуществления применяется между 0,001-5% (массовая доля) инвертазы в качестве фермента осахаривания для реакции осахаривания. В одном варианте осуществления применяется 0,01-1% (массовая доля) инвертазы для реакции осахаривания. В одном варианте осуществления применяется между 0,05-0,5% (массовая доля) инвертазы для реакции осахаривания. В другом варианте осуществления применяется 0,16% (массовая доля) инвертазы для реакции осахаривания.
Ферменты для осахаривания могут вноситься в одновременную реакцию осахаривания вручную или автоматически, как отдельно, так и в сочетаниях, в описанных ранее концентрациях, где плотность по Бриксу сиропа ожижения находится в пределах 35-40°Bx. В одном варианте осуществления плотность по Бриксу ожиженного сиропа составляет 36°Bx. В одном аспекте реакция осахаривания преобразует некоторое количество или весь мальтогенный продукт в ИМО.
Очистка ИМО и их применение
В некоторых вариантах осуществления способы настоящего изобретения включают стадию удаления посторонних веществ из ИМО реакций. Посторонние вещества включают, но не ограничиваются, непрореагировавшие исходные вещества и денатурированные белки, углеводы и крахмал. В некоторых вариантах осуществления очистка включает, но не ограничивается, фильтрацию, осаждение и коагуляцию, включая вариации и их сочетания. В одном варианте осуществления ИМО сироп фильтруется с использованием фильтрующего устройства. Фильтрующие устройства, которые оказывают давление и содействуют фильтрации, включают: барабанные фильтры, барабанные вращающиеся фильтры, перлитный, целитный фильтры и их сочетания.
В некоторых вариантах осуществления способы включают стадии обесцвечивания. Обесцвечивание достигается обработкой ИМО продуктов или ИМО сиропа веществом, способным устранять вещества, придающие цвет, таким как зернистый активированный уголь. В одном варианте осуществления ИМО сироп пропускается через угольную колонку, в которую загружен зернистый активированный уголь при температуре в пределах 60-90°C или в пределах 70-75°C. В одном варианте осуществления ИМО сироп может быть пропущен через угольную колонку в течение 10 мин-15 ч при 36°Bx. В одном варианте осуществления ИМО сироп может быть пропущен через угольную колонку в течение 1-15 ч при 36°Bx. В другом варианте осуществления ИМО сироп может быть пропущен через угольную колонку в течение 5-10 ч при 36°Bx.
В некоторых вариантах осуществления способы включают в себя отделение ионных компонентов из ИМО сиропа. Главное средство для отделения, способное устранять ионные группы из ИМО сиропа, включает, но не ограничено, ионообменные смолы, ультрафильтрацию, обратный осмос и другие хроматографические технологии, которые хорошо известны специалисту в данной области. В одном варианте осуществления главная стадия отделения проводится при температуре в пределах 40-75°C или 55-60°C.
В одном варианте осуществления главное средство для отделения дополнительно включает в себя катионообменные смолы, анионообменные смолы или их сочетания. Подходящие объемы катионообменной смолы включают в себя 0,1-100% (объемная доля) или 1-5% (объемная доля) на основании объема ИМО сиропа. В одном варианте осуществления могут быть использованы анионообменные смолы. Подходящие объемы анионообменной смолы включают в себя 0,1-100% (объемная доля) или 2-10% (объемная доля) на основании объема ИМО сиропа.
В одном варианте осуществления ионный обмен может быть выполнен пропусканием ИМО сиропа через ионообменную колонку. В одном варианте осуществления ионообменная колонка содержит в себе катионообменную смолу, анионообменную смолу или и то, и другое. В одном варианте осуществления значение скорости потока ИМО сиропа в ионообменной колонке находится в интервале от 0,1 мл/мин до 1000 л/мин или в интервале 10-50 л/мин.
В одном варианте осуществления ИМО сироп обрабатывается с использованием отдельных ионообменных смол. При этом ИМО сироп сначала пропускается через катионообменную смолу и впоследствии пропускается через анионообменную смолу. В одном варианте осуществления ИМО сироп дополнительно или в качестве альтернативы пропускается через смолу, содержащую как виды катионообменной смолы, так и виды анионообменной смолы. В одном варианте осуществления используется перекачивающий насос для пропускания ИМО сиропа через ионообменные смолы, описанные в настоящем документе. В одном варианте осуществления ионообменная хроматография проводится при 40-75°C. В одном варианте осуществления ионообменная хроматография проводится при 55-60°C.
В некоторых вариантах осуществления способы включают концентрирование ИМО сиропа до требуемой влажности или сухого состояния. В одном варианте осуществления ИМО сироп концентрируется до 30-75°Bx, 40-50°Bx или 45-50°Bx. При этом ИМО сироп обрабатывается средством для удаления влаги для концентрирования ИМО сиропа. В одном варианте осуществления средством для удаления влаги является выпаривание. В одном варианте осуществления может быть использован непрерывный или прерывистый Автоматический паровой декомпрессор (“АПД”). Могут быть также использованы другие выпаривающие устройства, хорошо известные специалистам в данной области, такие как трехкратный выпариватель.
В одном варианте осуществления, после того как ИМО сироп сконцентрирован, выполняется каталитическая гидрогенизация ИМО. В одном варианте осуществления катализаторы включают в себя металлы платиновой группы, такие как платина, палладий, родий и рутений. В качестве катализаторов для технологии настоящего изобретения могут быть использованы катализаторы из неблагородных металлов, такие как никель, никелевый сплав, никель Ренея и никель Урушибары.
В другом аспекте технология настоящего изобретения обеспечивает ИМО, которые произведены с использованием описанных в настоящем документе способов. Способы могут быть использованы для получения различных ИМО. В одном варианте осуществления производятся разветвленная глюкоза, DP3 глюкоза, паноза, изомальтотриоза, изомальтотетроза, изомальтогептоза или их сочетания.
В одном варианте осуществления ИМО, произведенные с использованием методов по настоящему изобретению, могут применяться в качестве пищевых добавок или заменителей сахара. В одном варианте посредством концентрирования и высушивания ИМО сиропа, суспензии, отделенных нерастворимых компонентов и/или отделенных растворимых компонентов, из них может быть получена мука или другой высушенный порошок. Получившийся в результате порошок или мука могут быть включены в композицию, в которой требуется присутствие ИМО, например в продукты питания, т.е. зерновые завтраки, макаронные изделия, пищевые добавки и выпечку. Как описано в настоящем документе термин “пищевая добавка” или “пищевые добавки” относится к использованию одного или нескольких ИМО в качестве материала для декоративной обсыпки, в качестве ингредиента для использования в производстве других пищевых продуктов и/или специального ингредиента, добавляемого к пище и/или жидкостям.
В другом варианте осуществления высушенный порошок может быть включен в состав пищевых добавок. Включение высушенного порошка в состав пищевых добавок может быть обеспечено в любой подходящей добавке или форме. Диетические добавки могут быть получены для перорального введения в форме, например, лекарственного порошка, кристаллов, крупинок, мелких зерен (которые включают в себя частицы размером порядка микрометра, такие как микросферы и микрокапсулы), зерен (которые включают в себя частицы размером порядка миллиметра), гранул, микрогранул, таблеток, пилюль, микротаблеток, сжатых таблеток или растертых в порошок таблеток, опрессованных таблеток или растертых в порошок таблеток и капсул, которые являются твердыми или мягкими и включают композицию в виде порошка, зерна, гранулы, раствора или суспензии. Диетические добавки могут также быть получены для перорального введения в виде раствора или суспензии в водосодержащей жидкости, в виде жидкости, содержащейся внутри гелевой капсулы или в виде любой другой, пригодной для введения формы или для ректального введения в виде суппозитория, клизмой или другой пригодной форме. ИМО также можно представить, как контролирующую систему выпуска.
Примеры
Технология настоящего изобретения дополнительно иллюстрируется следующими примерами, которые никоим образом не должны истолковываться как ограничивающие. Примеры, описанные далее, иллюстрируют способы производства и выработки ИМО, которые имеют отношение к технологии настоящего изобретения. В примерах применялась инвертаза Aspergillus niger для получения ИМО из основанного на мальтозе (кукурузного сиропа) субстрата. Должно быть понятно то, что также может быть использована инвертаза, полученная из другого источника, например, Aspergillus oryzae. Гидролиз и трансгликозилирование мальтозы необходимы для получения ИМО. Традиционное производство ИМО выполняется посредством двухстадийного процесса осахаривания. Две реакции включают в себя отдельные или последовательные мальтогенную и трансглюкозидную реакции. При использовании традиционного способа сначала β-амилаза реагировала с ожиженным сиропом для получения мальтозы и впоследствии добавлялась трансглюкозидаза, т.е. ТГ, для получения ИМО. Однако, применением улучшенного одновременного способа, как это дополнительно описано далее, в настоящее время возможно одновременно добавлять инвертазу в присутствие β-амилазы в ожиженный сироп для получения ИМО. Таким образом, примеры далее демонстрируют, что инвертаза из Aspergillus niger имеет функциональную способность продуцирования ИМО из мальтозного субстрата посредством ранее нераскрытого трансглюкозидного механизма.
Пример 1 Традиционный способ производства ИМО
Крахмальная суспензия была приготовлена добавлением 1 кг кукурузного крахмала и 1,5 кг воды в сосуд до конечной концентрации 19-22°Be. Ожижающий фермент, 0,04-0,05% (массовая доля тв) термостабильной амилазы из Bacillus lichemiformis (Novo Nordsik, Дания), был добавлен к суспензии при 105 °C в течение 10 мин при pH 5,8-6,1. Ожиженный сироп впоследствии был подвергнут второму процессу ожижения посредством пропускания сиропа через промывочный бак в течение 2 ч, тем самым производя конечный сироп с декстрозным эквивалентом (“ДЭ”) 10-12. После этого ожиженная суспензия была подвергнута реакции первичного осахаривания добавлением 0,052% (массовая доля) β-амилазы из ячменя (Genencor, Рочестер, Нью-Йорк) и 0,07% (массовая доля) пуллуланазы из Bacillus lichemiformis (Amano Pharmaceuticals, Япония) при 60-65°C, при pH в пределах 5,0-5,5, в течение 48-72 часов. Реакция вторичного осахаривания была выполнена добавлением 0,1% (массовая доля) раствора трансглюкозидазы из Aspergillus niger (Genencor, Рочестер, Нью-Йорк) и взаимодействием при 55-60°C в течение 48-72 часов. Непрореагировавшие вещества были удалены из осахаренного раствора фильтрацией, и осахаренный раствор был обработан активированным углем для обесцвечивания. Осахаренный раствор был пропущен через угольную колонку, загруженную гранулярным активированным углем при температуре в пределах 60-75°C в течение приблизительно от 30 минут до 3 часов. Были применены катионные, анионные обменные смолы и обменная смола со смешанным слоем для хроматографического отделения ионных компонентов из раствора при скорости потока 5-10 м3/ч при 30-50°C. В заключение сироп ИМО был сконцентрирован до около 75°Bx с использованием выпаривателя MVR.
Пример 2 - Одновременный способ производства ИМО с использованием инвертазы
Крахмальная суспензия была приготовлена добавлением 1 кг кукурузного крахмала и 1,5 кг воды в сосуд до конечной концентрации 19-22°Be. Ожижающий фермент, 0,04-0,05% (массовая доля тв) термостабильной амилазы (как описано в Примере 1), был добавлен к суспензии при 100-108°C в течение 2-2,5 часов при pH 5,8-6,1. Ожиженный сироп впоследствии был подвергнут однократной стадии осахаривания. При этом к ожиженной суспензии было добавлено 0,052% (массовая доля) β-амилазы из ячменя (Genencor, Рочестер, Нью-Йорк), 0,07% (массовая доля) пуллуланазы из Bacillus lichemiformis (Amano Pharmaceuticals, Япония) и 0,16% (массовая доля) инвертазы Aspergillus niger до конечной концентрации 35-40°Bx при pH 5.0-5.5. Осахаривание смеси проводилось при 60-65°C в течение 48-72 часов. Непрореагировавшие вещества были удалены из осахаренного раствора фильтрацией. Осахаренный раствор был обработан активированным углем для обесцвечивания, как это описано выше в Примере 1. Ионообменные смолы были использованы для отделения ионных компонентов из раствора, как это описано ранее в Примере 1. В заключение сироп ИМО был сконцентрирован до около 75°Bx с использованием выпаривателя MVR. См. Фиг. 1.
Пример 3 - Сравнение традиционного и одновременного способов производства ИМО с использованием инвертазы
В этом примере сопоставлено изменение в содержании ИМО во время осахаривания. Для традиционного и одновременного способов реакции были проведены, как это описано ранее. На Фиг.2 продемонстрировано то, что основное сухое процентное содержание (СС%) олигосахаридов идентично для традиционного и одновременного способов. По оси абсцисс отложены промежутки времени для реакции полного осахаривания, а на оси ординат представлено СС%. См. Фиг. 2.
Пример 4 - Сравнение углеводного состав в традиционном и одновременном способах
В отдельных экспериментах сравнивались углеводные составы в традиционном и одновременном способах. Как продемонстрировано в Таблице 1, общие составы ИМО выработки были идентичны для традиционного и одновременного способов. Как показано в Таблице 1, общая ИМО выработка включает в себя: изомальтозу, разветвленную глюкозу, DP3 глюкозу, панозу, изомальтотриозу и изомальтогептозу.
Таблица 1
Углеводный состав в традиционном и одновременном способах
Углеводный состав (СС%) Традиционный Одновременный
Глюкоза 18~20 20~22
Мальтоза 12~15 10~13
Изомальтоза 4~6 5~7
Разветвленная глюкоза, DP3 глюкоза 2~4 5~7
Мальтотриоза 3~5 3~5
Паноза 20~22 18~20
Изомальтотриоза 0~2 0~2
Изомальтотриоза ~ Изомальтогептоза 18~20 22~24
Мальтооктаоза 5~10 5~10
Все изомальтоолигосахариды 50~53 50~53
Таким образом, в соответствии с вышеприведенными Примерами инвертаза, выделенная из Aspergillus niger, обладает трансглюкозидной активностью. Эта ранее неизвестная инвертаза содержит в себе неожиданное свойство возможности взаимодействовать и реагировать с мальтозным субстратом. Эта ранее неизвестная инвертаза удивительно и неожиданно совершенствует традиционный способ производства ИМО посредством катализирования одновременной одноэтапной реакции осахаривания. Этот новый способ уменьшит затраты на изготовление ИМО уменьшением времени и энергии, необходимых для получения ИМО.
Настоящее изобретение не ограничено рамками отдельных вариантов осуществления, описанных в этой заявке. Для специалиста в данной области будет очевидно то, что могут быть осуществлены многие модификации и вариации без отклонения от основной идеи и пределов изобретения. Функционально эквивалентные способы и приспособления в рамках изобретения в дополнение к перечисленным в настоящем документе будут очевидны специалисту в данной области из нижеследующих описаний. Подразумевается раскрытие таких модификаций и вариаций в рамках приложенной формулы изобретения. Настоящее изобретение должно быть ограничено только рамками прикрепленной формулы изобретения вместе с полным диапазоном эквивалентных вариантов, к которым сводятся такие стадии пунктов формулы изобретения. Должно быть понятно, что это изобретение не ограничивается отдельными способами, реагентами, композициями соединений или биологическими системами, которые, разумеется, могут меняться. Также должно быть понятно, что терминология, используемая в настоящем документе, предназначена только для целей описания отдельных вариантов осуществления и не подразумевается то, что она ограничена.
В дополнение, когда особенности или аспекты изобретения описаны в рамках групп Маркуша, специалисты в данной области должны осознавать то, что тем самым изобретение также описывается в рамках любых отдельных членов или подгрупп членов группы Маркуша.
Как это будет понято специалистам в данной области для любых и всех целей, в особенности для обеспечения письменного описания, все диапазоны описанного в настоящем документе изобретения также охватывают любые и все возможные поддиапазоны и их сочетания. Любой из перечисленных диапазонов может быть легко определен как полностью описывающий и дающий возможность разделения одного и того же диапазона на, по меньшей мере, одинаковые половины, трети, четверти, пятые части, десятые части и т.д. В качестве неограничивающего примера каждый диапазон, описанный в настоящем документе, может быть легко разделен на нижнюю треть, среднюю треть и верхнюю треть и т.д. Как также будет понято специалистам в данной области, вне зависимости и не ограничиваясь отдельными языками, например, “в пределах”, “по меньшей мере”, “более чем”, “менее чем” и тому подобное включают в себя количество перечисленного и относятся к диапазонам, которые могут быть впоследствии разделены на поддиапазоны, как это описано ранее. В заключение, как это будет понято специалистам в данной области, диапазон включает в себя каждый отдельный элемент. Таким образом, например, термин группа, имеющая 1-3 компонента, относится к группам, имеющим 1, 2 или 3 компонента. Схожим образом, группа, имеющая 1-5 компонентов, относится к группам, имеющим 1, 2, 3, 4 или 5 компонентов, и так далее.
Несмотря на то что различные аспекты и варианты осуществления были раскрыты в настоящем документе, специалисту в данной области будут очевидны другие аспекты и варианты осуществления. Различные аспекты и варианты осуществления, раскрытые в настоящем документе, предназначены для целей иллюстрации и не подразумевается, что они ограничивающие, при этом истинные пределы и основная идея изобретения показаны в последующей формуле изобретения.

Claims (13)

1. Способ получения изомальтоолигосахаридной композиции, включающий стадии:
(a) взаимодействия крахмальной суспензии, содержащей от 15% до 45% крахмала по весу, с 0,0001-10% (массовая доля твердых веществ) амилазного ожижающего фермента при температуре от около 95°С до около 125°С и pH около 5-7 в течение 60-210 мин; и
(b) взаимодействия продукта со стадии (а) с 0,0001-10% (массовая доля) бета-амилазного мальтогенного фермента или грибкового альфа-амилазного мальтогенного фермента и 0,0001-10% (массовая доля) инвертазы, обладающей трансглюкозидазной активностью, при температуре выше 10°С и ниже 85°С и при pH выше 2 и ниже 10, где мальтогенный фермент и инвертазу вводят во взаимодействие одновременно с продуктом стадии (а) для получения изомальтоолигосахаридов (ИМО),
2. Способ по п. 1, где инвертаза составляет по меньшей мере 0,0009% по весу от всех веществ, участвующих в стадии (b).
3. Способ по п. 1, где инвертаза составляет менее чем 2% по весу от всех веществ, участвующих в стадии (b).
4. Способ по п. 1, где изомальтоолигосахариды выбраны из группы, состоящей из изомальтозы, разветвленной глюкозы, DP3 глюкозы, имеющей альфа-1,4 и/или альфа-1,6 связь DP3 глюкозы, панозы, изомальтотриозы, изомальтотетрозы, изомальтопентозы, изомальтогексозы и изомальтогептозы или любого их сочетания.
5. Способ по п. 4, где по меньшей мере 10% от произведенных изомальтоолигосахаридов составляет паноза.
6. Способ по п. 1, дополнительно включающий очистку изомальтоолигосахарида.
7. Способ по п. 1, в котором ожижающим ферментом является альфа-амилаза.
8. Способ по п. 1, в котором инвертазой является инвертаза Aspergillus.
9. Способ по п. 8, где инвертаза Aspergillus является инвертазой Aspergillus niger или инвертазой Aspergillus oryzae.
10. Способ по п. 1, где суспензия составлена из одного или нескольких видов крахмала и жидкости.
11. Способ по п. 1, дополнительно включающий добавление пуллуланазы на стадии (b).
12. Способ по п. 1, где крахмальная суспензия включает один или несколько видов крахмала, выбранных из группы, состоящей из кукурузного крахмала, рисового крахмала, пшеничного крахмала, тапиоки, картофельного крахмала, крахмала из сладкого картофеля, сагового крахмала, ячменного крахмала, обработанного нагреванием/кислотой крахмала, зернистого крахмала, воскообразного кукурузного крахмала, сортового крахмала, кукурузного крахмала с высоким содержанием амилазы, жидкой декстрозы и их сочетаний.
13. Способ по п. 12, где одним или несколькими видами крахмала является кукурузный крахмал.
RU2011135230/04A 2010-08-24 2011-08-23 Производство изомальтоолигосахаридов и их применение RU2589712C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US37654510P 2010-08-24 2010-08-24
US61/376,545 2010-08-24

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011135230A RU2011135230A (ru) 2013-02-27
RU2589712C2 true RU2589712C2 (ru) 2016-07-10

Family

ID=44677539

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011135230/04A RU2589712C2 (ru) 2010-08-24 2011-08-23 Производство изомальтоолигосахаридов и их применение

Country Status (11)

Country Link
US (1) US8637103B2 (ru)
EP (1) EP2422630B1 (ru)
JP (1) JP2012044989A (ru)
KR (1) KR101647335B1 (ru)
CN (1) CN102373257B (ru)
AR (1) AR082517A1 (ru)
AU (1) AU2011213809B2 (ru)
BR (1) BRPI1103910A8 (ru)
CA (1) CA2749839C (ru)
MX (1) MX2011008654A (ru)
RU (1) RU2589712C2 (ru)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102747118B (zh) * 2012-06-18 2014-02-12 张雄杰 利用小麦直接生产饲用低聚异麦芽糖浆的生产方法
CN102757990B (zh) * 2012-06-30 2014-04-09 保龄宝生物股份有限公司 一种高纯度低聚异麦芽糖的制备方法
KR101530123B1 (ko) 2013-05-20 2015-06-18 콘 프로덕츠 디벨롭먼트, 인크. 이소말툴로오스를 함유하는 이소말토올리고당 조성물, 그의 제조 방법 및 그의 용도
CN103484512B (zh) * 2013-10-14 2015-07-15 保龄宝生物股份有限公司 一种固定化细胞生产高功能性三糖含量的低聚异麦芽糖的方法
CN104273127B (zh) * 2014-10-25 2016-05-18 佛山市盈辉作物科学有限公司 一种含马缨丹烯甲素和氨基寡糖素的杀线虫农药组合物
CN104877911B (zh) * 2015-02-12 2018-05-15 广西南宁智天生物科技有限公司 一种黑曲霉及其在低聚异麦芽糖生产中的应用
KR101681495B1 (ko) * 2015-06-10 2016-12-01 재단법인 경북바이오산업연구원 마를 이용한 기능성 식품 제조방법 및 이에 의해 제조된 기능성 식품
US20190281874A1 (en) 2016-12-16 2019-09-19 Nestec S.A. Oligosaccharides for flavour generation
KR102054124B1 (ko) 2017-10-24 2019-12-10 대한민국 호화 곡물 또는 호화 곡물 분말을 이용한 구슬형 감미료의 제조방법 및 이를 이용한 조성물
KR102012440B1 (ko) * 2018-01-02 2019-08-20 인그리디언코리아 유한회사 이소말토올리고당 조성물의 제조 방법
CN108754035B (zh) * 2018-04-19 2022-04-12 华南师范大学 一种甘薯自水解制备麦芽糖的方法
JP7002624B1 (ja) * 2020-11-12 2022-01-20 群栄化学工業株式会社 穀物糖化液およびその製造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6303346B1 (en) * 1997-11-26 2001-10-16 Novozymes A/S Method of producing saccharide preparations
RU2216208C2 (ru) * 1996-12-20 2003-11-20 Нутринова Ньютришн Спешиэлтис Энд Фуд Ингридиентс Гмбх Подсластитель для пищевых продуктов
WO2004081022A2 (en) * 2003-03-10 2004-09-23 Genencor International Inc. Grain compositions containing pre-biotic isomalto-oligosaccharides and methods of making and using same
US7662419B2 (en) * 1999-04-16 2010-02-16 San-Ei Gen F.F.I., Inc Sucralose-containing composition and edible products containing the composition
WO2010081870A1 (en) * 2009-01-16 2010-07-22 Danisco A/S Enzymatic generation of oligasaccharides from cereals or cereal bi-streams

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4113509A (en) 1975-05-14 1978-09-12 Cpc International Inc. Enzymatically produced maltose-maltotriose starch hydrolysate
US4647538A (en) 1984-09-18 1987-03-03 Michigan Biotechnology Institute Thermostable beta-amylase
JPS61219345A (ja) 1985-03-25 1986-09-29 Norin Suisansyo Shokuhin Sogo Kenkyusho 分岐オリゴ糖を多量に含むシラップの製造方法
DK160563C (da) 1986-02-19 1991-09-02 Novo Industri As Beta-amylase, fremgangsmaade til dens fremstilling samt praeparat indeholdende beta-amylasen
JPH07102144B2 (ja) 1986-10-27 1995-11-08 昭和産業株式会社 分岐オリゴ糖シラツプの連続的製造方法
ATE175235T1 (de) 1993-02-11 1999-01-15 Genencor Int Oxidativ stabile alpha-amylase
US5763385A (en) 1996-05-14 1998-06-09 Genencor International, Inc. Modified α-amylases having altered calcium binding properties
US5958739A (en) 1996-06-06 1999-09-28 Genencor International Inc. Mutant α-amylase
GB9708893D0 (en) * 1997-05-02 1997-06-25 Cerestar Holding Bv Method for the production of isomalto-oligosaccharide rich syrups
US6008026A (en) 1997-07-11 1999-12-28 Genencor International, Inc. Mutant α-amylase having introduced therein a disulfide bond
TW200307507A (en) * 2002-02-01 2003-12-16 Hayashibara Biochem Lab Co Ltd Process for producing fermented bread comprising rice flour as the main component
CN1756769A (zh) * 2003-03-10 2006-04-05 金克克国际有限公司 含有益生的异麦芽－寡糖的谷物组合物及其制造和应用方法
US20100323063A1 (en) * 2008-01-04 2010-12-23 Corn Products International, Inc. Process for the preparation of isomaltooligosaccharide-hydrogenated

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2216208C2 (ru) * 1996-12-20 2003-11-20 Нутринова Ньютришн Спешиэлтис Энд Фуд Ингридиентс Гмбх Подсластитель для пищевых продуктов
US6303346B1 (en) * 1997-11-26 2001-10-16 Novozymes A/S Method of producing saccharide preparations
US7662419B2 (en) * 1999-04-16 2010-02-16 San-Ei Gen F.F.I., Inc Sucralose-containing composition and edible products containing the composition
WO2004081022A2 (en) * 2003-03-10 2004-09-23 Genencor International Inc. Grain compositions containing pre-biotic isomalto-oligosaccharides and methods of making and using same
WO2010081870A1 (en) * 2009-01-16 2010-07-22 Danisco A/S Enzymatic generation of oligasaccharides from cereals or cereal bi-streams

Also Published As

Publication number Publication date
AU2011213809A1 (en) 2012-03-15
JP2012044989A (ja) 2012-03-08
CA2749839C (en) 2018-07-03
US20120052156A1 (en) 2012-03-01
CA2749839A1 (en) 2012-02-24
CN102373257B (zh) 2016-06-01
AU2011213809B2 (en) 2015-02-12
BRPI1103910A8 (pt) 2017-11-07
KR101647335B1 (ko) 2016-08-23
US8637103B2 (en) 2014-01-28
EP2422630A1 (en) 2012-02-29
AR082517A1 (es) 2012-12-12
KR20120019391A (ko) 2012-03-06
RU2011135230A (ru) 2013-02-27
EP2422630B1 (en) 2016-10-26
CN102373257A (zh) 2012-03-14
MX2011008654A (es) 2012-02-23
BRPI1103910A2 (pt) 2015-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2589712C2 (ru) Производство изомальтоолигосахаридов и их применение
KR101106509B1 (ko) 선생물적 이소말토-올리고사카라이드를 함유하는 곡물조성물 및 이의 제조 및 이용 방법
CN104171793B (zh) 包含异麦芽酮糖的异麦芽低聚糖组合物、其制备方法及其用途
JP5828589B2 (ja) 環状構造保有分岐状グルカンの工業的製造方法
CN108707634A (zh) 一种多酶偶联生产海藻糖的方法及其应用
Plou et al. Application of glycosidases and transglycosidases in the synthesis of oligosaccharides
JP2022520791A (ja) マンノースの酵素的生産
JPH08311103A (ja) 環状構造を有するグルカンおよびその製造方法
Duong Hong et al. Synthesis of isomaltooligosaccharides (IMOs) from sweet potato starch by simultaneous saccharification and transglycosylation using Saccharomyces cerevisiae var. diastaticus BE 134 to improve purity of IMOs
Casci et al. Manufacture of prebiotic oligosaccharides
JP2004504852A (ja) ヘキソシルトランスフェラーゼを使用するマルトースシロップの製造方法
WO2018123901A1 (ja) 消化速度が遅い高分子グルカン
JP2022024332A (ja) イソマルトースの製造方法
Kaur et al. Enzyme systems for high-value biomolecule production
JPH07102144B2 (ja) 分岐オリゴ糖シラツプの連続的製造方法
CN112111542A (zh) 一种高纯度低聚异麦芽糖联产抗性糊精的制备方法
JP5726499B2 (ja) 環状構造を有する分岐状グルカンの製造方法
JPH0614872B2 (ja) 分岐オリゴ糖シラツプの製造法
CN114875097B (zh) 一种高聚合度低聚异麦芽糖制备方法
CN108707633A (zh) 一种多酶复配生产海藻糖的方法及其应用
JP2022024348A (ja) イソマルトオリゴ糖の製造方法
US20210403967A1 (en) Dietary fiber production using a glycosyl-transferase
Das et al. An Overview on Starch Processing and Key Enzymes
CN114402081A (zh) 用于产生低聚异麦芽糖的改进的方法
JPH05316992A (ja) イソパノースを含む甘味料の製造方法