SU697057A3 - Способ получени кетозы или ее производного - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к способу конверсии альдозы или производных альдозы до кетозы или производных кетозы в присутствии оксианиона и, в частности, к способу конверсии глюкозы во фруктозу, маннозы-во фрук тозу, 6-фосфата глюкозы в 6-фосфат фурктозы, а также другим аналогичным реакци м. Процесс может протекат в присутствии энзима, катализирующего реакции превращени  или без него . Если конверси  г.гаокозы во фруктозу проводитс  в присутствии энзима изомеразы глюкозы, очень часто равно весное состо ние наступает по достижении 50-55%-ной степени конверсии глюкозы, содержащейс  в реакционной среде, во фруктозу. Поэтому до сих пор было невозможно осуществить конверсию глюкозы во фруктозу на основе реакций, протекающей без энзима, не сопровождающейс  образованием побочных продуктов реакции. Известны способы неэнзиматического превра11дени  глюкозы во фруктозу, сопровождающегос  щелочным распадом образующейс  фруктозы и накоплением других продук . тов, образующихс  в результате чис то химической неэнзиматической реакции 1 . В процессе знзиматической конверсии , по мере увеличени  доли фруктозы в реакционной среде, скорость ее образовани  снижаетс . Поэтому в промьошленном масштабе выход фруктозы оптимизируетс  путем компенсации потерь при образовании фруктозы за счет снижени  скорости реакции, в результате чего дол  фруктозы в реакционной среде может быть повышена. В следствие оптимизации промьлиленного процесса можно получить сироп, в котором примерно 40% глюкозы превращено во фруктозу. В большинстве химических незнзиматических реакци х превращени  глюкозы во фруктозу количество образующейс  фруктозы Пс1дае.т после достижени  некоторого максимума. Поэтому совершенно очевидна необходимость повышени  доли г.шокозы, которую при помощи такой реакции можно экономически выгодно пренратить во фруктозу. Этого можно достичь эффективным выводом фруктозы из реакционной среды путем введени  в последнюю реагента, который образует более стабильный комплекс с фруктозой, а не с глюкоОЙ , xotH комплексообраэователь моет при этом вли ть на скорость реакии . В качестве комплексообраэовател  могут служить соединени  на основе солей борной кислоты, наприер аренборонаты 2.

Иэвастен способ получени  кетоэы или ее производного путем изомеризации раствора альдозы или-ее проиэводного в присутствии катализатора. и комплексообразующего агента на основе борной кислоты, образующего более устойчивое комплексное соединение с кетозой или ее производным,чем с альдозой или ее производным, и выделени  кетозы или ее производного из раствора кристаллизацией 3.

Однако соединени  солей борной кислоты токсичны, а бензолборонаты , кроме того, малорастворимы, Не образуют комплексы с соотношёнием сахар: боронат 2:1 и не обеспечи- , вают высоких концентраций фруктозы в продукте при высоком содержании сахара . Таким образом, такие реакции комплексообразовани  не всегда целе- , сообразно использовать дл  осуществлени  промышленных способов конверсии.

Цель изобретени  заключаетс  в ускорении процесса и повьшлении выхода целевого продукта.

Дл  этого в качестве комплексообразуюг-дего агента используют оксианион германи  или олова,

Оксианион германи  или олова целесообразно вводить в виде альдозооксианионного комплекса или в виде соли или оксида, или соединени , образующего оксианион или смешанные комплексы оксианионов в услови х реакции.

Можно использовать оксианион германи  или олова, предварительно св занный с полиолом или ионообменной смолой, или нерастворимьзм носителем, образующим хелатные св зи с комплексообразующим агентом, или содержащим последний в виде противоионов. Оксианион можно вводить в виде комплекса оксианиона германи  или олова с ионом какого-нибудь другого элемента IY, Y или YI группы периодической системы.

Кетозуи/или смесь, содержащую кетозу и остаточное колйчество альлозы , отдел ют от комплексообраз /ющего агента, и последний вместе с остаточным количеством альдозы рециркулируют :й раствор.

Отделение целевого продукта от комплексообразующего агента можно осуществл ть при помощи по меньшей мере одной ионообменной смолы. В качестве катализатора процесса изомериэащии следует использовать энзим изомеразу глюкозы. Исходный водный раствор содержит 30-50 вес.% глюкозы . Изомеризацию осуи ествл ют при температуре 50-100°С и рН раствора 6-10,

Предложенный способ заключаетс , в следующем.

Раствор альдозы или ее производного , содержащий 30-50 вес,% глюкозы или ее производного, подвергают изомеризации в присутствии катализатора и реагента, образующего более устойчивое комплексное соединение с кетозой или ее производным, чем с альдозой или ее производным.

При изомеризации может быть использ-ован энзимный катализатор, обеспечивающий более,м гкие услови  реакции или другие преймущества, такие как селективное действие используемого энзима по отношению только к одному изомеру (D, или L) альдозы или ее производного. При проведении конверсии , катализируемой энзимом, последний может находитьСИ в виде раствора или в иммо билиэованном виде на твердой матрице,, которой может быть жива  клетка, инактивированна  клетка или любой другой прие1/шемый носитель. Энзим может быть также в растворимой форме,

В качестве комплексообразующего агента используют оксианион германи  или олова

Оксианион германи  или олова ввод т в виде альдозооксианионного комплекса или производного альдозооксианионного комплекса, или в виде соли или оксида;, .или соединени , образующего оксианИоны или смешанные комплексы оксианионов в услови х реакции ,

быть использован оксианион германи  или олова, предварительно св занный с полиолом или ионообменной смолой, при нерастворимым носителем , образующим хелатные св зи с комплексообразующим агентом или содержащим последний в виде противоионов .

Смешанный сложный оксианион получают на основе взаимодействи  оксианиона германи  или олова с ионом какого-либо другого элемента 1У, Y или YI группы периодической системы, Оксианион ил15 смешанный сложный оксианион содержит германий. Преимущественными комплексообразующими агентами  вл ютс  ионы германата или полигерманата , вводимые в виде, Hanptsмер , германата натри  или-диоксида германи  и используемые в виде растворов , иммобилизованных халатов или. противоионов в ионообменных смолах, В некоторых случа х могут быТь успешно использованы такие смешанные ионы, как GeOj. (304), HGeOg СРО } или лактатгерманиевые остатки.

Известно, что поведение фруктозо-германатных комплексов при электр форезе (РН 10,7) отлично от поведени  глюкозндно-германатных комплексов ,причем при температуре подвижность первых в два раза превышает подвижность последних. Ионы германата  вл ютс  важными реагентами дл  осуществлени  конверсии глюкозы во фруктозу по следующим соображени м. Дл  германата характерно рав новесное состо ние моногерманат 2 пентагерманат гептагерма нат, которое смещаетс  вправо с уве личением концентрации германата и влево - с повышением рН выше 9. В промышленных услови х предпочтитель но иметь минимальный вес германата дл  обеспечени  максимальной скорос ти конверсии, а также дл  избежани  щелочного распада побочных продуктов реакции. Диоксид германи  и германат натри обладают очень незначительной раст ,воримостью в воде: растворимость GeO в воде составл ет 31-33 мМ. Растворимость германата натри  составл ет 870 мМ. В реакционной среде, используемой дл  энзиматической конверсии глюкозы во фруктозу, обычно присутствуют ион магни . Ортогерманат магни  ( чрезвычайно трудно растворим в воде и примен етс  дл  аналитического определени  германи . В описанных выше услови х он не высвобождаетс  из раствора. Дл  протекани  реакции изомеразы глюкозы с d - D - глюкозой необходим выполнение некоторых стерических тре бований. Глюкозидно-германатный комплекс , который,как известно, будет образовыватьс , частично или полностью ингибирует энзиматическую реакцию . Дл  комплексообразовани  с германатом более пригоден 1,2-цис-клюколь сС - D - глюкозы по сравнению с сС - D - глюкозой. Комплексы маннозы более устойчивы по сравнению с комплексами глюкозы и германата. Конверсию глюкозы во фруктозу Mpjs но осуществить на основе чисто кимической реакции при использовании ком плексов германата или станната. Однако предпочтительно проводить ее на основе энзиматически катализируемой реакции в присутствии изомеразы глюкозы. Дл  осуществлени  конверсии может быть использована люба  изоме раза глюкозы, но выбор этих энзимов зависит от их оптимальных рН и темпе ратуры. Приемлемые изомеразы получают из бактерий видов Acrobacter, Pseudomonas, LactobacitEus Streptomyces , Curtobacterium. Приемлемыми также  вл ютс  изомеразы глюкозы из термофильных микроорганизмов видов Thermoact.inomyces, Thermopdyspora, Thernionospora и Pseudonocardi а , Дл  оптимального действи  некоторых из внигеуказанных изомераз глюкозы необходимо наличие ионов кобальта. Конверсии глюкозы во фруктозу мож1но осуществл ть непрерывным способом , пропуска  раствор, .содержащий глюкозу, через колонну, в которую 5агрул ен иммобилизованный энзим или другой катализатор. Энзим иммобилизуетс  путем св зывани  его флоккулироваь:;ыми целыми микробиологическими клетками, Комплексообразующий реагент, ьгапример германат или станнат , может содержатьс  в растворе, проход щем через колонну, или загружатьс  в колонну вместе с иммобилизованным энзимом, или другим катализатором , В последнем случае колонну можно загрузить иммобилизованным энзимом или другим катализатором, предварительно смешанным с комплексообразователем и гомогенно распределеинь-дм по высоте колонны, и наборот, в колонке могут находитьс  чередующиес  слои иммобилизованного энзима или другого ката1изатора и реагента, разделенные решетками. Будучи загруженным в колонну, Комплексообразующий реагент находитс  там в нерастворимой форме, например в гель-форме, как, например, цеолит или неорганическое или органическое полимерное производное . После конверсии глюкозы во фруктоЕУ последнюко мож:-1О выделить из смеси, содержащей Комплексообразующий агент, и вывести из сферы реакции как таковую или в смеси с глюкозой. В результате проведени  такого процесса получают фруктозу, скрой, содержащий смесь глюкозы и фруктозы г н оба этих продукта , т.е. фруктозу и сироп из смеси глюкозы и фруктозы. Комплексообразователь мол;ет быть возвращен в реакционный цикл как таковой, вместе с глюкозой или вместе с глюкозой и св занный глюкозой. Извлечение и рециркул ци  могут быть осуществлены любььми пригодными дл  этих целей методами : а) Метод, согласно которому начальный продукт конверсии глюкозафруктоза пропускаетс  через колонну, загруженную катионообменной смолой с катионными противоионами металлов II группы периодической системы или ионами водорода. При этом начальный продукт раздел етс  на фруктозу, котора  выводитс  в виде конечного продукта реакции, и глюкозу с комплексообразующим реагентом, который вновь используетс  в реакционном икле. Предпочтительными ионами металов II группы  вл ютс  ионы кальци .

,б) Методf согласно которому продукт конверсии глюкоза-Фруктоза пропускаетс  сначала через колонну, загруженную катионообменной смолой с ка;гионными противоионами металлов I или II группы периодической cncTeiviba, предпочтительно ионами натри . При том исходна  смесь раздел етс  на Две фракции. Фракцию, содержащую снроп , состо щий из глюкозы и фруктозы , вывод т из процесса, а фракцию, фодержащую фруктозу и комплексооб| )азующий реагент, пропускают через колонну, как описано в подпункте а дл  разделени  фруктозы и комплексообразующего агента и рециркул ции Последнего,

В обоих вышеописанных методах используетс  предпочтительно сульфинированна  по  дру полистирольна  Катионообменна  смола, содержаща  вулканизующий агент.

Дл  этих целей могут быть использованы и другие методы, такие как разложение кюмплёкса, содержащего фруктозу, с помощью Борасорба (торгова  марка) - полимера, содержащего длинную цепь цисгидроксильных групп, присоединенных через третичный атом азота к дивинилбензолполистирольной матрице, и предназначенного дл  абсорбции -бората. Если реакци  с комплексообразующим реагентом протекает в растворе в реакционной среде, то этот реагент может быть повторно .использован в процессе . Таким образом, германат, абсорбированный Борасорбом, может быть элюирован щелочью или кислотой, Однако все эти операции можно, избежать , если использовать комплексообрзующий реагент {например, германат) иммобилизованной форме.

Конверси  глюкозы во фруктозу протекает преимущественно энзиматически и непрерывно при использовании колонны, загруженной микробиологическими клетками, содержащими энзим, что описано выше. Когда комплексообразующий реагент находитс  в реакционной среде, поступающей в колонну, то его содержание состав .л ет от 200 до 800 мМ, предпочтительно от500 до 600 мМ. В реакционной среде, поступающей в колонну, содержит с  предпочтительно от 30 до 50 вес,% глюкозы, и реакци  протекает таким образом, что концентраци  фруктозы в растворе,выход щем из колонны, составл ет от 40 до 85%, предпочтительно от 75 до 80%. Предпочтительное значение рН реакционной среды лежит в пределах от б до 10, причем оптимальна  активность наблюдаетс  в области рН 8, в частности 7, 8, .котора  несколько мен етс  в .зависимости от типа используемого энзима; значени  рН до

7,8 относ тс  к энзиму, полученному из организмов вида Arthrobacter. Предпочтительно температурный диапазон реакции составл ет от 50 до , лучше от 45 до , РН элюат как правило, ниже чем РН питающего раствора, поскольку образующа  фруктоза составл ет комплексы с оксианином .

Помимо глюкозы и различных соединений с германат-ионом в реакционной среде содержатс  также части: - ионы в количестве примерно 4 мМ с ионом хлора в эквивсшентном количестве и NaOH дл  создани  соответствующего рН,

Дл  других знзиматических реакций (например, фосфоглюцизомеразы, в присутствии которой осуществл етс  конверси  б-фосфат глюкозы в б-фосфат фруктозу и дл  которой повышенные выходы продукта наблюдаютс  при температуре 25°С в присутствии ионов германата), услови  будут совершенно отличны и должны быть оптимизированы дл  каждого отдельного энзима. Дл  конверсии D-ксилозы в D-ксилулозу также может быть использована изомераза глюкозы, представл юща  приемлемый вариант дл  зтой технологии, а германат смещает равновесие в сторону образовани  больших количеств ксил уловы..

Использование в качестве комплексообразующего реагента ионов германата имеет преимущество по сравнению с использованием соединений бора, предложенных, ранее, выралсающеес  в том, что ионы германата образуют сильные комплексы с фруктозой и обладают более селективным стерическим действием при комплексообразовании с сахаром в сравнении с боратом.

В этом случае также исключаютс  проблемы, св занные с токсичностью. В отличие от аренбороновых кислот германат может образовывать хелатны соединени , содержащие германатфруктозу в соотношении 1:2, таким оразом снижа , расход комплексообразующего реагент.а. Обычно хзптимальное значение рН в случае использова ни  одного энзима может не соответствовать оптимальному значению рН дл  энзима, смешанного с комплексообразующим реагентом. Таким образом , снижение оптимального значени  рН энзима, например, дл  изомеразы глюкозы с 8,5 до 7, обеспечивает снижение затрат на удаление окрашенных соединений, образующихс  в процессе энзиматической реакции.Предпочтительно также добитьс  снижениьтемператур реакции при сохранении той же степени конверсии за то же врем .Введение германата резко повышает начальную скорость реа,кции из меризации глюкозы во фруктозу,так что за более короткое врем  достиг ютс  экономически выгодные степени изомеризации. Сущность изобретени  по сн етс  следующими примерами. Пример 1. Энзиматическа  изомеризаци  глюкозы во фруктозу. Р д водных растворов глюкозы, содержащих различные концентрации е вместе с ионами магни  и германатионами , пропускали через колонку длиной 32 см и внутренним диаметром 0,4 см, снабженную флокулированными клетками, содержащими изомеразу глю козы. Дл  сравнени  колонку также пропускали cooтвeтcтвsтощиe растворы, не содержащие германат.Пр цент изомеризации глюкозы во фруктозу в элюате, выход щим из колонки , оценивали на автоанализаторе ме тодом, основанным на использовании резорцина. Реакции 1роводили при начальном значении рн 8,5 и при тем пературе 60° С, концентращи  хлористого магни  в водном растворе глюкозы составл ла 0,004 М. При приготовлении растворов глюкозы , имеющих концентрацию до 100 мН, в цел х предотвращени  осаждени  магни  из раствора в присутствии ионов германата в растворы глюкозы, поступающие в колонку, перед введением хлористого магни  добавл ют растворы, содержащие германат-ионы, поскольку магний не осаждаетс  глюкозидно-германатным комплексом, образующимс  в растворах. Растворы, содержащие германат-ионы , готов т суспендированием диоксида германи  в воде, добавлением концентрированного раствора щелочи до рК 10,5 с последующим введением раствора глюкозы и хлористого магни . По достижении конечного значени  РН 8,5 раствор становитс  прозрачным . Дл  получени  субстрата растворы, содержащие 200 мМ германата или несколько большее количество диоксида германи , добавл ют к 1 М раствору глюкозы, так что при медленном введении щелочи вплоть до рН 8,5 гер .манат постепенно переходит в раствор . После добавлени  хлористого магни  раствор слегка мутнеет, но выход щий из колонки элюат совершенно прозрачен. Полученные результаты представлены в табл.1. Таблица 1 Как видно из табл,1, концентраци  фруктозы в присутствии германатионов во всех случа х вние по сравне нию с контрольными растворами, не со держаицими германат ионы. Пример 2. Энзиматическа  ко верси  глюкозы во фруктозу. Дл  изучени  вли ни  более высоки концентраций глюкозы повтор ют те же операции, что и в примере 1, на колонке тех же размеров. Расход снижа 0т до 0,08 мл/мин, чтобы обеспечить Максимально возможное врем  нахож енк . в сфере реакции (125 мин) дл  Достижени  равновеси  в течение нескольких часов, при этом определ ют равновесные значени  в этой серии опытов. После приготовлени  сме си определ ют концентрацию глюкозы , чтобы внести поправку Ha/paiBeaBление щелочью и магниевой солью. Полученные результаты представлены в табл.2. Т а б л и ц а 2 Как видно из , в присутстВИИ гермр.нат-ионов резко повьш.аетс;  степень конверсии глюкозы во фруктозу : Количество фруктозы определ ют методом Чаплина-Кеннеди, Величины, определенные этим методом, нескольк выше, чем полученные методом на основе использовани  резорцина, приме ненных во всех последующих примерах дл  опр еделени  количества фруктозы В следующем эксперименте, резуль таты которого оценивались резорциао вьам методом, проведенным на колонке тех же размеров при 60°с и рН 8, с различными расходами, получены следующие результаты (см.табл.3). , -2. Питание колонки Расход (с введением 4 мл/мин Мдсе,) 36 50 % конверсии глюкозы во фруктозу Продукт, полученный при использовании глюкозы (концентраци  43,5%) подвергают фракционированию на анионообменной смоле Леол Лтд в боратной форме, создава  градиент элюировани  бopaтны 1и буфферами (от 0,13 М бората при рН 7 до О,35 М бората при рН 9,8) дл  обеспечени  разделени  продукта на глюкозу и фруктозу.Такое же разделение провод т после удалени  германата на колонке БОРАСОРБi Отношение- фруктоза: глюкоза составл ет 3,31:1 без предварительного отделени  германата. Количественное определение глюкозы и фруктозы осуществл ют методом, основанным на использовании цистейна и серной кислоты4 Пример За Химическа  конверси  глюкозы во фруктозу. Чисто химическую конверсию глюкозы во фруктозу в присутствии германат-ионов провод т нагреванием раствора , содержащего 50% в/о глюкозы, 4 мМ магниевой соли и 600 Ml-i германат-ионов при 60°С и рН 8,5,Концентрации фруктозы, опредделенные через различные промежутки времени , составл ют следующие значени ,: Врем ,минФруктоза 903,3 1354,6 1805,7 Опыт повтЪр  ют при температуре 90 С (концентраци  глюкозы 48,4- 50% в/о и концентраци  германата 600-582 мМ) % конверсии фруктозы, полученный через различные временные промежутки, представлены в табл.З, Количественное определение фруктозы провод т резорциновым методом.В процессе проведени  опыта в нагретом сиропе присутствует asoTi Во всех случа х начальное значение рН, измеренное при температуре 3lc, падает и доводитс  дс первоначального в указанные моменты,времени.

Аналогичные опыты бы.пи проведены в присутствии добавок MgCPg Данные , полученные резорциновым методом , предсзтавлены в табл.4.

Таблица 4

Следующие результаты,полученные .при нагревании до 90°С и рН 8,5 1,245 Мглюкозы, 600 мМ германата и

Врем , час

Степень конверсии во фруктозу,%

Врем  (час)

Степень конверсии во фрук- , тозу,% 46,1 48,5

Затем полученный продукт раздел ют (с и без предварительного отделени  германата) на боратной колонке . При элюировании в определен4 мМ иллюстрируют важность отношени  глюкоза-германат.

1

1,5

2,5 (РН 7,48)

.31,6

3-6,2 38,6 38,6 4,33 6 6,5

48

45

ных положени х колонки получают практически одинаковые значени  степени конверсии глюкозы во фруктозу, составл ющие 39,7%.

15

697057 После нагревани  55% в/о глюкоза, оОО мМ германата, .0,004 Mf5 МдСб,, при 90 С и начальном значении ,рН а течение 6 час степень конверсии во фруктозу определенна  peзopцинoвьDvI Q методом, составл ет 13,7%

16

Таблица

(рН 8,22) лимическа  конверси  глюкозы во фруктозу протекает очень медленно при низких концентраци х германата при температуре 90°С и. рН 8,5 без добавлени  хлористого магни . Т а б л и ц а 6

4,525,6

527,5

5,529,1

630,3

731,8 7,531,9 (РН 7,82)

33,4

34,6 8,5

Пример 4. Конверси  глюкозы во фруктозу в присутствии растворимой изомеразы глюкозы.

Были исследованы начальные скорости реакций, протекающих в присутствии изомеразы глюкозы в растворимой форме (200 мл) при 60°С и РН 8,5 с субстратом D-1люкозы в количестве 0,5 мМ и добавлением 4 мМ .МдСС2 и 0,5 мМ СоСе.2, оставшихс  посто ннЕлми во всех растворах (25 мл), содержащих различные количества германата. Растворы анализировались с помощью резорцинового метода .

Пример 5. Конверси  маннозы во фруктозу.

Раствор, содержащий 50% в/о ман ,нозы, 4 мМ МдСЕ 2. и 600 мМ германата нагревают до 90°С при РН 8,5.Концентрации фруктозы, определенные резорциновым методом, представлены в табл.7.

Таблица 7

Продолжение табл.6

5 33,4

2,9,7 {рН 7,8)

5,8

32,2 ( рН 8,0

36,8

33,5 37,3

39,7

39,4

40,6 38,9 40,6

35

Продолжение табл.7

40

170 (рН с 7,25 довод т 8,5)

15,9 20,4 260 280 20,6

Пример 6. Конверси  6-фосфата глюкозы в 6-фосфат фруктозы.

На основе примера 1 проведены

0 опыты с использованием 0,5 мМ раствора 6-фосфат глюкозы, к которому было добавлено различное количество германат-ионовI Опыты проводились при и при различных величинах

5 PHi В качестве энзима был использован энзим Сигма Грайд ill из дрозкжей (суспензи  кристаллов), разбавленный в 220 раз и подвергнутый диализу дл  удалени  буферных солей перед его

0 непосредственным использованием.

Образующийс  6-фосфат фруктозы анализировалс  резорциновым методом .

Таблица 8 86 84 63 56 48 36 30 81 77 68 48 40 36 32 81 77 62 48 , 40 33 29 81 78 60 50 39 29 23 69 64 56 40 29 25 22 55 48 40 32 25 23 22 Как видно из приведенных данньах, степень конверсии повышаетс  в при сутствии германат-ионов. Пример 7, Энзиматическа  конверси  глюкозы во фруктозу. Питательный раствор, содержащий 41,2% глюкозы, 600 мМ германата и Та

- Конец первого периода -

- Конец второго периода - восстанав4 мМ хлористого мгггни , с начальным значением рН непрезрывно пропускают через колонку, загруженную энзимом Колонка аналогична колонке, описанной Б примере 1. Через различные промежутки времени измер ют конечные значени  рН и степень конверсии глюкозы во фруктозу. Весь опыт провод т в три стадии.

колонку раствор очищаетс  ливаетс  начальное значение оН Через первые 43 часа питающий колонку раствор подвергают очистке, через металлический фильтр дл  удалени  небольшого осадка, образующегос  в растворах глюкозы с герма о через длительные промежутки времени. Это приводит к повышению активности, незначительно падающей в процессе реакции. Через второй промежуток времени, составл ющий от 43 до 102 час, рК питающего раствора повЕдшают до 7,8, рН элюата существенно снижаетс  при длительном прохождении через колонку. Оказываетс ,.что можно поддерживать степень конверсии более 70%, если рН элюата в колонке не будет ниже 7. Полученные результаты приведены в табл.9, ца9

Вли ние различных температур на стабильность процесса оцениваетс  с помощью той же колонки с энзимом, что описана выше. Полученные результаты приведены в табл. 10 и 11. Услови  реакций обозначены в графа.х таблиц В таблице 10 приведены конверсии , достиг51емые в равновесных услови х, тогда как в табл. 11 даны конверсии, достигаег-Фае в начале. Результаты, представленные в табл.10 и 11, свидетельствуют о кумул тивном эффекте.

Таблица 10

44% в/о глюкозы + 4 мМ MgCI + +600 мМ германата рН 7,1 при расходе через энзим 0,05 мл/мин

С т e fielfb к он-

рерсии во фруктозу,% (энзим промыт 2 дн   , н а.э, ад

69,2

26.П.75 26.П.75

73,4 26.П.75

75,1 27.П.75

71,5 27.П.75

72,1 27.П.75

75,0 27.П.75

60,5

Таблица 11

44% в/о глюкозы + 4 мМ MgCI + 600 мМ германата рН 7,1 при расходе через энзим 0,05 мл/мин через энзим

Эквивалентно конверсии 54%. Содержитс  только

3,1% маннозы. Содержитс  5% маннозы,

Продолм:спи е тлбл, 11

4 I

1

65 9.12.75 31,,

70

34,1

4 75 35,8

80 85

Пример 8. химические конверсии Сахаров

; а) Глюкозы во фруктозу

Были приготовлены растворы глюкозы (55-60 об.вес.),содержащие 600 мМ германата и не содержащие его при

5 12 и температуре 20 С. Сразу же 11осле приготовлени  были отобраны проЕЗы 50 мкл, разбавлены до 5 мл, после чего хранились при температуре -20 С до момента анализа. Затем

0 растворы помещались в закрытые колбы и хранились в холодильнике при 4,, Колбы ежедневно встр хивали и отбирали пробы через промежутки времени, указанные в табл.12. Все

5 образцы анализировались путем их разделени  на ионообменной смоле с боратом, а характеристические пики записывались при помощи автоматичесkoro цистеинсернокислотного устрой0 ства. Было отмечено, что растворы, содержащие германат, приобрели незначительное белое окрашивание за весь период, указанный в таблице 12, тогда как не содержащие герма5 ната растворы быстро приобрели зеленый цвет, интенсивность которого увеличилась по мере инкубации,

Полученные результаты представлены в таблице. 12.

Таблица 12

6) Да  р да Сахаров был исследован процесс инкубации при рН 12 и температуре 5°С в присутствии германат-ионов и без.них. Полученные результаты представлены соответст-Найденные компоненты,% 17 дней 30 дней 17 дней D - глюкоза36,4 42,3 18,1

D - манноза D - фруктоза ени  17 дней 30 дней 17 дней 30 дней

79,3 53,4 60,2 27,45

13,65 18,3 32 44,4

7,2 18,8 7,1 13,36

Начальна  концентраци 

мальтозы

Германат

Найденные соединени ,%15 дней

Мальтоза38,3

Мальтулоза 24,5

Фруктоза2,4 Глю.коза22,1

Рассчитано как М,вес. с 0,5 мольг;11окозы плюс О,5 моЛь фруктозы

Нача-пьна  концентраци  З-о-метил D-глюкозы Германат

Найденные соединени ,% 3-0-метил фруктоза

3 0-метил глюкоза

- очень устойчиво к действию щелочи - рассчитано на фру.ьтозу

венно в табл.13, 16. Во всех случа х наличие германата-ионов обуславливает два эффекта: заме,цл етс  деструкци  Сахаров или мен етс  состав равновесной смеси.

Т а б л и ц а 13

52,1% .в/о

50,5% в/о 600 мМ Нет

22,824,326,7

27,821,251,2

Таблица 14

53,3% в/о

51,4% в/о 600 мГ4 Нет

Таблица 15

59% в/о

58,7% в/о

|358 мМ

Таблица 16

41,8% в/о

58,7% в/о 464 мМ

Пример 9. Конверси  глюкозы во фруктозу в присутствии станнат-ионов .

Через колонку, загруженную энзимом изомераэы глюкозы, использованную в предьщущих примерах, пропускают два раствора, содержащих 44,6% глюкозы и 4 мМ MgCfg при рК 8,5. В одном растворе не содержатс  станнатионы , тогда как содержание их в другом растворе, полученных из кристаллического .,- ЗН20, составл ет 600 мМ. Полученные результаты

В образцах злюата, выход щего из колонки, смешанных с дополнительным количеством глюкозы, не происходит образовани  фруктозы, что свидетельствует о том, что активна  изомераза глюкозы не вымываетс  из реактора .

Пример 10, Энзиматическа  конверси  глюкозы во фруктозу.

10

Вли ние рН и содержани  германата ,

Пример 12. Энзиматическа  конверси  глюкозы во фруктозу - концентрационна  зависимость .

Через колонку с изомеразой глюкозы при температуре пропус6-0-L-Dгапактопиранозил Р-фруктоза

Галактоза

Извлечение указанных соединений

Мелибиоза

Claims (3)

1. Формула изобретени 

   1, Способ получени  кетозы или ее производного путем изомеризации раствора альдозы или ее производного в присутствии катализатора и комплексообразующего агента, образующего более устойчивое компле1 сное соединение с кетозой или ее производным, чем с альдозой или производным альдозы, и внаделени  кетозы или ее производного из раствора , отличающийс  тем, что, с целью ускорени  процесса и повышени  выхода целевого продукта в качестве комплексообразующего агента используют оксианион германи  или олова.

   Продолжение табл.20

   кают серию растворов, содержгщих 600 мМ германата и 4 мМ MgCCjи различное количество глюкозы. Полученные результаты представлены в табл. 21.

   Таблица 21

   9.812,811,0 Нет

   9.911,912,3

   75,282,272,9

   42,735,025,2
2. 2. Способ по П.1, от л и ч а ющ и и с   тем, что .оксианион германи  или олова ввод т в виде альдозооксианионного комплекса или в виде соли или оксида или соединени , образующего оксианион или сМипанные комплексы оксианионов в услови х реакции.
3. 3. Способ по П.1, от л и ч а ющ и и с   тем, что используют оксианион германи  или олова, предварительно св занный с полиолом или ионообменной смолой или нерастворимым носителем, образующим хелатные  зи с комплексообразующим агентом или содержащим последний в виде

   65 .противоинов. 4,Способ по п.1, о т л и ч а ющ и и с   тем, что оксианион ввод т в виде комплекса оксианиона германи  или олова с ионом другого элемента IY, Y или YI группы периодической системы 5,Способ по п,1, отличаю 1Д и и с   тем, что кетозу и/или смесь, содержащую кетозу и остаточНое количество альдозы, отдел ют от комплексообразующего агента и 1 1оследний вместе с остаточным коли чеством альдозы рециркулируют в ра CJTBOpi Б. Способ по п.5, отличаю « и и с   тем, что отделени  целевого продукта от комплексообраэующего агента осуществл ют при по мощи по меньшей мере одной ионообменной смолы. ; . 32 . 7.„Способ ПОП.1, отлича ющ и и с   тем, что в качестве катализатора процесса изомеризации используют энзим изомеразу глюкозы. 8,Способ по п. 1, 7, отличающийс  тем, что исходный водный раствор содержит 30-50 вес.% глюкозы. 9.Способ по п,1, отлича ющ и и с   тем, что изомеризацию осуществл ют при температуре 50- и рН раствора 6-10. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3558355, кл. 127-46, опублик, 1971. 2.Патент Англии I 1369185, кл. С 2 S, опублик. 1974. 3.Патент США № 3689362, кл. 195-31, опублик. 1972, прототип.