СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГЛЮКОЗО-ФРУКТОЗНОГО СИРОПА Советский патент 1994 года по МПК C12P19/24 C12N11/06 

Изобретение относится к получению глюкозо-фруктозного сиропа и может найти применение в пищевой, кондитерской и крахмалопаточной промышленности, а также в медицине для диетического питания.

Целью изобретения является увеличение степени чистоты глюкозо-фруктозного сиропа и ускорение процесса его получения.

Сущность способа заключается в том, что ионы кобальта, необходимые для эффективного функционирования фермента, не добавляют в исходный раствор глюкозы, а иммобилизуют на том же носителе, который используется для связывания глюкозоизомеразы. Для иммобилизации фермента и фиксирования ионов кобальта используют пористый аминированный сополимер стирола, содержащий 2-10% глицидилметакрилата. Предложенный носитель позволяет получить иммобилизованный фермент с высокой активностью и одновременно зафиксировать ионы кобальта. Фиксация ионов кобальта на этом носителе позволяет, с одной стороны, использовать их в качестве активатора глюкозоизомеразы, а с другой, - предотвратить их переход в раствор.

Определенное (от 2 до 10% ) содержание в носителе глицидилметакрилата обеспечивает фиксирование требуемого количества ионов кобальта (1-5 мг/г носителя). При содержании глицидилметакрилата менее 2% количество фиксированных ионов кобальта недостаточно для активации глюкозоизомеразы; при содержании глидицилметакрилата более 10% кобальт не может участвовать в активации фермента. Фиксирование ионов кобальта на носителе предотвращает присутствие этих ионов в глюкозо-фруктозном сиропе и исключает дорогостоящую и недостаточно эффективную стадию его очистки на катионите. Данные эмиссионного спектрального анализа показывают, что в глюкозо-фруктозном сиропе отсутствуют даже следы ионов кобальта, что свидетельствует о повышении чистоты целевого продукта.

Ускорение процесса получения глюкозо-фруктозного сиропа обусловлено тем, что исключается стадия очистки сиропа от ионов кобальта.

П р и м е р 1. А. Смешивают 33 г стирола, 7,4 г (10 мас. % ) дивинилбензола, 32,8 г (80 об. % от суммы объемов мономеров) изобутанола, 3,77 г (10 мас. % от суммы мономеров) глицидилметакрилата, 0,7 г перекиси бензоила и суспендируют в 180 мл 1% -ного водного раствора желатина. Нагревание смеси при перемешивании проводят при 70-90^оС в течение 12 ч. Сополимер отфильтровывают, промывают горячей водой и обрабатывают острым паром. Отмытый сополимер в количестве 45 г набухает в 300 мл диметилформамида, затем его аминируют 22,5 мл 80% -ного водного раствора этилендиамина при 80^оС в течение 6 ч. Аминированный продукт отмывают водой до нейтральной реакции. 25 г аминированного продукта обрабатывают 250,0 мл 0,1 н. водного раствора азотнокислого кобальта. Обработку проводят при периодическом перемешивании в течение 3 суток.

Выход сополимера 95% . Среднеэффективный радиус пор 600 .

Содержание ионов кобальта 5 мг/г.

Б. 1 г синтезированного носителя с фиксированными ионами кобальта в количестве 5 мг/г обрабатывают 300 мл 5% -ного раствора глутарового альдегида в 0,05 м К-Na-фосфатном буфере (рН 7,6) в течение 6 ч в роторном испарителе при вакууме 10 мм рт. ст. , при комнатной температуре. Активированный глутаровым альдегидом носитель обрабатывают 100 мл 1% -ного раствора глюкозоизомеразы в 0,01 м фосфатном буфере (рН 7,6) на роторном испарителе при остаточном давлении 1,0 мм рт. ст. , в течение 6 ч при комнатной температуре. Затем носитель отмывают от несвязавшегося белка (глюкозоизомеразы) тем же буфером.

3 г препарата иммобилизованной глюкозоизомеразы на синтезированном носителе помещают в колонку размером 10х120 мм. Через колонку пропускают 40% -ный раствор глюкозы, содержащий 0,03 м кристаллогидрата хлористого магния. Колонку термостатируют при 60^оС, объемная скорость потока субстрата составляет 40 мл/ч.

Количество связанного белка 68,1 мг/г. Остаточная активность препарата глюкозоизомеразы 61,2% . рН-оптимум иммобилизованного препарата 7,8. Температурный оптимум 75^оС. Степень конверсии глюкозы во фруктозу 52% . Период полуинактивации 26 дней. Наличие кобальта в сиропе 0.

П р и м е р 2. А. Смешивают 33 г стирола 16,5 г (20 мас. % ) дивинилбензола, 0,82 г (2 мас. % ) глицидилметакрилата, 38,0 г (100 об. % ) бензина БР-1, 0,75 г перекиси бензоила и суспендируют в 200 мл 1% -ного водного раствора крахмала. Смесь нагревают при перемешивании при 70-90^оС в течение 14 ч. Сополимер отфильтровывают, промывают горячей водой и обрабатывают острым паром. Отмытый сополимер аминируют этилендиамином и обрабатывают раствором азотнокислого кобальта, как в примере 1. Выход сополимера 98% . Среднеэффективный радиус пор 400 . Содержание ионов кобальта 1 мг/г.

Б. 1 г носителя с фиксированными ионами кобальта в количестве 1 мг/г обрабатывают глутаровым альдегидом, затем пропускают 40% -ный раствор глюкозы, не содержащий ионов кобальта. Обработку проводят по методике, описанной в примере 1. Количество связанного белка 64% . Остаточная активность 62% . рН-оптимум 7,8. Температурный оптимум 76^оС. Степень конверсии глюкозы во фруктозу 51% . Период полуинактивации 26 дней. Наличие кобальта в сиропе 0.

П р и м е р 3. А. Смешивают 33 г стирола, 11,6 г (15 мас. % ) дивинилбензола, 2,00 г (5 мас. % от суммы масс мономеров) глицидилметакрилата, 60 г (80 об. % ) изобутанола, 0,7 г перекиси бензоила и суспендируют в 210 мл 1% -ного раствора желатины. Нагревание смеси при перемешивании проводят при 70-90^оС в течение 10 ч.

Далее сополимер очищают, аминируют раствором этилендиамина и обрабатывают водным раствором азотнокислого кобальта, как в примере 1.

Выход сополимера 96% . Содержание кобальта 3,8 мг/г. Среднеэффективный радиус пор 500 .

Б. 1 г носителя с фиксированными ионами кобальта в количестве 3,8 мг/г обрабатывают глутаровым альдегидом, затем пропускают 40% -ный раствор глюкозы, не содержащий ионов кобальта. Обработку проводят по методике, описанной в примере 1. Количество связанного белка 72% . Остаточная активность 62% . рН-оптимум 75. Температурный оптимум 78^оС. Степень конверсии глюкозы во фруктозу 52% . Период полуинактивации 25 дней. Содержание кобальта в сиропе 0.

П р и м е р 4. В этом примере приведены результаты испытаний аминированного носителя, полученного в примере 1, без фиксирования на нем ионов кобальта. Сополимер, содержащий 10 мас. % дивинилбензола, 10 мас. % глицидилметакрилата и полученный в присутствии 80 об. % изобутанола, синтезировали, очищали и аминировали этилендиамином, как описано в примере 1. Содержание аминогрупп 4,5 мг/г.

3 г препарата иммобилизованной глюкозоизомеразы на носителе, содержащем 4,5 мг/г аминогрупп, помещали в колоночный реактор размером 1,0 х 12,0 см. Сорбент активировали раствором глутарового альдегида. Активированный носитель обрабатывали 100 мл 1% -ного раствора глюкозоизомеразы в 0,01 м фосфатном буфере (рН 7,6) на роторном испарителе с остаточным давлением 1,0 мм рт. ст. в течение 6 ч с последующей отмывкой тем же буфером. Через колонку пропускали 40% -ный раствор глюкозы, содержащий 0,03 м хлористого магния и 0,0001 м хлористого кобальта. Колонку термостатировали при 60^оС, объемная скорость потока раствора глюкозы 40 мл/ч.

Количество иммобилизованной глюкозоизомеразы 48 мг/г. Остаточная активность 50% . рН-оптимум 8,2. Температурный оптимум 80^оС. Степень конверсии глюкозы во фруктозу 40% . Период полуинактивации 24 дня. Наличие кобальта в сиропе 0,0059 г/л.

П р и м е р 5. В этом примере приведены результаты испытаний кобальтсодержащего аминированного носителя, полученного с введением в сополимер глицидилметакрилата более 10% .

А. Смешивают 33 г стирола, 16,5 г (20 мас. % ) дивинилбензола, 6,15 г (15% от суммы масс стирола и дивинилбензола) глицидилметакрилата, 0,84 г перекиси бензоила и 34 г (80 об. ч) изобутанола и суспендируют в 200 мл 1% -ного водного раствора желатины.

Сополимер очищают, аминируют и обрабатывают 0,1 н. раствором азотнокислого кобальта, как описано в примере 1. Выход сополимера 96% . Содержание кобальта 9,8 мг/г. Среднеэффективный радиус пор 700 .

Б. Получение глюкозофруктозного сиропа проводят, как в примере 1. Количество связанного белка 58% . Остаточная активность 40% . рН-оптимум 7,8. Температурный оптимум 75^оС. Степень конверсии глюкозы во фруктозу 35% . Период полуинактивации 18 дней. Наличие кобальта в сиропе 0.

Таким образом, результаты испытаний аминированных органических носителей с фиксированными на них ионами кобальта показывают, что предполагаемый способ получения глюкозо-фруктозного сиропа с использованием сополимеров предлагаемого состава обеспечивает высокую степень превращения глюкозы во фруктозу, при полном предотвращении попадания в сироп ионов кобальта. (56) Enzyme Engineering 2, 1974, 131, New-York-London, Plenum Press.

Прикладная биохимия и микробиология XVI. Вып. 5, 669, 1980.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГЛЮКОЗО-ФРУКТОЗНОГО СИРОПА, заключающийся в пропускании раствора глюкозы через колоночный реактор, заполенный пористым аминированным носителем с иммобилизованной на нем с помощью глутарового альдегида глюкозоизомеразой, и ферментативной изомеризации глюкозы в присутствии ионов кобальта, отличающийся тем, что, с целью увеличения чистоты целевого продукта и ускорения процесса, в качестве аминированного носителя используют сшитый аминированный сополимер стирола, содержащий 2 - 10% глицидилметакрилата, на котором иммобилизуют ионы кобальта в количестве 1 - 5 мг/г.