Способ получения изомальтита Советский патент 1977 года по МПК C12D13/00 C13K7/00 

Изобретение относится к способу получения изомальтита, используемого в качестве низкокалорийного подслащивающего средства для подслащивания пищевых продуктов и напитков, в качестве лекарственного средства, которое может найти применение в форме терапевтических препаратов для лечения хронических запоров и болезней печени, а также как диагностического вещест ва:- при определении клиренса почек . ,Из;вестён способ .получения изомальтулозы (палатийоэы).х заключающийся в том, что сахарозу; подЁер гают энзиматическомупрёврйщешию, -например, с использованием культуры Pfotawinobacter rubrutn , а ц.елевойпродукт выделяют известными приемами 11. Целью изобретения является-.повышение выхода и чистоты изомальтита. Эта цель достигается тем, что 15-40%-ный раствор сахарозы подвергают при температуре 20-37 с энзимат.и ческому превращению в изЬмаЯьтулозу, 30-50%-ный водный раствор которой гидрируют в изомальтит в присутствии щелочной буферной смеси при рН 9-10, температуре 120-130°С и давлении водорода 30-100 кг/см с последующей кристаллизацией целевого продукта. , В качестве буферной смеси используют смесь карбонатов натрия и магния в весовом соотношении 1:1 и концентрации 6 г/кг изомальтулозы. При получении изомальтита изомальтулоза служит промежуточной фазой. Энзиматическое превращение происходит в 15-40%-ном, преимугцественно 20-25%-ном, растворе сахарозы, имеющем температуру от 20 до , при тщательном перемешивании и непрерьшном нагретании воздуха. Процесс превращения завершается через 12 ч, при этом до 90% «спользуемой сахарозы превращается S нзомальтулозу. ЭнзиматичесКрё :прев-Е: а1дение может протвкатЬ-; как -в . прерыв-ном режиме, так - и непрерывноi :.-:;:.- ., После .-завершения процесса .преобразования бактериальную массу отделяют от бактериального раствора сепарацией и частично возвращают в ферментер... Реакционный раствор, нагревают до 60-9о С фильтруют и с помощью сильнокислотного катионнообменного вещества деионизируют в Н-форму, а с помощью слабоосновного анионнообьленного вещества - в ОН-форму, Раствор вы паривают до 40% сухого вещества и в таком виде подвергают гидрированию или же пэомпльтулоэу кристаллизуют путем 1сристаллообразова1и1я при испаренин или дадплнейшим выпариванием до 60-70% сухого вещества и охлаждением до 20°С при перемешивании Кристаллы изомальг лозы отделяют от маточного раствора центрифугированием, оставшийся маточный раствор вновь подвергают кристаллизации. Кристаллическая изомальтулоэа содержит 1 моль криста лической воды. Получение чистой иэомальтулозы обеспечивает возможность получения чистого изомальтита. При получении изомальтита к раствору изомальтулози, выпаренной до 40 сухого вещества, или к 35-40%-нсму раствору кристаллической изомальтулозы в воде добавляют щелочную порош ковую буферную смесь карбоната натрия и карбоната магния в соотношении 1:1. В присутствии никеля Реннея в качестве катализатора (8 кг на 100 сухого веса изомальтулозы) при медленном повышении температуры до 130° и давлении водорода от 30 до 100 кг/ происходит гидрогенизация. Присоединение водорода при начинается уже при давлении 30 кг/см, и процес гидрогенизации заканчивается через 8-10 ч. рН реакционного раствора 9-1 При гидрогенизации получают практически только изомальтит. В общем слу чае при гидрировании кетосахара возникают обе стереоизомерныё формы в о ношении 1:1, напрш.юр при гидрировании Фруктозы, сорбита и маннита. Пос ле гидрирования никеля Реннея отделя ют от реакционного раствора, раствор фильтруют и с помощью сильнокислотного катионнообменного вещества деионизируют в Н-форму, а с .помощью слабоосновного анионнообменного вещества - в ОН-форму. Если в процессе гидрогенизации исходной является кристаллическая изомальтоза, то продукт реакции на 98% состоит из изомальтита, а оставшиеся . 2% (относительно сухого веса) представляют собой другие сахариды, такие как сорбит, маннит и не подвергшаяся превращению изомальтулоза и изс мальтоза. Изомальтит в кристаллический форме получают путем кристаллизации из паровой фазы или же выпариванием до 68-72% сухого веса и охлаждения при перемешивании. Кристаллический изомальтит отделяют от маточного -раствора центрифугированием и высушивают Оставшийся маточный раствор подвергают дальнейшей кристаллизации, причем последняя кристаллизация происходит из 50-60%-ного водного раствора метанола. Многоступенчатой кристаллизацией получают более 85% изомальтита в кристаллической форме. Изомальтит имеет точку плавления 16 3° С, f +91,1 (С-2; вода). Изомальтит хорошо растворим, вязкость его раствора несколько больше, чем вязкость раствора, содержащего аналогичное количество сухого сахара. При комнатной температуре раствор изомальтита в 1 н. кислоте не разрушается в течение 150 ч. Изомальтит полностью расщепляется лишь в течение 2 ч в 0,1 н. растворе соляной кислоты при температуре , в 0,01 н. растворе соляной кислоты изомальтит расщепляется в течение 10 ч лишь на 25%. Таким образом, изомальтит более устойчив к действию кислот, чем все известные сладкие вещества на основе углеводов. В то время как изомальтулоза сбраживается лишь определенными видами дрожжей, изомальтит не сбраживается под влиянием дрожжей, за исключением некоторых видов Gotttin tndomycopsis . Это имеет большое значение с точки зрения микробиологической устойчивости продуктов питания и напитков, изготовленных на основе изомальтита. Кроме того, живущие во впадинах ротовой полости стрептококки не полимеризуют изомальтит в декстран и не разлагают его на кислоты, что обусловливает значительно более слабое кариозное действие изомальтита, чем других продуктов, изготовленных на основе сахара. Пример. Энзимное превращение сахарозы в изсмальтулозу. Просев бактерий Serratia pfymijtbicoi или Protdmmobacter rubrti-m вводят в питательную среду, содержащую в 2 л стерильной водопроводной воды следующие компоненты, г; Мясной экстракт6 Пептон20 Хлорид натрияб Динатриумгидрогенфосфат4Экстракт дрожжей 10 Сахароза100 Значение рН питательного субстрата устанавливается 7,0. В течение 24 ч при температуре от 20-до ЗОс в условиях постоянного перемешивания бактерии размножаются до такой степени, что их количество становится достаточным для того, чтобы в последующие 12 ч обеспечить превращение сахарозы в изомальтулозу. Бактериальную массу вместе с питательной средой помещают в раствор, содерзкащий 4 кг сахарозыи 16 кг воды, после чего в условиях постоянного пропускания воздуха и хороиего перемешивания идет процесс воздействия бактерий на сахарозу. Значение рН ра вора поддерживается равньии 7, Через 12 ч практически вся сахароза превращается в изомальтулозу, после lero сепарацией отделяют бактериальную массу от раствора, полученное бактериальное молоко можно использовать для следующего процесса преобразования сахарозы в изомальтулозу. При соблюдении стерильных условий работы бактерии могут быть повторно использованы до шести раз. Если, помимо изомальтулозы, образуется также фруктоза, то они сбраживаются. Дрожжи отделяют сепарацией, а раствор изомальтулозы с помощью 1 л сильнокислого катионнообменного вещес ва деионизируют в И-форму и с помощью слабоосновного анионообменного вещест ва - ОН-форму. После этого деионизированный раствор концентрируют в условиях вакуума до 65% сухого веса. Выпаренный раствор при постоянном перемешивании охлаждают до 20°С. Выпадающие кристаллы изомальтулозы отделяют центрифугированием. Выход от 900-960 г. Кристаллизационный маточный раствор подвергают второму и третьему циклам кристаллизации. Выход изомальтита составляет 1,8 кг. Непрерывное превращение сахарозы в изомальтулозу производят следующим разом. Помимо вышеописанной питатель ной среды, для размножения бактерий используют среду, состоящую из маточ ной воды кукурузы с добавлением 4% су хого вещества, 1% сахара или 1,5% кор мовой патоки. Эту питательную среду стерилизуют, вводят в ферментер и пе ресевают в нее бактериальную суспензию. В условиях перемешивания и пропускания воздуха, при нагреве до 30° и поддерживании рН в пределах от 6,5 до 7,5 (добавлением щелочи или кисло ты) время регенерации составляет от 25 до 30 мин. Когда достигается необ ходимая концентрация бактерий (напри мер, 6 г/л), содержимое ферментера непрерывно извлекают, а в него добав ляют такое же количество питательного субстрата. Извлеченную суспензию микробов см шивают в отношении 1:2 с разбавленным до 30% сухого веса сиропом (получающемся при производстве сахара) и подают на линию, состоящую из 3-5котлов, снабженных мешалками. Полное превращение сахарозы в изомальтулозу при комнатной темпзратуре в аэробных условиях (при постоянном пропускании воздуха) происходит в течение 4 ч. С учетом этого и выбирают объемы котлов с-.мешалками. Для получения изомальтита из изомальтулозы 20 кг изомальтулозы растворягот в 30 кг дистиллированной воды в раствор добавляют 65 кг карбснпта натрия, 65 кг карбоната магния и в качестве катализатора - 1,6 кг никеля, Реннея типа В 1132. После промывки азота в автоклав нагнетают до 30 кг/см водорода и нагревают. При температуре 100°С начинается присоединение водорода, и давление s течение 1 ч падает л.о 8 кг/см2. После этого давление водорода повышают до 100 кг/см , а температуру поддерживают 125-129°С. Через 10 ч присоединение водорода прекращается, и раствор выпускают из автоклава. Зате.-, никель Реннея отделяют центрифугированием. Значение рН раствора 9,, Гидрированный раствор нагревают, к нему добавляют кизельгур, фильтруют на нутч-фильтре и деионизируют 2 л,сильнокислого катионнообменного вецества в Н-форму и 2 л слабоосновного анионнообменного вещества - в OH--фop ,y. Полученный раствор совершенно бесцветен. Его выпаривают под вакуумом до 70% сухого вещества и при 45°С и постоянном перемешивании подвергают кристаллизации. В ходе процесса кристаллизации температура постепенно понижается, до 20°С. Затем цент)Ифугированием разделяют кристаллы и маточный раствор. Количество сухого вещества маточного раствора составляет 59%. Еыход изомальтита 10 кг. Маточный раствор подвергают повторному выпариванию и еще одному циклу кристаллизации. Выход изомальтита 5 кг. Полученный после вторичного цикла кристаллизации маточный раствор концентрируют до 70% сухого веса и к нему добавляют такое количество метанола, чтобы получить 55%-ный водный раствор метанола. Кристаллический изомальтит отделяют от маточного раствора на нутч-фильтре. Выход изомальтита 18,5 кг. Расщепляемость изомальтита под действием оС -глюкозидазы. Из 5 г кристаллического изомальтита и 0,1 и, ацетатного порошка (рН 4,6) получают 100 мл раствора, который смешивают с 2 г инвертазы. Определяют удельное вращение этого раствора, которое в 2 дм - трубке составляет+8,796 . В течение 14 дней не происходит какихлибо изменений полученной величины вращения. Формула изобретения 1, Способ получения изомальтита, отличающиуТс я тем, что, с целью повышения выхода и чистоты препарата, 15-40%-ный раствор сахарозы подвергают при температуре 20-З7с энзиматическому превращению в изо мальтулоау, 30-50%-ный водный раствор которой гидрируют в изомальтит в присутствии щелочиой буферной смеси при рН 9-10, температуре 120-130 С и давлении водорода 30-100 кг/см с последуххцей кристаллизацией целевого продукта.

2 Способ по п. 1,отлича ющ и и с я тем, что в качестве буферной смеси используют смесь карбонатов натрия и магния в весов см соотношении 1:1 и концентрации 5 г/кг иэомальтулоэы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент ФРГ 1049800, кл. 891, 1959.