Способ получения фруктозы Советский патент 1978 года по МПК C13K11/00 

Изобретение относится к ферментным процессам получения фруктозы. Известен способ получения фруктозы, предусматривающий приготовление энзима, осахаривание крахмала ферментным пре паратом глюкозоамилазой до глюкозы, и затем изомеризацию последнейглюкозоизо мерязсй до фр у ктозы,, отделение раствора от фермента очистку и концентрацию сиропа |ll, Согласно известному способу для удовлетвцрительной конверсии глюкозы во фру тозу требуется не менее 8О часов при условии добавления достаточного копичес ва ферменте Для производства фруктозноглюкозной смеси из крахмала время npt цесса колеблется от 128 до 14О часов. Цель изобретения заключается в ускорении процесса получения фруктозы. Для этого в предложенном способе осахаривание ожиженного KpaxMaha до глюкозы и изомеризацию глюкозы осуществляют одновременно путем введения ферментного препарата, имеющего глюкбзоамилазную и глюкозоизомераэ ную активность. На 1 кг углеводов в ио- ходном сырье следует добавлять фермент шли препарат, имеющий 5О-50О единиц .глюкозоамилазной активности и 2ООО200ОО единиц глюкозоизомеразной актив ности. Процесс целесообразно рсущесгвлять при температуре С и рН 5,О-7,5, преимущественно при 6О-7О С и рН 6,0-6,5. Предложенный способ заключается в следующем. В качестве исходного материала иопользуют крахмал, ожиженный нагреванием, конвертированный кислотой или энзимом микробнсиго происхождения, например бактериальной или грибковой амилазой илн энзимами сопода. Такие .ожиженные крахмалы могут иметь ДЭ (декстрозный эквивалент) от О до 67. Они могут содер(шть до 45% глюкозы. Паста о йиженнаго крахмала содержащая от 15 до 5О% сухих веществ, предпочтительно 30-40%, нагревается до температуры 4О-80с, преимущественно до 6О.70 С, и рН устанавливается 5,О-7,5, преимущественно 6 e,,5, Гпюкозоамилаза и глюкоэоизо ме|)за, добавляются одновременно в ко лЕчествах, соответствующих 5О-500 ЕГА, предпочтительнее 75-150 ЕГА, и 2ООО - л200ОО ЕГИ, предпочтительнее L 350012ООО EFHt на 1 кг углеводов в пасте. Одна единица ЕГИ представляет количество глюкамилазы, .которое )катализ№-« рует поп;5 ение 1 .г декстрозы за час пр рН 4,2 и 6О из растворимсго крадмала Одна единица ЕГА представпдат количество глюкозоизомеразы, каталнаирую щее образование кв фруктозы из глв кекзы за 1 час при и рН 7,2, Для воздействия энзимов на молекулы крахмала желатинизаиия частиц крахмала неизбежна, Желатинизадия происходит под действием во№ и тепла и в некоторых тезшнческих устройствах одновременно прилагаются срезывающие силы, Дла умен шения вязкости желатинированной крахмальной пасты предварительно ;могут добавляться энзимы с Ot -амилазной активностью перед желатинизацией, во время ее или непосредственно после нее. Многие об -амилазы обнаруживают активнорть в пределах условий процесса, указанных выше, ддя совместного дейс-р ВИЯ глюкозоамияазы и глюкозо - изомера Поэтому уменьшающее вязкость дейс вие d -амйпазы на желатинированный крахмал может быть комбинировано с про цессом изобретения. Для такого действия требуется оС -амилазная активность в 4ООООО-80ОООО МВЕ (модифицирован ных единиц Вопьгемута ) на 1 кг крахмала. Имеющиеся в продаже энзимы, приобретаемые у производителей, стандартизирсеаны по активности путем смешивания энзиме с подходящими растверителями или инертными наполнителями. Очевидна, что применение отдельных энзимов нескол ко об|юмевительно. Поэтому другой целью этого изобретения является дать энзиматические смеси для производства фруктозы из крахмала или содержащего крахмал сырья, которые обнаруживают комбинированную активность оС -амилазьь-глюкозоамилазы - глюкозоиаомеразы. Такие препараты стандартизированы по их (№ дельным активностям. Комбинированные энзимные препараты ддя применения в процессе изобретения. должны составляться так, чтобы содержать соответствующие активности в пределах, указанных в описании индивидуальных энзимов. Полученные растворы углеводов, содержащие фруктозу, могут бь1ть очищены 54 с помощью операций иавестньос доя oHUoi и других, хорошо известных растворов глеводов, т. е. обработкой активирован ым углем, ионообменниками активными линами,, эпектродиалиэом, и т. д. Прим©« ение SO при некоторых процессу ко ерсии крахмала не является вредным тя глюкоаоамилазы или глюк озоиэомвразы. Пример, Псиучение глюкозкого ерерабатываемого сырья с из артофельного крахмала (известный проиесс). 1ООО г картофельного крахмала (влал ность 18%) было смешано с 16ОО г воды и 1,07 г Теназы К {О,13% на ухой крахмал). Смесь перемешивали при рН 6,6 20 М№ нут, повьш1ая температуру от 5О .до 7О°С, поддерживали при Ю минут, овышади до ВО С в течение S минут. выдерживали при этой температуре еще 20 минут. После этого ДЭ бьш.равен 18 & . Температуру снижали до 6О С и раэбавпенной хлористоводородной кислотой доводили рН до 4,2, Затем доёавляли 1,83 мл глюкозоам лааы (амилоглюкозидаза L 1ОО Майдза) с активностью 1ОО ЕГА/мл и тел пературу поддерживали на указанном уровне 48 часов при непрерывном перемешивании. После этого периода ДЭ был равен 96,7, П р и м е р 2, Получение глюкозного перерабатываемого сырья с ДЭ-96 из кукурузного крахмала (известный процесс), 1ООО г кукурузного крахмала (впая ность 14%) было смешано с 172О г воды и 1,12 г Теназы Т (0,13% на сухой крахмал). Условия процесса бьти такие же, как в примере 1, за исключением того , что конечная температура 85 С поддерживалась в течение 35 минут,ДЭ был равен 12, Осахаривание проводилось как в примере 1 с помощью 1,91 мл амилоглюкозидазы L 1ОО Майлза, В конце работы ДЭ бьш равен 96,1, П р и м е р 3, Конверсия перерабатываемого сырья с ДЭ-96 примеров. 1 и 2 во фруктознс -глюкозный сироп (известный процесс), Глюкозные исходные материалы с ДЭ, равным 96, примера 1 и 2 были конвертированы глюкозен-изомеразой. Условия и результаты показаны в табл, 1,

Таблица 1

Иэ примеров 1-3 можно видеть, что производство неочищенного (уктози1 глюкоэного сиропа все еще требует улучшения и исходя из ожиженного крахмала в зависимости от вида nptmecca требует 138 часов.

П р и м е р 4, Получение 4 уктозногяюкозного сиропа путем однсюременного действия глюкозоамилазы и глюкозоизо меразы.

-Начальный ДЭ

Добавленные стабилизаторы, вес.% на весь раствор: .Mg-SO -TH O

т Goce,j

- Температура, С I рН (непрерывно регулируемое с помощью ОДн NdOH )

Время реакции, час

Ожиженные картофельный и кукурузньй крахмалы примеров 1 и 2 были подвергнуты действию комбинированного гнэ:1МЁЮ го препарата, имеющего глюкозоамипазную и глюкозоизомеразную активность.

Энзимный препарат имел стандартизированное содержание 5 О ЕГА н 1ООО ЕГИ на грамм.

Для конверсии 10ОО г ожвженных тйердых веществ крахмал4 применялось 7,0 г энзимного препарата.

Таблица 2

12

0,2

0,02

65

6,2 72 Общее время рвакааи ддя пслучевия уктоэво глюкогюоге из ожзажв н0г , с яомощыо Ео бяш1роваЁинаго saviMaytPi&cieiere препарате состав аяао tGOibK& 72 часа. Прим ер 5 53и г ошевичного 1фвхмйяа вважВ1 С1Ъ 14%) было смеш& во с iSOO г в« и О,в г Теиазы Й Усвеегя 1ц(щееса &ши такие же, как в промере 1 .После ояшясеная ДЭ бьи jsaeeH 18 С)ажде1Еше об регулировавие рН в дфовкв стзбшйзаторов такве ж@ в примере 1 Выпв до@вшено 3|5 г комбинирован него эйзймнсго препарата 5О ЕГА и I.OOO БШ,) d реакиионкая смесь выдер живая юь ари 65 С и рН 6,2 6О часов После атего периода содержание фрукте Ы бьшо 47,0%,гдюк(эы и Ш1Ег;жаХ ид0в 6% от веса сухого вещест ва П р в м ер 6, Получение-1Йэуктозн(глкж0ан«зго снрсша из дробленой кукурузы путем о щовреме1ШО(го действия cL амшюжы fлюкозоамвяазы я глюкозоизомв{тек 1. 1ООО кг фобленой кукурузы, лишенно dajpo biiiteftt и ЗООО icr нагревали в запаршке Генпа 6 атм в течение 1 часе. С|эдерж11мое было леревесено затем в чан, аемедленво охлаждево де 6S С, рН д юдеыо до 6,2 и поддер жнвадось QQCTOjaHiEbiM на этом уровне до конца процесса, равно как и Teboi ai a. Стабилизаторы были добавяешы в та кйх же количествах, как в примерах 3 и 4. : Было добавлено 6,5 кг .энзимного .|ip карата, имеющего альфа-амипазную активность 1ООООО МВЕ/г, амилогяюкозидазную активность 5О ЕГА и глюкоэеиаомервзную активность 1ООО ЕГИ/г, KbAd HHHpoBaHHaa клейстёризадин, осахариванне в изомеризация продолжались 5О часов, riiDcne чего I. раствор бьш отф 1льтрован ffii фильтрпрессе. Полученный прозрачный раствор содержал 755 кг веществ на обишй вес 3551 кг, фру&

Продолжение таблицы 2 тозы содержалось 316 кг,глюкозы 344кг, опигосахаридов 75 кг. Раствор для обесцвечивания, обеззоиивания и удаления азотистых веществ был обработан активированным углем и, ионообменной смолой, как обычно для заводского кукурузного сирша,1 и наконец сконцентрирован в пленочном испарителе до содержания твердых веществ 75%, Получившийся сироп был крйсталь - но прозрачным и содержал 32% по весу, глюкозы 35% по весу, 乫и ш госахарйдов 7,7% по весу и 35-псико 1 нуль. П р и м е р 7 Суспензия кукурузнО го крахмала с содержанием 44 вес,% су хих JBemscTB была кгеейстеризована в конверторе Кройера хлористоводородной кислотой до ДЗ, равным 17,5, Для конверсии во фруктозу было 10 кг этого продукта, Рйзбавленным едким натрием было установлено рН и поддерживалось на этом уровне, Ста бйлизаторы были добавлены согласно npss меру 4, и температура поддерживалась в 65 С, Бьша добавлена глюкозоам|йлаза (0,25 ЕГА на 1 г твердых веществ) и глюкозоизомераза (8 ЕГИ на 1 г твердых веществ), Через 4S часов бьшо установлено, что содёржйтсйтлгокозьг по весу, фрук д-озы 21,2% по весу, D-псикозы нет, ди-и полисахариды cocTaBjfaioT остальное. Формула изобретения 1.Способ получения фруктозы, прё.дусматриваюший осахаривание сжиженного .крахмала до глкжозы в взоме{жзацшо козы во фруктозу, отличающийс я тем, что, с целью ускорения процесса, осахаривание ожиженного крахмала до глюкозы и изомеризацию глюкозы осу-« ществляют одновременно путем введения ферментнсиго препарата, имекмиего глюкозоамилазную и глюкозоизомеразную активность, 2,Способ по п, , о т л и ч а ющ и и с я тем, что ла 1 кг углеводов в исходном сырье добавляют ф рмейтйыйо &.а С н рН 5,О-7,5, првнмущестпрепарат, имеющий 5О-500 ёданицПгтдо -:вён5о при 6О-7О С и рН 6,0-6,5,

козо илазнс активности и 20ОО-2ООООИсточник нвформвцяк принятые во

единиц глюкозоизомеразной активности.внимание при экспертизе:

3, Способ по п. 1, о т л и ч а ю -1, Патент Франции № 2086752,

щ и и с я тем, что процесс осуществляют кл. С 13 К 1/00,1971,

пате.;;;;ё Ш5.;..и I . 10