Способ получения кетозы или ее производного Советский патент 1979 года по МПК C13K11/00 

Изобретение относится 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 реакциям. Процесс может протекат в присутствии энзима, катализирующего реакции превращения или без него. Если конверсия г.гаокозы во фруктозу проводится в присутствии энзима изомеразы глюкозы, очень часто равно весное состояние наступает по достижении 50-55%-ной степени конверсии глюкозы, содержащейся в реакционной среде, во фруктозу. Поэтому до сих пор было невозможно осуществить конверсию глюкозы во фруктозу на основе реакций, протекающей без энзима, не сопровождающейся образованием побочных продуктов реакции. Известны способы неэнзиматического превра11дения глюкозы во фруктозу, сопровождающегося щелочным распадом образующейся фруктозы и накоплением других продук .тов, образующихся в результате чис то химической неэнзиматической реакции 1 . В процессе знзиматической конверсии, по мере увеличения доли фруктозы в реакционной среде, скорость ее образования снижается. Поэтому в промьошленном масштабе выход фруктозы оптимизируется путем компенсации потерь при образовании фруктозы за счет снижения скорости реакции, в результате чего доля 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 реакциях превращения глюкозы во фруктозу количество образующейся фруктозы Пс1дае.т после достижения некоторого максимума. Поэтому совершенно очевидна необходимость повышения доли г.шокозы, которую при помощи такой реакции можно экономически выгодно пренратить во фруктозу. Этого можно достичь эффективным выводом фруктозы из реакционной среды путем введения в последнюю реагента, который образует более стабильный комплекс с фруктозой, а не с глюкоОЙ, xotH комплексообраэователь моет при этом влиять на скорость реакии. В качестве комплексообраэователя могут служить соединения на основе солей борной кислоты, наприер аренборонаты 2.

Иэвастен способ получения 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 выделения кетозы или ее производного из раствора кристаллизацией 3.

Однако соединения 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 комплексообразования не всегда целе- , сообразно использовать для осуществления промышленных способов конверсии.

Цель изобретения заключается в ускорении процесса и повьшлении выхода целевого продукта.

Для этого в качестве комплексообразуюг-дего агента используют оксианион германия или олова,

Оксианион германия или олова целесообразно вводить в виде альдозооксианионного комплекса или в виде соли или оксида, или соединения, образующего оксианион или смешанные комплексы оксианионов в условиях реакции.

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

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

Отделение целевого продукта от комплексообразующего агента можно осуществлять 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 ествляют при температуре 50-100°С и рН раствора 6-10,

Предложенный способ заключается, 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,мягкие условия 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 живая клетка, инактивированная клетка или любой другой прие1/шемый носитель. Энзим может быть также в растворимой форме,

В качестве комплексообразующего агента используют оксианион германия или олова

Оксианион германия или олова вводят в виде альдозооксианионного комплекса или производного альдозооксианионного комплекса, или в виде соли или оксида;, .или соединения, образующего оксианИоны или смешанные комплексы оксианионов в условиях реакции ,

быть использован оксианион германия или олова, предварительно связанный с полиолом или ионообменной смолой, при нерастворимым носителем, образующим хелатные связи с комплексообразующим агентом или содержащим последний в виде противоионов .

Смешанный сложный оксианион получают на основе взаимодействия оксианиона германия 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 являются ионы германата или полигерманата, вводимые в виде, Hanptsмер, германата натрия или-диоксида германия и используемые в виде растворов, иммобилизованных халатов или. противоионов в ионообменных смолах, В некоторых случаях 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 поведения глюкозндно-германатных комплексов,причем при температуре подвижность первых в два раза превышает подвижность последних. Ионы германата являются важными реагентами для осуществления конверсии глюкозы во фруктозу по следующим соображениям. Для германата характерно рав новесное состояние моногерманат 2 пентагерманат гептагерма нат, которое смещается вправо с уве личением концентрации германата и влево - с повышением рН выше 9. В промышленных условиях предпочтитель но иметь минимальный вес германата для обеспечения максимальной скорос ти конверсии, а также для избежания щелочного распада побочных продуктов реакции. Диоксид германия и германат натри обладают очень незначительной раст,воримостью в воде: растворимость GeO в воде составляет 31-33 мМ. Растворимость германата натрия составляет 870 мМ. В реакционной среде, используемой для энзиматической конверсии глюкозы во фруктозу, обычно присутствуют ион магния. Ортогерманат магния ( чрезвычайно трудно растворим в воде и применяется для аналитического определения германия. В описанных выше условиях он не высвобождается из раствора. Для протекания реакции изомеразы глюкозы с d - D - глюкозой необходим выполнение некоторых стерических тре бований. Глюкозидно-германатный комплекс, который,как известно, будет образовываться, частично или полностью ингибирует энзиматическую реакцию. Для комплексообразования 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. Для осуществления конверсии может быть использована любая 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 являются изомеразы глюкозы из термофильных микроорганизмов видов Thermoact.inomyces, Thermopdyspora, Thernionospora и Pseudonocardi а , Для оптимального действия некоторых из внигеуказанных изомераз глюкозы необходимо наличие ионов кобальта. Конверсии глюкозы во фруктозу мож1но осуществлять непрерывным способом, пропуская раствор, .содержащий глюкозу, через колонну, в которую 5агрул ен иммобилизованный энзим или другой катализатор. Энзим иммобилизуется путем связывания его флоккулироваь:;ыми целыми микробиологическими клетками, Комплексообразующий реагент, ьгапример германат или станнат, может содержаться в растворе, проходящем через колонну, или загружаться 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 находиться чередующиеся слои иммобилизованного энзима или другого ката1изатора и реагента, разделенные решетками. Будучи загруженным в колонну, Комплексообразующий реагент находится 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 проведения 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 связанный глюкозой. Извлечение и рециркуляция могут быть осуществлены любььми пригодными для этих целей методами : а) Метод, согласно которому начальный продукт конверсии глюкозафруктоза пропускается через колонну, загруженную катионообменной смолой с катионными противоионами металлов II группы периодической системы или ионами водорода. При этом начальный продукт разделяется на фруктозу, которая выводится в виде конечного продукта реакции, и глюкозу с комплексообразующим реагентом, который вновь используется в реакционном икле. Предпочтительными ионами металов II группы являются ионы кальция.

,б) Методf согласно которому продукт конверсии глюкоза-Фруктоза пропускается сначала через колонну, загруженную катионообменной смолой с ка;гионными противоионами металлов I или II группы периодической cncTeiviba, предпочтительно ионами натрия. При том исходная смесь разделяется на Две фракции. Фракцию, содержащую снроп, состоящий из глюкозы и фруктозы, выводят из процесса, а фракцию, фодержащую фруктозу и комплексооб|)азующий реагент, пропускают через колонну, как описано в подпункте а для разделения фруктозы и комплексообразующего агента и рециркуляции Последнего,

В обоих вышеописанных методах используется предпочтительно сульфинированная по ядру полистирольная Катионообменная смола, содержащая вулканизующий агент.

Для этих целей могут быть использованы и другие методы, такие как разложение кюмплёкса, содержащего фруктозу, с помощью Борасорба (торговая марка) - полимера, содержащего длинную цепь цисгидроксильных групп, присоединенных через третичный атом азота к дивинилбензолполистирольной матрице, и предназначенного для абсорбции -бората. Если реакция 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.

Конверсия глюкозы во фруктозу протекает преимущественно энзиматически и непрерывно при использовании колонны, загруженной микробиологическими клетками, содержащими энзим, что описано выше. Когда комплексообразующий реагент находится в реакционной среде, поступающей в колонну, то его содержание состав.ляет от 200 до 800 мМ, предпочтительно от500 до 600 мМ. В реакционной среде, поступающей в колонну, содержит ся предпочтительно от 30 до 50 вес,% глюкозы, и реакция протекает таким образом, что концентрация фруктозы в растворе,выходящем из колонны, составляет от 40 до 85%, предпочтительно от 75 до 80%. Предпочтительное значение рН реакционной среды лежит в пределах от б до 10, причем оптимальная активность наблюдается в области рН 8, в частности 7, 8, .которая несколько меняется в .зависимости от типа используемого энзима; значения рН до

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

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

Для других знзиматических реакций (например, фосфоглюцизомеразы, в присутствии которой осуществляется конверсия б-фосфат глюкозы в б-фосфат фруктозу и для которой повышенные выходы продукта наблюдаются при температуре 25°С в присутствии ионов германата), условия будут совершенно отличны и должны быть оптимизированы для каждого отдельного энзима. Для конверсии D-ксилозы в D-ксилулозу также может быть использована изомераза глюкозы, представляющая приемлемый вариант для зтой технологии, а германат смещает равновесие в сторону образования больших количеств ксил уловы..

Использование в качестве комплексообразующего реагента ионов германата имеет преимущество по сравнению с использованием соединений бора, предложенных, ранее, выралсающееся 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 исключаются проблемы, связанные с токсичностью. В отличие от аренбороновых кислот германат может образовывать хелатны соединения, содержащие германатфруктозу в соотношении 1:2, таким оразом снижая, расход комплексообразующего реагент.а. Обычно хзптимальное значение рН в случае использова ния одного энзима может не соответствовать оптимальному значению рН для энзима, смешанного с комплексообразующим реагентом. Таким образом, снижение оптимального значения рН энзима, например, для изомеразы глюкозы с 8,5 до 7, обеспечивает снижение затрат на удаление окрашенных соединений, образующихся в процессе энзиматической реакции.Предпочтительно также добиться снижениьтемператур реакции при сохранении той же степени конверсии за то же время.Введение германата резко повышает начальную скорость реа,кции из меризации глюкозы во фруктозу,так что за более короткое время достиг ются экономически выгодные степени изомеризации. Сущность изобретения поясняется следующими примерами. Пример 1. Энзиматическая изомеризация глюкозы во фруктозу. Ряд водных растворов глюкозы, содержащих различные концентрации е вместе с ионами магния и германатионами, пропускали через колонку длиной 32 см и внутренним диаметром 0,4 см, снабженную флокулированными клетками, содержащими изомеразу глю козы. Для сравнения колонку также пропускали cooтвeтcтвsтощиe растворы, не содержащие германат.Пр цент изомеризации глюкозы во фруктозу в элюате, выходящим 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, концентращия хлористого магния в водном растворе глюкозы составляла 0,004 М. При приготовлении растворов глюкозы, имеющих концентрацию до 100 мН, в целях предотвращения осаждения магния из раствора в присутствии ионов германата в растворы глюкозы, поступающие в колонку, перед введением хлористого магния добавляют растворы, содержащие германат-ионы, поскольку магний не осаждается глюкозидно-германатным комплексом, образующимся в растворах. Растворы, содержащие германат-ионы, готовят суспендированием диоксида германия в воде, добавлением концентрированного раствора щелочи до рК 10,5 с последующим введением раствора глюкозы и хлористого магния. По достижении конечного значения РН 8,5 раствор становится прозрачным. Для получения субстрата растворы, содержащие 200 мМ германата или несколько большее количество диоксида германия, добавляют к 1 М раствору глюкозы, так что при медленном введении щелочи вплоть до рН 8,5 гер.манат постепенно переходит в раствор. После добавления хлористого магния раствор слегка мутнеет, но выходящий из колонки элюат совершенно прозрачен. Полученные результаты представлены в табл.1. Таблица 1 Как видно из табл,1, концентрация фруктозы в присутствии германатионов во всех случаях вние по сравне нию с контрольными растворами, не со держаицими германат ионы. Пример 2. Энзиматическая ко версия глюкозы во фруктозу. Для изучения влияния более высоки концентраций глюкозы повторяют 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 время нахож енкя. в сфере реакции (125 мин) для Достижения равновесия в течение нескольких часов, при этом определяют равновесные значения в этой серии опытов. После приготовления сме си определяют 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;я степень конверсии глюкозы во фруктозу: Количество фруктозы определяют методом Чаплина-Кеннеди, Величины, определенные этим методом, нескольк выше, чем полученные методом на основе использования резорцина, приме ненных во всех последующих примерах для опр еделения 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 (концентрация 43,5%) подвергают фракционированию на анионообменной смоле Леол Лтд в боратной форме, создавая градиент элюирования бopaтны 1и буфферами (от 0,13 М бората при рН 7 до О,35 М бората при рН 9,8) для обеспечения разделения продукта на глюкозу и фруктозу.Такое же разделение проводят после удаления германата на колонке БОРАСОРБi Отношение- фруктоза: глюкоза составляет 3,31:1 без предварительного отделения германата. Количественное определение глюкозы и фруктозы осуществляют методом, основанным на использовании цистейна и серной кислоты4 Пример За Химическая конверсия глюкозы во фруктозу. Чисто химическую конверсию глюкозы во фруктозу в присутствии германат-ионов проводят 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, составляют следующие значения,: Время,минФруктоза 903,3 1354,6 1805,7 Опыт повтЪр яют при температуре 90 С (концентрация глюкозы 48,4- 50% в/о и концентрация германата 600-582 мМ) % конверсии фруктозы, полученный через различные временные промежутки, представлены в табл.З, Количественное определение фруктозы проводят резорциновым методом.В процессе проведения опыта в нагретом сиропе присутствует asoTi Во всех случаях начальное значение рН, измеренное при температуре 3lc, падает и доводится 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

Время, час

Степень конверсии во фруктозу,%

Время (час)

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

Затем полученный продукт разделяют (с и без предварительного отделения германата) на боратной колонке. При элюировании в определен4 мМ иллюстрируют важность отношения 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 положениях колонки получают практически одинаковые значения степени конверсии глюкозы во фруктозу, составляющие 39,7%.

15

697057 После нагревания 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 определенная peзopцинoвьDvI Q методом, составляет 13,7%

16

Таблица

(рН 8,22) лимическая конверсия глюкозы во фруктозу протекает очень медленно при низких концентрациях германата при температуре 90°С и. рН 8,5 без добавления хлористого магния. 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. Конверсия 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, оставшихся постояннЕлми во всех растворах (25 мл), содержащих различные количества германата. Растворы анализировались с помощью резорцинового метода .

Пример 5. Конверсия 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 доводят 8,5)

15,9 20,4 260 280 20,6

Пример 6. Конверсия 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 (суспензия кристаллов), разбавленный в 220 раз и подвергнутый диализу для удаления буферных солей перед его

0 непосредственным использованием.

Образующийся 6-фосфат фруктозы анализировался 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 повышается в при сутствии германат-ионов. Пример 7, Энзиматическая конверсия глюкозы во фруктозу. Питательный раствор, содержащий 41,2% глюкозы, 600 мМ германата и Та

- Конец первого периода -

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

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

Влияние различных температур на стабильность процесса оценивается с помощью той же колонки с энзимом, что описана выше. Полученные результаты приведены в табл. 10 и 11. Условия реакций обозначены в графа.х таблиц В таблице 10 приведены конверсии, достиг51емые в равновесных условиях, тогда как в табл. 11 даны конверсии, достигаег-Фае в начале. Результаты, представленные в табл.10 и 11, свидетельствуют о кумулятивном 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 я , н а.э, ад

69,2

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%. Содержится только

3,1% маннозы. Содержится 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 приготовления 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 встряхивали и отбирали пробы через промежутки времени, указанные в табл.12. Все

5 образцы анализировались путем их разделения на ионообменной смоле с боратом, а характеристические пики записывались при помощи автоматичесkoro цистеинсернокислотного устрой0ства. Было отмечено, что растворы, содержащие германат, приобрели незначительное белое окрашивание за весь период, указанный в таблице 12, тогда как не содержащие герма5ната растворы быстро приобрели зеленый цвет, интенсивность которого увеличилась по мере инкубации,

Полученные результаты представлены в таблице. 12.

Таблица 12

6) Дая ряда 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 ения 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

Начальная концентрация

мальтозы

Германат

Найденные соединения,%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-пьная концентрация З-о-метил D-глюкозы Германат

Найденные соединения,% 3-0-метил фруктоза

3 0-метил глюкоза

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

венно в табл.13, 16. Во всех случаях наличие германата-ионов обуславливает два эффекта: заме,цляется деструкция Сахаров или меняется 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. Конверсия 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 содержатся станнатионы, тогда как содержание их в другом растворе, полученных из кристаллического .,- ЗН20, составляет 600 мМ. Полученные результаты

В образцах злюата, выходящего из колонки, смешанных с дополнительным количеством глюкозы, не происходит образования фруктозы, что свидетельствует о том, что активная изомераза глюкозы не вымывается из реактора.

Пример 10, Энзиматическая конверсия глюкозы во фруктозу.

10

Влияние рН и содержания германата,

Пример 12. Энзиматическая конверсия глюкозы во фруктозу - концентрационная зависимость .

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

Галактоза

Извлечение указанных соединений

Мелибиоза

Формула изобретения

1, Способ получения 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 внаделения кетозы или ее производного из раствора, отличающийся тем, что, с целью ускорения процесса и повышения выхода целевого продукта в качестве комплексообразующего агента используют оксианион германия 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

75,282,272,9

42,735,025,2

65 .противоинов. 4,Способ по п.1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что оксианион вводят в виде комплекса оксианиона германия или олова с ионом другого элемента IY, Y или YI группы периодической системы 5,Способ по п,1, отличаю 1Д и и с я тем, что кетозу и/или смесь, содержащую кетозу и остаточНое количество альдозы, отделяют 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 я тем, что отделения целевого продукта от комплексообраэующего агента осуществляют при по мощи по меньшей мере одной ионообменной смолы. ; . 32 .7.„Способ ПОП.1, отлича ющ и и с я тем, что в качестве катализатора процесса изомеризации используют энзим изомеразу глюкозы. 8,Способ по п. 1, 7, отличающийся тем, что исходный водный раствор содержит 30-50 вес.% глюкозы. 9.Способ по п,1, отлича ющ и и с я тем, что изомеризацию осуществляют при температуре 50- и рН раствора 6-10. Источники информации, принятые 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.