Способ получения фруктозы

О П И СА И Е вазмвИЗОБРЕТЕН ИЯ Своз Советских Социалистицесних Республик(32) Гюсударстаеииый сметет Сювета Миастров СССР аю делам иаабретеиий и ютирмтийата опу Иностранцыор Юхас, Янош Тщ, Феш Хэлло, Бремер Ласло,айгрт Дирк Йоханнес Бдаатравная фирман Интернэшнл Н. В.ф(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕН особ закп 25 Изобретение относится к ферментнымпроцессам получения фруктозы.Известен способ получения фруктозы,предусматривающий приготовление энзима,осахаривание крахмала ферментным препаратом глюкозоамидазой до глюкозы, изатем изомеризацию последней глюкоэоизомеризой до фруктозыотделение раствораот фермента, очистку и концентрацию сиропа Я.Согласно известному способу для удовдетворитедьной конверсии глюкозы во фруитозу требуется не менее 80 часов приусловии добавления достаточна о количества фермента Для производства фруктоз- бногдюкоэной смеси из крахмала время прцесса колеблется от 128 до 140 часов.Цель изобретения заключается в ускорении процесса получения фруктозы,Ддя этого в предложенном способеосахаривание ожнженного крахмала доглюкозы и изомериэацию глюкозыосуществпяюа одновременно путем введения ферме нтного препарата, имеющего глюкбэоамипаэную и глюкоэоизомераэную активность. На 1 кг углеводов в исходном сырье спедует добавлять ферментный препарат, имеющий 50-500 единиц ,глюкозоамидазной активности и 2000- 20000 единиц гдюкозоиэомеразной активности. Процесс целесообразно осуществлять при температуре 40-80 С и рН 5,0 7,5, преимущественно при 60-70 С и РИ 6 Ф 6 е 5Предложенный сн ючается в . следующем.В качестве исходного материапа используют крахмал, ожиженный нагреванием конвертированный кислотой или энзимом микробного происхождения, например бате териальной или грибковой амилазой или энзимами сопода, Такие ожиженные крахмалы могут иметь ДЭ (декстроэный эввивадент) от 0 до 67, Они могут содержать до 45% глюкозы, Паста обиженного крахмаласодержащая от 15 до 50% сухих веществ, предпочтительно 30-40%, нагревается до температуры 40-80 С, преимущественно до 60-70 С, и рН устанавливается 5,0-7,5, преимущественно6,0 6,8. Глюкозоамилаза и глюкозоизомещза, добавляются одновременно в количествах, соответствующих 50-500 ЕГАпредпочтительнее 75-150 ЕГА, и 2000-20000 ЕГИ, предпочтительнее350012000 ЕГИ, на 1 кг углеводов в пасте,Одна единица ЕГИ представляет количество глюкамилазы. которое катализи-рует нопучение 1 г декатрозы за 1 час прирн 4,2 и 60 С из растворимого крахмала,Одна единица ЕГА представляет кр 10личество глюкозоизомеразы, каталиэирующее образование Х мг фруктозы из глюкозы за 1 час при 70 С и, рН 7,2.Для воздействия энзимоа иа молекулы15крахмала желатиииэация частиц крахмаланеизбежна, Желатиииэация происходит поддействием воды и тепла и в некоторыхтехнических устройствах одновременноприлагаются срезывающие сиды. Для умень 20щения вязкости желатинироваиной крахмальной пасты предварительно;могут добавляъся энзимы с б амилаэной активностью перед желатиииэацией, во время ее или непосредственно после нее.25Многие О(, амилаэы обнаруживают ытивность в пределах условий процесса,указанных вьине, для совместного действия глюкозоамилазы и глюкозо - изомеразы.Поэтому уменьшаюпае вязкость дейст30вие о -амилазы на желатинированныйкрахмал может быть комбинировано с процессом изобретения. Для такого действиятребуется О( -амилазная активностьв 400000-800000 МВЕ (модифицировае-,55ных единиц Вопьгемута ) на 1 кг крах-.малаИмеющиеся в продаже энэимы, приобретаемые у производителей, стандартизированы по активности путем смешиванияэнэимов с подходящими растворителямиипи инертными наполнителями. Очевидно,что применение отдельных энэимов несколько обременительно, Поэтому другой цельюэтого изобрете ни я явл Яется дать энзима 4тические смеси дня производства фруктозы иэ крахмала или содержащего крахмапсырья, которые обнаруживают комбинированную активность цС -амилазьь-глюкозаамилазы - глюкоэоизомеразы, Такиепрепараты стандартизированы по их отдельным активностям,Комбинированные энзимные препаратыдля применения в процессе изобретения,должны составляться так, бы содеял- .55жать соответствующие активности в пределах, указанных выше в описании индивидуальных энзимов.Полученные растворы углеводов, содержашие фруктозу, могут быть очищены 25 4с помощью операций известных для очиР ки других, хорошо известных растворов углеводов, т. е, обработкой активирован ным углем, ионообменниками, активными глинами электродиализом, и т. д, Приме нение 80 при некоторых нроцессах кое версии крахмапа не является вредным для глюкоэоамилазы или глюкозоиэомеразы.П р и м е р 1. Псаучение глюкозного перерабатываемого сырья с ДЭиз картофельного крахмала (известный про цесс).1000 г картофельного крахмала (влажность 18%) было смешано с 1600 г воды и 1,07 г Теназы М (0,13% на сухой крахмал)Смесь перемешивали нри рИ 6,5 20 ми-. нут, повышая температуру от 50,до 70 С, поддерживали при 70 С 10 минут, повышали до 80 С в течение Б минут, выдерживали при этой температуре еще 20 минут, После этого ДЭ был равен 18,Температуру снижали до бои и раэ бавпенной хлористоводородной кислотой довоаили рН до 4,2,Затем добавляли 1,83 мп глюкозоамилазы (амилоглюкозидаза 1 ХОО Майлза) с активностью 100 ЕГАСмл и температуру поддерживали на указанном уров не 48 часов при непрерывном перемещивании. После этого периода ДЭ был равен 96,7.П р и м е р 2, Получение глюкозного перерабатываемого сырья с ДЭиз кукурузного крахмала (известный процесс).1000 г кукурузного крахмала (влажность 14%) было смешано с 1720 г воды и 1,12 г Тенаэы Й (0,13% на сухой крзхмйп)Условия процесса были такие же, как в примере 1, за исключением того, чтооконечная температура 85 С поддерживалась в течение 35 минут.ДЭ был равен 12Осахаривание проводилось как в приыере 1 с помощью 1,91 мл амилоглюкозидазы Ь 100 Майлза,В конце работы ДЭ был равен 96,1, П р и м е р 3. Конверсия перерабатываемого сырья с ДЭ 96 примеров 1 и 2 во фруктозно-глюкозный сироп (иэ вестный процесс).Глюкозные исходные материалы с ДЭ, равным 96, примера 1 и 2 были конвертированы глюкозо-изомеразой. Условия и результаты показаны в табл. 1.623525 6Табл ица 1 Начальный ДЭ М 7 91,2 96,1 91,0 0 Д0,02 0 Д 0,02 6,2 7,5 7,5, 90 48,8 44,4 44,8 Глюкоза, % по весу отсухих веществ 46,6 46,2 Табл ица 2% глюкозы на сухое веществоДобавленные стабилизаторы,вес. % на весь раствор:Муес 7 Н,ОСрС 6 г бНгОрН (непрерывно регулируемоес помощью 0,1 н ОООН )Содержание глюкозы, ЕГИ/г глюкозы Время реакции, час% конверсии исходной глюкозы Фруктоза, % по весу отсухих веществ Из примеров 1-3 можно видеть, что производство неочищенного фруктозноглюкозного сиропа все еще требует улуч- щения и исходя из ожиженного крахмала, в зависимости от вида процесса, требует 138 часов,П р и м е р Ф, Получение фруктозноглюкозного сиропа путем одновременного действия глюкозоамилазы и глюкозоизоме разы,Йобавле нные стабилизаторы,вес.% на весь раствор:МД 50 7 НгО. Температура, СрН (непрерывно регулируемоес помощью 0,1 Н МснОН ) Ожиженные картофельный и кукурузныйкрахмалы примеров 1 и 2 были подвергнуты действию комбинированного энэпмнаго препарата, имеющего глюкозоамилазнуюи глюкозоизомеразную активность,Энзимный препарат имел стандартизированное содержание 50 ЕГА и 1000 ЕГИна грамм.Для конверсии 1000 г ожиженныхтвердых веществ крахмала применялось4 ф 7,0 г энзимного препарата.,623525 Ожиженный крахмал Картофельныйпримера 1 Кукурузный примера 2 46,1 верторе Кройера хлористоводородной кислотой до ДЗ, равным 17,5,Для конверсии во фрухтозу было вэязф то .10 кг этого продукта. Разбавленнымедким натрием было установлено рН 62 и поддерживалось на атом уровне. Ста и глюкозоизомераза (8 ЕГИ на 1 гтвердых веществ).Через 48 часов было установлено, чтоосоДержится гупокоэи- Ж,6% по весу, Фрум. Комбинированная илействриэадия, осахаривание и иэомеризация продолжались50 часов, после чего 1, раствор бьщ отфильтрован йа фильтрпрессе. Полученныйпрозрачный раствор содержал 755 кг сухих веществ на общий вес 3551 кг, фрук фруктоэа, % по весу отоухнх веществГлюкоза, % по весу отсуар веществ Общее время реащкк длапопучейияфруктозне-глюкоэкогв сиропа из ожижен(ного крахмала с немощью комбинирован иао экэиматичеокегв препарата состав лино тоиькв 72 чюсаеП р и м е р 5, 530 г пщеничного крахмала (влажность 14%) было смещэ не с 15 ОО. г воды и.0,6 г Твиазы МУепевиа процесса бьщи такие же, как в примере Х.йосле ожижения ДЭбыл равен 18, Фкаждэкие до 65 С регулирование рН и доэщавкк стабилизаторов были такие же, как в примере 1.Была добавлено 3,8 г комбинированиэго энэимкого препарата (50 ЕГА и ОООО ЕГИ,) и реакционная смесь выдер жквааась при 65 С и рН 6,2 60 часов,Пщщв этого периода содержание фруктозы было 79%7 люко 4611% и ди-и оикгооакарндов 6% от веса сухого вещестВаеП р и м е р 6, Получение 4 руктознбглажеэиого сиропа иэ дробленой кукурузы путем одновременного действия 6(.- амкааэы глкаеэоамикаэы и глюкозоизо мврйзые1 ООО кг дробленой кукурузы, лишенной эаРодьппейе и 3000 кг воды нагревали в заиаркнке Генка кри 6 атм в течение 1 часе Содержимое было перенесено затем в жный чаи, немедленно аваждено до 66 С, рН доведено до 6,2 и поддерживалось постоянным на этом уровне до конца процесса, равно как и температура.Стабилизаторы были добавлены в таких же количествах, как в примерах 3 и 4. Было добавлено 6,5 иг,энэимиаго про карата, имеющего альфа-амилазную аида тквность 100000 ИВЕ/г, амилоглюкоэидаэную активность 50 ЕГА и глюкоз изомеразнуюактивность 1000 ЕГИ/г. Продолжение таблицы 2 тозы содержалось 316 кг, глюкозы 344 кг,ди-и опигосахаридов 75 кг, Раствор для обесцвечивания, обезэопивания и удапвнияазотистых веществ был обработан активированным углем и, ионообменной смолой, какобычно для заводского кукурузного сиропаи наконец сконцентрирован в пленочномиспарителе до содержания твердых веществ75%. Получиицийся сироп был кристельно прозрачным и содвржал фруктозы 32%по весу, глюкозы 35% по весу, ди-и опигосахаридов 7,7% ио весу и ц-псикоэы нудь. П р и м е р 7, Суспензия кукурузно го,крахмала с содержанием 44 вес.% сухих веществ была клейстеризована в конбилизаторы были добавлены согласно примеру 4, и температура поддерживаласьо фв 65 С, Была добавлена глюкозоамилаза (0,25, ЕГА на 1 г твердых веществ),тоэы 21,2% по весу,Х)-псикозы нет, ди-иполисахариды составпяют остальное,Ф ормула изобрете ния 1. Способ получения фруктозы, и ,дусматриваюший осахаривание ожиженного :крахмала до глюкозы в изомеризацию глюк козы во фруктозу, о т л и ч а ю щ и ис я тем, что, с целью ускорения процеоса, осахаривание ожижвннаго крахмала до глюкозы и изомеризацию глюкозы осу ществляют одновременно путем введения ферментного препарата, имеющего глюкозоамилазную и глюкозоизомеразную активность. 2, Способ по и. ", о т л и ч а ю щ и й с я тем, что да 1 кг углеводов в9 ; д 623828.исходном сырье добавляют яяиыйо ь ь пфв,4 0 Спрепарат, имеющий 80-800 единиц глю- венно при 60 козоамилазной активности и 2000-20000 Источникиединиц глюкозоизомеразной активности. внимание при3. Способ по и. 1, о т л и ч а ю - 1. Патентщ и й с я тем, что процесс осуществляют ф кл. С 13 К 1 Составитель Г. ЛошкаревО. Иванова Техред А. Алатырев Корректор С. Гарасиняк ПодписноеМинистров С з/8 ал.ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 42/2 Тираж 486ИИПИ Государственного комитета Совепо делам изобретений и от113035, Москва, Ж 38, Раушская на и рН 8,0-7,8, преимущес70 С и рН 6,0 6,6.информации, принятые иэкспертизе:Франции Ж 208678200, 1971,