Способ получения изомальтита
Иллюстрации
Реферат
о и и с-а-н-иЫ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик (11) 578900
М ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 120473 (21) 1906951/13 (23) Приоритет- (32) 12.04.72 (31) P 22 17 628. 9 (33) ФРГ (43} Опубликовано 301077. Бюллетень № 40 (45) Дата опубликования описания 16.11.77 (51) М. Кл.
С 12 в 13/00
//С 13 K 7/00
Гасударственный намитет
Саввта Мннистрав СССР аа делам нвааретвний и втнрытий (53) УДК
615. 45:547.458.1 (088.8) Иностранцы
Хуберт Шивек, Георг Штайнле и Людвиг Хаберл (ФРГ) (12} Авторы изобретения
Иностранная фирма Зюддойче Цукер АГ (ФРГ}
P1) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОМАЛЬТИТА
Изобретение относится к способу получения изомальтита, используемого в качестве низкокалорийного подслащивающего средства для подслацивания 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 вещества при определении клиренса почек.
Известен способ .получения иэомальтулозы (палатинозы):, заключающийся 15 в том, что сахарозу;подвергают энзиматическому превращению, например, с исполь зов анием культуры Pvotaetinoba cia гиьги ч, а целевой продукт выделяют известными приемами(:11. 20
Целью изобретения является..повышение выхода и. чистоты изомальтита.
Эта цель достигается тем, что
15-40Ъ-ный раствор сахарозы подвергают при температуре 20-37 С энэимати-. 25 ческому превращению в изомальтулозу, 30-50%-ный водный раствор которой гидрируют в изомальтит в присутствии щелочной буферной смеси при рН 9-10, температуре 120-130 С и давлении во- 80
2 дорода 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/Kr изомальтулозы.
При получении изомальтита изомальтулоза служит промежуточной фазой.
Энзиматическое превращение происходит в 15-40Ъ-НОм, преимуЩественно
20-25Ъ-ном, растворе сахаровы, имеющем температуру от 20 до 37 С, при тщательном перемешивании и непрерывном нагретании воздуха. Процесс превращения завершается через 12 ч, при этом до 90% используемой сахаровы превращается в изомальтулозу. ЭнзиматическОЕ:превращение может протекать как .в прерывном режиме, так и нецрерынно..
После завершения процесса преобразования бактериальную массу отделяют от бактериального раствора сепарацией .и частично возвращают s ферментер.
Реакционный раствор. нагревают до
60-90 С, фильтруют и с помощью сильнокислотного катионнообменного вещества деионизируют в H-форму, а с помощью слабоосновного анионнообменно578900 го вещества — B ОИ-форму, Раствор выпаривают до 403 сухого вещества и в таком виде подвергают гидрированию или же изомальтулоэу крнсталлиэуют путем кр..сталлообразования при испарении илн дант:.и ейшнм вь парин анием до
60-70Ъ сухого вещества и охлаждением до 20 С при перемешивании. Кри..таллы иэомальт пазы отделяют от маточного раствора центрифугированнем, остав- 10 шийся маточный раствор вновь подвергают кристаллизации. Кристаллическая изомальтулоза содержит 1 моль кристаллической воды. Получение чистой изомальтулоэы обе печивает возможность получения чистого изомальтита.
При получении иэомальтита к раствору иэомалыулозы, выпаренной до 40% сухого вещества, или к 35-403-ному раствору кристаллической иэомальтулозы в воде добавляют щелочную порошковую буферную смесь карбоната натрия и карбоната магния в соотношении
1:1. В присутствии никеля Реннея в качестве катализатора (8 кг на 100 кг сухого веса иэомальтулозы) при медленном повышении температуры до 130 С и давлении водорода от 30 до 100 кг/см
2 происходит гидрогенизация. Присоединение водорода при 100 С начинается о уже при давлении 30 кг/см> и процесс гидрогенизации заканчивается через
8-10 ч. рН реакционного раствора 9-10.
При гидрогенизации получают практически только иэомальтит. В общем случае при гидрировании кетосахара возникают обе стереоизомерные формы в отношении 1:1, например при гидрировании Фруктозы, сорбита и маннита. После гидрирования никеля Реннея отделяют от реакционного раствора, раствор фильтруют и с помощью сильнокислотно-. го катионнообменного вещества деионизируют в Н-форму, а с,помощью слабоосновного анионнообменного вещества— в ОН-форму. 45
Если в процессе гидрогениэации исходной является кристаллическая Нзомальтоэа, то продукт реакции на 98% состоит из иэомальтита, а оставшиеся . 2Ъ (относительно сухого веса) пред- 66 ставляют собой другие сахариды, такие как сорбит, маннит и Не подвергшаяся превращению изомальтулоза и изсмальтоза.
Изомальтит в кристаллическбй фор- у ме получают путем кристаллизации иэ паровой фазы или же выпариванием до
68-72% сухого веса и охлаждения при перемешивании. Кристаллический изомальтит отделяют от маточного .раст- ® вора центрифугированием и высушивают.
Оставшийся маточный раствор подвергают дальнейшей кристаллизации, причем последняя кристаллизация происходит иэ 50-603-ного водного раствора метанола. Многоступенчатой кристаллиза 65 цией получают более 85% иэомальтита в кристаллической форме.
Иэомальтит имеет точку плавления
163 С, (с4), +91„1 (C-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 и. кислоте не разрушается в течение 150 ч. Иэомальтит полностью расщепляется лишь в течение 2 ч в 0,1 и. растворе соляной кислоты при температуре 100 С, в 0,01 н. растворе соляной кислоты иэомальтит 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, эа исключением некоторых видов Gcattuvg бибое цсорэ1э
Это имеет большое значение с точки зрения микробиологической устойчивости продуктов питания и напитков, изготовленных на основе иэомальтита.
Кроме того, живущие во впадинах ротовой полости стрептококки не полимеризуют иэомальтит в декстран и не разлагают его на кислоты, что обусловливает значительно более слабое кариозное действие иэомальтита, чем других продуктов, изготовленных на основе сахаPB °
Пример. Энзимное превращение сахарозы в иэомальтулозу.
Просев бактерий бе гоОа pfgrnut kick или Wota iаоЬос1ет гиМчлл вводят в питательную среду, содержащую в 2 л стерильной водопроводной воды следующие компоненты, г:
Мясной экстракт 6
Пептон 20
Хлорид натрия 6
ДинатриумгидрогенФосфат 4
Экстракт дрожжей 10
Сахароза 100
Значение рН питательного субстрата устанавливается 7,0. В течение 24 ч при температуре от 20 до 30 С в условиях постоянного перемешивания бактерии размножаются до такой степени, что их количество становится достаточным для того, чтобы в последующие
12 ч обеспечить превращение сахаровы в изомальтулозу.
Бактериальную массу вместе с питательной средой помещают s раствор, содержащий 4 кг сахаровы и 16 кг воды, после чего в условиях постоянного пропускания воздуха и хорошего перемешивания идет процесс воздействия
578900 бактерий на сахарозу. Значение рН раствора поддерживается ранным 7.
Через 12 ч практически вся сахароза превращается н изомальтулозу, после Чего сепарацией отделяют бактериальную массу от растнора ° Полученное бактериальное молоко можно использовать для следующего процесса преобразования сахарозы в изомальтулозу. При соблюдении стерильных 10 услоний 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 вещества деионизируют в Н-форму и с помощью слабоосновного анионообменного вещества — ОН-форму. 20
После этого деионизиронанный раствор концентрируют в условиях вакуума до 65% сухого веса, Выпаренный растВор при постоянном перемешивании ох лаждают 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.
Непрерынное превращение сахарозы в изомальтулозу производят следующим образом. Помимо вышеописанной питатель" ной среды, для размножения бактерий используют среду, состоящую из маточной воды кукурузы с добавлением 4% сухого вещества, 1% сахара или 1,5% кормовой патоки. Эту питательную среду стерилизуют, вводят в ферментер и пересевают в нее бактериальную суспенэию. В условиях перемешиваиия и проа пускания воздуха, при нагреве до 30 С и поддержинании рН в пределах от 6,5 до 7,5 (добавлением щелочи или кислоты) время регеНерации составляет от 45
25 до 30 мин. Когда достигается необходимая концентрация бактерий (например, 6 г/л), содержимое ферментера непрерывно извлекают, а s него добавляют такое же количество питательно- 50
ro субстрата.
Извлеченную суспенэию микробов смешивают в отношении 1:2 с разбавленным до 30% сухого веса сиропом (получающемся при производстве сахара) и подают на линию, состоящую из 3-5-ти котлов, снабженных мешалками. Полное превращение сахарозы в изомальтулоэу при комнатной темпзратуре в аэробных условиях (при постоянном пропускании 60 воздуха) происходит в течение 4 ч. С учетом этого и выбирают объемы котлов с мешалками.
Для получения изомальтита иэ иэомальтулозы 20 кг иэомальтулозы раст- 65 воряют н 30 к г дистиллированной воды н раствор добавляют 65 кг карбоната натрия, 65 кг карбоната магния и н качестве катализатора — 1,6 кг никеля, Реннея типа В 1132. После пролывки азота н автоклав нзгнетают до
30 кг/см водорода н нагревают. При температуре 100 С начинается присоединение водорода, и давление н течение 1 ч падает до 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. Затем никель Реннея отделяют центрифчгированием. Значение рН раствора 9, .
Гидрированный раствор нагревают ° к нему добавляют кизельгур, фи-IEYpy_#_T на нутч-фильтре и деионизируют 2 л„сильнокислого катионнообменного вещества н Н-форму и 2 л слабоосновного анионнообменного вещества — н ОН-фора,у.
Полученный раствор совершенно бесцветен. Его выпаривают под вакуумом до
70% сухого вещестна и при 45 C и постоянном перемешннании подвергают кристаллизации. В ходе процесса кристаллизации температура постепенно понижается. до 20 С.
Затем центрифугированием разделяют кристаллы и маточный раствор. Количество сухого вещества маточного раствора составляет 59%. Выход 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 количе-тво метанола, чтобы получить 55%-ный водный раствор метанола. Кристаллический иэомальтит отделяют от маточного раcòíoðà на нутч-фильтре. Выход изомальтита 18,5 кг.
Расщепляемость изомальтита под действием d. -глюкозидазы.
Из 5 г кристаллического изомальтита и 0,1 н. ацетатного порошка (pH 4,6) получают 100 лип 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, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода и чистоты препарата, 15-40%-ный раствор сахарозы подвергают при температуре 20-37 С энэиматическому превращению в иэо578900
Составитель С.Малютина, Чехред A.. Вогдан: Корректор И. Гоксич
Редактор Н.Хубларова
Заказ 3838/709 Тираж 541 Подписное
ЦЦИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 мальтулоэу 30-50%-ный водный раствор которой гидрирувт в изомальтит в присутствии щелочной буферной смеси при рН 9-10, температуре 120- 30 С и давлении водорода 30-100 кг/см с последукицей кристаллизацией целево-. го продукта.
2 ° CIIoco6 fIo ll 1, o T Jl R ч а Ошийся тем, что в качестве буферной смеси используют смесь карбонатов натрия и магния в весовом соотношении 1:1 и концентрации 5 г/кг иэомальтулозы.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:
1. Патент ФРГ 9 1049800, кл. 89, 1959.