DE2162276C3 - Verfahren zur Herstellung von im wesentlichen von reduzierenden Zuckern und Cyclodextrin freien Saccharose-Stärke-Produkten - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von im wesentlichen von reduzierenden Zuckern und Cyclodextrin freien Saccharose-Stärke-ProduktenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von im wesentlichen von reduzierenden Zuckern und
Cyclodextrin freien Saccharose-Stärke-Produkten durch Einwirkenlassen von Enzymen auf Gemische aus
Saccharose und Stärke oder deren Abbauprodukten und Isolierung des erhaltenen Produkts.
Gemische von Dextrinen, die gegebenenfalls Cyclodextrin und Rohrzucker (Saccharose) enthalten, ergeben
bei Einwirkung von Cyclodextrin-glucanotransferase (CGT) im wäßrigen Medium hauptsächlich ein
Oligösaccharid (Maltooligosylfructose), in welchem die
Glucoseeinheiten der Dextrinkette an den Glucoseteil der Saccharose gebunden sind. Der Fructoseteil
befindet sich in Endsteilung.
Bei der Einwirkung von Cyclodextrin-Glucanotransferase
aus Bacillus macerans auf eine wäßrige Lösung von Stärke und Zucker wird als Nebenprodukt
Cyclodextrin gebildet Der erhaltene Sirup ist trüb. Wenn man die als Ausgangsmaterial verwendete Stärke
durch ein Oligösaccharid ersetzt, das ein Dextroseäquivalent
von 15 oder mehr besitzt, kann zwar die Bildung des Cyclodextrins vermieden werden, das so gebildete
Produkt enthält jedoch erhebliche Mengen an reduzierenden Zuckern, die das Produkt instabil machen.
Außerdem waren Oligosaccharide bekannt, die eine Fructoseeinheit und mehrere Glucoseeinheiten enthalten.
Derartige Oligosaccharide können beispielsweise aus Saccharose durch D-Glucose-Übertragung erhalten
werden (J. Stanek et al »The Oligosaccharides«, Seite 133, Academic Press, New York- London, 1965).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von Stärke oder deren Abbauprodukten ein als Süßstoff
geeignetes Saccharose-Stärke-Produkt zur Verfügung
zu stellen, das im wesentlichen frei von Cyclodextrin und reduzierenden Zuckern ist, gute thermische Stabilität
besitzt und in Lösung keine Trübung verursacht
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von im wesentlichen von reduzierenden
Zuckern und Cyclodextrin freien Saccharose-Stärke-Produkten durch Einwirkenlassen von Enzymen auf
Gemische aus Saccharose und Stärke oder deren Abbauprodukten und Isolierung des erhaltenen Produkts,
das dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein Gemisch aus Saccharose und einem Dextrin mit einem
Dextroseäquivalent von nicht mehr als 10, in welchem
das Verhältnis von Saccharose zu Dextrin 2:1 bis 1 :8
beträgt im wäßrigen Medium bei einem Feststoffgehalt von 15 bis 50 Gew.-% in Gegenwart von Cyclodextrin-
ic Glucanotransferase umsetzt
Wenn Cyclodextrin-Glucanotransferase, beispielsweise aus Bacillus macerans oder Bacillus megaterium,
auf verflüssigte (teilweise hydrolysierte) Stärke einwirkt, so wird diese zu Cyclodextrin und Oligosacchariden
umgewandelt wonach die Reaktion zum Abbruch kommt Wenn — wie erfindungsgemäß — das gleiche
Enzym auf ein Gemisch von löslicher Stärke und Rohrzucker einwirkt wird zwar anfänglich ebenfalls
Cyclodextrin gebildet dieses wird jedoch in einem späteren Stadium der Reaktion vollständig verbraucht
und es wird ein Sirup aus Produkten gebildet in welchen die Oügosaccharidreste an dem Glucoseteil der
Saccharose gebunden sind und kein wesentlicher Anteil an reduzierenden Zuckern zurückbleibt
Die Menge des Cyclodextrins, die sich in der Anfangsstufe der Reaktion bildet hängt vom Molekulargewicht
der verwendeten Stärke und von dem Verhältnis Stärke zu Saccharose in dem Gemisch ab.
Die Bildung von Cyclodextrin wird verhindert, wenn man eine Stärke mit einem niedrigeren Molekulargewicht
verwendet und wenn man die Saccharosemenge in dem Gemisch erhöht Da es notwendig ist
verflüssigte Stärke zu verwenden, die nicht zu stark hydrolysiert ist um die Anwesenheit von reduzierenden
Zuckern zu vermeiden, ist die Bildung von Cyclodextrin unausweichlich. Das Cyclodextrin kann aber vollständig
verbraucht werden, wenn man bei sonst unveränderten Bedingungen die Reaktionszeit verlängert oder die
eingesetzte Menge des Enzyms vergrößert.
Die optimale Reaktionstemperatur der CGT beträgt 50 bis 600C Bei dieser Temperatur werden Stärkehydrolysate
mit extrem niedrigem Dextroseäquivalent (DA) abgebaut und die Viskosität des Produktes steigt
scharf an. Bei der Verwendung von Stärkehydrolysaten
mit sehr niedrigen DA.-Werten, wie 5 oder weniger,
muß die enzymatische Reaktion innerhalb eines kurzen Zeitraums durchgeführt werden, um die rückläufige
Reaktion des Stärkehydrolysats und die Verunreinigung des Produktes mit nichtumgesetzter Stärke zu verhindem.
Das Cyclodextrin, das unvermeidbar gebildet wird, wird in Saccharose umgewandelt. Dieser erscheint in
den letzten Stufen der Reaktion, so daß der zuletzt erhaltene Sirup nicht trüb ist
verzweigte Saccharide enthalten, können nur durch die Verzweigung aufhebende Enzyme, wie Pullurase,
erhältlich aus Aerobacter aerogenes, oder Isoamylase, erhältlich aus Pseudomonas amylodermosa, in Polysaccharide
mit geraden Ketten umgewandelt werden. Die Umwandlung der Saccharose in ein Oligösaccharid mit
einem Fructoseteil und einer Kette von Glucoseteilen, die an die Fructose gebunden sind, wird durch die
Umwandlung der verzweigten Polysaccharide in gerade Ketten erhöht.
Wenn das Reaktionsgemisch relativ wenig lösliche Stärke enthält, dann setzt sich ein erheblicher Teil der
vorhandenen Saccharose nicht um, das Verhältnis zwischen der an Oligosaccharid-Ketten gebundenen
Saccharose und das Umwandlungsverbältnis nehmen ab. In diesem Fall gewinnt der Geschmack der
Saccharose Ober die Süße der erfindungsgemäßen Verbindung die Oberhand,
Wenn die Saccharose und das Stärkehydrolysat am Anfang in gleichen Mengen vorhanden sind, dann
werden 50 bis 70% der Saccharose umgewandelt und das erhaltene Produkt besitzt die Süße und den
angenehmen Geschmack des erfindungsgemäßen Süßstoffes. Wenn die Menge der Stärke weiter erhöht wird,
dann steigt die Umwandlungsrate der Saccharose über 60% an, wobei aber des Molekulargewicht des
Produktes ansteigt und die Süße sich bis zu einem gewissen Ausmaß vermindert Dies ist auf den Mangel
an ausreichender Saccharose als Akzeptor für die Oligosaccharid-Ketten zurückzuführen. Bei diesen Bedingungen
ist es weiterhin notwendig, die Menge des verwendeten Enzyms zu erhöhen und/oder die Reaktionszeit
zu verländern, um das anfänglich als Nebenprodukt gebildete Cyclodextrin vollständig zu verbrauchen.
Auf diese Weise wird ein Sirup erhalten, der weniger süß ist als ein aus gleichen Mengen von
Saccharose und Stärke erhaltener. Es ist jedoch viskoser, besitzt eine ungleich höhere thermische
Stabilität und ist von reduzierenden Zuckern frei.
Die Menge der während der enzymatischen Reaktion in dem wäßrigen Gemisch vorhandenen Feststoffe
beeinflußt die Eigenschaften des Endproduktes. In einem Substrat, dessen Feststoffe aus gleichen Mengen
von Saccharose und Stärke bestanden, betrug bei einem Feststoffgehalt rf% Substrats von 15% die Umwand
lungsrate 40%. Wenn bei sonst gleichen Bedingungen der Feststoffgehalt des Substrats auf 50% erhöht wurde,
dann betrug die Umwandkingsrate 50 bis 70%. Demgemäß ist die vorteilhafteste Konzentration des
Stärkehydrolysats oder des Dextrins 20 bis 30%.
Die bei dem Verfahren der Erfindung verwendeten Enzyme leiten sich von enzymbildenden Stämmen von
B,macerans und B,megaterium ab, Beispiele hierfür sind Bacillus macerans IFO 3490 und IAM1227 (ATTC 8244),
17-A-Stämme, die Bacillus macerans ähneln, und
Bacillus megaterium var-Stämme ATCC 21 737 (FERM
gebildet worden sind. Die vorstehend genannten
ίο gebildeten Enzyme sind in Tabelle I gezeigt Das Enzym
der 17-A-Stämme wurde erhalten, indem eine Kulturbrühe
mit einer Aktivität von 350 Einheiten/ml (Tilden —Hudson) auf 53 Einheiten/ml verdünnt wurde
und 1 ml der verdünnten Brühe zu dem Substrat je Gramm Stärke gegeben wurde. Das Enzym von B.
megaterium var-Stamm ATCC 21 737 wurde erhalten, indem die Brühe l,75fach verdünnt wurde. Die
Kulturbrühe von ATCC 21 739 wurde für die gleiche Aktivität unverdünnt verwendet Jedes Fermentationsgemisch
wurde auf einen optimalen pH-Wert von 5,5 eingestellt
Alle Substrate enthielten 50% Feststoffe. Die Verhältnisse Saccharose zu Stärke sind in der Tabelle
angegeben. In jedem Falle wurde bei Reaktionszeiten von zwei Tagen (ungefähr 48 Stunden) bei 55° C
gearbeitet Die Tabelle gibt die Menge an reduzierendem Zucker im Produkt als prozentualer Bruch des
vorhandenen Gesamtzuckers an. Das Umwandlungsverhältnis ist in Prozent ausgedrückt
jci Bei den angegebenen Bedingungen war das Cyclodextrin
vollständig verschwunden. Das Umwandlungsverhältnis wurde errechnet, indem das Fermentationsgemisch durch eine papierchromatographische Untersuchung
auf die Fructose untersucht wurde. Das
η Cyclodextrin wurde in ähnlicher Weise durch papierchromatographische
Untersuchungen bestimmt und anhand der Farbreaktion mit Jod bestimmt
Tabelle I | 17-A | Umwandlungs verhältnis |
/VfCC 217.W | Umwandlungs verhältnis |
ATCC 21737 | Umwand lungsver hältnis |
Saccharose: Stärke | red. Zucker | 37,7 | red. Zucker | 43,6 | red. Zucker | 45,5 |
1,05 | 47,0 | 0,83 | 50,0 | 0,88 | 49,5 | |
2: 1 | 0,99 | 58,1 | 0.82 | 60,1 | 0,85 | 58.8 |
3:2 | 1.05 | 73,3 | 1,06 | 74,0 | 1,01 | 74,0 |
1 :1 | 1,10 | 83,2 | 1,02 | 85.0 | 0,89 | 84,2 |
1 :2 | 1,11 | 88,0 | 1,12 | 90,2 | 0,99 | 89,1 |
I :4 | 1,13 | 88,0 | 1,40 | 91.1 | 1,24 | 90,0 |
1 :6 | 1,25 | 1.47 | 1,37 | |||
1 :8 | ||||||
Wenn die vorhandenen Feststoffe auf 25%, bestehend aus gleichen Mengen von Stärke und Saccharose
vermindert wurden, dann betrugen die Werte für den reduzierenden Zucker bei den drei Stämmen 1,10, 1,06
bzw. 1,19%. Die Umwandlungsverhältnisse waren in diesem Fall 49,7,54,9 und 52,7%. In jedem Fall konnten
Spuren von Cyclodextrin festgestellt werden. Bei einer Feststoffkonzentration von 16,7% (Verhältnis Rohrzukker
: Starke-1:1) betrugen die Werte für den reduzierenden Zucker 1,28,1,18 und 0,91%. Die Umwandlungsverhältnisse waren in diesem Fall 41,3, 43,7 und 45,6%.
In jedem der drei Reaktionsgemische fanden sich signifikante, obgleich geringe Mengen von Cyclodextrin.
Diese Ergebnisse zeigen die Notwendigkeit von höheren Enzymkonzentrationen oder von längeren
Reaktionszeiten.
Die oben im Zusammenhang mit der Tabelle I beschriebenen Vergleichsversuche wurden mit den
Kulturbrühen der Mikroorganismen durchgeführt Es wurden die gleichen oder praktisch analoge Ergebnisse
erhalten, wenn Enzymzubereitungen verwendet wurden, die durch Aussalzen aus der Brühe und durch
weitere Reinigung und Konzentration, beispielsweise durch Ausfällung des Enzyms mit einem wassermischbaren
Lösungsmittel, auf die übliche Weise erhalten wurden. Die Wirkungen der einzelnen Brühen können
zwar etwas unterschiedlich sein, doch sind diese Unterschiede lediglich quantitativer Natur, die durch
Variierane der verwendeten Mengen kompensiert werden können.
Die verwendete lösliche Stärke kann von jeder beliebigen Herkunft sein. Getreidestärke, wie Maisstärke
oder Weizenstärke, ist Knollen- oder Wurzelstärke äquivalent Beispiele für letztere sind die Stärken, die
aus Kartoffeln, Süßkartoffeln, Maniok und Sago erhalten werden. Aus den rohen Stärken können durch
Säurehydrolyse oder durch Verwendung von Enzymen lösliche oder verflüssigte Stärken erhalten werden.
Durch Enzyme, beispielsweise «-Amylase, verflüssigte Stärke wird bevorzugt, da sie einen geringeren Bruchteil
von Oligosacchariden mit niedrigem Molekulargewicht enthält Erfindungsgemäß wird ein Stärk !.-hydrolysat mit
einem Dextrose-Äquivalent (DA.) von 10 oder weniger verwendet Zur Vermeidung von reduzierenden Eigenschaften
werden DA-Werte von 0,5 bis 5 bevorzugt
Ein Anfangsgemisch aus Saccharose und Stärke im Verhältnis 1 :1 ergibt einen intensiv süßen Sirup. Wenn
die höhere Viskosität und eine hohe thermische Stabilität wichtiger sind als die Süße, dann können mit
einem Teil Saccharose soviel wie 10 Teile Stärke kombiniert werden. Beim Fehlen gegenteiliger Angaben
sind sämtliche Teile hierin auf das Gewicht bezoger.. Bei einem hohen Verhältnis von Stärke zu Saccharose ist es
notwendig, mehr Enzym zu verwenden oder die Reaktionszeit zu verlängern, um eine vollständige
Zersetzung des Cyclodextrins zu erhalten. Es ist am vorteilhaftesten, eine Anfangskonzentration der Feststoffe
von etwa 50% aufrechtzuerhalten. *
Die Reaktionstemperatur und der pH-Wert werden entsprechend dem verwendeten spezifischen Enzym
ausgewählt Ein pH-Bereich von 4,5 bis 8,0 und eine Temperatur von 45 bis 60" C sind dfir Enzyme aus den
Stämmen 17-A oder ATCC 21 737 am besten.
Die Reaktionszeit hängt von der Enzymaktivität ab. Es wird bevorzugt, die Enzymkonzentration so auszuwählen,
daß die Reaktion innerhalb von zwei Tagen unter einem vollständigen Verschwinden des unlöslichen
Cyclodextrins beendet ist
Die durch die Enzymeinwirkung erhaltene Lösung
Die durch die Enzymeinwirkung erhaltene Lösung
ίο wird zur Inaktivierung des Enzyms erhitzt Sodann wird
sie, bevor sie für Nahrungsmittel verwendet wird, in
herkömmlicher Weise gereinigt Eine typische Methode hierfür ist die Behandlung mit Aktivkohle und die
anschließende Entfernung der Kationen durch Ionenaustauscher. Auf diese Weise wird ein farbloser,
transparenter und geruchloser Stärkesirup erhalten, welcher zur Erhöhung der Viskosität zum Teil
eingedampft werden kann oder zur Herstellung eines wasserlöslichen Pulvers sprühgetrocknet werden kann.
Die Zusammensetzung des P^rduktes variiert je nach dem Verhältnis des Stärkehydreiysats und der Saccharose
im Substrat Das Produkt besteht hauptsächlich aus Maltooligosylfructose und aus geringen Mengen von
Rohrzucker und Oligosacchariden. Tabelle II gibt die
Zusammensetzung der Produkte an, die bei sonst gleichen Bedingungen erhalten wurden, wenn das
Verhältnis Saccharose zu Stärke von 2:1 bis 1:4 variierte. Die reduzierenden Zucker und die Umwandlungsverhältnisse
werden in Prozent wie in Tabelle I angegebea (GFR) gibt den gesamten prozentualen
Gehalt der Glucose, der Fructose und der Saccharose an. (A) bedeutet die umgewandelten Saccharide mit
einem Polymerisationsgrad (GP) von weniger als 9, (B) die umgewandelten Saccharide mit einem GP von 9
oder mehr. (O) bedeutet die Oligosaccharide. Diese Angaben stellen Gewichtsprozent dar. Die Süße wurde
allmählich von sehr süß bei einem Saccharose-zu-Stärke-Verhältnis von 2 :1 bis zu einer sehr geringen Süße
bei sehr viskosen Sirupen, erhalten mit einem Verhältnis
■to von 1 :4, vermindert
Tabelle II | Red. Zucker | Umwandlungs | (GFR) | (A) | (B) | (O) |
Saccharose: Stärke | verhältnis | |||||
0,85 | 43,5 | 38,0 | 50,7 | 5,3 | 6,0 | |
2:1 | 1,01 | 58,3 | 21,0 | 63,5 | 4,5 | 11,0 |
1: 1 | 1,03 | 72,0 | 9,0 | 70,2 | 3,3 | 17,5 |
1:2 | 1,15 | 85,0 | 2,1 | 75,0 | 3,0 | 20,5 |
1:4 | ||||||
Das Umwandlungsverhältnis wird in günstiger Weise verändert, wenn zu der Stärke vor der Saccharifizierungsreaktion
Amylopectin-1,6-Glucosidase zugegeben wird.
Die in erste Linie durch das erfindungsgemäße Verfahren gebildeten Saccharose-Siärke-Sirupe und die
aus diesen Sirupen erhaltenen trockenen Pulver enthalten als Hauptbestandteile neue Oligosaccharide,
in denen das Verhältnis von Glucose zur Fuctose von 1 :1 bis 9 :1 oder sogar höher variieren kann und die
keine Signifikaten reduzierenden Eigenschaften zeigen. Die Süße kann so stark wie bei der gleichen
Gewichtsmeng« von Saccharose sein. Sie hat jedoch einen etwas verschiedenen Charakter, der von den
meisten Leuten als angenehmer erachtet wird. Aufgrund tier Abwesenheit von signifikanten Mengen von
reduzierenden Zuckern sind die erfindungsgemäßen
von Stickstoffverbindungen, die sich unter Bildung mit
gefärbten Produkten der Maillard-Reaktion umsetzen, stabil. Sie zeigen die Strecker^sche Reaktion nicht
frei sind, können sie viskose Lösungen bilden, die für
viele Nahrungsmittelprodukte erwünscht sind. Sie besitzen, wenn sie aus einem stärkereichen Gemisch
hergestellt werden.eine ungewöhnlich hohe thermische
Wenn man bei vergleichbaren Bedingungen eine Saccharoselösung einen aus gleichen Mengen Stärke
und Saccharose gemäß der Erfindung erhaltenen Sirup,
eine Glucoselösung und eine Stärkelösung mit einem
DA.-Wert von 40 der Maillard-Reaktion mit Polypepton
10,30 und 50 Minuten unterwirft und die Absorption der
Reaktionsprodukte bei 480 ιτιμ bestimmt, dann werden
folgende Ergebnisse erhalten:
Tabelle | III | Saccharose | Sirup | DA. 40 | Glucose |
0,0 0,03 0,08 |
0,018 0,088 0,265 |
0,205 0,88 >2 |
1,08 >2 >2 |
||
10 min. 30 min. 50 min. |
Bei einem 30minütigen Erhitzen der vier in Tabelle III angegebenen Lösungen auf 100°, 120° und 130°C und
bei Messung der Absorptionswerte bei 480 ιπμ werden
folgende Ergebnisse erhalten:
Tabelle | IV | Saccharose | Sirup | DA. 40 | Glucose |
0,0 0,03 0.375 |
0,0 0,088 0,700 |
0,0 0.88 >2 |
0,0 >2 >2 |
||
100 C 120 C 130 C |
Die aus Gemischen mit einem hohen Saccharosegehalt gemäß der Erfindung hergestellten Produkte haben
einen niedrigen Polymerisationsgrad und eine hohe Süße. Bei gleicher Süßkraft sind die Lösungen viskoser
als diejenigen von Saccharose. Wenn das Verhältnis von Zucker zu Stärke abnimmt, dann wird die Süße
vermindert und die Viskosität wird weiter erhöht. Beide Eigenschaften sind für Nahrungsmittel von vielen Arten
wertvoll. Beispiele hierfür sind Konfekt, Schokolade, Karamel. Biskuits, Zuckerwerk, Brot, Schaumkuchen
und andere Bäckerprodukte sowie kondensierte, eingedampfte und pulverförmige Milch, Instant-Nahrungsmitiel
vieler Arten. Soft-Getränke, die carbonisiert sein können oder nicht, Instant-Kaffee, Fruchsäfte, Milchsäuregetränke,
wie Buttermilch und Joghurt, Eiscreme, Brauselimonade, Eisspeisen, Instant-Suppen und alle
Arten von Büchsen-Lebensmittel.
Die erfindungsgemäßen Siruptypen können entsprechend
den Werten der Süße und der Viskosität ohne weiteres für die jeweilige Anwendung ausgewählt werden.
Sirups mit einem Feststoffgehalt von 70% wurden gemäß der Erfindung aus 1 :1-Gemischen von Saccharose
und Stärke und aus Stärke mit hohem Maltosegehalt hergestellt Bei 22,40 und 600C hatten die Sirupe
Viskositäten von 1380,386 und 153 cp. Dagegen hatten
Sirups aus Stärke mit hohem Maltosegehalt Viskositäten von 1000,233 und 131 cp.
Konfektwaren, die durch Eindampfen des genannten Sirups zur Trockne bei 14O°C erhalten worden waren,
waren weniger hygroskopisch als solche, die aus dem obengenannten Sirup von Stärke mit hohem Maltosegehalt
oder aus einem Stärkesirup mit DA.-Werten von 43
erhalten wurden. Die einzelnen Ansätze der Konfektwaren wurden bei 30° C und 80% relativer Luftfeuchtigkeit
Ober gleiche Zeiträume gelagert Die Zunahme der bedeckten Oberfläche bei jedem Konfektteil wurde
nach der gleichen Versuchszeit bestimmt Dabei betrug die Zunahme der Oberfläche bei Verwendung der
erfindungsgemäßen Produkte nur einen Bruchteil wie bei der Verwendung der anderen Produkte. Aufgrund
der niedrigen Hygroskopizität bei relativ hohem Polymerisationsgrad sind die erfindungsgemäßen Oligosaccharide
wirksame Dispergierungs- und Stabilisierungsmittel für Nahrungsmittel. Sie verhindern die
Kristallisation in Nahrungsmitteln mit einem hohen Gehalt von kristallisierbarer Glucose oder von Rohrzucker,
wie in harten Konfektwaren. Aus derzeit noch nicht vollständig bekannten Gründen verbessern sie die
ίο Textur und die Lagerungsfähigkeit von Backwaren
sowie das Aroma von Fruchtgetränken. Sie stabilisieren das Protein in Milchsäuregetränken, wie Buttermilch.
Die Erfindung wird in den Beispielen erläutert.
Die Menge des Enzyms ist in allen Beispielen auf 1 g
Die Erfindung wird in den Beispielen erläutert.
Die Menge des Enzyms ist in allen Beispielen auf 1 g
υ Stärke bezogen. Als Enzym wurde in jedem Fall Cyclodextrin-glucanotransferase verwendet. In allen
Beispielen sind die Mengen an Saccharose in Prozent oder Teilen, bezogen auf Stärkefeststoffe, angegeben.
,0 Beispiel 1
20 Teile lösliche Stärke und 20 Teile gepulverte Saccharose wurden in 60 Teilen Wasser aufgelöst. Der
pH-Wert der Lösung wurde bei 60°C auf 5,5 eingestellt. Zu der heißen Lösung wurde ein aus einer Kultur von
r> 17-A-Stämmen ausgesalztes Enzym in einer Menge von
53 Tilden-Hudson-Einheiten je Gramm Stärke zugegeben. Das Gemisch wurde zwei Tage inkubiert Danach
war ojs am Anfang in der Lösung vorhandene
Cyclodextrin vollständig verschwunden, was aus der
ίο negativen Jodreaktion hervorgeht.
Die Brühe wurde mit Aktivkohle entfärbt und bei niedriger Temperatur mit einem Ionenaustauscher
gereinigt. Die auf diese Weise erhaltene gereinigte Flüssigkeit wurde teilweise zu einem Sirup eingeengt
η Dieser war farblos, transparent und geruchlos. Er hatte
eine intensive Süße, die sich in charakteristischer Weise von derjenigen von Saccharosesirup unterschied. Es
wurde gefunden, daß das Umwandlungsverhältnis mehr als 60% betrug.
■in Bei der weiteren Eindampfung des Sirups durch
direktes Erhitzen, um praktisch das gesamte vorhandene Wasser zu entfernen, wurden farblose, harte
Süßwaren erhalten, die vollkommen transparent waren. Sie hatten eine niedrige Hygroskopizität und eine
angenehme starke Süße.
Eine aus gereinigter Kartoffelstärke hergestellte, 35%ige Stärkeaufschlämmung in Wasser wurde mit
5f 0,2% Amylpectin-a-l.ö-Glucosidase vermischt Das
Gemisch wurde bei 90° C und einem pH-Wert von 6,0 gehalten, bis das Dextrose-Äquivalent (DA.) des
Hydrolysate 5 betrug. Die verlüssigte Stärke wurde sodann mit warmem Wasser auf einen Feststoffgehalt
von 20% verdünnt und mit gepulverter Saccharose in einer Menge von 150% der Stärke versetzt Das
Gemisch enthielt demnach 30 g Saccharose auf 20 g Dextrin und hatte einen Gesamtfeststoffgehalt von 50%
und ein Verhältnis Saccharose zu Dextrin von 3:2.
Nach dem Einstellen des pH-Wertes auf 53 und der
Temperatur auf 57° C wurden 25 Einheiten gereinigte CGT. aus T-5 je Gramm vorhandener Stärke zugegeben.
Die Brühe wurde zwej. Tage inkubiert Danach wurde das Enzym durch Erhitzen inaktiviert Nach der
Reinigung wie in Beispiel 1 wurde eine farblose Lösung erhalten. Diese war extrem süß. Durch ein längeres
Erhitzen wurde sie nicht beeinträchtigt Das Umwandlungsverhältnis betrug 58%.
9
Beispiel 3
Beispiel 3
ίο
Eine wäßrige Aufschlämmung von 35% Maisstärke (hergestellt aus gereinigter Maisstärke und Wasser)
wurde auf einen pH-Wert von 6,0 eingestellt. Es wurden 0,2% Amylopectin-«-1,6-Glucosidase (bezogen auf die
feste Stärke) zugegeben. Die Stärke wurde auf einen DA.-Wert von 3 durch kurzes Erhitzen auf 90 bis 95° C
unter Rohren verflüssigt. Es wurde ein Teil Saccharose auf 7 Teile Stärke zugesetzt, um den Feststoffgehalt auf
40% zu bringen. Der Gesamtfeststoffgehalt von 40% bestand aus 5 Teilen Saccharose auf 35 Teile Dextrin.
Das Verhältnis Saccharose zu Dextrin betrug demnach 1 :7. Der pH-Wert der Lösung wurde auf 5,5 und die
Temperatur auf 60°C eingestellt. Hierzu wurden 55 Einheiten CGT. je Gramm Feststoffe in Form einer
Kulturbrühe von 17-A-Stämmen zugesetzt. Das Gemisch wurde drei Tage inkubiert. Danach war das
Cyclodextrin verschwunden. Das Enzym wurde durch Erhitzen inaktiviert. Die Brühe wurde wie in Beispiel 1
gereinigt und teilweise eingedampft. Der erhaltene Sirup zeigte ein Umwandlungsverhältnis von mehr als
90%. Er war nicht so süß wie die Produkte der Beispiele I und 2 und besaß eine höhere Viskosität. Er war bei
erhöhten Temperaturen noch stabiler. Das durch vollständiges Trocknen erhaltene feste Produkt zeigte
wenig Hygroskopizität.
Eine 30%ige Aufschlämmung von gereinigter Kartoffelstärke in Wasser wurde mit 0,2% des oben
beschriebenen Enzyms, bezogen auf das Gewicht der Stärke, vermischt. Das Gemisch wurde bei einem
pH-Wert von 6,0 und bei einer Temperatur von 90 bis 93° C gehalten, um die Stärke zu einem DA.-Wert von 10
zu verflüssigen. Das Gemisch wurde mit warmem Wasser bis zu einem Feststoffgehalt von etwa 17%
verdünnt, sodann abgekühlt und mit Saccharose versetzt, um den Gesamtfeststoffgehalt auf 50% zu
bringen. Das Gemisch enthielt 33 Teile Saccharose auf 17 Teile Dextrin (Verhältnis Saccharose zu Dextrin 2:1)
und hatte einen Gesamtfeststoffgehalt von 50%. Hierauf wurden der pH-Wert und die Temperatur auf
5,5 bzw. 55° C eingestellt In einer Menge von 55 Einheiten je Gramm Stärke wurde ein Enzym
zugegeben, das aus einer Brühe von Τ-26-Stämmen ausgesalzt worden war. Die Fermentation erfolgte
durch zweitätige lnkubierung.
Die Brühe wurde wie in den vorstehenden Beispielen ausgearbeitet Auf diese Weise wurde ein intensiv süßer,
farbloser und transparenter Sirup erhalten, der 4% reduzierenden Zucker, bezogen auf den gesamten
vorhandenen Zucker, enthielt Die Süße, die reduzierenden Eigenschaften und die thermische Stabilität waren
aber immer noch besser als bei einem Sirup, der durch Stärkehydrolyse hergestellt worden war. Das Umwandlungsverhältnis
betrug 45%.
stärke in Wasser wurde durch Erhitzen auf 170°C und
durch Einstellen des pH-Werts auf 5,0 zu einem DA,-Wert von 2 geliert. Dann wurde die Lösung mit
warmem Wasser bis zu einem Feststoffgehalt von etwa 2ö*rö verdünnt. Es wurde eine der Menge der Stärke
2(i entsprechende Saccharosemenge zugesetzt, um den
Feststoffgehalt auf etwa 40% zu erhöhen. Der Gesamtfests'offgehalt von 40% bestand aus 20 Teilen
Saccharose auf 20 Teile Dextrin (Verhältnis 1:1). Das Gemisch wurde auf einen pH-Wert von 5,5 und eine
Temperatur von 55°C eingestellt. Je Gramm Stärke wurden 50 Einheiten CGT, aus 17-A, zugesetzt. Die
Brühe wurde 2,5 Tage inkubiert, wonach sie zu einem gereinigten Sirup wie in den vorstehenden Beispielen
aufgearbeitet wurde. Der Sirup wurde auf eine
in Konzentration von 60% eingeengt und aus einer Düse
in einen Luftstrom von 150° C versprüht. Das durch das Sprühtrocknen erhaltene Pulver enthielt immer noch
3% Feuchtigkeit Es hatte eine angenehme Süße und einen angenehmen Geschmack und es war praktisch
von reduzierenden Zuckern frei.
Bei einer Modifizierung dieser Arbeitsweise wurde die gelierte Stärkelösung von 170°C auf 55°C abgekühlt
und auf einen pH-Wert von 5,5 eingestellt. Danach wurden je Gramm Stärke 20 Einheiten Pulluranase
zugegeben, um die verzweigten Ketten des Amylope->
tins in der Stärke in lineare Ketten umzuwandein. Danach wurde das CGT-Enzym und die Saccharose wie
oben zugegeben. Die Viskosität des Reaktionsgemisches war niedriger als ohne die Behandlung mit
Claims (4)
1. Verfahren zur Herstellung von im wesentlichen von reduzierenden Zuckern und Cyclodextrin freien
Saccharose-Stärke-Produkten durch Einwirkenlassen von Enzymen auf Gemische aus Saccharose und
Stärke oder deren Abbauprodukten und Isolierung des erhaltenen Produkts, dadurch gekennzeichnet,
daß man ein Gemisch aus Saccharose und einem Dextrin mit einem Dextroseäquivalent
von nicht mehr als 10, in welchem das Verhältnis von Saccharose zu Dextrin 2:1 bis 1:8 beträgt, im
wäßrigen Medium bei einem Feststoffgehalt von 15 bis 50 Gew.-% in Gegenwart von Cyclodextrin-glucanotransf
erase umsetzt
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man dieses mit Cyclodextrin-glucanotransferase
durchführt, die aus Bacillus macerans oder Bacillus megaterium gewonnen worden ist
3. Verwendung von nach Ansprach 1 oder 2 erhaltenen Saccharose-Stärke-Produkten als Süßstoff.
4. Verwendung nach Anspruch 3 als Süßstoff für Nahrungsmittel
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