DE2351520C2

DE2351520C2 - Verfahren zur Konzentrierung von Suspensionen von thermisch gelierbaren Polysacchariden

Info

Publication number: DE2351520C2
Application number: DE2351520A
Authority: DE
Inventors: Tara Komatani; Eizo Kobe Oguri; Yasunori Takasago Hyogo Tokuda; Kazuo Kakogawa Hyogo Yamada
Original assignee: Takeda Chemical Industries Ltd
Current assignee: Takeda Pharmaceutical Co Ltd
Priority date: 1972-10-16
Filing date: 1973-10-13
Publication date: 1982-10-21
Also published as: FR2202939B1; NL7314198A; IT999649B; DE2351520A1; FR2202939A1; US3900462A; ES419637A1; CA997336A; GB1409927A

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Konzentrierung von Suspensionen von thermisch gelicrbaren Polysacchariden, die überwiegend aus /3-1,3-Glucan bestehen.

Diese thermisch gelierbaren Polysaccharide werden von Alcaligenes faecalis var. myxogenes NTK-u und anderen Mikroorganismen gebildet und nach den Verfahren hergestellt, die in der US-Patentschrift 54 925 und in der französischen Patentschrift 41 557 beschrieben werden, oder sie treten in Poria cocos Wolf auf (Agricultural Biological Chemistry 32-10, 1261-1269(1968)).

Diese Polysaccharide haben in letzter Zeit große Aufmerksamkeit z. B. als einmalige Nahrungsmittel, qualitätsverändernde Mittel. Mittel zur Verbesserung von Nahrungsmitteln oder kalorienarme Nahrungsmittel aufgrund ihrer einmaligen Gelfestigkeit, ihres Wasserbindungsvermögens, ihres charakteristischen Gefüges und ihres niedrigen Kalorienwertes auf sich gezogen.

Da diese Polysaccharide in starken Alkalien löslich und unter neutralen bis sauren Bedingungen unlöslich sind, wurden sie bisher unter Ausnutzung dieses Löslichkeitsverhaltens gereinigt Bei dem üblichen Verfahren stellt man somit zunächst eine Suspension her, die ein solches Polysaccharid enthält löst das Polysaccharid durch Zugabe eines starken Alkalis (z. B. NaOH), entfernt die im Alkali unlöslichen Bestandteile von der Lösung, gibt eine Säure, z. B. HCI, zur restlichen Lösung, um das Polysaccharid auszufällen, verdünnt die erhaltene Flüssigkeit mit Wasser, zentrifugiert die Verdünnung zur Entfernung des Überstandes, entsalzt das Sediment und konzentriert und dehydratisiert es anschließend.

'5 Dieses Verfahren hat u.a. den Nachteil, daß bei der Abscheidung der Polysaccharide durch Zusatz einer Säure ihre starke Affinität zu Wasser die Bildung einer gelartigen Flüssigkeit selbst bei niedriger Konzentration (etwa 1 g/100 ml) bewirkt, so daß es sehr schwierig wird, die Flüssigkeit weiter zu konzentrieren. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß es aufgrund der Tatsache, daß die thermische Gelierbarkeit dieser Polysaccharide bei etwa 40° C verlorengeht unmöglich ist, sie unter Erhitzen abzutrennen und zu konzentrie-

-5 ren. Dieses Verfahren ist somit kaum im technischen Maßstab durchführbar.

In dem Bemühen, diese Nachteile des üblichen Verfahrens zu vermeiden und ein großtechnisch vorteilhaftes Verfahren zu entwickeln, wurde von der

w Anmelderin gefunden, daß die Ausfällung der Polysaccharide als festes konzentriertes Gel möglich ist und hierdurch die anschließende Abtrennung, Entsalzung und Reinigung erleichtert werden, wenn man zunächst beispielsweise ein Calciumsalz, Magnesiumsalz oder

S5 Zinksalz in einer Suspension der Polysaccharide unter schwach sauren bis schwach alkalischen Bedingungen löst, das Gemisch dann auf eine beispielsweise auf Ätzalkali bezogene Alkalität von etwa 0,1 bis 1 N einstellt und abschließend eine Mineralsäure, z. B. HCI, zur Lösung gibt. Die vorstehende Feststellung liegt der Erfindung zugrunde.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man ein wasserlösliches Calcium-, Magnesium- oder Zinksalz in einer Menge zwischen 0,03 und 0,75 Mol/l in einer Suspension des Polysaccharids löst, die Suspension so alkalisch macht, daß das suspendierte Polysaccharid gelöst wird, der gebildeten Lösung eine Säure zusetzt und hierdurch das Polysaccharid ausfällt und abschließend das Polysaccharid isoliert.

Gemäß der Erfindung wird eine Suspension der vorstehend genannten Polysaccharide verwendet. Wenn die Konzentration des Polysaccharids übermäßig hoch ist, ist die Flüssigkeit zu viskos, um gehandhabt werden zu können. Daher werden im allgemeinen Suspensionen verwendet, die nicht mehr als 6,5 g Polysaccharid/100 ml enthalten.

Polysaccharidsuspensionen mit einer Konzentration von nicht mehr als 6,5 g/100 ml lassen sich am

fco wirksamsten gemäß der Erfindung konzentrieren. Da bei den Fermentationsverfahren der obengenannten französischen Patentschrift Polysaccharide PS und Curdlan (nachstehend kurz als PS und Curdlan bezeichnet) in Suspension anfallen, kann diese Fermenlationsbrühe als solche für die Zwecke der Erfindung verwendet werden. Diese Fermentationsbrühen enthalten gewöhnlich Zellen und andere unlösliche Bestandteile. Wenn es erforderlich ist, diese Bestandteile vor der

Konzentrierung abzutrennen, wird die Suspension einer Vorbehandlung unterworfen, bei der man die Suspension auf einen pn-Wert über 12 einstellt und hierdurch das suspendierte Polysaccharid löst. Calciumchlorid oder Calciumhydroxyd zur Erniedrigung der Viskosität der Polysaccharidlösung zusetzt, die unlöslichen Verunreinigungen aus der Lösung entfernt und der Lösung eine Säure zusetzt und hierdurch wiederum eine Suspension des Polysaccharids bildet.

Dieses Vorbehandlungsverfahren ist besonders zweckmäßig in Fällen, in denen die alkalischen Lösungen der Polysaccharide viskos sind und beispielsweise eine Viskosität von einigen hundert cP haben, auch wenn die Konzentrationen der Polysaccharide nur einige Prozent betragen, wobei es äußerst schwierig ist, die Zellen und andere unlösliche Bestandteile von der Lösung abzutrennen. Beispielsweise beträgt beim Zentrifugieren dei erreichbare Wirkungsgrad der Zentrifuge nur etwa Vi₀ des Wirkungsgrades, der erreichbar ist, wenn die Zellen aus den üblicherweise gebildeten Kulturmedien, deren Viskositäten nur einige cP betragen, entfernt werden.

Bei dieser Vorbehandlung liegt die Menge des Calciumchlorids oder -hydroxyds zweckmäßig zwischen 0,03 und 0,2 Mol/l für eine Polysaccharidlösung einer Konzentration von 1 g/100 ml.

Bei dieser Vorbehandlung ist die Viskosität der alkalischen Lösung vor der Zugabe des Calciumsalzes zweckmäßig möglichst niedrig. Sie beträgt beispielsweise etwa 14OcP oder weniger, und zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, die alkalische Lösung vor der Zugabe des Calciumsalzes einige Zeit stehen zu lassen.

Ein Calciumsalz, Magnesiumsalz oder Zinksalz (nachstehend als Calciumsalz oder Äquivalent bezeichnet) wird einer solchen Polysaccharidsuspension zugesetzt und darin gelöst. Geeignet sind beliebige wasserlösliche Salze, z. B. die Hydrochloride und Hydroxyde, jedoch sind die Hydrochloride am vorteilhaftesten. Die Salzmenge ist verschieden in Abhängigkeit von den verschiedenen Salz- und Polysaccharidtypen, jedoch wird eine Menge zwischen 0,03 und 0,75 Mol/l verwendet. Der bevorzugte Bereich liegt bei Magnesiumsalzen zwischen 0,06 und 0,25 Mol/l und bei den Zinksalzen zwischen 0,35 und 0,45 Mol/l. Die Zugabe kleinerer Mengen als 0,03 Mol/l wäre unzweckmäßig, da die Viskosität der Flüssigkeit zu hoch wird, wenn sie in der anschließenden Stufe stark alkalisch gemacht wird. Wenn jedoch mit einer Salzkonzentration von 0,03 Mol/l oder höher beispielsweise im Falle der Calciumsalze gearbeitet wird, wird die Viskosität der in der folgenden Stufe erhaltenen alkalischen Lösung der Polysaccharide wesentlich niedriger, so daß sich die unlöslichen Verunreinigungen leicht von der Lösung abtrennen lassen. Hierbei ist es wichtig, daß die Suspension nach der Zugabe des Calciumsalzes oder seines Äquivalents genügend bewegt oder gerührt wird, um das Salz in der Suspension vollständig zu lösen und zu dispergieren.

Die das Calciumsalz oder dessen Äquivalent enthaltende Suspension wird dann mit einem Alkali, wie NaOH oder KOH stark alkalisch gemacht. Der hierbei eingestellte pn-Wert sollte wenigstens oberhalb von 12, vorzugsweise oberhalb von 13 liegen. Dann wird der Lösung eine Säure zugesetzt, um das Polysaccharid auszufällen. Die Art der verwendeten Säure ist weitgehend freigestellt, jedoch wird Salzsäure bevorzugt. Die Lösung wird gewöhnlich auf einen pn-Wert unter 10, vorzugsweise auf einen pn-Wert zwischen neutral und sauer eingestellt Die Säure wird zugesetzt, bis das Polysaccharid sich abscheidet Auf diese Weise läßt sich das gewünschte Polysaccharid viel leichter abtrennen als in Abwesenheit eines Calciumsalzes oder seines Äquivalents. Die Fällung setzt sich so schnell und leicht ab, daß sie von der überstehenden Flüssigkeit leicht abgetrennt werden kann. Da die abgetrennte Fällung verhältnismäßig wenig Wasser festhält, läßt sich die anschließende Konzentrierung der Fällung wirksam

ίο durchführen. Bei einem ohne Calciumsalz oder dessen Äquivalent durchgeführten Verfahren wird nur eine sehr viskose, gelartige Polysaccharidfällung erhalten, die eine große Wassermenge enthält wenn das Polysaccharid durch Zusatz einer Säure abgetrennt wird, so daß ein sehr hoher Aufwand für die Konzentrierung der Suspension und die anschließende Dehydratisierung erforderlich ist, während beim Verfahren gemäß der Erfindung eine Fällung mit niedrigerem Wassergehalt, der ungefähr die Hälfte des Wassergehaltes der nach üblichen Verfahren erhältlichen Produkte beträgt, erhalten wird, so daß die anschließenden Reinigungsverfahren einschließlich Entsalzung, Trocknung usw. wesentlich erleichtert sind.
Das Verfahren gemäß der Erfindung wird nachstehend ausführlicher anhand von Versuchen und Ausführungsbeispielen beschrieben. Bei diesen Versuchen und im Beispiel wurde das Polysaccharid auf die in Beispiel A-4 de·· US-Patentschrift 37 54 925 und im nachstehenden Vergleichsversuch beschriebene Weise

jo hergestellt während das Polysaccharid aus Poria cocos Wolf nach dem Verfahren hergestellt wurde, das in Agricultural Biological Chemistry 32-10, 1261 — 1269 (1968), beschrieben wird.

Vergleichsversuch

Alcaligenes faecalis var. mayxogenes, Stamm NTK-u (IFO-13140) wird in 30 ml eines in einem 200-ml-Erlenmeyer-Kolben enthaltenen Impfkulturmediums geimpft das die folgende Zusammensetzung hat: 1,0% Glucose, 0,15% (NH₄J₂HPO₄, 0,1% KH₂PO₄, 0,05% MgSO₄ ■ 7 H₂O, 0,005% FeSO₄ · 7 H₂O, 0,002% MnSO₄ · 7H₂O, 0,001% ZnCl₂, 0,001% CoCl₂, 0,1% Hefeextrakt, 0,3% CaCO₃, 0,01% Uracil, Rest Wasser; pH-Wert 7,0. Die Kultivierung wird 24 Stunden unter Schütteln bei 32°C durchgeführt.

Eine Menge von 2 ml des erhaltenen Impfkulturmediums wird in 20 ml eines in einem 200-ml-Erlenmeyer-Schliffkolben enthaltenen Hauptkulturmediums geimpft das aus 10,0% Glucose, 0,23% (NH₄J₂HPO₄, 0,1% KH₂PO₄, 0,05% MgSO₄-7 H₂O, 0,005% FeSO₄ · 7 H₂O, 0,002% MnSO₄ · 7 H₂O, 0,001% ZnCI₂, 0,001% CoCI₂, 0,3% CaCO₃, 0,01% Uracil und Wasser besteht und auf ph 7,0 eingestellt ist. Die Kultivierung wird 90 Stunden unter Schütteln bei 32°C vorgenommen.

Die in mehreren Kolben erhaltenen Kulturmedien werden zusammengegossen. Zu 80 ml Kulturmedium werden 240 ml einer wäßrigen 0,5 N NaOH-Lösung gegeben, worauf gut gerührt wird, bis das gebildete Polysaccharid gequollen ist. Dem Gemisch werden 160 ml Wasser zugesetzt Die verdünnte Lösung wird 10 Minuten bei 12 000UpM zentrifugiert, wodurch die Feststoffe einschließlich der Zellen entfernt werden. Die überstehende Flüssigkeit wird mit 3 N HCI neutralisiert, wobei sich ein Gelsediment abscheidet. Das Sediment wird durch Zentrifugieren abgetrennt und mit Wasser salzfrei gewaschen. Das Sediment wird dann zur Isolierung des gewünschten Polysaccharids erneut

zentrifugiert. Durch Dehydratisierung mit Aceton und Trocknung unter vermindertem Druck werden 4,4 g PS erhalten. Die Ausbeute beträgt 55%, bezogen auf die Substratglucose.

Versuch A

Einfluß der Vorbehandlung der Polysaccharidsuspension

(A-1) Einfluß der CaCl?-Menge auf die Viskosität der alkalischen Lösung des Polysaccharids

Die beim Vergleichsversuch erhaltene PS-Fermentationsbrühe wurde mit Wasser verdünnt Zu Teilen der verdünnten Fermentationsbrühe wurde 10 N NaOH in solchen Mengen gegeben, daß Alkalikonzentrationen

von 0,4 N bzw. 0,8 N erhalten wurden.

Die Gemische wurden einige Stunden gerührt, wobei alkalische Lösungen mit einer PS-Konzentration von 1,5 g/100 ml erhalten wurden. Obwohl die Viskositäten jeder Verdünnung zu Beginn der Auflösung des Alkalis sehr hoch waren, fielen sie im Verlauf der Auflösungszeit allmählich und erreichten in wenigen Stunden bestimmte konstante Werte von etwa 80 bis 90 cR Zu jeder alkalischen PS-Lösung, deren Gleichgewicht auf

ίο diese Weise eingestellt worden war, wurden unterschiedliche Mengen CaCI₂ ■ 2 H₂O, nämlich 0,5 g/100 ml (0,034 Mol/l) bis 6,0 g/100 ml (0.276 Mol/l) gegeben. Die hierbei eintretenden Viskositätsänderungen der alkalischen Lösungen des PS sind nachstehend in Tabelle 1 genannt.

Tabelle 1

Einfluß der CaO₂-Men^e auf die Viskosität von alkalischen PS-Lösungen

Menge des CaCl₂ · 2 H₂O g/100 ml Mol/l

Viskosität der PS-Lösung in cP

in 0,04N NaOH in 0.8 N NaOH

0,5

0,75

1.0

1,25

1,5

2,0

2,5

4,3

6,0

0,023

0,034

0,046

0,057

0,068

0,092

0,115

0,203

0,276 83
91
16
16
16
16
21
40
11
11

1.880 21 15 13 16 16 20

Die vorstehenden Ergebnisse zeigen, daß die Viskosität einer alkalischen PS-Lösung bei geringer CaCl₂-Menge sehr hoch ist, jedoch eine bedeutende Erniedrigung der Viskosität durch Zusatz von 0,045 Mol/l CaCl₂ oder mehr erreichbar ist, wenn die PS-Konzentration 1,5 g/100 ml beträgt, d. h. die Lösung 0,03 Mol CaCl₂/!, bezogen auf 1 g PS/100 ml, enthält.

(A-2) Einfluß der Ca(OH)₂-Menge auf die Viskosität alkalischer Polysaccharidlösungen

Gereinigtes PS-Pulver wurde gleichmäßig in Wasser suspendiert und in 0,4 N NaOH gelöst. Die PS-Konzentration betrug 2 g/100 ml. Dieser alkalischen PS-Lösung wurden unterschiedliche Ca(OH)₂-Mengen, die in einer geringen Wassermenge suspendiert waren und in Tabelle 2 genannt sind, zugesetzt, worauf die Viskosität der Lösungen gemessen wurde.

Menge des Ca(OH),
g/100ml Mol/l

Tabelle 2	Ca(OH)₂	Viskosität der alkalischen
Menge des	Mol/l	PS-Lösung, cP
g/100ml	0	30
0	0,01	2.000
0,15	0,017	3.000
0,25	0,024	5.000
0,35	0,031	100
0,45	0,034	73
0,50	0,036	22
0,55	0.044	4.8
0.65

0,75
0,85
1,0
1,5

2,0

3,0

0,050
0,058
0,068
0,100
0,135
0,200

Viskosität der alkalischen PS-Lösung, cP

4,3 4,0 4,0 4,0 4.2 4,0

In diesem Fall beginnt die Viskosität allmählich niedriger zu werden, wenn die Ca(OH)₂-Menge etwa 0,03 Mol/I pro Prozent PS erreicht.

(A-3) Änderungen der Viskosität von alkalischen

Lösungen des thermisch gelierbaren

Polysaccharids (Hauptbestandteil Pachyman),

das in Poria cocos Wolf enthalten ist,

durch Zusatz von CaCl₂

30 g des Pulvers, das durch alkalische Extraktion eines rohen Präparats von Poria cocos Wolf erhalten worden war, wurden gleichmäßig in Wasser suspendiert und mit NaOH gelöst, wobei 1000 ml einer 0,4 N Lösung gebildet wurden. In diesem Zustand hatte die alkalische Lösung des Polysaccharids eine Viskosität von 18 cP. Die Viskosität der Lösung wurde durch Zusatz von Auflösung von 0,1 Mol CaC^ auf 5 cP erniedrigt.

Versuch B

Einfluß von wasserlöslichen Salzen von Calium,

Magnesium und Zink auf die Konzentrierung von

Polysaccharidsuspensionen

(B-I) Versuch 1

CaCb-Mengen und Viskosität der alkalischen PS-Lösung und der neutralisierten PS-Suspension:

1. Zugesetzte CaCb-Mengen und Viskositäten der alkalischen Lösung (0,2 N NaOH) und der neutralisierten PS-Suspension bei einer Anfangskonzentration des PS von 1,5%.

10

Das PS-Pulver wurc'e in Wasser gleichmäßig in einer solchen Menge suspendiert, daß eine l,5%ige Suspension erhalten wurde, worauf das CaCb darin gelöst wurde. Die Lösung wurde auf eine NaOH-Konzentration von 0,2 N eingestellt und 1 Stunde bei 30⁰C stehengelassen. Die Viskosität dieser alkalischen Lösung wurde gemessen, worauf das PS durch Zusatz von 4 N HCI (bei pn 6) abgetrennt wurde. Anschließend wurde die Viskosität dieser neutralisierten PS-Suspension gemessen. Die Viskositätsmessungen wurden mit einem Viskosimeter von Tokyo Keiki, Modell B, im genannten Bereich von 60 bis 6 UpM vorgenommen. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle genannt.

Tabelle 3

Zugesetzte Menge
von CaCl₂-2H₂O

Mol/l

g/100 ml

Viskosität der alkalischen Lösung (0,2N NaOH), cP Viskosität der neutralisierten
PS-Suspension. cP

0	0	15,8-	16,0
0,01	0,15	42,5-	92,0
0,02	0,30	4,5-	18,0
0,03	0,44	1,3-	3,5
0,045	0,66	1,5-	2,3
0,06	0,88	1,4-	2,1
0,075	1,1	0,8-	1,6
0,09	1,32	0.7-	1,3
0,12	1,76	0,5-	1,3
0,15	2,21	0,5-	1,3

5.000-30.000	19.000
3.200-	11.000
1.260-	5.400
700-	1.500
265-	250
52-	15,0
5,8-	11,0
4,3-	7,5
3,1-	5,9
2,6-

Die vorstehenden Ergebnisse zeigen, daß in Abhängigkeit von der zugesetzten CaCb-Menge die Viskosität der alkalischen Lösung einen bestimmten Spitzenwert hat, und wenn das CaCl₂ in Konzentrationen jenseits einer Schwelle, die diesem Spitzenwert entspricht, zugesetzt wird und man dann das PS sich innerhalb des Bereichs niedriger Viskosität jenseits dieses Spitzenwertes abscheiden läßt, das Arbeiten erleichtert wird. Ferner hat selbst bei ziemlich hoher PS-Konzentration die Zugabe von CaCb eine wesentliche Verminderung der Viskosität zur Folge.

45 (B-2) Einfluß der zugesetzten CaCb-Mengen auf

die Sedirnentierbarkeit von PS und die

Konzentration von PS im Sediment

1. Pulverförmiges PS wurde gleichmäßig in Wasser suspendiert (1,5 g/100 ml). Dann wurde CaCb in den in der folgenden Tabelle genannten Konzentrationen zugesetzt und gelöst. Jede Lösung wurde alkalisch gemacht (bis 0,2 N NaOH) und eine Stunde bei 3O⁰C stehengelassen. Dann wurde 4 N HCl der Lösung zugesetzt, wobei sich das PS abschied (ph 6). Die Lösung wurde dann auf eine PS-Konzentration von 0,3 g/100 ml verdünnt, worauf die Sedimentierungsgeschwindigkeit und die Wirksamkeit der Konzentrierung der Verdünnung ermittelt wurden. Die Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 4 genannt.

Zugesetzte CaCl₂ ■ 2H₂O-Menge

	Standzeit,	Mol/l 0	0.03	0.06	0.09	0.12	0.15	Bedingungen
	Stunden	g/100 ml 0	0.44	0.88	1.32	1.76	2.21
Sedimen	0	ml	ml	ml	ml	ml	ml	Gefäß:
tations-		100	100	100	100	100	100	100-ml-Meßzylinder;
volumen	0.5	96	96	94	54	52	23	Höhe der Flüssigkeitsschicht:
von PS	1.0	92	92	88	44	36	18	16cm;
	2.0	84	83	74	39	28	17	Konzentration von PS:
	3.0	74	72	61	35	25	17	0,3% (100 ml);
	4.0	69	62	55	32	24	17	Raumtemperatur:
	5.0	62	58	48	30	23	17	550OG, 10 Minuten

Konzentration von PS im Zentrifugensediment, g/100 ml

1.90 2.67 3.07 3.59 4.23 4.77

ίο

Die vorstehenden Ergebnisse zeigen, daß mit steigender CaCb-Menge eine zunehmende PS-Menge in den Sedimentteil gelangt, d. h. die Sedimentationsrate von PS wird verbessert und das Arbeiten erleichtert. Es wurde ferner gefunden, daß mit steigender CaClj-Menge die Konzentrierung der Lösung leichter vonstatten geht.

2. Das pulverförmige PS wurde gleichmäßig in den in der folgenden Tabelle genannten Mengen in Wasser suspendiert, worauf CaCl2 in den in Tabelle 5 genannten Konzentrationen zugesetzt und darin gelöst wurde, jede Lösung wurde alkalisch gemacht (0,2 N NaOH) und eine Stunde bei 30°C stehengelassen. Dann wurde 4 N-HCI der Lösung zugesetzt, um das PS abzuscheiden (pn 6,0). Das PS wurde 10 Minuten mit 8500 G zentrifugiert. Die PS-Konzentrationen (g/100 ml) im erhaltenen Kuchen wurden ermittelt.

Tabelle 5	0	0.03	0.09	0.15	0.45	0.75	1.2
CaCl₂ -2H₂O-Menge
Anfangskonzen- Mol/l	(I	0.44	1.32	2.2	6.6	11.0	17.6
tration von PS.	1.45	2.40	4.75	6.48	6.25	_	__
g/100 ml g/IOOml	2.16	3.25	5.50	7.00	6.55	—	—
0.68	2.72	3.95	6.00	7.01	6.79	6.55	5.72
1.35	3.69	4.33	6.34	7.49	7.38	6.98	6.09
1.80	5.45	6.13	7.87	8.50	8.40	7.99	7.08
2.70	7.20	7.70	9.18	9.70	9.40	8.42	8.03
4.50	7.35	7.80	9.21	9.65	9.36	8.44	8.12
6.00
6.50

Wenn die Anfangskonzentration von PS 6,5 g/100 ml überschritt, wurde die Viskosität der PS-Suspension so hoch, daß der Versuch kaum fortgesetzt werden konnte.

Die Werte in Tabelle 5 zeigen, daß mit steigender CaCb-Menge die Sedimentierbarkeit von PS besser und die Konzentration von PS im zentrifugierten Kuchen höher wird. Wenn jedoch die CaCb-Menge 0,75 g/ 100 mi übersteigt, wird der Wirkungsgrad der Konzentrierung von PS, bezogen auf CaCb, erheblich geringer.

(B-3) Einfluß der Säure und der Art des

Calciumsalzes auf die Viskosität einer

neutralisierten Suspension von PS

Das PS-Pulver wurde gleichmäßig in Wasser in einer solchen Menge suspendiert, daß die Suspension 1,5 g PS/100 ml enthielt. Dann wurden die in der folgenden Tabelle genannten Caiciumsalze zugesetzt und in der Suspension in einer Menge von 0,075 Mol/l suspendiert (der pH-Wert der Suspension nach dieser Zugabe ist in der Tabelle als Anfangs-pH-Wert angegeben). Die Suspension wurde bis auf 0,2 N, gerechnet als NaOH, alkalisch gemacht und dann eine Stunde bei 30⁰C stehengelassen, worauf die Viskosität gemessen wurde. Dann wurde das PS durch Zusatz von 4 N HCl (ph 6) abgeschieden, worauf die Viskosität der erhaltenen PS-Suspension gemessen wurde. Die Wirkungen der Zugabe dieser verschiedenen Caiciumsalze wurden dann miteinander verglichen. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle genannt.

Tabelle 6

Calciumsalz	CaCl₂-2 H₂O	Ca(OH)₂	CaCO₃	CaHPO₄-2H₂O
Menge des Calciumsalzes,
Mol/l (g/100 ml)	0,075 (1,1)	0,075 (0,56)	0,075 (0,75)	0,075 (1,29)
Anfangs-pu-Wert unmittelbar nach
Zugabe des Calciumsalzes	6,3	13,0	8,0	10,0
Viskosität der alkalischen Lösung, cP	0,8-1,6	4,1 -4,3	13,3-15	20-23
Viskosität der neutralisierten
PS-Suspension, cP	5,8-15	32-112	2.400-19.000	3.500-35.000

Der vorstehende Versuch zeigt, daß CaCl₂ - 2 H₂O das wirksamste Calciumsalz ist, dem Ca(OH)₂ folgt.

(B-4) Andere Metallsalze außer Calciumsalzen

1. Einfluß der zugesetzten MgCfe-Menge auf die
Viskosität der mit NaOH alkalisch gemachten
Lösung und der neutralisierten PS-Suspension

Das PS-Pulver wurde gleichmäßig in Wasser in einer solchen Menge suspendiert, daß die Suspension 1,5 g PS/100 ml enthielt MgCI₂ wurde in aliquoten Teilen der Suspension in den \n der folgenden Tabelle genannten Konzentrationen gelöst Jede Lösung wurde auf 02 N NaOH alkalisch gemacht und 1 Stunde bei 30° C stehengelassen, worauf die Viskosität der alkalischen Lösung gemessen wurde. Dann wurde 4 N HCl der Lösung zugesetzt, um das PS auszufällen (p//6), worauf die Viskosität der erhaltenen PS-Suspension gemessen wurde. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle genannt

Tabelle 7

Zugesetzte Menge von

MgCI₂ 6 H₁O

Mol/l g/K)O in I

Viskosität tier alkalischen Lösung (0,2 N NaOH), cP

Viskosität der neutralisierten PS-Suspension. cP

0	0	15.8-	16
0,0089	0,18	25 -	43
0,0157	0,32	51 -	115
0,0255	0,54	75 -	200
0,0442	0,9	94 -	275
0,060	1,2	69 -	258
0,0738	1,5	4 -	13
0,133	2,7	2,4-	5,8
0,25	5,3	2,1-	3,6
0,5	10,6	2,0-	2,7
0.75	15,9	2,1-	2,5

5.000-30.000
2.500-18.000
1.160-11.140
1.000- 8.000
1.040-10.000

81 - 350

2,9- 9

1,5-

2,1-

1.9-

1,8

2,4
2,2
2,3

2. Einfluß des Zusatzes von ZnCb auf die
Viskosität der mit NaOH alkalisch gemachten
Lösung und der neutralisierten PS-Suspension

Das PS-Pulver wurde gleichmäßig in Wasser suspendiert. ZnC^ wurde in aliquoten Teilen der Suspension in den in der folgenden Tabelle genannten Konzentrationen gelöst. Jede Flüssigkeitsprobe wurde

Tabelle 8

mit NaOH auf pn 7 neutralisiert und dann bis 0,2 N NaOH alkalisch gemacht. Die Lösung wurde eine Stunde bei 30⁰C stehengelassen, worauf ihre Viskosität gemessen wurde (in dieser Phase betrug die PS-Konzentration 1,5%). Dann wurde das PS durch Zusatz von 4 N HCl (bei pn 6) ausgefällt, worauf die Viskositä: der neutralisierten Suspension von PS gemessen wurde. Die Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 8 genannt.

Zugesetzte Menge von ZnCl,
Mol/l g/100 ml

Viskosität der alkalischen Lösung (0.2N NaOH). cP

Viskosität der neutralisierten PS-Suspe.ision, cP

0	0	15,8-	16
0,0147	0,2	13,6-	14
0,0294	0,4	21 -	22,5
0,0587	0,8	42 -	60
0,1173	1,6	200 -	575
0,176	2,4	840 -:	$.000
0,264	3,6	180 -1	1.600
0,352	4,8	4,5-	11,6
0,44	6	110 -	200
0,514	7	223 -	300
Die vorstehenden	Ergebnisse	zeigen, daß	die

Wirkung von Magnesiumsalzen und Zinksalzen auf PS der Wirkung der Calciumsalze analog ist. Diese Metallsalze können somit ebenfalls beim Verfahren gemäß der Erfindung verwendet werden.

(B-5) Einfluß von zugesetztem CaCk auf die

Viskosität der alkalischen Lösung und der das

Polysaccharid enthaltenden Flüssigkeit nach der

Ausfällung (thermisch gelierbares Polysaccharid,

das in Poria cocos Wolf vorkommt
(Hauptbestandteil: Pachymann), wurde verwendet)

In 1000 ml Wasser wurden 30 g Poria cocos Wolf in Pulverform suspendiert Die Suspension wurde dann bis Tabelle 9

5.OOO-3O.OOO

820- 6.200

1.140-10.800

950- 5.200

1.240- 7.000

1.060-10.400

1.000- 6.400

3,8- 13,8

65- 400

80- 600

0,4 N NaOH alkalisch gemacht, wobei das Pulver gelöst wurde (24 Stunden). Unter Verwendung von Diatonieenerde als Filterhilfsmittel wurde die Lösung filtriert, wobei 900 ml Filtrat erhalten wurden. Diesem Filtrat wurde 4 N HCl zugesetzt, worauf das Polysaccharid sich abschied (ph 6). In dieser Flüssigkeit wurde CaCb · 2 H2O in den in der folgenden Tabelle genannten Konzentrationen gelöst. Jede Lösung wurde bis 0,2 N NaOH alkalisch gemacht und eine Stunde bei 30⁰C stehengelassen. Dann wurde die Viskosität der Lösung gemessen. Anschließend wurde 4 N HCl der Lösung zugesetzt, wobei das Polysaccharid ausgefällt wurde (ph 6). Die Viskosität der erhaltenen Flüssigkeit wurde gemessen. Die Ergebnisse sind nachstehend genannt.

Zugesetzte Menge von

CaCl₂ -2 H₂O

Mol/l g/100 ml

Viskosität der alkalischen Lösung (0,2 N NaOH), cP

Viskosität der neutralisierten Pachymann Suspension, cP

0	0	40- 44	6.000-51.000
0,01	0,15	740-3.300	5.300-42.000
0,02	0,30	1.500-5.300	1.900-15.500
0,03	0,44	1.020-3.500	1.260- 6.600
0,06	0,88	1.000-3.400	1.100- 6.000
0,09	1,32	640-1.500	1.000- 6.400
0,12	1,76	1.060-2.900	1.100- 6.800

Die vorstehenden Ergebnisse zeigen, daß ebenso wie im Falle des PS-Pulvers durch Zugabe von CaCb die Viskosität vermindert wird. Hieraus ist zu schließen, daß die Wirkung der Zugabe von CaCb den thermisch gelierbaren Polysacchariden, die überwiegend aus /3-1,3-Glucan bestehen, gemeinsam ist.

Beispiel
A. Vorbehandlung der Polysaccharidsuspension

1000 000 Raumteile PS-Fermentationsbrühe (PS-Konzentration 3,4 g/100 ml) wurde 5 Stunden unter Rühren bei 30⁰C mit NaOH behandelt, wobei 2 000 000 Raumteile einer alkalischen Lösung mit einer endgültigen PS-Konzentration von 1,7 g/100 ml und einer Alkalität von 0,4 N erhalten wurden. Diese Lösung hatte eine Viskosität von 5OcP. Dann wurden 30 000Gew.-Teüe (0,06 Mol/l/% PS) CaCl₂ · 2 H₂O in Form einer Lösung der vorstehend genannten alkalischen PS-Lösung zugesetzt.

Nach einer Rührdauer von 20 Minuten hatte die Lösung eine Viskosität von 5 cP. Die alkalische Lösung, deren Viskosität in dieser Weise erniedrigt worden war, wurde bei 8000 G mit einer Tellerzentrifuge zentrifugiert, um die unlöslichen Verunreinigungen, die hauptsächlich aus Zellen und Ca(OH)₂ bestanden, zu entfernen. Hierbei wurden 1 800 000 Raumteile PS-Lösung (PS-Konzentration 1,7 g/100 ml) erhalten. Dieser Lösung wurde 4 N HCl zugesetzt, um das PS abzuscheiden. Hierbei wurden 2 000 000 Raumteile einer PS-Suspension erhalten (pn 6,0, PS-Konzentration 1,5 g/100 ml). Diese PS-Suspension wurde der Konzentrierung nach dem Verfahren gemäß der Erfindung unterworfen.

B. Konzentrierung der PS-Suspension

In der PS-Suspension (PS-Konzentration 1,5 g/ 100 ml), die durch die vorstehend unter (A) beschriebene Vorbehandlung erhalten worden war, wurde

ίο CaCI₂ · 2 H₂O in einer Konzentration von 0,09 Mol/l gelöst (CaCl₂ ■ 2 HjO-Konzentration 1,32 g/100 ml). Die Lösung wurde alkalisch gemacht, bis sie 0,2normal an NaOH war. Sie wurde eine Stunde bei 30⁰C stehengelassen, worauf HCl zugesetzt wurde, um das PS abzuscheiden (pn 6,0). Zur Entsalzung und zum Waschen wurde die Lösung mit Wasser auf 10 000 000 Raumteile verdünnt. Die Verdünnung wurde dann entsalzt, gewaschen und mit einer Teüerzentrifuge konzentriert, wobei 1 000 000 Raumteile Konzentrat (1) erhalten wurden (PS-Konzentration 2,8 g/100 ml).

Das Konzentrat wurde erneut mit Wasser verdünnt und mit der gleichen Zentrifuge konzentriert und getrennt, wobei 700 000 Raumteiie eines Konzentrats (II) erhalten wurden (PS-Konzentration 3,8 g/100 ml).

Dieses Konzentrat wurde mit einem Sprühtrockner entwässert, wobei 27 000 Gew.-Teile eines trockenen Pulvers mit einem PS-Gehalt von 95% und einem Wassergehalt von 5% erhalten wurden.

Im vorstehenden Beispiel verhalten sich Gewichtstei-

JO Ie zu Raumteilen wie Gramm zu Kubikzentimeter.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Konzentrierung von Suspensionen von thermisch gelierbaren Polysacchariden, die überwiegend aus ^-13-Glucan bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß man ein wasserlösliches Salz von Calcium, Magnesium oder Zink in einer Menge zwischen 0,03 und 0,75 Mol/l in einer Suspension des Polysaccharids löst die Suspension so alkalisch macht, daß das suspendierte Polysaccharid gelöst wird, der erhaltenen Lösung eine Säure zusetzt und hierdurch das Polysaccharid ausfällt und abschließend das Polysaccharid isoliert

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das Magnesiumsalz in einer Menge von 0,06 bis 0,25 Mol/l verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zinksalz in einer Menge von 0,35 bis 0,45 Mol/l verwendet wird.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß als wasserlösliche Salze von Calcium, Magnesium oder Zink die Chloride oder Hydroxyde verwendet werden.

5. Verfahren nach Ansprüchen I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die alkalisch gemachte Lösung einen pn-Wert von mehr als 12 hat.

6. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß von einer Suspension ausgegangen wird, deren Konzentration an thermisch gelierbarem Polysaccharid nicht höher ist als 6,5 g/100 ml.

7. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Ausgangssuspension reinigt, bevor sie der Konzentrierung unterworfen wird, indem man ihren pH-Wert auf mehr als 12 einstellt und hierdurch das suspendierte Polysaccharid löst, zur erhaltenen Lösung Calciumchlorid oder Calciumhydroxyd in einer Menge von 0,03 bis 0,2 Mol/l/% Polysaccharid gibt und hierdurch die Viskosität der Polysaccharidlösung erniedrigt, die unlöslichen Verunreinigungen aus der Lösung entfernt und der Lösung eine Säure zusetzt und hierdurch wieder eine Suspension des Polysaccharids bildet.