SU623525A3 - Method of obtaining fructose - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к ферментным процессам получени  фруктозы. Известен способ получени  фруктозы, предусматривающий приготовление энзима, осахаривание крахмала ферментным пре паратом глюкозоамилазой до глюкозы, и затем изомеризацию последнейглюкозоизо мер зсй до фр у ктозы,, отделение раствора от фермента очистку и концентрацию сиропа |ll, Согласно известному способу дл  удовлетвцрительной конверсии глюкозы во фру тозу требуетс  не менее 8О часов при условии добавлени  достаточного копичес ва ферменте Дл  производства фруктозноглюкозной смеси из крахмала врем  npt цесса колеблетс  от 128 до 14О часов. Цель изобретени  заключаетс  в ускорении процесса получени  фруктозы. Дл  этого в предложенном способе осахаривание ожиженного KpaxMaha до глюкозы и изомеризацию глюкозы осуществл ют одновременно путем введени  ферментного препарата, имеющего глюкбзоамилазную и глюкозоизомераэ ную активность. На 1 кг углеводов в ио- ходном сырье следует добавл ть фермент шли препарат, имеющий 5О-50О единиц .глюкозоамилазной активности и 2ООО200ОО единиц глюкозоизомеразной актив ности. Процесс целесообразно рсущесгвл ть при температуре С и рН 5,О-7,5, преимущественно при 6О-7О С и рН 6,0-6,5. Предложенный способ заключаетс  в следующем. В качестве исходного материала иопользуют крахмал, ожиженный нагреванием, конвертированный кислотой или энзимом микробнсиго происхождени , например бактериальной или грибковой амилазой илн энзимами сопода. Такие .ожиженные крахмалы могут иметь ДЭ (декстрозный эквивалент ) от О до 67. Они могут содер (шть до 45% глюкозы. Паста о йиженнаго крахмала содержаща  от 15 до 5О% сухих веществ, предпочтительно 30-40%, нагреваетс  до температуры 4О-80с, преимущественно до 6О.70 С, и рН устанавливаетс  5,О-7,5, преимущественно 6 e,,5, Гпюкозоамилаза и глюкоэоизо ме| )за, добавл ютс  одновременно в ко лЕчествах , соответствующих 5О-500 ЕГА, предпочтительнее 75-150 ЕГА, и 2ООО - л200ОО ЕГИ, предпочтительнее L 350012ООО EFHt на 1 кг углеводов в пасте. Одна единица ЕГИ представл ет количество глюкамилазы, .которое )катализ№-« рует поп;5 ение 1 .г декстрозы за час пр рН 4,2 и 6О из растворимсго крадмала Одна единица ЕГА представпдат количество глюкозоизомеразы, каталнаирую щее образование кв фруктозы из глв кекзы за 1 час при и рН 7,2, Дл  воздействи  энзимов на молекулы крахмала желатинизаии  частиц крахмала неизбежна, Желатинизади  происходит под действием во№ и тепла и в некоторых тезшнческих устройствах одновременно прилагаютс  срезывающие силы, Дла умен шени  в зкости желатинированной крахмальной пасты предварительно ;могут добавл тьс  энзимы с Ot -амилазной активностью перед желатинизацией, во врем  ее или непосредственно после нее. Многие об -амилазы обнаруживают активнорть в пределах условий процесса, указанных выше, дд  совместного дейс-р ВИЯ глюкозоами азы и глюкозо - изомера Поэтому уменьшающее в зкость дейс вие d -амйпазы на желатинированный крахмал может быть комбинировано с про цессом изобретени . Дл  такого действи  требуетс  оС -амилазна  активность в 4ООООО-80ОООО МВЕ (модифицирован ных единиц Вопьгемута ) на 1 кг крахмала . Имеющиес  в продаже энзимы, приобретаемые у производителей, стандартизирсеаны по активности путем смешивани  энзиме с подход щими растверител ми или инертными наполнител ми. Очевидна, что применение отдельных энзимов нескол ко об|юмевительно. Поэтому другой целью этого изобретени   вл етс  дать энзиматические смеси дл  производства фруктозы из крахмала или содержащего крахмал сырь , которые обнаруживают комбинированную активность оС -амилазьь-глюкозоамилазы - глюкозоиаомеразы. Такие препараты стандартизированы по их (№ дельным активност м. Комбинированные энзимные препараты дд  применени  в процессе изобретени . должны составл тьс  так, чтобы содержать соответствующие активности в пределах , указанных в описании индивидуальных энзимов. Полученные растворы углеводов, содержащие фруктозу, могут бь1ть очищены 54 с помощью операций иавестньос до  oHUoi и других, хорошо известных растворов глеводов, т. е. обработкой активирован ым углем, ионообменниками активными линами,, эпектродиалиэом, и т. д. Прим©« ение SO при некоторых процессу ко ерсии крахмала не  вл етс  вредным т  глюкоаоамилазы или глюк озоиэомвразы. Пример, Псиучение глюкозкого ерерабатываемого сырь  с из артофельного крахмала (известный проиесс ). 1ООО г картофельного крахмала (влал ность 18%) было смешано с 16ОО г воды и 1,07 г Теназы К {О,13% на ухой крахмал). Смесь перемешивали при рН 6,6 20 М№ нут, повьш1а  температуру от 5О .до 7О°С, поддерживали при Ю минут, овышади до ВО С в течение S минут. выдерживали при этой температуре еще 20 минут. После этого ДЭ бьш.равен 18 & . Температуру снижали до 6О С и раэбавпенной хлористоводородной кислотой доводили рН до 4,2, Затем доёавл ли 1,83 мл глюкозоам лааы (амилоглюкозидаза L 1ОО Майдза ) с активностью 1ОО ЕГА/мл и тел пературу поддерживали на указанном уровне 48 часов при непрерывном перемешивании . После этого периода ДЭ был равен 96,7, П р и м е р 2, Получение глюкозного перерабатываемого сырь  с ДЭ-96 из кукурузного крахмала (известный процесс ), 1ООО г кукурузного крахмала (впа  ность 14%) было смешано с 172О г воды и 1,12 г Теназы Т (0,13% на сухой крахмал). Услови  процесса бьти такие же, как в примере 1, за исключением того , что конечна  температура 85 С поддерживалась в течение 35 минут,ДЭ был равен 12, Осахаривание проводилось как в примере 1 с помощью 1,91 мл амилоглюкозидазы L 1ОО Майлза, В конце работы ДЭ бьш равен 96,1, П р и м е р 3, Конверси  перерабатываемого сырь  с ДЭ-96 примеров. 1 и 2 во фруктознс -глюкозный сироп (известный процесс), Глюкозные исходные материалы с ДЭ, равным 96, примера 1 и 2 были конвертированы глюкозен-изомеразой. Услови  и результаты показаны в табл, 1,The invention relates to enzymatic processes for the production of fructose. A method of producing fructose is known, which involves preparing an enzyme, saccharifying starch with a glucose amylase enzyme preparation to glucose, and then isomerizing the latter with a glucose isozyme to fraud, separating the solution from the enzyme purification and syrup concentration | ll, according to a known method for satisfactory glucose conversion, and the concentration of syrup | The dose requires at least 8 hours, provided that a sufficient copy is added to the enzyme. For the production of a fructose-glucose mixture from starch, the time npt of the process ranges from 128 to 14 O owls The purpose of the invention is to accelerate the process for the production of fructose. To this end, in the proposed method, saccharification of liquefied KpaxMaha to glucose and isomerization of glucose are carried out simultaneously by administering an enzyme preparation having glucozo-amylase and glucose-isomeric activity. For 1 kg of carbohydrates in the raw material, an enzyme should be added to a preparation that has 1050-units of glucose-amylase activity and 2OOO200OO units of glucose-isomerase activity. The process is expedient to ration at a temperature C and a pH of 5, O-7.5, preferably at 6 ° C-7 ° C and a pH of 6.0-6.5. The proposed method is as follows. Starch, liquefied by heating, converted by acid or an enzyme of microbial origin, for example bacterial or fungal amylase or coopode enzymes, is used as a starting material. Such liquefied starches can have a DE (dextrose equivalent) from 0 to 67. They can contain (a piece of up to 45% glucose. Paste of dried starch containing from 15 to 5% solids, preferably 30-40%, is heated to a temperature 4O- 80 s, preferably up to 6 ° C, and the pH is set at 5, O-7.5, mostly 6 e ,, 5, Hypюкzo-amylase and glucoeoiso me |) for, are added simultaneously in the compositions corresponding to 5O-500 EGA, preferably 75 -150 EGA, and 2OOO - l200OO EGI, preferably L 350012OOO EFHt per 1 kg of carbohydrates in pasta. One unit of EGI represents the amount of glucamylase, which) catalysin-n-5 per hour of dextrose per pH of pH 4.2 and 6O from soluble starch. One unit of EGA represents the amount of glucose isomerase, catalyzed the formation of fructose q of glucose cakes for 1 hour at a pH of 7.2, for the action of enzymes on starch molecules to gelatinize starch particles is inevitable, gelatinization occurs under the influence of heat and heat, and in some industrial devices shear forces are applied simultaneously, reduced by viscosity oh starch paste previously, may be added Ot enzymes with amylase activity prior to gelation, during it or immediately after it. Many of the about-amylases exhibit activity within the process conditions indicated above, and the joint action of viral glucose and glucose isomer. Therefore, the viscosity reducing action of d-amypase on gelatinized starch can be combined with the process of the invention. For this action, C-amylase activity is required in 4OOOO-80OOOO MBE (Vopigut modified units) per 1 kg of starch. Commercially available enzymes, purchased from manufacturers, are standardized for activity by mixing the enzyme with suitable solvents or inert excipients. It is obvious that the use of separate enzymes is somewhat comprehensible. Therefore, another object of this invention is to provide enzymatic mixtures for the production of fructose from starch or a starch-containing raw material, which exhibit a combined activity of oC-amylase-glucose amylase-glucose omerase. Such preparations are standardized according to their (individual activity. Combined enzyme preparations of dd use in the process of the invention should be designed to contain relevant activities within the limits specified in the description of individual enzymes. The resulting solutions of carbohydrates containing fructose can be purified 54 seconds using operations and adventures to oHUoi and other well-known solutions of glevods, i.e., treatment with activated charcoal, ion exchangers with active lines, eeprodialia, and so on. The starch coking process is not harmful to gluco-amylase or ozo-eozyme glitches, for example, psychoactive processing raw material from arthofile starch (known process) .1OOO g potato starch (18%) was mixed with 16OO g water and 1.07 g Tenazy K {O, 13% on the ear starch). The mixture was stirred at a pH of 6.6 to 20 MN chickpeas, higher than 5O to 7 ° C, maintained at 10 minutes, up to BO C for S minutes. kept at this temperature for another 20 minutes. After that, the DE was equal to 18 & . The temperature was lowered to 6 ° C and diluted hydrochloric acid was adjusted to pH 4.2. Then, 1.83 ml of glucose laa (amyloglucosidase L 1OO Meiza) with 1OO EHA / ml activity and body was maintained at the indicated level for 48 hours with continuous mixing. After this period, the DE was equal to 96.7, PRI me R 2, Obtaining a glucose processed raw material with DE-96 from corn starch (a known process), 1OOO g of corn starch (14% depression) was mixed with 172O g of water and 1.12 g of Tenase T (0.13% for dry starch). The process conditions were the same as in example 1, except that the final temperature of 85 ° C was maintained for 35 minutes, DE was 12, Saccharification was carried out as in Example 1 with 1.91 ml of amyloglucosidase L 1OO Miles, At the end The work of DE was equal to 96.1, PRI me R 3, Conversion of processed raw materials with DE-96 examples. 1 and 2 in the fructological glucose syrup (known process), the glucose starting materials with DE equal to 96, of example 1 and 2 were converted by glucose co-isomerase. Conditions and results are shown in Table 1,

Таблица 1Table 1

Иэ примеров 1-3 можно видеть, что производство неочищенного (уктози1 глюкоэного сиропа все еще требует улучшени  и исход  из ожиженного крахмала в зависимости от вида nptmecca требует 138 часов.In Examples 1-3, it can be seen that the production of unrefined (glucose) glucous syrup still requires improvement, and the resultant from liquefied starch, depending on the type of nptmecca, requires 138 hours.

П р и м е р 4, Получение 4 уктозног юкозного сиропа путем однсюременного действи  глюкозоамилазы и глюкозоизо меразы.Example 4, Production of 4 uktoznogo yukoz syrup by the simultaneous action of glucose amylase and glucose isomerase.

-Начальный ДЭ- Initial DE

Добавленные стабилизаторы, вес.% на весь раствор: .Mg-SO -TH OAdded stabilizers, wt.% For the whole solution: .Mg-SO -TH O

т Goce,j t goce j

- Температура, С I рН (непрерывно регулируемое с помощью ОДн NdOH )- Temperature, С I pH (continuously adjustable with OD NdOH)

Врем  реакции, часReaction time, hour

Ожиженные картофельный и кукурузньй крахмалы примеров 1 и 2 были подвергнуты действию комбинированного гнэ:1МЁЮ го препарата, имеющего глюкозоамипазную и глюкозоизомеразную активность.The liquefied potato and corn starch of examples 1 and 2 were subjected to the action of the combined nest: 1MY preparation having glucose amypase and glucose isomerase activity.

Энзимный препарат имел стандартизированное содержание 5 О ЕГА н 1ООО ЕГИ на грамм.The enzyme preparation had a standardized content of 5 О ЕГА n 1ООО ЕГИ per gram.

Дл  конверсии 10ОО г ожвженных тйердых веществ крахмал4 примен лось 7,0 г энзимного препарата.For the conversion of 10OO g of burned out starch substances4 7.0 g of an enzyme preparation was used.

Таблица 2table 2

1212

0,20.2

0,020.02

6565

6,2 72 Общее врем  рвакааи дд  пслучеви  уктоэво глюкогюоге из ожзажв н0г , с  омощыо Ео б ш1роваЁинаго saviMaytPi&cieiere препарате состав а ао tGOibK& 72 часа. Прим ер 5 53и г ошевичного 1фвхмй а вважВ1 С1Ъ 14%) было смеш& во с iSOO г в« и О,в г Теиазы Й Усвеег  1ц(щееса &ши такие же, как в промере 1 .После о ш сена  ДЭ бьи jsaeeH 18 С)ажде1Еше об регулировавие рН в дфовкв стзбшйзаторов такве ж@ в примере 1 Выпв до@вшено 3|5 г комбинирован него эйзймнсго препарата 5О ЕГА и I.OOO БШ,) d реакиионка  смесь выдер жива  юь ари 65 С и рН 6,2 6О часов После атего периода содержание фрукте Ы бьшо 47,0%,гдюк(эы и Ш1Ег;жаХ ид0в 6% от веса сухого вещест ва П р в м ер 6, Получение-1Йэуктозн(глкж0ан«зго снрсша из дробленой кукурузы путем о щовреме1ШО(го действи  cL амшюжы fлюкозоамв азы   глюкозоизомв{тек 1 . 1ООО кг фобленой кукурузы, лишенно dajpo biiiteftt и ЗООО icr нагревали в запаршке Генпа 6 атм в течение 1 часе. С|эдерж11мое было леревесено затем в чан, аемедленво охлаждево де 6S С, рН д юдеыо до 6,2 и поддер жнвадось QQCTOjaHiEbiM на этом уровне до конца процесса, равно как и Teboi ai a. Стабилизаторы были добав ешы в та кйх же количествах, как в примерах 3 и 4. : Было добавлено 6,5 кг .энзимного .|ip карата, имеющего альфа-амипазную активность 1ООООО МВЕ/г, амилог юкозидазную активность 5О ЕГА и глюкоэеиаомервзную активность 1ООО ЕГИ/г, KbAd HHHpoBaHHaa клейстёризадин, осахариванне в изомеризаци  продолжались 5О часов, riiDcne чего I. раствор бьш отф 1льтрован ffii фильтрпрессе. Полученный прозрачный раствор содержал 755 кг веществ на обишй вес 3551 кг, фру&6.2 72 The total time of the rwakai dd psluchev and uktoevo glyukogyuoge from izgvv n0g, with the help of Eo b shtrovaYuinago saviMaytPi & cieiere preparation composition ao tGOibK & 72 hours Approx 5 53 and g of the offspring (VvazV1 C1 14%) was mixed & in iSOO g in “and O, in g Teyazy J Usveeg 1ts (the waves are the same as in measurement 1. After the SHE DE, bee jsaeeH 18 C) each time to adjust the pH to € ф fovkv standards and so @ in example 1 Vyv to @ srno 3 | 5 g combined with an AIZIMNGO preparation 5O EGA and I.OOO BSH,) d extracting a mixture of extract ari 65 C and pH 6.2 6O hours After this period, the content of fruit was 47, 0% of the weight (ea and h1eg; jyh id0v 6% of the weight of the dry substance) Example 6, Obtaining-1Heauktzno (crushed corn from glucose from shredded maize by glucose isomers {flow 1. 1OOO kg of wobbled maize, devoid of dajpo biiiteftt and zooo icr were heated in a cauldron of General 6 atm for 1 hour. After that, the tank was cooled in a vat, cooled immediately in 6S C, the pH was equal to 6.2 supported QQCTOjaHiEbiM at this level until the end of the process, as well as Teboi ai a. Stabilizers were added in the same amounts as in examples 3 and 4.: 6.5 kg of enzyme was added | ip carat with alpha -amipase activity of 1OOOOO MBE / g, amylog yukozidazuyu activity of 5O EGA and glucoeolio-mymervnuyu activity of 1OOO EGI / g, KbAd HHHpoBaHHaa clestyteriz in, saccharification in isomerization continued 5O hours, riiDcne which I. bsh solution OTF 1ltrovan ffii filterpress. The resulting clear solution contained 755 kg of substances for a total weight of 3551 kg, Frou &

Claims (1)

Продолжение таблицы 2 тозы содержалось 316 кг,глюкозы 344кг, опигосахаридов 75 кг. Раствор дл  обесцвечивани , обеззоиивани  и удалени  азотистых веществ был обработан активированным углем и, ионообменной смолой, как обычно дл  заводского кукурузного сирша,1 и наконец сконцентрирован в пленочном испарителе до содержани  твердых веществ 75%, Получившийс  сироп был крйсталь - но прозрачным и содержал 32% по весу, глюкозы 35% по весу, 乫и ш госахарйдов 7,7% по весу и 35-псико 1 нуль. П р и м е р 7 Суспензи  кукурузнО го крахмала с содержанием 44 вес,% су хих JBemscTB была кгеейстеризована в конверторе Кройера хлористоводородной кислотой до ДЗ, равным 17,5, Дл  конверсии во фруктозу было 10 кг этого продукта, Рйзбавленным едким натрием было установлено рН и поддерживалось на этом уровне, Ста бйлизаторы были добавлены согласно npss меру 4, и температура поддерживалась в 65 С, Бьша добавлена глюкозоам|йлаза (0,25 ЕГА на 1 г твердых веществ) и глюкозоизомераза (8 ЕГИ на 1 г твердых веществ), Через 4S часов бьшо установлено, что содёржйтсйтлгокозьг по весу, фрук д-озы 21,2% по весу, D-псикозы нет, ди-и полисахариды cocTaBjfaioT остальное. Формула изобретени  1.Способ получени  фруктозы, прё .дусматриваюший осахаривание сжиженного .крахмала до глкжозы в взоме{жзацшо козы во фруктозу, отличающийс   тем, что, с целью ускорени  процесса , осахаривание ожиженного крахмала до глюкозы и изомеризацию глюкозы осу-« ществл ют одновременно путем введени  ферментнсиго препарата, имекмиего глюкозоамилазную и глюкозоизомеразную активность , 2,Способ по п, , о т л и ч а ющ и и с   тем, что ла 1 кг углеводов в исходном сырье добавл ют ф рмейтйыйо &.а С н рН 5,О-7,5, првнмущестпрепарат , имеющий 5О-500 ёданицПгтдо -:вён5о при 6О-7О С и рН 6,0-6,5,The continuation of the table 2 Toza contained 316 kg, glucose 344 kg, opigosaccharides 75 kg. The solution for decolorization, decontamination and removal of nitrogenous substances was treated with activated carbon and ion exchange resin, as usual for factory corn syrche, 1 and finally concentrated in a film evaporator to a solids content of 75%. The resulting syrup was red-transparent and contained 32% by weight, glucose 35% by weight, dnOs and gosakharyds 7.7% by weight and 35 psycho 1 zero. EXAMPLE 7 A suspension of corn starch with a content of 44% by weight of dry JBemscTB was kheysterized in Croeer's converter with hydrochloric acid to a DZ equal to 17.5. For conversion into fructose there were 10 kg of this product, but caustic sodium was found pH was maintained at this level, Stabilizers were added according to npss measure 4, and the temperature was maintained at 65 ° C, glucose / ylase (0.25 EGA per 1 g of solids) and glucose isomerase (8 EGI per 1 g of solids) were added After 4S hours, it was determined that the contents were ozg by weight d-Fruko oses 21.2% by weight, D-psicose have, di-and polysaccharides cocTaBjfaioT rest. Claim 1. The method of obtaining fructose, which envisages the saccharification of liquefied starch to glucose in the diet {goatsu goat to fructose, characterized in that, in order to accelerate the process, saccharification of liquefied starch to glucose and isomerization of glucose means the substance. administering an enzyme preparation, glucose glucose amylase and glucose isomerase activity, 2, the method according to claim 2, so that 1 kg of carbohydrates is added to the feedstock & n C pH 5, O-7.5, prvnambust test drugs that have th 5O-500 ydanitsPgddo -: vyon5o at 6O-7O С and pH 6.0-6.5, козо илазнс активности и 20ОО-2ООООИсточник нвформвц к прин тые воgoat activity and 20OO-2OOOOSource nvformtvts accepted in единиц глюкозоизомеразной активности.внимание при экспертизе:units of glucose isomerase activity. attention during examination: 3, Способ по п. 1, о т л и ч а ю -1, Патент Франции № 2086752,3, the Method according to claim 1, about t l and h and s -1, French Patent No. 2086752, щ и и с   тем, что процесс осуществл ют кл. С 13 К 1/00,1971,y and with the fact that the process is carried out by cl. C 13 K 1/00, 1971, пате.;;;;ё Ш5.;..и I . 10 pate. ;;;;o Ш5.; .. and I. ten