TWI762577B - 製造含有異麥芽酮糖晶體和海藻糖之固體物料之方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供製造含有異麥芽酮糖晶體和海藻酮糖之固體物料之方法，該方法包含下列製程步驟： 　　A) 令能夠催化蔗糖轉化成異麥芽酮糖和海藻酮糖之反應的酶複合物與含有蔗糖之溶液接觸； 　　B) 使至少一些該蔗糖異構化成異麥芽酮糖和海藻酮糖； 　　C) 分離該酶複合物以產生含有異麥芽酮糖、海藻酮糖和水之溶液； 　　D) 藉由蒸發除去部分水並同時獲得固體含量為75重量(wt)%至95 wt%，較佳為80 wt%至93 wt%，特佳為86 wt%至92 wt%(基於該全部溶液)之濃縮溶液； 　　E) 令該濃縮溶液之溫度達到30℃至63℃，較佳為45℃至62℃，再更佳為55℃至60℃，接著在此溫度範圍內引起異麥芽酮糖結晶化，隨後冷卻並同時獲得含有異麥芽酮糖晶體和海藻酮糖之固體物料。

Description

製造含有異麥芽酮糖晶體和海藻糖之固體物料之方法
本發明提供製造含有異麥芽酮糖晶體和海藻酮糖之固體物料之方法，該方法包含下列製程步驟： 　　A) 令能夠催化蔗糖轉化成異麥芽酮糖和海藻酮糖之反應的酶複合物與含有蔗糖之溶液接觸； 　　B) 使至少一些該蔗糖異構化成異麥芽酮糖和海藻酮糖； 　　C) 分離該酶複合物以產生含有異麥芽酮糖、海藻酮糖和水之溶液； 　　D) 藉由蒸發除去部分水並同時獲得固體含量為75重量(wt)%至95 wt%，較佳為80 wt%至93 wt%，特佳為86 wt%至92 wt%(基於該全部溶液)之濃縮溶液； 　　E) 令該濃縮溶液之溫度達到30℃至63℃，較佳為45℃至62℃，再更佳為55℃至60℃，接著在此溫度範圍內引起異麥芽酮糖結晶化，隨後冷卻並同時獲得含有異麥芽酮糖晶體和海藻酮糖之固體物料。
異麥芽酮糖(α-D-吡喃葡糖基-1,6-果糖，亦稱為Palatinose®)為從蔗糖取得之糖代用品。其製造方法係經由蔗糖之異構化，蔗糖之異構化通常係使用異麥芽酮糖合成酶(蔗糖葡糖基變位酶，EC 5.4.99.11)藉由酶催化方式進行。DE1049800、DE2217628、EP28900 和EP91063描述利用經固定之細菌細胞藉由酶催化方式將蔗糖轉化成異麥芽酮糖之方法。為達成此目的，EP 0625578使用來自下列群組之細菌菌株：紅色精蛋白桿菌(Protaminobacter rubrum )(CBS 574.77)、普城沙雷氏菌(Serratia plymuthica ) (ATCC 15928)、黏質沙雷氏菌(Serratia marcescens )( NCIB 8285)、腸膜明串珠菌(Leuconostoc mesenteroides )(NRRL-B 512 F(ATCC 1083 a))和大黃歐文菌(Erwinia rhapontici ) (NCPPB 1578)。EP 0392556和EP1257638描述利用來自下列群組之細菌菌株：土生克雷伯氏菌(Klebsiella terrigena ) JCM 1687、第88號克雷伯氏菌屬(FERM BP-2838)和新加坡克雷伯氏菌(Klebsiella singaporiensis )LX3和LX21。
這些異構化方法係使用活細胞或死細胞，固定或游離之細胞進行：例如DE3133123和EP0915986描述利用藻酸鈣或離子交換劑之酶催化劑之固定方法，如EP0001099中之方法使用可在發酵背景下製造異麥芽酮糖之游離的活細胞。在蔗糖之酶催化反應中經常形成海藻酮糖(α-D-吡喃葡糖基-1,1-果糖)及果糖和葡萄糖作為副產物。
因此，EP483755亦描述用於製造海藻酮糖之方法，其中上述方法基本上係藉由使用某些假單胞菌或土壤桿菌屬菌株之蔗糖葡糖基變位酶相關於海藻酮糖之產量進行優化。
DE102012216955揭示將異麥芽酮糖持續結晶化之方法，該方法包含下列步驟：A)提供含有異麥芽酮糖和水之進料溶液，B)藉由蒸發部分除去水以獲得異麥芽酮糖晶體之懸浮液，C)分離該懸浮液以產生含異麥芽酮糖之固體和母液及可選擇地D)清洗該異麥芽酮糖固體。
EP2674500揭示從包含異麥芽酮糖之糖液製造固體物料之方法，其中該糖液係藉由令能夠從蔗糖產生異麥芽酮糖之酶作用於蔗糖液來取得，其中該方法包含下列步驟：將該糖液加熱以將該糖液之固體含量調整為77至96質量%，對從上述步驟產生之混合物施加剪切力以產生晶核，同時將產物之溫度保持在攝氏65至120度並將混合物冷卻以取得該固體物料。
先前技藝之缺點為或是可取得相當純之異麥芽酮糖晶體，從而浪費包含在內之海藻酮糖，或是無法取得結晶型固體，而是取得無定形固體且工作之高溫範圍需要大量的能量。
因此，本發明之目的係提供克服至少一種先前技藝製程之缺點的製程。
令人驚訝地，現已發現如申請專利範圍第1項之方法能夠實現本發明之目的。
因此，本發明提供製造含有異麥芽酮糖晶體和海藻酮糖之固體物料之方法，該方法包含下列製程步驟： 　　A) 令能夠催化蔗糖轉化成異麥芽酮糖和海藻酮糖之反應的酶複合物與含有蔗糖之溶液接觸； 　　B) 使至少一些該蔗糖異構化成異麥芽酮糖和海藻酮糖； 　　C) 分離該酶複合物以產生含有異麥芽酮糖、海藻酮糖和水之溶液； 　　D) 藉由蒸發除去部分水並同時獲得固體含量為75 wt%至95 wt%，較佳為80 wt%至93 wt%，特佳為86 wt%至92 wt%(基於該全部溶液)之濃縮溶液； 　　E) 令該濃縮溶液之溫度達到30℃至63℃，較佳為45℃至62℃，再更佳為55℃至60℃，接著在此溫度範圍內引起異麥芽酮糖結晶化，隨後冷卻並同時獲得含有異麥芽酮糖晶體和海藻酮糖之固體物料。
根據本發明之方法的一種優點為產品品質固定。 　　根據本發明之方法的另一優點為達成增加特定設備之時空產量。 　　根據本發明之方法的另一優點為不需要長成晶種及其複合物。
根據本發明之方法的另一種優點為可能節省能量，因為該方法可在低溫下運行。 　　根據本發明之方法還有另一優點為產量較高，因為與著重於純異麥芽酮糖之僅有結晶化的過程相比較，有更多產品被固化。
本發明之另一優點為所獲得之產品立即可用且不需要延長之完成晶體形成之期間。
術語“異麥芽酮糖”應理解為意指6-O-α-D-吡喃葡糖基-D-果糖。 　　術語“海藻酮糖”應理解為意指1-O-α-D-吡喃葡糖基-D-果糖。 　　術語“酶複合物”應理解為意指具有至少一種活性酶之組成物或混合物組成物，其亦可天然為複合物，諸如，例如活細胞。酶複合物之其他實例為其中至少一種活性酶與至少一種其他多肽連接之融合蛋白，但在本發明之目的方面純化之酶本身亦可為酶複合物。
關於本發明，術語“固定之酶複合物”應理解為意指與基質結合或被基質包封之酶複合物，該酶複合物在水溶液中之自由擴散或自由移動因而受到限制(例如減慢)。
關於本發明，術語“含有異麥芽酮糖晶體和海藻酮糖之固體物料”應理解為意指含有至少50 wt%，較佳為至少70 wt%，再更佳為至少90 wt%(基於該總固體物料)之結晶型物質的固體物料。適合用於測定晶體含量之方法為X射線衍射。 　　給予之物質之重量值係指無水物質。 　　除非另有說明，所有給予之百分比(%)均為質量百分比。
根據本發明之方法，該製程步驟A)之含有蔗糖的溶液之蔗糖濃度為20至80 wt%，特別是30至50 wt%(基於該含有蔗糖之全部溶液)。
根據本發明之較佳方法特別適合用於製造含有異麥芽酮糖晶體和海藻酮糖之固體物料，該固體物料包含相對於該乾燥固體物料之總重量70至90 wt%，特別是72至89 wt%，更特別為74至88 wt%，更特別為75至85 wt%之異麥芽酮糖。該含有異麥芽酮糖晶體和海藻酮糖之固體物料包含相對於該乾燥固體物料之總重量5至25 wt%，特別是6至20 wt%之海藻酮糖。
該含有異麥芽酮糖晶體和海藻酮糖之固體物料可包含相對於該乾燥固體物料之總重量0.1至5 wt%，特別是0.2至4 wt%之葡萄糖。該含有異麥芽酮糖晶體和海藻酮糖之固體物料可包含相對於該乾燥固體物料之總重量0.1至5 wt%，特別是0.2至4 wt%之果糖。 　　該含有異麥芽酮糖晶體和海藻酮糖之固體物料可包含相對於該乾燥固體物料之總重量0.05至4 wt%，特別是0.1至3wt%之蔗糖。較佳地，該含有異麥芽酮糖晶體和海藻酮糖之固體物料含有前述全部三種糖。
較佳地，存在於該酶複合物中之酶為至少一種酶類別EC 5.4.99.11之蔗糖葡糖基變位酶。特佳之情況為使用來自下列菌株之蔗糖葡糖基變位酶：紅色精蛋白桿菌，特別是紅色精蛋白桿菌CBS 574.77；紅色精蛋白桿菌Z12；普城沙雷氏菌，特別是普城沙雷氏菌菌株ATCC 15928；氣味沙雷氏菌(Serratia odorifera )，特別是氣味沙雷氏菌菌株4Rx13；黏質沙雷氏菌，特別是黏質沙雷氏菌菌株NCIB 8285；腸膜明串珠菌，特別是腸膜明串珠菌菌株ATCC 1083a；大黃歐文氏菌，特別是大黃歐文氏菌菌株ATCC29283、NCPPB 1578、DSM 4484、NX-5和WAC2928；歐文氏菌屬，尤其是歐文氏菌屬菌株D12；放射形土壤桿菌(Agrobacterium radiobacter )，特別是放射形土壤桿菌菌株MX-232；土生克雷伯氏菌，特別是土生克雷伯氏菌菌株JCM 1687；克雷伯氏菌屬，特別是克雷伯氏菌屬菌株FERM BP-2838、LX3和NK33-98-8；肺炎克雷伯氏菌，特別是肺炎克雷伯氏菌菌株342；新加坡克雷伯氏菌，特別是新加坡克雷伯氏菌菌株LX21；中嗜酸假單胞菌(Pseudomonas mesoacidophila )，特別是中嗜酸假單胞菌菌株MX-45；分散泛菌(Pantoea dispersa )，特別是分散泛菌菌株UQ68J；植生克雷伯氏菌(Klebsiella planticola )，特別是植生克雷伯氏菌菌株CCRC 19112、MX10和UQ14S；腸桿菌屬，特別是腸桿菌屬菌株FMB-1(Seq ID No.16)、SZ62和Ejp617；棕色固氮菌(Azotobacter vinelandii)DJ，根據本發明之方法，紅色精蛋白桿菌CBS 574.77和紅色精蛋白桿菌 Z12為特佳者。
酶可以如多肽之純化形式使用。為了便於純化，這些可為融合蛋白之形式，其中，例如將容許易於純化之標籤，諸如例如His標籤、Strep標籤、GST 標籤或MBP標籤與酶融合。
根據本發明之方法，該酶複合物較佳為全細胞，該全細胞較佳為選自下列群組：紅色精蛋白桿菌，特別是紅色精蛋白桿菌CBS 574.77；紅色精蛋白桿菌Z12；普城沙雷氏菌，特別是普城沙雷氏菌菌株ATCC 15928；氣味沙雷氏菌，特別是氣味沙雷氏菌菌株4Rx13；黏質沙雷氏菌，特別是黏質沙雷氏菌菌株NCIB 8285；腸膜明串珠菌，特別是腸膜明串珠菌菌株ATCC 1083a；大黃歐文氏菌，特別是大黃歐文氏菌菌株ATCC29283、NCPPB 1578、DSM 4484、NX-5和WAC2928；歐文氏菌屬，特別是歐文氏菌屬菌株D12；放射形土壤桿菌，特別是放射形土壤桿菌菌株MX-232；土生克雷伯氏菌，特別是土生克雷伯氏菌菌株JCM 1687；克雷伯氏菌屬，特別是克雷伯氏菌屬菌株FERM BP-2838、LX3和NK33-98-8；肺炎克雷伯氏菌，特別是肺炎克雷伯氏菌菌株342；新加坡克雷伯氏菌，特別是新加坡克雷伯氏菌菌株LX21；中嗜酸假單胞菌，特別是中嗜酸假單胞菌菌株MX-45；分散泛菌，特別是分散泛菌菌株UQ68J；植生克雷伯氏菌，特別是植生克雷伯氏菌菌株CCRC 19112、MX10和UQ14S；腸桿菌屬，特別是腸桿菌屬菌株FMB-1、SZ62和Ejp617；棕色固氮菌DJ，其中紅色精蛋白桿菌CBS 574.77和紅色精蛋白桿菌 Z12為特佳者。較佳地，根據本發明之較佳方法所包含之全細胞可為任何狀態，如生長、靜息、存活或死亡，其中靜息細胞為特佳者。
酶複合物之固定可，例如以CLEA(不溶***聯酶聚集體 )之形式發生(Cao, L. et al., 2000,Cross-linked enzyme aggregates: a simple and effective method for the immobilization of penicillin acylase , Org. Lett., 2: 1361-1264)或在天然或合成來源之固體支持物料上發生。天然物料為，例如多醣，諸如藻酸鹽、瓊脂糖、瓊脂糖凝膠、纖維素及彼等之衍生物(例如DEAE-或CM-纖維素)。亦可能使用經改質之瓊脂糖凝膠，諸如，例如經環氧化物活化之瓊脂糖凝膠、經溴化氰活化之瓊脂糖凝膠、經NHS活化之瓊脂糖凝膠、經硫醇活化之瓊脂糖凝膠。這些瓊脂糖凝膠可，例如從GE Healthcare、BioRad、Sigma和Pierce公司購得。
可使用之合成的有機聚合物為聚苯乙烯衍生物、聚丙烯酸酯，特別是經環氧化物活化之丙烯酸樹脂小珠(Eupergit)、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯醯胺、乙烯基和烯丙基聚合物、聚酯或聚醯胺。
較佳之聚(甲基)丙烯酸酯係選自下列群組：C1-C10烷基丙烯酸酯聚合物、C1-C10烷基甲基丙烯酸酯聚合物和C1-C10-烷基丙烯酸酯- C1-C10烷基甲基丙烯酸酯共聚物。EP 3114218描述用於包封之方法且更佳為使用聚(甲基)丙烯酸酯聚合物包封。
可能之無機載體為基於氧化矽或氧化鋁或彼等之混合物之物料。
酶複合物之固定亦可藉由包封在聚合性多孔凝膠中進行，例如RSi(OCH3 )3 或RSi(OCH3 )3 和Si(OCH3 )4 之混合物的疏水性溶膠-凝膠物料 (Reetz, M.T.；Zonta, A.；Simpelkamp, J.；Rufinska, A.；Tesche, B. J. Sol-Gel Sci. Technol. 1996, 7, p.35-43) 或多孔性聚合性矽膠之疏水性溶膠-凝膠物料(Elgren, T.M.; Zadvorny, O.A.；Brecht, E.；Douglas, T.；Zorin, N.A.；Maroney, M. J. & Peters, J. W.)。
再者，除了固定之外，酶在酶膜反應器中之多用途是可想像的。
根據本發明之方法所使用之酶複合物(特別是細胞)較佳為固定在多醣中，諸如例如固定在藻酸鹽、果膠、角叉菜膠、殼聚醣或聚乙烯醇(諸如例如lentikats或彼等之混合物)中，特別是在藻酸鹽中；就此方面，比照，例如Shimizu, H.,et al. (1997)Screening of novel microbial enzymes for the production of biologically and chemically useful compounds, in: Advances in biochemical engineering biotechnology , Vol58:New Enzymes for Organic Synthesis (Scheper, T., ed.) pp. 45-88, Springer, New York。
根據本發明之方法所使用的任何形式之酶複合物之特佳的固定方法描述於EP2011865中，其中該固定在惰性載體上之酶複合物與矽酮塗層一起提供，此係藉由矽氫加成反應獲得。
較佳地，根據本發明之製程步驟B)中之pH值為4至9.5。該pH值係借助酸，特別是無機酸方便地建立，該無機酸較佳為來自下列群組：硫酸、氫氯酸或醋酸。 　　較佳地，根據本發明之製程步驟B)於含有蔗糖之溶液所測得之溫度為20至40℃，較佳為25至35℃。
在製程步驟C)中，該酶複合物和最終包含之固體雜質係藉由過濾、沉降或離心與該異麥芽酮糖分離。與非固定之酶相比較，由於該酶複合物之固定特性，分離該酶複合物和最終包含之固體雜質較容易。
為了製程經濟性考量，本發明所使用之固定之酶複合物的較佳形式為讓該含有蔗糖之溶液流過之固體床形式(H. Schiweck, Zuckerind.(1990), 115(7), 555-565)。對應之固體床方法描述於A. Liese, K. Seelbach, C. Wandrey (Eds.),Industrial Biotransformations 2nd Edition(2006), Wiley-VCH, Weinheim中之A. Liese, et. al.Processes 。
若最終包含之固體雜質係藉由沉降與該異麥芽酮糖分離可能是有利的。較佳地，此係藉由在較佳為2℃至30℃，較佳為3℃至25℃，特佳為4℃至12℃之溫度範圍內儲存2天至60天，較佳為10天至50天，更佳為20天至40天，同時該最終包含之固體雜質下沉至該含有異麥芽酮糖、海藻酮糖和水之溶液的底部來達成。
這具有令人驚訝之技術效果：異麥芽酮糖之結晶化可在低至30℃之溫度下被引發。因此，根據本發明之較佳替代方法，其中於該製程步驟C)中該酶複合物及最終包含之固體雜質係藉由儲存為期2至60天與異麥芽酮糖分離，較佳地，該方法之製程步驟D)中係藉由蒸發除去水，同時獲得固體含量為86 wt%至92 wt%(基於該全部溶液)之濃縮溶液，且於該製程步驟E)中令該濃縮溶液之溫度達到30℃至50℃。
藉由改變蒸發之程度可取得不同之固體含量；此可經由例如製程步驟D)之停留時間來控制。
根據本發明之較佳方法，其中製程步驟D)係在50℃至80℃(較佳為60℃至75℃，特佳為63℃至68℃)之溫度範圍內及70毫巴(mbar)至200 mbar(較佳為100 mbar至180 mbar，特佳為130 mbar至160 mbar)之壓力範圍內進行。特別是，在此背景下，較佳地，根據本發明之方法之製程步驟D)係在63℃至68℃之溫度範圍內和130 mbar至160 mbar之壓力範圍內進行。
根據本發明之較佳替代方法，其中製程步驟D)係在50℃至80℃(較佳為60℃至75℃，特佳為63℃至68℃)之溫度範圍內及250 mbar至500 mbar(較佳為275 mbar至450 mbar，特佳為300 mbar至400 mbar)之壓力範圍內進行。特別是，在此背景下，較佳地，根據本發明之方法之製程步驟D)係在63℃至68℃之溫度範圍內和300 mbar至400 mbar之壓力範圍內進行。
根據本發明之另一較佳替代方法，其中製程步驟D)係在95℃至130℃(較佳為106℃至121℃，特佳為108℃至118℃)之溫度範圍內及250 mbar至500 mbar(較佳為275 mbar至450 mbar，特佳為300 mbar至400 mbar)之壓力範圍內進行。特別是，在此背景下，較佳地，根據本發明之方法之製程步驟D)係在108℃至118℃之溫度範圍內和300 mbar至400 mbar之壓力範圍內進行。
藉由改變蒸發程度可取得不同之固體含量及/或產量；此可經由例如製程步驟D)中之停留時間、壓力和溫度來控制。蒸發可在連續式或分批式蒸發器中進行。
較佳地，根據本發明之製程步驟D)中之pH值為3.5 至9.5。
於方法步驟E)中，令該濃縮溶液之溫度達到30℃至63℃，較佳為45℃至62℃，再更佳為55℃至60℃，較佳為在周圍壓力下。特佳地，根據本發明於製程步驟D)中獲得之固體含量為86 wt%至92 wt%且在製程步驟E)中令該濃縮溶液之溫度達到55℃至60℃。
根據本發明之較佳方法，其中於方法步驟E)中，令該濃縮溶液之溫度達到30℃至63℃，較佳為45℃至62℃，再更佳為55℃至60℃，隨後藉由選自由下列所組成之群組之方式至少一者來引起異麥芽酮糖結晶化：添加異麥芽酮糖晶種、剪切力、攪動、摩擦、輻射和超音波，其中剪切力為特佳者。在此背景下，異麥芽酮糖結晶化係由選定之剪切力引起，但不添加異麥芽酮糖晶種為特佳之方式。
根據本發明之較佳方法，其中於製程步驟E)中添加異麥芽酮糖晶種，該異麥芽酮糖晶種之添加量為0.01 wt%至10 wt%，特佳為0.1 wt%至1 wt%(基於該濃縮溶液中含有之異麥芽酮糖的總量)。
根據本發明之較佳方法，其中於製程步驟E)中剪切力係藉由剪切力施加裝置引起異麥芽酮糖結晶化，較佳為不添加異麥芽酮糖晶種。
本發明中，“剪切力施加裝置”為對物料施加剪切力之裝置。此可為例如能夠揉捏高黏度物料之裝置，因此該裝置係沿著一個方向及相反方向施加移動物料之力以研磨、揉捏或混合該物料。特別是，該裝置可為具有捏合機功能之裝置，更特別為能夠加熱和刮除物料之裝置從而使處理後之物料不會殘留、黏附在該裝置之容器。該裝置可為捏合機、擠出機、捏合機、攪拌機和通用之混合攪拌機，其中較佳為使用擠出機。
這些剪切力施加裝置可為容積為100至300mL之具有雙層壁容器的小型實驗室捏合機。較佳地，該裝置之旋轉速度為10至40rpm，更佳為20至40rpm。該裝置可具有一水平捏合槽，該水平捏合槽帶有二個同向旋轉之捏合葉片且該裝置之最大扭矩可為40Nm或30 Nm。該產品之溫度可經由雙層壁外罩中之熱流體調節。例如稱為IKA HKD-T 06者。該裝置中之產品係以圓周運動移動並在捏合葉片之間剪切。在該裝置中，完成結晶化和形成白色固體產品所需之期間(以下稱為“處理時間”)可為1至40分鐘，較佳為3至15分鐘。在處理期間，剪切力係藉由揉捏和攪拌持續施加在該異麥芽酮糖混合物。該捏合裝置係以分批模式操作。處理時間結束後，將產品從捏合槽中移出。
可使用實驗室擠出機，特別是同向旋轉雙螺桿擠出機(例如Haake PolyLab OS)作為連續剪切力施加裝置。螺桿之長度對直徑比(L/D)可為25。該螺桿可建構成含有運輸和揉捏元件。該物料係從進料口水平運送至擠出機之出料端。該產品係在螺桿中，特別是在揉捏元件之間剪切。該裝置之最大扭矩可為130 Nm或100 Nm。該擠出機之擠出機筒可電加熱。該擠出機之轉速可為5至100rpm，較佳為10至50rpm。該擠出機中之處理時間可為20秒至5分鐘，較佳為30秒至2分鐘。
捏合機-擠出機，特別是具有單一旋轉進料螺桿之捏合機可作為較大規格之剪切力施加裝置。該螺桿可含有運輸和揉捏元件。物料係從該擠出機之進料口水平輸送至出料端。該產品係在螺桿中剪切，特別是在揉捏元件之間剪切。
根據本發明之較佳方法，其中於製程步驟E)中藉由超音波引起異麥芽酮糖結晶化係藉由音波處理達成，該音波處理係以在20 W/cm²至400 W/cm²，特別是80 W/cm²至300 W/cm²，特別是120 W/cm²至180 W/cm²之範圍內的特定表面功率密度進行。
根據本發明，較佳地，製程步驟E)之pH值為 3.5至9.5。
下列實施例藉由示例方式描述本發明，而無任何意圖將本發明限制在實施例中具體指定之實施態樣，本發明之範圍係由整篇說明書和申請專利範圍提出。
實施例 1 ：含蔗糖溶液之異構化
依下述進行所有實驗之異構化： 　　以1至5毫升由下列群組所組成之無菌營養培養基淘淨紅色精蛋白桿菌(CBS574.77)菌株：50 g/kg之蔗糖、15 g/kg之玉米膨脹水、7 g/kg之硫酸銨、0.5 g/kg之酵母萃取物、1 g/kg之二氫硫酸鉀、0.41 g/kg之氯化鎂七水合物、0.004 g/kg之氯化錳四水合物、0.047 g/kg之檸檬酸鐵一水合物和926 g/kg之水，若需要時可將pH值調節成pH 7.2。該懸浮液係作為該預培養物之接種物，該預培養物在1升搖瓶中包含200 ml之上述營養液。
在30℃培養20小時後，將該預培養物接種在具有1升無菌產製培養基之2升發酵罐中，使該初始光密度(OD600 )為1，該無菌產製培養基係由下列群組所組成：50 g/kg之蔗糖、15 g/kg之玉米膨脹水、3 g/kg之硫酸銨、4 g/kg之磷酸氫銨、0.5 g/kg之酵母萃取物、1 g/kg之二氫硫酸鉀、0.41 g/kg之氯化鎂七水合物、0.004 g/kg之氯化錳四水合物、0.047 g/kg之檸檬酸鐵一水合物及926 g/kg之水並將pH值調整成7.2。
在30℃，pH7(經調控的)和30%之pO2 下進行發酵(級聯攪拌器，Airflow)。在發酵過程中餵入蔗糖。15至20小時後，完成發酵過程並可收穫該用於固定之生物質。 　　為遵此目的，將所產生之懸浮液與水和4%強度之藻酸鹽溶液以體積比1：1混合。然後，藉由滴入2%強度之CaCl2 溶液固定該懸浮液。使用聚乙烯亞胺和戊二醛將所得珠粒進行後固化。所產生之生物催化劑可儲存在4至10℃下數週。 　　將所得之經固定之細胞引入可加熱的柱型反應器並加熱至20至35℃，且使來自甜菜之經稀釋的濃汁連續通過，該經稀釋之濃汁具有41wt%之蔗糖含量(基於該總濃汁)。 　　表1中為異構化後之組成。
Figure 02_image001
實施例 2 ：沉 降
在某些實驗方面，最終包含之固體雜質係藉由在20℃下儲存為期30天以與該異麥芽酮糖分離。實施例 3 ：濃度
將該含有異麥芽酮糖、海藻酮糖和水之溶液在65℃和130 mbar之旋轉蒸發器中濃縮成具有所需之85%至98%之固體含量。在蒸發過程中，壓力被降至110 mbar以補償該濃縮溶液之蒸汽壓下降。在蒸發過程結束時，在150 mbar下將溫度升高至95℃以獲得可傾倒之糖漿。 　　下文中給予之以百分比表示的含水量數值等於100wt% -固體含量之wt%。實施例 4 ：結晶 化
在具有揉捏和運輸元件之Thermo Fischer連續雙螺桿擠出機(Haake PolyLab OS PTW 16/25)中引起結晶化。將濃縮之糖漿轉移入經加熱(〜140℃)之擠出機的進料漏斗中。
在較高之溫度下引起結晶化可產生較不容易處理且需要較多能量之產品(C1和C2)。過度濃縮之溶液不能適當地結晶化(C3)。在根據本發明之溫度下形成之非常有用的結晶型物質可非常容易地被進一步加工並遞送即時可用之非常均勻的具有愉悅外觀之產品。
Figure 02_image003

Claims (9)

  1. 一種製造含有異麥芽酮糖晶體和海藻酮糖之固體物料之方法，該方法包含下列製程步驟：A)令能夠催化蔗糖轉化成異麥芽酮糖和海藻酮糖之反應的酶複合物與含有蔗糖之溶液接觸；B)使至少一些該蔗糖異構化為異麥芽酮糖和海藻酮糖；C)分離該酶複合物以產生含有異麥芽酮糖、海藻酮糖和水之溶液；D)藉由蒸發除去部分水並同時獲得具有基於該含有異麥芽酮糖、海藻酮糖及水之溶液的固體含量為75重量(wt)%至95wt%之濃縮溶液；及E)令該濃縮溶液之溫度達到30℃至63℃，接著在此溫度範圍內引起異麥芽酮糖結晶化，隨後冷卻並同時獲得含有異麥芽酮糖晶體和海藻酮糖之固體物料。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該製程步驟A)之含有蔗糖的溶液之蔗糖濃度基於該含有蔗糖的溶液為20至80wt%。
  3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該存在於酶複合物之酶為至少一種酶類別EC 5.4.99.11之蔗糖葡糖基變位酶。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該製程步驟B)中pH值為3.5至9.5。
  5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該製程步驟C)中該酶複合物及最終包含之固體雜質係藉由過濾、沉降或離心與該異麥芽酮糖分離。
  6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該製程步驟D)係在63℃至68℃之溫度範圍及130毫巴(mbar)至160mbar之壓力範圍內進行。
  7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之方法，其中該製程步驟D)獲得具有基於該含有異麥芽酮糖、海藻酮糖及水之溶液的固體含量為86wt%至92wt%之濃縮溶液，且於該製程步驟E)中令該濃縮溶液之溫度達到55℃至60℃。
  8. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之方法，其中藉由至少一種選自由下列所組成之群組的方式引起異麥芽酮糖結晶化：添加異麥芽酮糖晶種、剪切力、攪動、摩擦、輻射和超音波。
  9. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之方法，其中該含有異麥芽酮糖晶體和海藻酮糖之固體物料包含相對於該乾 燥固體物料之總重量：70至90wt%之異麥芽酮糖；5至25wt%之海藻酮糖；0.1至5wt%之葡萄糖；0.1至5wt%之果糖；及0.05至4wt%之蔗糖。
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