DE3689607T2

DE3689607T2 - Cyclodextrin absorbierendes Material und seine Verwendung.

Info

Publication number: DE3689607T2
Application number: DE3689607T
Authority: DE
Inventors: Kouki Fujii; Tomoyuki Ishikura; Michikatsu Sato; Yukio Tsuchiyama; Yoshiaki Yagi; Kenichi Yamamoto
Original assignee: Sanraku Inc
Current assignee: Sanraku Inc
Priority date: 1985-10-31
Filing date: 1986-10-28
Publication date: 1994-06-16
Anticipated expiration: 2006-10-29
Also published as: EP0220719A2; JPS62216640A; JPH0626667B2; EP0220719B1; DE3689607D1; EP0220719A3; US4781977A

Description

Die Erfindung betrifft ein Adsorptionsmaterial, an das α- Cyclodextrin adsorbiert werden kann. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Adsorptionsmaterial, an das α-Cyclodextrin mit hoher Wirksamkeit und hoher Selektivität aus einer Lösung, die Cyclodextrin enthält, beispielsweise einem Reaktionsproduktgemisch, welches Cyclodextrin als Hauptprodukt, nicht-umgesetztes Material und verschiedene Nebenprodukte enthält, adsorbieret werden kann, und seine Verwendung.
Cyclodextrin wird üblicherweise durch Behandlung von Stärke mit Cyclodextrin-Glycosyl-Transferase (CGTase) hergestellt. Das entstehende Reaktionsgemisch enthält nicht nur Cyclodextrin als Endprodukt, sondern ebenfalls nicht-umgesetzte Stärke, verschiedene Zersetzungsprodukte, wie Oligodextrin und Glucose, und das verwendete Enzym. Ein Verfahren, das vorgeschlagen wurde, um Cyclodextrin aus dem Reaktionsproduktgemisch des Cyclodextrins, welches nicht-umgesetztes Material und Nebenprodukte enthält, abzutrennen, umfaßt die Zugabe eines organischen Lösungsmittels zu dem Reaktionsgemisch, das von dem Cyclodextrin aufgenommen werden kann, und die Ausfällung und Abtrennung des Cyclodextrins als Feststoff. Die Verwendung eines solchen organischen Lösungsmittels ist jedoch bei Arzneimitteln und Nahrungsmitteln, den Hauptverwendungen von Cyclodextrin, unerwünscht, und es besteht ein Bedarf für ein Trennverfahren, bei dem keine organischen Lösungsmittel verwendet werden. Bei einem Versuch, Cyclodextrin ohne Verwendung eines organischen Lösungsmittels abzutrennen oder zu reinigen, wurde in der Vergangenheit vorgeschlagen (1) ein Verfahren, das die Adsorption von Cyclodextrin an einem porösen Styrol/Divinylbenzol-Copolymerharz umfaßt (offengelegte japanische Patentpublikation 805/1981), (2) ein Verfahren, das die Behandlung eines Gemisches aus Cyclodextrin und reduziertem Zucker mit einem Anionenaustauschharz zur Adsorption des reduzierten Zuckers alleine an ihm und die Abtrennung des Cyclodextrins umfaßt (offengelegte japanische Patentanmeldung 136,889/1976) und (3) ein Verfahren, bei dem ein Reaktionsproduktgemisch, welches Cyclodextrin auf eine Säule, die mit einem Alkali- oder Erdalkalimetallsalz eines Kationenaustauschharzes des stark sauren Typs gefüllt ist, behandelt wird, um es in eine Cyclodextrinfraktion und eine Glucosefraktion zu trennen (offengelegte japanische Patentpublikation 146,600/1982). Jedoch besitzen das poröse Harz und die Ionenaustauschharze, die bei diesem bekannten Verfahren verwendet wurden, niedrige Selektivität, und bei der Abtrennung und Gewinnung von Cyclodextrin, das daran adsorbiert ist, ist eine komplexe Eluierungsbehandlung erforderlich. Für industrielle Arbeitsweisen sind diese Verfahren daher nicht vollständig zufriedenstellend.
Die genannten Erfinder haben ausgedehnte Untersuchungen bezüglich eines Adsorptionsmaterials durchgeführt, das hohe Selektivität aufweist und die Trennung von Cyclodextrin nach einem einfachen Eluierungsverfahren erlaubt. Diese Untersuchungen haben zu der vorliegenden Erfindung geführt.
Gegenstand der Erfindung ist ein α-Cyclodextrin-Adsorptionsmaterial, das aus einem wasserunlöslichen Harzsubstrat, an das ein Ligand mit einer solchen Größe, daß er von dem α-Cyclodextrin aufgenommen wird, chemisch über eine Spacergruppe gebunden ist, wobei das Harzsubstrat ein Polysaccharid und der Ligand ein Myristinsäurerest ist, zusammengesetzt ist.
Das Cyclodextrin-Adsorptionsmaterial wird im folgenden näher erläutert.

Ligand

Das wesentliche Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß ein Harzsubstrat, an das ein Ligand mit solcher Größe, daß er von dem Cyclodextrin aufgenommen wird, chemisch über eine Spacergruppe gebunden ist, als Adsorptionsmaterial für Cyclodextrin anstelle der bekannten porösen Harze oder der Ionenaustauschharze verwendet wird.
Der in dem erfindungsgemäßen Adsorptionsmaterial verwendete Ligand ist ein Myristinsäurerest, der in den ringartigen Hohlraum im α-Cyclodextrin eintritt, und an der Innenoberfläche durch hydrophobe Bindung adsorbiert wird, d. h. er besitzt eine solche Größe, daß er von dem α-Cyclodextrin aufgenommen bzw. umhüllt wird. Die Größe des Liganden, der von dem α-Cyclodextrin eingeschlossen wird, ist auf den Durchmesser des ringartigen Hohlraums von α-Cyclodextrin beschränkt. Wenn die Form des Liganden als Ellipse angenommen wird, die somit die gesamte Atomgruppierung des Liganden umgibt, muß die geeignete Größe des Liganden so sein, daß der kurze Durchmesser der Ellipse im Bereich von etwa 0,4 bis 1,0 nm (etwa 4 bis etwa 10 A), bevorzugt etwa 0,5 bis etwa 0,75 nm (etwa 5 bis etwa 7,5 A) liegt.

Wasserunlösliches Harzsubstrat

Der Ausdruck "Harzsubstrat", der in der vorliegenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen verwendet wird, bedeutet einen Skelett-Strukturteil, der den Hauptteil des Harzes ausmacht, und wenn das Harz Seitenketten mit funktionellen Gruppen für die Einführung des Liganden enthält, bedeutet er einen Teil des entstehenden Harzes, der bei der Entfernung der Seitenketten entsteht.
Im folgenden werden nicht nur das Harzsubstrat alleine, sondern ebenfalls Harze, die bei der Einführung von Seitenketten mit funktionellen Gruppen entstehen, für die Einführung des Liganden erläutert.

Polysaccharidverbindungen und ihre Derivate

Die Polysaccharidverbindungen können beispielsweise Cellulose, Dextran, Agarose, Chitin und Chitosan umfassen. Derivate solcher Polysaccharide umfassen Verbindungen, die durch Einführung von Seitenketten, welche funktionelle Gruppen, wie eine Epoxygruppe, eine aktivierte Carboxylgruppe, eine Haloacetylgruppe oder eine tertiäre oder quaternäre Ammoniumsalzgruppe in Polysaccharidverbindungen unter Verwendung vernetzter Produkte der Polysaccharidverbindung oder die Hydroxylgruppen enthalten, die in den Polysaccharidverbindungen vorhanden sind, erhalten werden [für die Einführung solcher Gruppen vergleiche beispielsweise P. Cautrecasas, J. Biol. Chem., 245,3059 (1970); P. Cautrecasas, I. Parikh, Biochemistry, 11; und L. Sundberg, J. Porath, J. Chromatgr., 90, 87 (1974)].
Solche Verbindungen sind beispielsweise von Pharmacia Fine Chemicals unter den Warenzeichen AH-Sepharose 4B®, CH-Sepharose 4B®, Epoxy-Activated Sepharose 6B®, Diethyl-aminoethyl-Sephadex®, Quaternary Aminoethyl-Sephadex® und Sulfopropyl-Sephadex®; und von Fuji Boseki Co., Ltd. unter den Warenzeichen Chitopearl® und Chitobeads® erhältlich.
Unter den oben als Harzen aufgeführten Beispielen ist die Polysaccharidverbindung Chitosan und ihr vernetztes Produkt besonders bevorzugt.

Herstellung von dem erfindungsgemäßen α-Cyclodextrin-Adsorptionsmaterial

Das erfindungsgemäße Adsorptionsmaterial kann hergestellt werden, indem der zuvor erwähnte Ligand in ein wasserunlösliches Harzsubstrat über eine geeignete Spacergruppe nach den im folgenden beschriebenen Verfahren eingeführt wird.
(1) Verfahren, bei dem eine Reaktion für eine kovalente Bindung verwendet wird Reaktionsschema A
In dem Schema bedeutet:
das wasserunlösliche Harzsubstrat,
L bedeutet den Liganden,
X und Y bedeuten funktionelle Gruppen, die miteinander unter Bildung einer kovalenten Bindung reagieren können,
Z&sub1; bedeutet eine Spacergruppe,
Q&sub1; bedeutet den Teil der Spacergruppe Z&sub1; und stellt einen Teil der Seitenkette, die eine funktionelle Gruppe enthält, dar, die in dem wasserlöslichen Harz vorhanden ist oder darin eingeführt wurde durch Entfernung der funktionellen Gruppe X daraus.
Q&sub2; bedeutet einen anderen Teil der Spacergruppe Z&sub1; und bedeutet eine zweiwertige Gruppe, die den Liganden L und die funktionelle Gruppe Y verbindet, und
p und q bedeuten jeweils 0 oder 1.
In der folgenden Tabelle 1 sind Beispiele der funktionellen Gruppen X und Y und dem Typ der Reaktion für die kovalente Bindung dargestellt. Tabelle 1 -COOH oder sein reaktives Derivat Art der Reaktion Amidierung Teil der covalenten Bindung dito Veresterung CH-Halogen N-Alkylierung Urethanbildung Thiosemicarbazidbildung
Beispiele in Tabelle 1 umfassen für die reaktiven Derivate der Carboxylgruppe (-COOH) Carbonsäurehalogenide (z. B. -COCl, -COBr), ein Carbonsäureanhydrid oder ein gemischtes Anhydrid und aktive Carboxylatester (z. B.
(die gleichen Beispiele gelten für die folgende Tabelle 2).
Beispiele von Ausgangsmaterialien der Formeln (I) und (II), die bei dem Reaktionsschema A und dem Absorptionsharz der Formel (111) verwendet werden, werden im folgenden angegeben,
n=10&sup6;-10&sup9;
oder
n=10000-500000
oder
worin R ein Wasserstoffatom oder eine Acetylgruppe bedeutet, und n = 100.000 bis 500.000 bedeutet,
oder
n=100000-500000 Tabelle 2 Nr. COOH oder sein reaktives Derivat Tabelle 2 (Fortsetzung) Nr. COOH oder sein reaktives Derivat Tabelle 2 (Fortsetzung) Nr. COOH oder sein reaktives Derivat Tabelle 2 (Fortsetzung) Nr. COOH oder sein reaktives Derivat Tabelle 2 (Fortsetzung) Nr. COOH oder sein reaktives Derivat Tabelle 2 (Fortsetzung) Nr. COOH oder sein reaktives Derivat Tabelle 2 (Fortsetzung) Nr. Cellulose
In der Formel bedeutet "Cellulose" ein wasserunlösliches Harzsubstrat, bei dem die Hydroxylgruppen des basischen Celluloseskeletts teilweise weggelassen sind.
und L sind gleich wie
und L bei Nrn. 1 bis 18 und 33 bis 41 in Tabelle 2. Die Gruppe
entspricht der Spacergruppe. Vernetztes Dextrin
In der Formel bedeutet "vernetztes Dextrin" ein wasserunlösliches Harzsubstrat, bei dem die Hydroxylgruppen in dem Grundskelett des vernetzten Dextrins teilweise weggelassen sind.
und L sind gleich wie
und L der Nrn. 1 bis 18 und der Nrn. 33 bis 41 in der Tabelle 1, und die Gruppe
entspricht der der Spacergruppe.
(2) Verfahren, bei dem- eine Ionenbindungsreaktion verwendet wird Reaktionsschema B
In der Formel:
und L besitzen die oben gegebenen Definitionen,
A und B bedeuten funktionelle Gruppen, die miteinander unter Bildung einer Ionenbindung umgesetzt werden können,
Z2 bedeutet eine Spacergruppe
Q&sub3; bedeutet einen Teil der Spacergruppe Z&sub2; und stellt einen Teil dar, der bei der Entfernung der funktionellen Gruppe A aus der Seitenkette, die eine funktionelle Gruppe enthält, und die in dem wasserunlöslichen Harz vorhanden ist oder darin eingeführt wurde, gebildet wird,
Q&sub4; bedeutet einen weiteren Teil der Spacergruppe Z&sub2; und bedeutet einen zweiwertigen Verbindungsrest des Liganden L und der funktionellen Gruppe b, und
a und b bedeuten jeweils 0 oder 1.
Spezifische Beispiele des Reaktionsschemas B werden im folgenden aufgeführt. Vernetztes Dextrin
n = 10&sup5;-10&sup7; Spezifische Beispiele für
für die Schemata (a) und (b) werden im folgenden aufgeführt.

Tabelle 3

Nr. (Q&sub4;)b
46 -47 CH&sub2;CH&sub2;NHCOCH&sub2;CH&sub2;48 CH&sub2;
49 CH&sub2;CH&sub2;O-50 CH&sub2;
51 CH&sub2;CH&sub2;OCH&sub2;
52 CH&sub2;CH&sub2;NHCOCH&sub2;
53 CH&sub2;
54 CH&sub2;NHCOCH&sub2;NHCO
55 CH&sub2;CH&sub2;NHCOCH&sub2;
56 CH&sub2;CH&sub2;NHCC
57
- Fortsetzung -

Tabelle 3 (Fortsetzung)

Nr. (Q&sub4;)b
58 CH&sub2;CH&sub2;NHCOCH&sub2;
59 -60 -61 CH&sub2;NHCCCH&sub2;NHCO-62 -Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Adsorptionsmaterials unter Verwendung einer kovalenten Bindungs- oder ionischen Bindungsreaktion, wie bei (1) und (2) oben erläutert, kann die Reaktion der wasserunlöslichen Harzkomponente der Formel (I) oder (IV) mit der Komponente, durch die der Ligand der Formel (II) oder (V) eingeführt wird, nach den Verfahren durchgeführt werden, die per se bekannt sind, beispielsweise nach den Verfahren, die von K. Mosbach, Hrsg . . , "Methods in Enzymology", Bd. 44, Academic Press, New York (1976), und R. Axen, S. Ernback, Eur. J. Biochem., 18, 351 (1971) beschrieben werden. Auf diese Literaturstellen wird expressis verbis Bezug genommen, anstatt daß eine ausführliche Beschreibung dieser Verfahren gegeben wird.
Die Spacergruppe, die zwischen dem Liganden und dem Harzsubstrat in dem erfindungsgemäßen Adsorptionsharz zwischengeschaltet ist, dient dazu, zu verhindern, daß das Harzsubstrat zum sterischen Hindernis wird, wenn Cyclodextrin an das Adsorptionsharz kommt und den Liganden einschließt. Für diesen Zweck besitzt die Spacergruppe bevorzugt eine Länge, die ausreicht, einen Abstand des Liganden von dem Harzsubstrat(Träger) mittels einer Entfernung oberhalb eines bestimmten Wertes, zu ergeben. Die Länge variiert abhängig von der Art des Substratharzes und/oder des Liganden und kann nicht genau angegeben werden. Im allgemeinen wird die Spacergruppe so ausgewählt, daß die gesamte Länge der Spacergruppe und des Liganden mindestens 1 nm (10 Angstrom), bevorzugt 1 bis 6 nm (10 bis 60 Angstrom) und am meisten bevorzugt 1,5 bis 3,0 nm (15 bis 30 Angstrom) beträgt.
Die gesamte Länge der Spacergruppe und des Liganden wird gemäß einem CPK-(Corey-Pauling Koltun)Molekülmodell (ein Produkt von Ealing Company, USA) berechnet.
Das erfindungsgemäße Adsorptionsharz kann zu irgendeiner gewünschten Form verformt werden, die für die im folgenden beschriebenen Verwendungen geeignet ist. Bevorzugt liegt sie beispielsweise in Form von Perlen, Fasern, Hohlfasern, Zylindern, Prismen, Filmen usw. vor. Besonders bevorzugt liegt sie in Form von Perlen vor.
Das folgende Beispiel erläutert die Herstellung des erfindungsgemäßen Adsorptionsmaterials genauer.

Beispiel

QAE-A-25®-Harz (12,5 ml), das in die OH-Form durch Behandlung mit einer 1%igen (Gew./Vol.) wäßrigen Lösung aus Natriumhydroxid überführt worden war, wurde in eine Säule mit einem Durchmesser von 15 mm gepackt und mit Wasser vollständig und dann mit einer 50%igen (Vol./Vol.) wäßrigen Lösung aus Ethanol gewaschen.
5,0 ml (34,5 Millimol) Myristinsäure wurden in 125 ml einer 32%igen (Vol./Vol.) wäßrigen Lösung aus Ethanol, welche 1,0 ml einer 40%igen (Vol./Vol) wäßrigen Lösung aus Methylamin enthielt, gelöst, und die Lösung wurde durch die Säule aus QAE-A-25®-Harz (OH-Form) bei einer Strömungsgeschwindigkeit (S.G.) von etwa 65 ml/h geleitet.
Die Säule wurde dann weiter mit etwa 300 ml einer 50%igen (Vol./Vol.) wäßrigen Lösung aus Ethanol und dann mit Wasser gewaschen und dann getrocknet, wobei ein Adsorptionsharz, in dem die Myristinsäure ionisch an den Anionenaustauschteil von QAE-A-25®-Harz gebunden war, erhalten wurde.

Cyclodextrin-Adsorptionseigenschaft des erfindungsgemäßen Adsorptionsharzes

In den folgenden Tabellen 4 und 5 sind die Cyclodextrin (im folgenden als "CD" abgekürzt) -Adsorptionseigenschaften des erfindungsgemäßen Adsorptionsharzes dargestellt. Der Adsorptionstest wurde wie folgt durchgeführt:
35 ml von dem jeweiligen in diesen Tabellen angegebenen Adsorptionsharzen wurden in eine Säule (1,5 cm · 25 cm) gepackt und vollständig mit Wasser gewaschen, und dann wurden 45 ml CD-enthaltende Lösung [α-CD, 1 (Gew./Vol.)%; β-CD, 1 (Gew./Vol.)%; γ-CD, 1 (Gew./Vol.)% wäßrige Lösungen] durch die Säule geleitet. Die Säule wurde mit Wasser gewaschen, indem dieses in einer Menge von 350 ml durchgeleitet wurde, und dann wurden 180 ml eines 1 : 1-Gemisches aus Ethanol und Wasser durch die Säule geleitet, der CD-Gehalt von jeder der Lösungen, die durch die Säule geleitet wurden, wurde mit dem HPLC-Verfahren [Shodex®, RS-Pak DC-613®-Säule; CH&sub3;CN/H&sub2;O (65/35), 15 ml/min] gemessen. Die Menge an gemessenem CD wurde aus der Menge (g) von CD, das an jedem Liter Harz adsorbiert war, berechnet, und die Ergebnisse sind in den Tabellen 4 und 5 aufgeführt. Tabelle 4 Vernetztes Dextrin CD-Adsorptionsharz Menge an adsorbiertem CD (g/l-Harz) Gesamt Tabelle 5 CD-Adsorptionsharz Menge an adsorbiertem CD (g/l-Harz) Gesamt

Verwendungen des erfindungsgemäßen Adsorptionsharzes

Da das erfindungsgemäße Adsorptionsharz eine selektive physikalische Adsorptionsfähigkeit, bezogen auf den Liganden und den hydrophoben Hohlraum des Cyclodextrins, besitzt, besitzt es die folgenden spezifischen Verwendungen:
(1) Selektive Abtrennung und Reinigung von α-Cyclodextrin aus einer wäßrigen Lösung, welche Cyclodextrin enthält:
Das erfindungsgemäße Adsorptionsharz kann zur selektiven Trennung und Reinigung von α-CD aus einem Reaktionsgemisch, welches α-CD enthält, verwendet werden. Wie oben ausgeführt, wird α-CD gebildet, indem verschiedene Arten von CG- Tase auf eine wäßrige Lösung oder Suspension aus Stärke einwirken, und dann wird α-CD aus dem entstehenden Reaktionsgemisch, welches α-, β- und/oder γ-CD, die nichtumgesetzte Stärke und Nebenprodukte, wie Oligodextrin und Glucose, enthält, abgetrennt und gereinigt. Da das erfindungsgemäße Adsorptionsharz selektiv α-CD adsorbieren kann, kann α-CD in guten Ausbeuten durch Adsorption von α-CD an ihm unter Verwendung davon als Träger bei der Säulenchromatographie oder durch Behandlung einer wäßrigen Lösung, welche α-CD enthält, wie das zuvor erwähnte Reaktionsgemisch, mit dem Adsorptionsharz ansatzweise abgetrennt und gereinigt werden, wobei α-CD von der nichtumgesetzten Stärke und den Nebenprodukten abgetrennt wird, und dann kann das adsorbierte α-CD von dem Adsorptionsharz unter Verwendung von heißem Wasser oder einem Lösungsmittelgemisch aus einem Alkanol und Wasser desorbiert werden.
Die Behandlung des Adsorptionsmaterials mit einer wäßrigen Lösung, welche Cyclodextrin enthält, kann im allgemeinen bei üblicher Temperatur durchgeführt werden. Gegebenenfalls kann sie bei erhöhter Temperatur von beispielsweise etwa 30 bis 70ºC durchgeführt werden. Die Behandlungszeit ist nicht besonders beschränkt, und üblicherweise reicht eine Zeit von 1 bis 4 Stunden aus.
Die Temperatur des heißen Wassers, das bei der Desorption von Cyclodextrin aus dem Harz, an dem es adsorbiert ist, verwendet wird, kann im Bereich von etwa 70 bis 90ºC liegen. Das in dem Alkanol-Wasser-Lösungsmittelgemisch verwendete Alkanol ist ein niedriges Alkanol, wie Methanol, Ethanol oder Propanol. Das geeignete Mischverhältnis von Alkanol zu Wasser beträgt im allgemeinen 1 : 5 bis 3 : 5 (Vol./Vol.). Aceton, Acetonitril, Tetrahydrofuran und Dioxan können als Desorptionslösungsmittel verwendet werden.
Eine Reaktionsflüssigkeit bei einer chemischen Reaktion, die durch CD katalysiert wird, eine enzymatische Reaktionsflüssigkeit, bei der CD als Schutzmittel für das Produkt verwendet wird, und eine Mikroben-Fermentations-Flüssigkeit können ebenfalls als Beispiele für eine wäßrige Lösung, welche Cyclodextrin enthält, genannt werden.
(2) Gesteigerte Produktion einer spezifischen CD bei der Reaktion, bei der CDs gebildet werden
Die CD-bildende Reaktion ist eine enzymatische mit CGTase und verläuft reversibel. Es ist bekannt, daß durch Durchführung der Reaktion in Anwesenheit eines organischen Lösungsmittels, das in die CD eingeschlossen werden kann, die entstehende CD aus dem Reaktionssystem als Präzipitat entfernt werden kann und daß das Umwandlungsverhältnis der Ausgangsstärke zu CD erhöht werden kann (vergleiche beispielsweise die offengelegte japanische Patentpublikation Nr. 156398/1985).
Da das erfindungsgemäße Adsorptionsharz einen organischen Rest als Liganden enthält, der in CD eingeschlossen werden kann, kann das zuvor erwähnte Umwandlungsverhältnis erhöht werden, indem die Reaktion in Anwesenheit eines Adsorptionsharzes in dem Reaktionssystem durchgeführt wird, und gleichzeitig kann das Bildungsverhältnis von einer gewünschten α-, β- und γ-CD erhöht werden, indem der Ligand in dem Adsorptionsharz ausgewählt wird. Da das entstehende CD selektiv an dem Adsorptionsharz adsorbiert wird, kann CD mit hoher Reinheit leicht aus dem Adsorptionsharz gemäß dem zuvor beschriebenen CD-Desorptionsverfahren erhalten werden.
Die CD-Bildungsreaktion, bei der das erfindungsgemäße Adsorptionsharz verwendet wird, kann unter Verwendung per se bekannter Ausgangsmaterialien bei Reaktionsbedingungen, die der se bekannt sind, durchgeführt werden, ausgenommen, daß die Reaktion in Anwesenheit des Adsorptionsharzes durchgeführt wird [vergleiche beispielsweise britisches Patent Nr. 1,459,654, US-Patent Nr. 4,317,881 und Agricultural and Biological Chemistry, 49, 1189-1191 (1985)]. Beispielsweise wird im allgemeinen lösliche Stärke als Ausgangsmaterial verwendet und indem diese einer enzymatischen Reaktion mit CGTase in einem wäßrigen Medium unterworfen wird, wird CD gebildet. Die CGTase kann irgendeine von denen sein, die sich von Bacillus macerans, Bacillus circulans, Bacillus megaterium, Bacillus ohbensis, Klebsiella pneumoniae, Alkalophilic bacillus, Micrococcus variens, Micrococcus luteus, etc. herleiten. Die enzymatische Reaktion kann in etwa 12 bis 48 Stunden bei einer Temperatur von 30 bis 65ºC beendet sein.
Erfindungsgemäß kann bei der Durchführung der CD-Bildungsreaktion gemäß diesem enzymatischen Verfahren in Anwesenheit eines Adsorptionsharzes die Menge an CD, die erhalten wird, um etwa 50 bis 150% erhöht werden, als jene, die gemäß dem bekannten Verfahren erhalten wird.
Diese Reaktion kann beispielsweise durchgeführt werden, indem die Adsorptionsharze in Form von Perlen usw. in einen Reaktor für die CD-Bildung gegeben werden und die enzymatische Reaktion schubweise oder kontinuierlich durchgeführt wird, während das Reaktionssystem unter Rühren in Suspension gehalten wird, oder indem eine wäßrige Lösung, die das Ausgangsmaterial und CGTase enthält, ein oder mehrere Male durch eine Reaktionssäule geleitet wird, die mit dem Adsorptionsharz gefüllt wird, das zu einer geeigneten Form, wie Perlen, geformt ist.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen CD-Bildungsreaktion ist der, daß sie unter Verwendung von löslicher Stärke in höherer Konzentration, verglichen mit dem Stand der Technik, durchgeführt werden kann. Im allgemeinen beträgt die Konzentration an löslicher Stärke beispielsweise 5 bis 7% (Gew./Gew.) bei der bekannten CD-Bildungsreaktion. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Konzentration der Ausgangsstärke auf etwa 10 bis 20% (Gew./Gew.) erhöht werden, ohne daß die Wirksamkeit der CD-Bildung im wesentlichen erniedrigt wird.
Die bei der vorliegenden Erfindung in wäßriger Lösung verwendete Stärkekonzentration ist nicht besonders beschränkt. Sie kann innerhalb des Bereichs von 3 bis 20% (Gew./Gew.), bevorzugt innerhalb des Bereiches von 5 bis 15%, ausgewählt werden.
Die optimale Temperatur für die Reaktion variiert in Abhängigkeit von dem Typ der verwendeten CGTase und ist nicht kritisch. Wenn CGTase, die aus Bacillus ohbensis erhalten worden ist, verwendet wird, kann die Reaktionstemperatur 45 bis 65ºC, bevorzugt 50 bis 60ºC, betragen, und der pH des Reaktionssystem kann auf 5 bis 11, bevorzugt 6,5 bis 7,5g eingestellt werden.
Die Reaktionszeit variiert abhängig von der Art der Reaktion und dem Typ und der Menge der verwendeten CGTase und ist nicht besonders beschränkt. Die Reaktion kann weitergeführt werden, bis die als Substratmaterial verwendete Stärke fast vollständig aufgebraucht ist. Die Menge des erfindungsgemäßen Adsorptionsharzes, das bei dieser Reaktion verwendet wird, kann, unabhängig von der Art der Reaktion, die Menge sein, die wie oben angegeben ausreichend CD daran adsorbiert, unter der Annahme, daß 100% Stärke, die als Substratmaterial verwendet wurde, vollständig in CD überführt wird. Die Menge an CD, die an einem besonderen Adsorptionsharz erfindungsgemäß adsorbiert ist, kann empirisch durch Routineversuche, die mit dem Harz durchgeführt werden, bestimmt werden.
Gemäß dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren kann die entstehende CD direkt aus dem Reaktionssystem in der an dem Adsorptionsharz adsorbierten Form gewonnen werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert somit keine komplexen Trennreinigungsvorgänge für CD, wie die bekannten Verfahren, und kann in der industriellen Praxis mit großem Vorteil verwendet werden.

Claims

Ein Adsorptionsmaterial für α-Cyclodextrin, das aus einem wasserunlöslichen Harzsubstrat, an das ein Ligand, der eine solche Größe besitzt, daß er von dem α-Cyclodextrin eingeschlossen werden kann, chemisch über eine Spacergruppe gebunden ist, wobei das Harzsubstrat ein Polysaccharid ist, und der Ligand ein Myristinsäurerest ist, zusammengesetzt ist.