SU1022663A3

SU1022663A3 - Method of enzymatic production of isomaltulose

Info

Publication number: SU1022663A3
Application number: SU782663451A
Authority: SU
Inventors: Крюгер Вульф; Драт Лоре; Мунир Мохаммед
Original assignee: Байер Аг (Фирма)
Priority date: 1977-09-13
Filing date: 1978-09-08
Publication date: 1983-06-07
Also published as: DE2741197A1

Abstract

Sucrose-contg. solns. are added continuously to a medium in which isomaltulose-forming microorganisms (I) are cultivated continuously. Cultivation si continued in a standard manner. After sucrose conversion, the soln. is separated from the microorganism mass, purified by a standard method and/or crystallised. Isomaltulose is an intermediate for the prepn. of glucopyranosido-1,6-mannitol and glucopyranosido-1-,6-sorbitol. Both cpds. may be used as sugar substitutes. The bacterial mass separated may be used as cattle fodder. The cultivation of the microorganisms and sucrose conversion to isomaltulose take place simultaneously. The bacteria grow quickly on reaching the steady state. 90-100% conversion to isomaltulose is achieved. Sucrose-contg. plant juices, cheaper than pure sucrose-contg. solns., may be used. Bacterial growth and conversion can be conrolled by only one critical parameter, e.g. CO2 content in waste air, O2 partial pressure in culture soln. and/or conversion rate. Fructose and glucose are formed during conversion to isomaltulose, obviating the need for adding carbohydrate sources.

Description

Изобретение относитс к энзимати ческому производству промежуточного продукта дл заменителей сахара, в частности -к способу энзиматического получени изомальтулозы. Известна возможность энзиматического преобразовани сахарозы в изомальтуЛозу с помощью энзимов микробного происхождени , например, из культур Protaminobacter rubrum/. Serr tia raarcescens и др.1 . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности вл етс спо соб энзиматического получени изомальтулозы , предусматривающий выращи вание микроорганизма Protaminobacter , rubrum или Serratiа piymuthica при -ю пературе от комнатной до в аэро ных услови х со скоростью 0.21 ,0 объем/объем среды в минуту и одн временное контактирование микроорга: низма с раствором сахарозы, содержащим от 0,05 до 1,0 г/л растворимых фосфатных солей с последующим выделением целевого продукта 2 , Недостаток известного способа за ключаетс в том,-что выход целевого продукта не превышает 45%. Цель изобретени - повьшение выхо да изомальтулозы. , Поставленна цель достигаетс тем что согласно способу ;энзиматического получени изомальтулозы, включающему выращивание микроорганизма Protamino bacter rubrum или Setratia lymutliiса при 18-32®С в аэробных услови х со скоростью аэрации 0,2-1,0 объем/ /объем среды в минуту и одновременное контактирование указанного микро организма с раствором сахарозы, содержащим 0.05-1 г/л растворимых фосфатных солей с последующим выделением целевого продукта. причем процесс осуществл ют в непрерывнсУ-проточном режиме при степени разбавлени 0,05-0,3 чЧ Предлагаемый способ обеспечивает повьйцение выхода целевого продукта до 60-66%, Пример. Клетки субкультуры штамма Protaminobacter rubrum Z 12 (СВ 574.77} суспендируют в 10 мл стерильной смеси одной части сиропа (сухое вещество 65%) и двух частей водопроводной воды,.содержащей 0,5 г/л )-2НГО;1. §та суспензи служит в качестйе вакцины дл предварительной бактериальной; культуры , получаемой в 1-литровой колбе вибралионной машины, содержащей 200 мл питательного раствора вышеука занного состава (стерилизаци при 12l- C в течение 20 мин)-. Эту ереду выдерживают при 29®С в течение 30 ч и затем в 30-литровом ферментере заражают 16 литрами питательйоГо раствора вышеуказанного состава, содержащимис в 20 колбах емкостью 4 л, и ферментируют при с подачей 12 л воздуха в минуту при скорости размешивани 350 об/мин 20 л ферментированного питательного раствора служат в качестве вакцины дл ЗОО-литрового ферментера, содержащего 180 л питательного раствора (смесь сиропа, сахарозы и воды с содержанием сухого вещества 25% и с чистотой 96% в. пересчете на сухое вещество). В 200 л (200-1,1056 221,12 кг) содержитс 55,28 кг твердого вещества, содержащего 53,07 кг сахарозы. Ферментацию провод т при температуре со скоростью аэрации 200 л воздуха/мин в течение 7 ч, после чего процесс прово-. д т при скорости разбавлени 0,05 ч . При этом получают 27,86 кг/ч (52,5%) изомальтулозы., П р и м е р 2. Повтор ют пример 1 с той разницей, что в качестве микроорганизма примен ют штамм Serratia pl/muthica (ATGC 15 928). При этом получают 27,75 кг/ч (52,3%) изомальтулозы. ; П р и м в р 3. Повтор ют пример 1 с той разницей, что процесс провод т при степени разбавлени 0,1 ч . При этом получают 31,3 кг/ч (59%) изомальтулозы . П р и м е р 4. Повтор ют пример 1 с той разницей, что процесс провод т при степени разбавлени 0.2 . При этом получают: 35 кг/ч (66%) изомультулозы . П р и м е р 5. Повтор ют пример 1 с той разницей, что процесс провод т при степени разбавлени 0,3 ч . При этом получают 35,2 кг/ч (66/3%) изомальтулозы.. Примерб. Повтор ют пример 1 с той разницей, что процесс провод т при и скорости аэрации 0,5 объем/объем среды в минуту. При этом получают 27,9 кг/ч (52,6%) изомальтулоэы. Пример 7, Повтор ют пример 1 с той разницей, что аэрацию провод т со скоростью 0,2 объем/объем среды в минуту. При этом получают 27,45 кг/ч (51,7%) изомальтулоэы. .П р и м е р 8. Повтор ют пример 1 с той разницей, что процесс провод т при 18°С, При этом получают 27,2 кг/ч (51,2%) изомальтулозы, П р и м е р 9. повтор ют пример 1 с той разницей, что примен ют питательный раствор, содержащий: а) 0,05 г/л и б) гйдрогенфосфата диагФюни . При. этом получают; а) 27,84 кг/ч (52,45%) изомальтозы и б) 27,88 кг/ч (52,53%) изомальтулозы . Пример 10, Повтор ют пример с той разницей, что в качестве микроорганизма примен ют штамм Serratia plymuthica и процесс провод т при степени разбавлени 0,1 ч . При этом получают 31,2 кг/ч (58,8%) изомальту-, лозы.The invention relates to the enzymatic production of an intermediate product for sugar substitutes, in particular to the method for the enzymatic production of isomaltulose. The possibility of enzymatic conversion of sucrose to isomalt-Vine by means of enzymes of microbial origin, for example, from cultures of Protaminobacter rubrum / is known. Serr tia raarcescens et al.1. The closest to the proposed technical essence is the method of enzymatic production of isomaltulose, involving the growth of the microorganism Protaminobacter, rubrum or Serratia piymuthica in the first room from air to air at a speed of 0.21, 0 volume / volume of medium per minute and one temporary contacting of the microorg: low with a sucrose solution containing from 0.05 to 1.0 g / l of soluble phosphate salts, followed by isolation of the target product 2. The disadvantage of this method is that the yield of the target product is not exceeds an 45%. The purpose of the invention is to increase the output of isomaltulose. The goal is achieved by the method of enzymatic production of isomaltulose, including the cultivation of the microorganism Protamino bacter rubrum or Setratia lymutlii at 18-32 ° C under aerobic conditions with an aeration rate of 0.2-1.0 volume / / volume of medium per minute and simultaneous contacting of the specified micro-organism with a sucrose solution containing 0.05-1 g / l of soluble phosphate salts, followed by isolation of the target product. the process is carried out in a continuous flow regime with a dilution rate of 0.05-0.3 hH. The proposed method ensures that the yield of the target product rises to 60-66%. Example. Cells of the subculture of the strain Protaminobacter rubrum Z 12 (CB 574.77} are suspended in 10 ml of a sterile mixture of one part of a syrup (dry matter 65%) and two parts of tap water containing 0.5 g / l) -2NGO; 1. § This suspension serves as a preliminary bacterial vaccine; cultures obtained in a 1-liter flask of a vibralion machine, containing 200 ml of the nutrient solution of the above composition (sterilization at 12l-C for 20 min) -. This transfer is maintained at 29 ° C for 30 hours and then in a 30-liter fermenter, it is contaminated with 16 liters of a feed solution of the above composition, contained in 20 flasks with a capacity of 4 liters, and fermented with 12 liters of air per minute at a stirring speed of 350 rpm. A min. of 20 liters of fermented nutrient solution serves as a vaccine for a ZOO-liter fermenter containing 180 liters of nutrient solution (a mixture of syrup, sucrose and water with a dry matter content of 25% and with a purity of 96% i. calculated on dry matter). 200 l (200-1,1056,221.12 kg) contains 55.28 kg of solid matter containing 53.07 kg of sucrose. The fermentation is carried out at a temperature with an aeration rate of 200 liters of air / min for 7 hours, after which the process is conducted. d t at a dilution rate of 0.05 h. At the same time, 27.86 kg / h (52.5%) of isomaltulose is obtained. Example 2 Example 1 is repeated with the difference that the strain Serratia pl / muthica is used as a microorganism (ATGC 15 928) . 27.75 kg / h (52.3%) of isomaltulose are obtained. ; Example 3. Example 1 is repeated with the difference that the process is carried out at a dilution rate of 0.1 hour. In this way, 31.3 kg / h (59%) of isomaltulose is obtained. EXAMPLE 4 Example 1 is repeated with the difference that the process is carried out at a dilution rate of 0.2. You get: 35 kg / h (66%) isomultulose. EXAMPLE 5 Example 1 is repeated with the difference that the process is carried out at a dilution rate of 0.3 hour. In this case, 35.2 kg / h (66/3%) of isomaltulose are obtained. Example. Example 1 is repeated with the difference that the process is carried out at an aeration rate of 0.5 volume / volume of the medium per minute. In this case, 27.9 kg / h (52.6%) of isomaltoic are obtained. Example 7 Example 1 is repeated with the difference that aeration is carried out at a rate of 0.2 volume / volume of medium per minute. In this case, 27.45 kg / h (51.7%) of isomaltoic are obtained. EXAMPLE 8 Example 1 is repeated with the difference that the process is carried out at 18 ° C. This gives 27.2 kg / h (51.2%) isomaltulose, Example 9 Example 1 is repeated with the difference that a nutrient solution containing: a) 0.05 g / l and b) Hydrogen Phosphate DiaFuni is used. At. this receive; a) 27.84 kg / h (52.45%) isomaltose and b) 27.88 kg / h (52.53%) isomaltulose. Example 10 The example is repeated with the difference that the strain Serratia plymuthica is used as a microorganism and the process is carried out at a dilution rate of 0.1 h. In this case, 31.2 kg / h (58.8%) of isomalt-, vine are obtained.

Прим ер 11. noBTopHtoT пример 1 с той разницей, что а качестве микроорганизма примен ю штамм Serratia piymuthica и процесс провод т при степени разбавлени 0,2 ч1 При этом получают 34,8 кг/ч (65,6%) изомальтулозы .Example 11. noBTopHtoT example 1 with the difference that the serratia piymuthica strain is used as a microorganism and the process is carried out at a dilution rate of 0.2 ch1. 34.8 kg / h (65.6%) of isomaltulose is obtained.

П р им ер 12. Повтор ют пример 1 с той разницей, что в качестве микроорганизма примен ют штаилм Serratia piymuthica и-процесс провод т при степени разбавлени 0,3 ч. При этом получают 35 кг/ч (65,9%) изомальтулозы ,Example 12. Example 1 is repeated, with the difference that Serial piramuthica stiylm is used as a microorganism and the process is carried out at a dilution rate of 0.3 hours. 35 kg / h (65.9%) of isomaltulose are obtained. ,

П р и м е р 13. Повтор ют пример 1 с той разницей, что в качестве микроорганизма примен ют штамм Serratia plymuthiea и процесс провод т при32®С и скорости 0,5 объем/объем среды в иинуту. При этом прлучают 27,7 кг/ч () изомальтулозы.EXAMPLE 13 Example 1 is repeated. The only difference is that the strain of Serratia plymuthiea is used as a microorganism and the process is carried out at 32 ° C and at a rate of 0.5 volume / volume of medium during the process. In this case, 27.7 kg / h () of isomaltulose is administered.

Пример 14. Повтор ют пример 1 с той разницей, что в качестве микроорганизма примен ют штамм Serratia piymuthica и аэрацию провод т со скоростью 0,2 объем/объем среды в минуту. При этом получают 27.4 кг/ч (51,6%) изрмальтулозы.Example 14. Example 1 is repeated with the difference that the strain of Serratia piymuthica is used as a microorganism and aeration is carried out at a rate of 0.2 volume / volume of medium per minute. In this case, 27.4 kg / h (51.6%) of isrmaltulose are obtained.

Пример 15, Повтор ют пример С той разницей, что в качестве микроорганизма примен ют штамм Serratia piymuthica и процесс провод т при , При этом получают 27 кг/ч (50,8%) изомальтулозы,Example 15, Repeat Example With the difference that the Serratia piymuthica strain is used as a microorganism and the process is carried out at, 27 kg / h (50.8%) of isomaltulose is obtained,

Пример16. Повтор ют пример 1 с: той разницей, что в качесгве микроорганизма примен ют Serratia piymuthica и, кроме того, примен ют питательный раствор, содержащий 0,05 и 1 г/л гйдрогенфосфата диаммони , соответственно . При этом получсцот ;27,8 (52,37 изомальтозы и 27,85 кг/ч (52,47%) изомальтулозы.соответственно.Example 16. Example 1c is repeated: the difference is that Serratia piymuthica is used as a microorganism and, in addition, a nutrient solution containing 0.05 and 1 g / l diammonium hydrogen hydrogen phosphate is used, respectively. At the same time, 27.8 (52.37 isomaltoses and 27.85 kg / h (52.47%) of isomaltulose, respectively.

Сравнительный пример А, Повтор ют пример 1 с той разницей, что про цесс провод т при степени разбавлени 0,04 ч. При этом получают 24,05 кг/ч (45,3%) изомальтулозы.Comparative example A, Example 1 is repeated, with the difference that the process is carried out at a dilution rate of 0.04 hours. In this case, 24.05 kg / h (45.3%) of isomaltulose is obtained.

Сравнительный пример Б, Повтор ют пример 4 с той разницей, .что процесс провод т при степени разбавлени 0,4 ч. При этом получают 34,8 кг/ч. (65,6%) изомальтулозы.Comparative Example B, Example 4 is repeated with the difference that the process is carried out at a dilution rate of 0.4 hours. 34.8 kg / h is thus obtained. (65.6%) isomaltulose.

Сравнительный пример В, npBTOpinoT пример 1 с той разницей, что в качестве микроорганизма примен ют Serratia piymuthica и процесс провод т при степени разбавлени О-, 04 При этом получают 23,9 кг/ч (45%) изомальтулозы.Comparative example B, npBTOpinoT example 1 with the difference that Serratia piymuthica is used as a microorganism and the process is carried out at a dilution rate of O-, 04. In this case, 23.9 kg / h (45%) of isomaltulose is obtained.

Сравнительный пример f. Повтор ют пример 1 с той разницей, что в качестве микроорганизма примен ют Serratia piymuthica и процесс провод т при степени разбавлени 0,4 ч, При этом получают 34,1 кг/ч (64,3%) изомальтулозы..Comparative example f. Example 1 is repeated, with the difference that Serratia piymuthica is used as a microorganism and the process is carried out at a dilution rate of 0.4 hours. In this case, 34.1 kg / h (64.3%) of isomaltulose are obtained.

I Таким образом, предлагаемый способ позвол ет значительно повысить выход продукта,I Thus, the proposed method allows to significantly increase the yield of the product,

Claims

METHOD FOR ENZYMATIC OBTAINING OF ISOMALTULOSE. including the cultivation of the microorganism Protaminobacter rubrum or / Serratia plymuthica at a temperature of 18-32 ° C under aerobic conditions with an aeration rate of 0.2-1 volume / volume of medium per minute and the simultaneous contacting of the specified microorganism with a sucrose solution containing 0.05-1 g / l of soluble phosphate salts followed by isolation of the desired product, characterized in that in order to increase the yield of isomaltulose, the process is carried out in a continuous-flow mode at a dilution rate 0,5-0,3 ch'- kOe _to kOe Od Od with>