183630. lajstromszámú szabadalom • Eljárás glukozon előállítására
1 183 630 2 t A találmány tárgya új és hasznos eljárás glukózon, közelebbről olyan glukózon előállítására, amelyből redukcióval élelmiszeripari tisztaságú fruktóz nyerhető. A fruktóz, e kereskedelmi méretekben jelentős édesítőszer előállítására irányuló nagyüzemi módszerek alapvetően egy kétlépéses eljárást foglalnak magukban: az első lépés egy poliszaccharid, például keményítő hidrolízise glukóz előállítására és a második - az így előállított glukóz izomerizálása fruktóz képződése mellett. Az utóbbi lépés, mint ismeretes, glukóz és fruktóz keverékét szolgáltatja, amelyből a kívánt termék, a fruktóz elkülönítése nehézségekbe ütközik. A nagyüzemi szétválasztási módszer kristályosítási lépések alkalmazását foglalja magában, amelyek kötlségesek és időigényesek. A különböző glukóz-izomerizációs módszerek részletesebb leírása az irodalomban - például a 3,788,945 és a 3,616,221 sz. Amerikai Egyesült Államok-beli szabadalmi leírásban - megtalálható. A glukóz egy glukóz-2-oxidáznak nevezett enzim alkalmazásával is átalakítható fruktózzá; ennek során glukózon (D-arabino-2-hexozulóz) keletkezik, amely cinkkel és ecetsavval fruktózzá alakítható át (Folia Microbiol. 23, 292-298, 1978. és 175 897 sz. csehszlovák szabadalmi leírás). A glukóz-2-oxidáz és a glukóz glukózon előállítására irányuló reakciója során ekvimoláris mennyiségben hidrogén-peroxid is képződik. Az így keletkezett hidrogénperoxid alkéneknek a megfelelő hidrogén-halogenidekké és epoxidokká való átalakítására irányuló reakcióban történő felhasználását a 7176 sz. európai szabadalmi bejelentésben javasolják. A közzétett bejelentés szerint a hidrogén-peroxid in situ képződését oly módon érik el, hogy glukóz-2-oxidázt és glukózt adnak a reakcióelegyhez, amely egy halogénező enzimet és egy szervetlen halogenid ion forrást tartalmaz és amelybe a kiválasztott álként be kell vezetni. Az európai szabadalmi bejelentés leírása továbbá utal arra, hogy a glukóz enzimes oxidációjával előállított glukózon egyszerű kémiai hidrogénezéssel fruktózzá alakítható át. Az említett eljárással előállított fruktóz azonban jelentős mennyiségű melléktermékkel lehet szennyezett, amelyek egyrészt a glukóz enzimes átalakításából, másrészt az alkén átalakítási reakcióból származnak. Az utóbbi reakció során hidrogén-halogenidek és állóién-oxidok, például etilén-oxid, keletkeznek, amelyek erősen mérgező anyagok még a ppm tartományban is. Ezért az ilyen eljárással előállított fruktóz esetében alapos és költséges tisztításra van szükség az élelmiszer minőségű tisztaság elérésére. Ezenkívül a feldolgozás kezdeti fázisában igen nagy a fruktóz szekunder reakciók következtében bekövetkező szennyeződésének valószínűsége, az erősen reaktív termékek - hidrogén-halogenidek és állóién-oxidok — jelenléte folytán és intenzív tisztítási eljárásokra van szükség az élelmiszer minőségű fruktózra jellemző tisztasági szint elérésére. A találmány tárgya: eljárás glukózon oly módon való előállítására, hogy a glukózt enzimesen glukozonná oxidáljuk egy reakciózónában, amelyből a hidrogén-peroxidot eltávolítjuk egy olyan anyaggal való reagáltatással, amely a hidrogén-peroxiddal úgy lép reakcióba, hogy ennek során az enzimes oxidációs elegyben nem keletkeznek nem kívánt szennyező termékek. A találmány szerinti eljárás egyik különösen előnyös foganatosítási módja szerint a hidrogén-peroxiddal reagáló anyagként egy enzimet alkalmazunk, amely a hidrogén-peroxidot redukálja és amelyet rögzített alakban szuszpendálunk az enzimes oxidációs elegyben. Az enzimek hordozón való rögzítése a szakember számára jól ismert eljárás. A rögzítés általában úgy történik, hogy az 5 enzimet, rendszerint vizes oldatban, szerves vagy szervetlen hordozókkal reagáltatjuk. A legáltalánosabban alkalmazott ilyen hordozók egyes szerves polimerek, így akrilsav és metakrilsav polimerek és kopolimerek, valamint a megfelelő észterek és amidok, például a poli- 10 akrilamid és a polibutilmetakrilát, szóról polimerek és kopolimerek, cellulóz, agaróz és polipeptidek. A szervetlen hordozók közé tartozik az alumínium-hidroxid, a szilícium- és ütánoxidok, porózus üveg-gyöngyök, valamint alumínium- és titánoxid gélek. 15 Ennek az első foganatosítási módnak egy további, előnyös foganatosítási módja szerint az oxidáló enzimet, a glukóz-2-oxidázt ugyancsak oldhatatlan alakban alkalmazzuk, amilyen a hordozón rögzített enzim, az enzimet tartalmazó rögzített mikroorganizmus vagy az 20 enzimet tartalmazó mikroorganizmus. Mivel mindkét enzimrendszer könnyen eltávolítható egyszerű módszerek - szűrés vagy centrifugálás — segítségével, a kapott reakcióelegy, amely főként glukozont tartalmaz, lényegében mentes a nem kívánt szennyező anyagoktól 25 és élelmiszerminőségű fruktózzá dolgozható fel. A találmány szerinti eljárás másik foganatosítási módja szerint a hidrogén-peroxid eltávolítására egy nemesfémet alkalmazunk, amelyről ismeretes, hogy elbontja a hidrogén-peroxidot: a platinát. A platina bármely olyan 30 alakban alkalmazható, amely az enzimes oxidációs elegyben elosztható. Különösen hatékony egy platinával bevont fémrács alkalmazása, mivel nagy platina-felületet biztosít. Az oxidációs elegyben több ilyen rács helyezhető el annak érdekében, hogy lehetővé tegyük a glukóz 35 enzimes oxidációja során keletkezett hidrogén-peroxid hatékonyabb elbontását. A találmány szerinti eljárás egy harmadik foganatosítási módja szerint az oxidációs elegyhez az első foganatosítási mód szerint alkalmazott enzim vízoldható alakját 40 adjuk hozzá. A találmány szerinti eljárásnak ez a foganatosítási módja nem annyira kitüntetett, de előnyös eljárást képvisel. A találmány szerinti eljárás alkalmazása különösen jelentős előnyökkel jár abban az esetben, ha a glukozont 45 tovább dolgozzuk fel, fruktózzá. A hidrogén-peroxidnak a reakcióelegyből, reagáltatással való eltávolítása természetesen befolyásolja a glukóz enzimes oxidációjának sebességét, úgy, hogy a reakció teljesebbé válik és a reakcióidő rövidebb lehet, mint amekkorára rendszerint 50 szükség van. Ezenkívül a reakcióelegy lényegében szenynyező anyagoktól mentes, különösen a találmány szerinti eljárás első és második foganatosítási módja esetében. A reakcióelegyben képződött glukozonoldat mint ilyen felhasználható a hidrogénezési lépésben vagy más kívánt 55 módon dolgozható fel. A glukozonoldat lényegében nem tartalmaz más szennyezőanyagot, mint kevés nem reagált glukózt, glukóz dimert vagy trimert vagy más olyan szennyezést, amelyet az eredeti glukóz kiindulási anyaggal vittünk esetleg be a reakcióelegybe. A glukóz 60 kiindulási anyag rendszerint egy glukóz egységeket tartalmazó természetes anyag - általában keményítő - hidrolizátuma, amely oldható szennyezéseket, például más szénhidrátokat - így maltózt - tartalmazhat, amelyek a keményítő hidrolízise során keletkeznek. 65 Ennek megfelelően a reakciótermék redukciója olyan 2
