201339. lajstromszámú szabadalom • Javított eljárás ciklodextrin előállítására keményítő hidrolízisével
I 1 HU 201339 B A találmány tárgya javított eljárás ciklodextrin előállítására, keményítő hidrolízisével. A ciklodextrinek ciklusos molekulák, amelyek 1-4 összekapcsolódó oC-D-glükopiranóz monomer egységből állnak. A 6-, 7- és 8-tagú gyűrűket tartalmazó ciklodextrinek, amelyek általában mint o(-, ß-, illetve }t-ciklodextrinek ismertek, a mai napig a legfontosabb ciklodextrinek, talán mivel a ciklodextrinek különböző gyűrűnagyságokban beszerezhetők. Ezeknek a ciklodextrineknek a használhatósága abból a képességükből adódik, hogy számos típusú vegyülettel reverzibilisen bezárt komplexeket vagy klatrátokat képeznek. Ilyen bezárt (zárvány) komplexek akkor képződnek, ha a gazdamolekula, így a ciklodextrin, belső üreget tartalmazó szerkezettel rendelkezik, amelybe a vendégmolekulák gyenge kölcsönhatással, igy van der Waal’s erőkkel kapcsolódhatnak. Ez utóbbiak rövid hatótávolságú erők, amelyek elég erősek ahhoz, hogy meghatározott, általában szilárd komplexek képződését elősegítsék, de elég gyengék ahhoz, hogy a gazda- és vendégmolekula komplexének gyors disszociációját lehetővé tegyék. A ciklodextrinek fánkformájú molekulák, belső üreggel, amelynek nagyságát és alakját a gyűrűt képező glükózegységek száma határozza meg. Az cC-ciklodextrinben a csaknem henger alakú üreg körülbelül 7 angstrom mély és 5 angstrom átmérőjű, a ß-ciklodextrinben a mélység ugyanaz, de az átmérő 7 angstrom és a ^-ciklodextrin ürege ugyancsak 7 angstrom mély, de 9 angstrom átmérőjű. A ciklodextrinek vízben oldhatók az üreg peremét körülvevő glükóz alegységek számos hidroxilcsoportja következtében. Maguk az üregek belső részei azonban hidrofóbok, és ezek a hidrofób üregek szerves molekulákat extrahálnak vizes oldatból, ha a szerves anyagok a megfelelő alakúak és hidrofób jellegűek. A ciklodextrinek komplexképző képessége alkalmassá teszi ezeket különféle felhasználásokhoz. igy például a ciklodextrineket használják szükséges ízek és illatok bezárására, amelyek azután mérsékleten hosszú ideig tárolhatók, és az élelmiszerek készítése során ezekhez adhatók. Megfordítva, a ciklodextrinek használhatók nem-kívánatos ízek és illatok eltávolítására az élelmiszerekből, fentiekkel komplexet képezve. A ciklodextrineket használják az élelmiszerek megvédésére oxidáció, fotokémiai bomlás és hőbomlás ellen is. Ezeket és más alkalmazásaikat J.Szejtli [Starch, 34, 379-385 (1982)] foglalja össze. Mostanáig a ciklodextrineket úgy állították elő, hogy keményítőt ciklodextrin-glikoziltranszferázzal kezeltek, először magas hőmérsékleten, a keményítő elfolyósítása, majd alacsonyabb hőmérsékleten, az elfolyósított keményítőből ciklodextrinek előállítása céljából. Számos változat lehetséges ugyan, de mindegyiknél alacsony dextrpz-ekvivalenssel - kisebb mint körülbelül 4 - rendelkező folyékony keményítőt használnak enzimszubsztrátumként. Az eddigi eljárásokat K.ilorikoshi: g Process Biochemistry, május, 26-30 (1979) és M. Matzuzawa és munkatársai: Die Starke 27, 410-413 (1975) összegzik. A 60 120 998 számon nyilvánosságra hozott japán szabadalmi bejelentés szerint cik- 2Q lodextrineket gőzzel kezelt, elfolyósitott, oldhatatlan, zselatinszerü keményítőből állítanak elő ciklodextrin- glikoziltranszferázzal alifas alkohol, éter, észter vagy keton jelenlétében. Az alifás alkoholok közül azonban az etanol alkalmazhatóságát kizárjak, a ciklodextrin-glikoziltranszferázt oldható formában használják, egyéb adalékok, igy szervetlen sok felhasználására nem uLalnak. Hígított, vagyis részlegesen hidrolizált 20 keményítő mint kiindulási anyag' alkalmazása elhárítja azoknak a nehézségeknek némelyikét, amelyeket immobilizált ciklodextrin-glikoziltranszferáz esetében tapasztaltak, de akár oldható, akár immobilizált ciklodextrin-gliko- 25 ziltranszferázt használnak, a ciklodextrin gyártására szolgáló jelenlegi módszereknek néhány súlyos, eredendő hibája van, amelyek a ciklodextrin gyártását erősen korlátozzák. A betáplált anyag szilárdanyag tartalma 30 mindkét esetben viszonylag alacsony, ami korlátozza a ciklodextrin termelékenységet, vagyis a ciklodextrinnek az időegység alatt képződött mennyiségét, igy a teljes ciklodextrin-kitermelés is viszonylag alacsony, 35 50% alatti, gyakran 25-35% összes keményítő-átalakulással. Az alacsony ciklodextrin-kitermelés még csak rontja a kis szilárdanyag tartalmú tápanyaggal kapcsolatos alacsony termelékenységet. A tápanyag alacsony szi- 40 lárdanyag tartalma, ami szükséges a jelenlegi ciklodextrin-gyártáshoz, a megnóvekedett gyártási költségekben is hátrányosan jelentkezik, mivel a ciklodextrinek szükségszerűen viszonylag hig oldalban képződnek, aminek 45 következtében viszonylag nagymennyiségű vizet kell eltávolítani a ciklodextrin tisztítási műveletében, és mivel a víz eltávolítása a termékből energiaigényes művelet, ez közvetlenül áttevődik a megnóvekedett termelési 50 költségekbe. A poliszacharid tápanyagok bakteriális szennyeződése enzimek által közvetített eljárásoknál számos célszerű megoldás közös problémája. Egy ilyen megoldás kidolgozása 55 közben azt találtuk, hogy ha a keményítő tápanyaghoz baktérium-inhibitorként etanolt. adunk, akkor nem várt módon a ciklodextrin kitermelésben jelentős növekedés áll be. Az ezt követő, erre irányidó kutatás azután azt 00 mutatta, hogy számos lizoldhaló anyag jelenléte a tápanyagban előnyös hatással van a ciklodextrin kitermelésre és bizonyos esetekben ez a hatás nagymértékű. Még további kutatás azt bizonyította, hogy a bevitt oldott 55 anyagok nemcsak a ciklodextrin-kitermelest 3
