173825. lajstromszámú szabadalom • Eljárás nagytisztaságú béta-ciklodextrin gazdaságos ipari előállítására
3 173825 4 frakciója 0,5—1,0% szubsztrátkoncentráció mellett a víz oldható amilóz 85-90%-át, a burgonyakeményítő 70—75%-át, az amilopektin 65—70%-át, a glikogén 55-60%-át, az amilopektin-/3-határdextrin 45-50%-át, a maltotrióz 20-25%-át konvertálja ciklodextrinekké. Keményítőből 1% szubsztrátkoncentráció mellett a keletkezett a-, ß- és 7-ciklodextrinek aránya 0,4 : 14 :2,5 (Agr. Bioi. Chem., 40, 1785, 1976.). A Bacillus macerans species ATCC 21783 törzs tisztított, „savas ciklodextrin-glükoziltranszferáz enzimfrakcíója”, 1%-os szubsztrátkoncentráció mellett pH = 4,65 kémhatású konverzióéi egy ben a burgonyakeményítő 73%-át, az amilopektin 65%-át, a glikogén 45%-át, az amilopektin-|3-határdextrin 25%-át konvertálja ciklodextrinekké. (Agr. Bioi. Chem., 40, 939, 1976.). A Bacillus megatherium, és a Bacillus macerans ciklodextrin-glükoziltranszferáz tartalmú enzimfrakcióinak a ciklodextrin konverzióra gyakorolt katalitikus hatását is vizsgálták (Agr. Bioi. Chem., 38, 387, 1974.) és megállapították, hogy 3 térfogatszázalékos analitikai tisztaságú amilóz-oldatból a Bacillus megatherium eredetű ciklodextrin-glükoziltranszferáz 50 Kitahata egység [azonos mintegy 60 THE/g amilóz, a THE a Tilden-Hudson egységet jelöli (J. Bacterid, 43, 527, 1942.)] enzimkoncentrációban a kiindulási amilóznak 40%-át alakítja át triklóretilénnel lecsapható ciklodextrinekké. A Bacillus macerans eredetű ciklodextrin-glükozíltranszferáz hasonló enzím-szubsztrát arányban, a 3 térfogatszázalékos vízddható keményítő-oldat amilóz tartalmának 17%-át konvertálja triklóretilénnel lecsapható ciklodextrinekké. A vázolt példákból látható, hogy általában kis szubsztrátkoncentrációjú (0,5-1,0 súlyszázalékos), legtöbbször tiszta amilóz frakciót tartalmazó, magas enzim-szubsztrát arányú konverzióelegyből indultak ki, és a konverzióelegyből keletkezett <*-, ß-, y- és egyéb ciklodextrineket együttesen triklóretilénes komplexképzéssel választották le. Ezáltal nagy amilóz-retrogradátum és redukáló maltodextrin szennyezésű, alacsony tisztasági fokú, nyers ciklodextrint kaptak, amelyöen az a-, ß-, y- és egyéb ciklodextrinek az alkalmazott konverziókörülmények által meghatározott arányban, együttesen vannak jelen. A fent ismertetett konverzióelegyekből az egyes tiszta ciklodextrin komponensek kinyerése általában a különböző ddószerekkel történő komplexképzéssel, illetve az egyes komplexeknek különböző oldékonysága alapján történő frakcionálásával történik. így például tizennégy lépéses feldolgozási eljárás ismeretes tiszta ß-ciklodextrin kinyerésére, ahol szelektív komplexképző ágensként sorban brómbenzolt, toluolt, trildóretilént, 1-propanolt alkalmaznak (Adv. in Carbohydrate Chem., 12, 190, 1957.). Az így nyert nagy tisztaságú (3-ciklodextrint az alacsony kitermelés és a benne maradt toxikus brómbenzol nyomok jellemzik. Az eddig ismertetett módszerekkel szemben ipari szempontból az a kívánatos, hogy a kiindulási, a ciklodextrin konverzióra alkalmas keményítő-ddat lehetőleg valamilyen dcsó növényi eredetű keményítőt tartalmazó nyersanyag legyen, keményítő koncentrációja pedig minél nagy óbb legyen hogy magas konverziófok elérése mellett minél kisebb térfogatban lehessen ciklodextrineket nyerni. A valóságban azonban, amennyiben a tiszta amilóz-oldat koncentrációja a 10 súlyszázalékot, a burgonyakeményítő-oldat koncentrációja a 8 súlyszázalékot, a kukoricakeményítő-oldat koncentrációja pedig az 5 súlyszázalékot meghaladja, a zselatinizált ddatot 40—50 °C-os optimális konverziós hőfokra visszahűtve, a keményítő retrogradációja miatt, úgynevezett öregedési jelenség lép fel, és nagy viszkozitású, félig kemény gél keletkezik, amelyből lehetetlen egyenletesen diszpergált és kevertethető ddatot előállítani. Vagyis az ilyen rendszerben a ciklodextrin-glükoziltranszferáz enzimreakció nagymértékben lelassul, a ciklodextrin céltermék képződése megnehezül, kitermelése csökken. A probléma megoldására több kísérlet is történt, ahol a közös elv az vdt, hogy nagy, általában 8 súlyszázalék fölötti - pontosabban 10—<10 súlyszázalék koncentrációjú - natív kukorica- vagy burgonyakeményítőből valamilyen módon kivitelezett zselatinizálással, parciálisán elhidrolizált kisebb átlagos polimerizációs fokú degradátumot nyertek, amely már alkalmas volt ciklodextrin konverzióra és az így nyert konverzióelegyből a nyers ciklodextrin tartalom különösebb nehézség nélkül elválasztható volt. A 9224/46. számú japán szabadalmi leírás szerint a 8-23 súlyszázalékos,zselatinizált kukorica- vagy burgonyakeményítőt nyomással, mechanikai kevertetéssel, ultrahangos dezintegrálással kezelik és ezáltal 850—4000 cP (70 °C) viszkozitás tartományú parciális degradátumhoz jutnak, amely alkalmas ciklodextrin konverzióra. A 3 425 910 számú Amerikai Egyesült Államok-beli szabadalmi leírás a-amilázzal vagy sósavval degradált ciklodextrin konverzióra alkalmas, 3-34 súlyszázalékos burgonya- és kukoricakeményítő parciális hidrolizátum készítésére vonatkozik. Az így nyert 2-3 DE (dextrózequivalens) redukálóképességű degradátumból a Bacillus macerans eredetű cildodextrin-glükoziltranszferaz enzimmel, 7 napos konverzió után kapott ciklodextrin elegyet (konverziófok 0,3—0,55) triklóretilénes lecsapással választják el az elreagálatlan keményítődegradátumtól. A 3 541 077 számú Amerikai Egyesült Államok-beli szabadalmi leírás szerint, a 3 425 910 számú Amerikai Egyesült Államok-beli szabadalmi leírás alapján készíthető konverzióelegyben 7 napos konverzió idő után a képződött össz-ciklodextrin mennyiség 45%-a a-ciklodextrin, 55%-a ß-ciklodextrin. Ebből az anyagból szelektív kristályosítással, illetve szelektív frakcionálással nagy tagszámú alifás alkoholok segítségével a-ciklodextrint lehet előállítani. Az ismertetett eljárásokkal csak a ciklodextrinek elegye nyerhető, amely elegyből csak többlépéses, komplikált tisztítási műveletek után állítható elő a ß-ciklodextrin, amely általában toxikus klórbenzol nyomokat is tartalmaz, amellett ezekben az eljárásokban a ß-ciklodextrinre vonatkoztatott kon5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
