173825. lajstromszámú szabadalom • Eljárás nagytisztaságú béta-ciklodextrin gazdaságos ipari előállítására
173825 6 verziófok és a feldolgozási kitermelés rendkívül alacsony. Eljárásunk előnyös, iparilag jól alkalmazható és gazdaságos kivitele érdekében a kezdeti lépésben 25—35 súlyszázalékos, célszerűen 33 súlyszázalékos Keményítő szuszpenzióból, az irodalomban közöltekkel szemben a burgonyakeményítőnél jóval olcsóbb, azonban nehezebben kezelhető, retrogradációra hajlamosabb kukoricakeményítő vizes szuszpenziójából indulunk ki. A szuszpenzió pH-ját oly módon szabályozzuk 10 súlyszázalékos sósavval (pH -*6,2—6,4) és azt követően 10 súlyszázalék kalciumoxid ekvivalens vizes kalcium-hidroxid oldat adagolásával (pH 7,2), hogy az ezáltal bevitt kalcium ionok az ezt követő enzimatikus hidrolízisnél az a-amilázt aktiválják. Felismertük, hogy ezáltal a megfelelő kukoricakeményítő degradációfok eléréséhez szükséges, Bacillus subtilis eredetű, a-amiláz mennyisége jelentősen csökkenthető. Ily módon elértük, hogy 1—3 SKB egységig kukoricakeményítő - optimálisan 2 SKB egységig kukoricakeményítő - a-amiláz mennyiséggel, 80 °C-on, 7,2pH-n, 15-25 perc alatt, előnyösen 15 perc alatt, a limitált enzimatikus hidrolízis olyan parciális keményítő degradátumot eredményez, ciklodextrin-glükoziltranszferáz koncentrátum felhasználásával /3-ciklodextrin konverzióra alkalmas. A degradátum kevertethető, viszkozitása (50 °C-on) 100-500 cP optimálisan 200-300 cP. (RN-típusú, VEB Prüfgeräte Werke MEDINGEN gyártmányú rotációs viszkoziméteren mérve). A fentiek szerint készített, a megadott viszkozitástartományba eső kukoricakeményítő degradátummal lefolytatható a ciklodextrin konverzió ciklodextrin-glükoziltranszferáz koncentrátummal, 3—6 térfogatszázalék, célszerűen 5 térfogatszázalék toluol precipitáns jelenlétében, 40—50 °C hőmérsékleten, előnyösen pH 6,8 kémhatáson. Eljárásunk előnye, hogy az ismert eljárásokkal ellentétben 5—7 nap helyett 3—5 nap alatt befejeződik a konverzió, magas (0,5—0,6) konverziófokkal. Az ily módon, az 5 nap alatt nyert összciklodextrin mennyiség száraz kukoricakeményítő súlyrészre számolva 60-70%, amelynek 60%-a /3-ciklodextrin, 20%-a a-ciklodextrin és 20%-a egyéb ciklodextrin. Eljárásunk további előnye, hogy a konverzióelegyből az izolálás nem anyagigényes. Kevés, egyszerű készüléket igényel és egyszerű precipitációs és átkristályosítási lépések alkalmazásával az eddig ismertekkel szemben nagy tisztaságú /3-ciklodextrin nyerhető ki magas hozammal. Az izolálási technológia alapját az az alapvetően új felismerés képezi, hogy a vízgőzdesztillációval toluol-mentesített és vízzel kétszeresére hígított konverzióelegyből 33 térfogatszázalék etanol (96 térfogatszázalékos) adagolása révén, a konverzió során átalakulatlan keményítő és határdextrin maradványok oldhatatlan etanol-komplex formájában 25—40 °C között, előnyösen 30—33°C-on 5 leválaszthatók, és az így nyert etanolos szűrletben a /3-ciklodextrin oldhatósága maximális [S30°c = 5 gramm/100 ml oldószer]. Továbbá ahhoz a meglepő felismeréshez jutottunk, hogy a keményítőmentes szűrlet etanoltartalmanak 2-5 térfogatszázalékig történő ledesztillálásával nyerhető koncentrátumból a /3-ciklodextrintartalom 2-7 térfogatszázalék - előnyösen 5 térfogatszázalék — toluol („technikai” minőség) hozzáadásával /3-ciklodextrin-toluol komplex alakjában, nagy szelektivitással kicsapható. Az elválasztott /3-ciklodextrin-toluol komplexből, vizes szuszpendálást követő vízgőzdesztillációval a toluolt eltávolítva, majd a homogén oldatot 1/8-ad térfogatra lepárolva, a nyert kevés a-ciklodextrin és malto-digoszacharid szennyeződést tartalmazó anyalúgból kristályosítással 85-90% szárazanyag tisztaságú, nyers /3-ciklodextrin-víz komplexhez jutunk. A nyers termék 5 térfogatszázalék összciklodextrin koncentrációjú vizes oldatából célszerűen 60-70 °C-on végzett aktív szenes derítéssel (Carbo C extra, Norit gyártmány) a kísérő szennyeződéseket eltávolítjuk. A 40—60 °C közötti hőmérsékleten nyert szűrletet 85-90 °C-on 1/7 térfogatra bepároljuk, és ily módon a /3-ciklodextrin-víz komplexet kikristályosítjuk. A termék 98—100%-os tisztasági fokú /3-ciklodextrin. Az izolálási hatásfok 50%, a konvertált összciklodextrin mennyiségre számítva. Az enzimaktivitások megfíatározására az SKB módszert [Cereal Chem. 16, 712 (1939)], illetve a TH módszert [Evelyn B. Tilden, C.S. Hudson: J. of Bacleriology 43, 527 (1942)] alkalmaztuk. A következő példákban bemutatjuk eljárásunk részleteit. 1. példa 300 g technikai kukoricakeményítőhöz 600 ml csapvizet adunk kevertetés mellett és az így nyert 33 súlyszázalékos keményítő zagy kezdeti, mintegy 8-as pH-ját 10 súlyszázalékos sósavoldat adagolásával célszerűen 6,2—6,3 pH-ra, majd az elegy pH-ját 10 súlyszázalékos kalciumoxid tartalmú vizes kalciumhidroxid zaggyal pH = 7,2-re állítjuk. Ezt követően a zagy hőmérsékletét folyamatosan, kevertetés mellett emeljük, 55 °C elérésénél a zagyhoz a kiindulási kukoricakeményítő súlyrészeire számolt 2 SKB egységig kukoricakeményítő aktivitásnyi a-amilázt adagolunk. A fűtést 80 °C elérésig 2,5 °C/perc fűtési sebességgel folytatjuk, majd a kevertetett rendszert 80 °C-on 15 percig tartva elvégezzük a zselatinizált kukoricakeményítő parciális a-amilolizisét. Ezután a maradvány a-amiláz inaktiválása céljából a zagy hőmérsékletét a fent megadott fűtési sebességgel 120 °C-ra emeljük, és ezen a hőmérsékleten a zagyot 30 percig tartjuk, majd végül a kukoricakeményítő degradátum hőmérsékletét 50 °C-ra állítjuk. Az így nyert hidrolizátum pH-ja 6,8-7,0. RN típusú rotációs viszkoziméteren (VEB. Prüfgeräte Werke, Medingen gyártmány) mért viszkozi5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
