191480. lajstromszámú szabadalom • Eljárás gükózt és fruktózt tartalmazó oldatok előállítására

191 480

4

dozóhoz kötött glükóz-izomeráznak megfelelő pH- értékre állítjuk be. Az oldatot megfelelő izomerizálási hőmérsékletre melegítjük, majd előbb a szilíciumdioxiddal vagy alumínium-szilikáttal töltött előoszlopon, majd a glükóz-izomeráz aktivitással rendelkező, szilícium-dioxid hordozóra felvitt katalizátort tartalmazó reaktoron átáramoltatjuk. A reaktorból távozó glükóz-fruktóz-oldat fruktóztartalmát szabályos időközökben meghatározzuk (pl. polarometriás analízissel vagy nagy hatékonyságú folyadékkromatográfiás úton - HPLC).

A térsebességet oly módon állítjuk be, hogy a reaktorból távozó oldat kb. 42 tömeg % rruktózt (szárazanyag) tartalmazzon.

Az előoszlop anyagának szemcsenagysága előnyösen kb. 0,5 — 5,0 mm, míg a hordozókatalizátor szemcsenagysága előnyösen kb. 0,08-0,5 mm.

Amennyiben a glükóz-izomeráz aktivitással rendelkező hordozókatalizálor előállításához Sircplomyccs albus glükóz-izomerázt alkalmazunk, a glükóz-oldat pH-ját előnyösen kb. 7,0 és 8,5 közötti értékre állítjuk be és a glükóz-oldatot különösen előnyösen kb. 55 — 65 °C-on melegítjük.

Streptomyces albus glükóz-izomeráz felhasználása esetén előnyösen járhatunk el oly módon, hogy a glükóz-oldathoz kobalt(II)- és magnézium(II)-ionokat adunk kb. 0,1—2 ppm kohalt(Il)-ion és kb. 10-200 ppm magnézium(ll)-ion mennyiségben, célszerűen vízoldható sók (pl. kloridok vagy szulfátok) alakjában. A kobalt(II)- és magnézium(Il)-ionok ugyanis az izomerizálást elősegítik.

A glükóz-oldathoz továbbá előnyösen, stabilizáló hatást kifejtő mennyiségű antioxidánst adhatunk, éspedig előnyösen kb. 100 - 600 ppm kén-dioxidot alkálifém-szulfit vagy -biszulfit alakjában.

A kapott glükóz-fruktóz-oldat sziruppá történő bepárlása vagy végső felhasználása előtt a nemkívánatos - pl. ízrontó - ionos komponenseket ajánlatos kation- vagy anioncserélők segítségével eltávolítani.

Eljárásunk további részleteit az alábbi példákkal ismertetjük, anélkül, hogy találmányunkat azokra korlátoznánk.

/. példa

5 g hordozókatalizátort (a glükóz-izomeráz aktivitással rendelkező katalizátort a 2.726.188 sz. német szövetségi köztársaságbeli közrebocsátási irat szerint állítjuk elő és tulajdonságait az alábbiakban ismertetjük) reaktorba töltünk. A reaktor elé oszlop van kapcsolva, amely 5 g kereskedelmi forgalomban levő vízálló porózus alumínium-szilikát golyókat tartalmaz (pl. Kali-Chemie AG, KCT-WS típusú; szilícium - dioxid - tartalom kb. 97 tömeg% és alumínium - oxid . - tartalom kb. 3 tömeg%). Az előoszlopból és reaktorból álló rendszeren 60 °C-ra melegített glükóz-oldatot áramoltatunk át. A térsebességet (a katalizátor által igénybevett reaktorlcrfogatra vonatkoztatva) oly módon választjuk meg, hogy az izomerizálási fok a teljes üzemeltetési időben állandóan 46,5 % legyen. A reaktorból kifolyó szubsztrátum-oldat izomerizáltsági fokát polarometriás úton meghatározzuk. A katalizátor, az oszloptöltet és az eljárás paramétereit az alábbiakban ismertetjük.

I. Katalizátor

10

15

20

25

30

40

45

50

55

60

65

1.1 Hordozó:

1.2 Aktivitásfelvétel :

1.3 Szemcsenagyság:

1.4 Térfogatsúly: ,(száraz)

Si02

9000 egység/g 0,1 - 0,2 mm 0,45 kg/1

2. Elöoszloptöltet

2.1 Töltetanyag:

2.2 Szemcsenagyság:

2.3 Térfogatsúly: (száraz)

KCT-WS (Kali-Chemie AG)

1-2 mm 0,70 kg/1

Eljárás

3.1 Szubsztrátum:

3.2 Ko-faktorok:

3.3 pH-érték:

3.4

Szubsztrátum-sürüség :

3.5 Szubsztrátum bemeneti hőmérséklet:

3.6 Izomerizálási fok:

3.7 Kezdeti térsebesség:

45 lömeg%-os vizes glükóz-oldat 120 ppm Mg (II)

1 ppm Co (II) 200 ppm SOj (nátrium-szuilit alakjában)

7.5 '

1,2 kg/1

60 °C

46.5 %

13,0 óra'1

4. fílükóz-izomeráz-oldat aktivitásának meghatározása

A katalizátor előállításához felhasznált glükózizomeráz oldat aktivitását Takasaki módszerével határozzuk meg [lásd: Y. Takasaki: Agr. Biol. Chem. Vol. 30, Nr. 12, 1247- 1253 (1966), valamint Z. Dische és E. Borenfreund: J. Bioi. Chem. 192, 583, (1951)]. Aktivitási egységnek (egység) az adott inkubációs körülmények közölt 1 mg fruktóz képzéséhez szükséges enzim-mennyiséget értjük.

Inkubációs körülmények :

Hőmérséklet:

Reakcióidő:

Szubsztrátum:

65 °C 1 óra

0,1 mól glükóz x víz (Merck 8342) 0,05 mólos foszfát-pufferben, pH 8,0, 0,0004 mólos magnézium-szulfát

A példa szerint az alábbi eredményeket kapjuk: Felezési idő : 1300 óra

3