191861. lajstromszámú szabadalom • Eljárás glükóz-tartalmú cukorlé izomerizálására
1 191 861 2 Q = az izomerizációs reakció során elért egyensúlyi konverzió %-ban, P = a glükóz-lé poliszacharid-tartalma %-ban. Az esetek többségében kevesebb mint 1 % — előnyösen kevesebb mint 0.5 % pszikóz és más bomlástermék, továbbá 99.5 %-os egyensúlyi konverzió érhető el. Ennélfogva, 55,5 % (szárazanyagra számított) fruktóz-tartalmú szörpök készítéséhez az alábbi izomerizálási hőmérsékletek tartoznak a jelzett poliszacharid-tartalmú glükózlevek esetében: Szárazanyagra számított poliszacharid-tartalom a glükóz-lében (%) Izomerizálási hőmérséklet (°C) 0 95,7 1 99,1 2 104,3 3 108,9 4 113,8 6 124,3 8 136,1 Az elfogadott kereskedelmi termék átlagosan 55,5 % szárazanyagra számított fruktózt tartalmaz. Azért enynyit, mert a magas fruktóz-tartalmú kukorica szörp (HFCS) ennél a fruktóz szintnél éri el a szacharózzal azonos édességet szárazanyag súlyra számolva. Azonkívül, az 55,5 % fruktózt tartalmazó HFCS bevezetett kereskedelmi cikk, amelyet teljes vagy részleges szacharóz-helyettesítőként használnak nagyon sok élelmiszeripari termékben, különösen szénsavas üdítőitalokban. Az ilyen típusú HFCS fogyasztás az Egyesült Államokban várhatóan 13 milliárd kg körül alakul 1982-re, és 1,8 milliárd kg-ra növekszik 1983-ban. A velejáró szállítási, raktározási, mérési és kiszerelési nehézségek következtében általános igény mutatkozik a tennék uniformizálására annak érdekében, hogy a különböző forrásból származó HFCS-készítmények egymással cserélhetők és egyidejűleg alkalmazhatók lehessenek. Ezért a szárazanyagra számított 55—56 %-os fruktóz szint kereskedelmi sztenderdként különös jelentőséggel bír a HFCS gyártásával kapcsolatos technológiában. Jelen eljárás legalább 53 %-os, előnyösen legalább 54 %-os, és legelőnyösebben minimum 55 %-os fruktóz szintet biztosít. Ha a helyzet úgy kívánja, jelen eljárás szubsztrátumaként kizárólag glükózt tartalmazó oldat helyett olyan glükóz oldat is alkalmazható, amelyben a glükóz egy része már fruktózzá izomerizálódott. Például, egy legfeljebb 50 % fruktózt tartalmazó izomerizált glükóz oldatot jelen eljárás segítségével úgy kezelhetünk, hogy a fruktóz koncentrációja az 50 % feletti szintre, előnyösen 55—56 %-os és még magasabb szintre emelkedjék. Az összes szénhidrátra számítva 50 tömeg%-nál kevesebb fruktózt tartalmazó glükóz oldatok a szokásos módszerek szabályai szerint készíthetők. Az előbbiekben említett, glükóz-koncentrációra, pH- ra és kontaktidőre vonatkozó követelményeket figyelembevéve az ismert glükóz izomerizáló eljárások alkalmassá tehetők arra, hogy mintegy 90 és 140 °C közötti hőmérsékleten, előnyösen a 100-110 °C körüli hőfoktartományban vezetve a jelen találmány szerinti magas glükóz-fruktóz-tartalmú szörpöt szolgáltassák. A glükóz-izomeráz hőstabilitása egy vagy több vegykezeléssel jelentősen megnövelhető anélkül, hogy az enzim tekintélyes aktivitáscsökkenést szenvedne, amint arról még a későbbiekben szó lesz. Az így kezelt enzimet jelen leírás értelmében „kémiailag stabilizált” izomeráznak nevezzük. Az izonreráz kémiai stabilizálása számos különféle módszerrel megvalósítható, melyek eredményeként a termikus ellenállóképesség megnövekedhet. Ez a cél alapvetően szerkezeti elemeknek az enzim-molekulába oly módon történő bevitelével érhető el, hogy az enzim ellenálljon a lebomlásnak normál termikus denaturálódási hőfokán túlmelegített állapotban is. Egyik előnyös megoldásként úgy járhatunk el, hogy az enzimet felerészben polimerizálható vinilcsoportokat tartalmazó kém ai helyettesítővel módosítjuk egyúttal oly módon, hogy a vinilcsoportok több ponton keresztül szilárdan kötődjenek az enzim-molekula felületéhez. Ezután az így módosított enzimet egy vagy több polimerizálható vinil vcgyülettel vizes oldatban összekeverjük és az elegyet olyan, kémiailag stabilizált enzimmé kopolimerizáljuk, amelyben az enzim szilárdan kapcsolódik több ponton keresztül egy, a saját szerkezeti formájának megfelelő komplementer szerkezetű háromdimenziós polimer mátrixhoz. Az ilyen típusú stabilizálásra Martinék és munkatársainak a Biochem. Biophys. Acta 1977-es 485. kötet 1—12. oldalán, továbbá Kulys és munkatársainak a Biokhimiya 1978-as 42. kötet 3. száma 453-^459. oldalán megjelent közleményében találunk példákat. Lényeges, hogy a fenti reakciók megvalósítása során elkerüljük azokat a körülményeket, melyek az izomeráz denaturálódásához és az avval járó aktivitáscsökkenéshez vezethetnek. Így például el kell kerülni a szélsőséges pH- és hőmérséklet-értékeket a fenti reakciók megvalósításához szükséges összes művelet folyamán. A következőkben példaszerűen felsoroljuk azokat a reagenseket, melyek polimerizálható vinil-csoportot tartalmazó helyettesítőként az izomeráz módosítására felhasználhatók: akriloil-klorid, metakriloil-klorid, akrolein, krotonaldehid, maleinsavanhidrid, 3,4-epoxi-butén, 2,3- epoxi-propil-akrilsav-észter, 2,3-tioglicidil-akrilsav-észter, l-allüoxi-3-(N-etilén-imin)-2-propanol, 0-szukcinamid-akrilsav-észter, klór-maleinsavanhidrid, maleinsav-azid, 3- brómpropén, és allil-izotiocianát. Ezek a vegyületek képesek az izomeráz szabad amino-csoportjaival reakcióba lépni, például a lizin-oldal epszilon-amino-csoportjával. Az izomeráz szabad karbonsav-csoportjaival reakcióba lépni képes egyéb vegyieteket is alkalmazhatunk könynyen polimerizálható vinil-félmolekulák helyettesítőként való bevitele céljából, amint az gyakorlott szakember számára azonnal nyilvánvalóvá válik. Néhány példa olyan vinil-vegyületre, mely a módosított izomerázzal kopolimerizálható: nátrium-akrilát, nátrium-metakrilát, akrilamid, hidroxietil-metakrilát, 4- spiro-2,-(l,,3,-dioxakril-pentán)-akriloil-piperidin, 1-akriloil-4-piperidon és akriloil-metoxi-amin. Általában vízoldható monomerek, vagy (ha keresztkötésű ágensek hiányában polimerizálunk) vízoldható polimerekre vezető monomer elegyek alkalmazása előnyös. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 5
