DE1943096A1 - Enzym-System - Google Patents

Description

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46.764

Anmelder: A.E. Staley Manufacturing Company

Enzym - System

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kombination oder ein Gemisch von hydrolysierenden Enzymen, die zur Verzuckerung von Stärke geeignet sind, wenn man ein Stärke-Hydrolysat damit innerhalb eines bestimmten pH-Bereich behandelt.

Die vielseitige allgemeine Technik zur Gewinnung von Zuckern, und insbesondere Dextrose, aus Stärke ist allgemein bekannt. Das technische Wissen dazu findet sich in guter Zusammenstellung auf den Seiten 553 bis 568 in "Starch Chemistry and Technology',¹ Band 2 von Whistler & Pasehall.

Viele Jahre wurde angenommen, daß Glucoamylase lediglich die Fähigkeit habe, Stärke zu Dextrose zu hydrolysieren. Jedoch wurde früher schon gefunden, daß Glucoamylase auch befähigt ist, Dextrose zu nicht-dextrosen Produkten, wie beispielsweise Isomaltose und Isomaltotriose und sonstige α-D-(1,6)-verknüpfte Oligosaccharide, zu polymerisieren. Diese Polymerisation oder umgekehrte Wirksamkeit macht erklärbar, warum es so schwierig ist, eine quantitative Hydrolyse von Stärke zu Dextrose zu erreichen, Insbesondere dann, wenn man als Hydrolysierungsmittel ein Enzym, wie beispielsweise Glucoamylase benutzt.

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Wenngleich zur Zeit der Grund für diese umgekehrte Wirksamkeit noch nicht vollständig verstanden ist, wird angenommen, daß dies mit der Tatsache zusammenhängt, daß Enzym-Reaktionen reversibel sind, und daß dann, wenn man ein Enzym über eine längere Zeitspanne wirken läßt, eventuell ein Prodi ict-Gleichgewieht sich einstellt* Eine vollständigere Diskussion über die Umkehrwirkung oder Rückpolymerisation von Verzuckerung bewirkenden Enzymen kann gefunden werden in "international Chemical Engineering" Band 4, Nr. 3, Seiten 530-534

Die Polymerisations- oder Umkehr-Wirkung von beispielsweise Glucoamylase kann bis zu einem gewissen Ausmaß geändert werden durch Abänderung der Bedingungen, unter denen das Stärke-Material verzuckert wird. Beispielsweise kann man Stärke-Umsetzungsprozesse bei einer Stärke-Konzentration durchführen, die .niedriger ist (beispielsweise 10 %) als die vom wirtschaftlichen Standpunkt aus wünschenswertere Stärke-Konzentration von 30 bis Ko %, Im allgemeinen ist jedoch die durch die Verwendung einer geringeren Stärke-Konzentration erreichbare erhöhte Ausbeute an Dextrose nicht hoch genug, um die zusätzlichen Ausgaben auszugleichen, die beim Kristallisieren oder Konzentrieren der verdünnten Dextrose-Lösung aufgewendet werden müssen.

Ein anderer Versuch ist vorgeschlagen worden, der darin besteht, daß man den Verzuckerungsvorgang bei einem pH-Wert durchführt, der für die Polymerisations- oder Rückbildungs-Wirkung von Glucoamylase weniger vorteilhaft ist. Das Problem bei diesem Versuch liegt darin, daß jede nennenswerte Änderung des pH-Wertes auch die Aktivität des Enzyms zur Herstellung von Dextrose beträchtlich vermindert. Um diesen Aktivitäts-

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verlust des Enzyms auszugleichen, wird es notwendig, die für den Verzuckerungsprozess erforderliche Menge an Enzym zu erhöhen, insbesondere dann, wenn vergleichbare Ausbeuten an Dextrose aufrecht erhalten werden sollen. Der Anstieg an Kosten, der aus der Verwendung von zusätzlichem Enzym resultiert, und auch die zusätzlichen Kosten, die infolge des Auftretens von größeren Mengen an Verunreinigungen, bedingt durch¹ die Verwendung von größeren Mengen an Enzym, hinzutreten, machen einen solchen Enzym-Verzuckerungsprozess wirtschaftlich unattraktiv.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beheben.

Es wurde gefunden, daß dies gelingt mit dem erfind*ungsgemäßen Enzym-System, welches aus Amylo-l,6-glucosidase und Glucoamylase besteht, und welches dadurch gekennzeichnet ist, daß es die Fähigkeit hat, verdünnte Stärke unter solchen Bedingungen zu Dextrose zu verzuckern, die die Tendenz haben, die Rück— bildungswirkung von Glucoamylase zu Inhibieren.

Das erfindungsgemäße Enzym-System hat insbesondere den Vorteil, daß sich damit die Verzuckerung von gekochten oder verdünnten Stärken unter ständig praktisch gleichbleibender Gewinnung von Dextrose in hohen Ausbeuten durchführen läßt.

In der beigefügten Zeichnung ist die Wirkung des erfindungsgemäßen Enzym-Systems beispielsweise veranschaulicht. Es zeigen:

Pig.l in graphischer Darstellung die Wirkung des pH-Wertes auf die Umwandlung von Stärke zu Dextrose mit Glucoamylase, und zwar sowohl in Anwesenheit als auch in Abwesenheit von Amylo-l,6-glucosidase,

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Pig. 2 in graphischer Darstellung die Wirkung, die der Gesamtfeststoffgehalt auf die Dextrose-Ausbeuten in verschiedenen Verzuckerungs-Enzymsystemen hat, .und '

Fig. 3 in graphischer Darstellung die Wirkung, die steigende Konzentrationen an Glucoamylase auf die Ausbeuten an Dextrose bei, pH-Werten von etwa 6,0 haben.

In der vorliegenden Beschreibung und in den Ansprüchen wird die Abkürzung "D" zur Bezeichnung des Dextrose-Gehaltes einer Lösung (zum Unterschied von dem Gehalt an sonstigen Zuckern und Dextrin) benutzt, und der Dextrose-Gehalt ist angegeben als Gewichtsprozent Dextrose in einer Lösung. Die "D"-Werte, ' die angeführt werden, wurden durch Messen der spezifischen Drehung und Vergleich dieser Ablesungen mit der spezifischen Drehung, die hergestellte Standardproben mit bekannten Dextrose-Konzentrationen aufwiesen, bestimmt. Es wurde gefunden, daß diese Arbeitsweise, wenn man sie mit sonstigen Prüfmethoden vergleicht, einen Zuverläßigkeitsgrad von 95 % hat.

Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Her- w stellung von Dextrose, bei dem ein verdünntes Stärke-Hydrolysat verzuckert wird, und das erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß die Verzuckerung mit einem Enzym-System aus Glucoamylase und Amylo-l,6rglucosidase bei einem pH-Wert vorgenommen wird, bei dem Rückbildungswirkung von Glucoamylase inhibiert ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich ganz allgemein durch seine besondere Wirksamkeit, die relativ einfache Durchführbarkeit, die gute Wiederholbarkeit, gleichgültig ob in

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kleinen Ansätzen oder im groß-technischen Betrieb gearbeitet wird, die Möglichkeit, entweder ansatzweise oder kontinuierlich die Umsetzung durchzuführen und die entsprechenden Anlagen auszuwerten, sowie durch die Art, in welcher sich das gewonnene Umsetzungsprodukt reinigen und gegebenenfalls kristallisieren läßt. Eine der bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verzuckerungs-Verfahrens läßt sich durch die nachfolgend angegebenen Verfahrensschritte und Konditionen charakterisieren.

1. Durch Vermischen von körniger Stärke mit Wasser zu einer Konzentration von zwischej
Aufschlämmung zubereitet.

Konzentration von zwischen 20 bis 25° Baume wird eine Stärke-

2. Die Stärke-Aufschlämmung wird dann unter Verwendung einer Säure oder vorzugsweise eines Enzyms oder einer Kombination einer Säure und eines Enzyms auf einen D.E. von vorzugsweise zwischen 15 und 20 verdünnt.

J5. Danach wird die verdünnte Stärke-Aufschläramung, sofern notwendig, auf einen pH-Wert zwischen 4,5 und 6,7* vorzugsweise auf einen pH-Wert zwischen 5*9 und 6,3 und auf einen Peststoffgehalt von zwischen 20 bis 55 % eingestellt.

4. Das eingestellte Stärke-Hydrolysat wird durch Zugabe eines Enzym-Systems aus Glucoamylase und Amylo-l,6-glueosidase zu dem Stärke-Hydrolysat und dadurch, daß man das Hydrolysat während einer Zeitspanne von 24 Stunden bis 100 Stunden oder während einer zur Erzielung der gewünschten Umwandlung zu Dextrose ausreichenden Zeit auf einer Temperatur zwischen 50 bis 55 ° C hält, verzuckert.

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5· Nachdem der gewünschte Verzuckerungsgrad erreicht worden ist, werden, wenn dies notwendig erscheint, die Enzyme durch Erhitzen des Gemisches auf eine Temperatur zwischen 74 bis 94° C inaktiviert.. · \ .

6. Schließlich wird die Dextrose-Lösung gereinigt und auf eine Konzentration von 40 bis 45° Baume und einen Feststoffgehalt von 78 bis 85 % konzentriert oder es kann gegebenenfalls auskristallisiert werden.

Von den zuvor aufgeführten sechs Verfahrensstufen ist die Verzuckerungs-Stufe die für das Verfahrens-Ergebnis entscheidenste.

Die Verzuckerungs-Stufe, das ist die Stufe, in der ein verdünntes Stärke-Hydrolysat zu Dextrose umgewandelt wird, besteht darin, daß man ein Stärke-Hydrolysat mit einem erfin- _; dungsgemäßen Enzym-System unter solchen Bedingungen in Kontakt bringt, daß die Rückbildungswirkung (Umwandlung von Dextrose zu nient-dextrösen Produkten) von Glucoamylase inhibiert wird. Dabei wirkt Glucoamylase als das Enzym, welches die Stärke zu Dextrose hydrolysiert, und Amylo-l,6-glucosidase dient als das Enzym, durch welches die Amylopectin-Fraktion der Stärke an ihren 1-6-glucosidischen Bindungen hydrolysiert wird.

Das Enzym Glucoamylase, das in der Verzuckerungsstufe eingesötzt wird, kann man mittels einer Anzahl verschiedener Mikroorganismen, insbesondere mit Hilfe von Aspergillus, Clostridium, Mucor und Rhizobus genera, nach bekannten Arbeitsmethoden gewinnen.

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Brauchbare Glucoamylase-Zubereitungen in Form von filtrierten Kulturbrühen kann man von ausgewählten Stämmen des Aspergillus niger und von ausgewählten Stämmen des Aspergillus phoenicis erhalten.

Da Glucoamylase-Zubereitungen normalerweise auch noch beträchtliche Mengen an störenden Enzymen, u.a. Transglucosidase (ein Enzym, das die Fähigkeit hat, Dextrose zu nicht fermentierbaren Polysacchariden zu polymerisieren), enthalten, ist es außerordentlich wünschenswert, praktisch alle diese störenden Enzyme zu entfernen, bevor man die Glucoamylase zur Verzuckerung von Stärke zu Dextrose einsetzt. Es sind verschiedene Verfahren zum Reinigen von Glucoamylase bekannt, mit der diese praktisch frei von störenden Enzymen gemacht werden kann. Die Wirkung, die Transglucosidase bei der Verzuckerung von Stärke mittels Glucoamylase hat, ist beschrieben worden in "Cereal Chemistry", Band;-45, Selten 658-669 (1966).

Das Enzym Amylo-Uö-glucosidase, das häufig auch als "Pullulanase" bezeichnet wird, ist ein Enzym, welches die Fähigkeit ha£, nur a-l,6-glucosidische Bindungen der Amylopectin-Fraktion von Stärke selectiv zu hydrolysieren. Über andere Enzyme, die a-lio-glucosidische Bindungen zu hydrolysieren vermögen, wird in der Literatur unter den Bezeichnungen "Iso-Amylase" und '& Enzym" berichtet.

Die Herstellung eines Enzyms, welches Amylo-l,6-glucosidase-Aktivität zeigt, beschreiben Bender & Wallenfels in "Biochemische Zeitschrift" Band 334, Seiten 79 bis 95 (1961). Weitere Informationen, die die Verwendung und die Herstellung dieses Enzyms betreffen, kann man in "Methods of Enzymology", Band 8, Seiten 555 - 559 (I966) finden. Gemäß der zuvor

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angegebenen Vorveröffentlichungen kann man Amylo-l,6-glucosidase in geeigneter Weise aus dem Organismus Aerobacter aerogenes gewinnen. Bestimmte Stämme dieses Organismus Aerobacter aerogenes sollen, wie berichtet wurde, besonders gute Quellen zur Gewinnung dieses Enzyms sein. So wurde beispielsweise gefunden, daß Aerobacter aerogenes (U-58), von dem angegeben ist, daß es sich um einen direkten Abkömmling des von Bender & Wallenfels isolierten Original-Stammes handelt, eine besonders gute Quelle für dieses h System ist. Verschiedene ultraviolett-induzierte Mutanten von Aerobacter aerogenes (U*-58) können ebenfalls verwendet werden. Andere beschriebene Stämme von Aerobacter aerogenes, die eingesetzt werden können, sind beispielsweise Aerobacter aerogenes ATCC 9621 und ATCC I5050. . _ ■ '

Präparationen von Amylo-l,6-glucosidase oder Pullulanase können mittels des Organismus Aerobacter aerognes durch bekannte Züchtungsmethoden gewonnen werden. Eine geeignete Arbeitsweise ist in der zuvor erwähnten Veröffentlichung von Bender & Wallenfels beschrieben. Gewünschtenfalls kann man . ' die rohe Präparation vor der Benutzung reinigen. Es ist Jedoch die Brauchbarkeit des Enzyms für das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf Präparationen einer bestimmten Reinheit beschränkt. Allerdings ist es selbstverständlich vorteilhaft, wenn man ein solches Enzym einsetzt, das im wesentlichen frei von Verunreinigungen ist. ' '

Die Menge an Glucoamylase und Amylo-l,6-glucosidase, die für die Verzuckerung von Stärke zu Dextrose eingesetzt werden sollte, hängt von mehreren Paktoren ab, beispielsweise von (1) der Potenz des Enzyms, (2) den Verzuckerungsbedingungen (wie beispielsweise pH-Wert, Temperatur, Feststoffgehalt der Stärke,usw.).,

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(3) Umwandlungszeit und (4) Kosten für das Enzym und die VerfahrensfUhrung. Damit beim erfindungsgemäßen Verfahren in besonders wirtschaftlicher und besonders wirksamer Weise die Stärke zu Dextrose verzuckert wird, verwendet man die Enzyme vorzugsweise in solchen Mengen,mit denen sich die höchsten Ausbeuten an Dextrose zu den geringst-möglichen Kosten gewinnen lassen. Da der bei weitem am stärksten ins Gewicht fallende Einzelkosten-Paktor bei einem enzymatischen Verfahren der Verzuckerung das Enzym ist, setzt man vorzugsweise so wenig an Enzym wie praktisch möglich ein. Beim erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich fortlaufend hohe Dextrose-Ausbeuten erzielen, wenn man eine so geringe Menge wie 4 bis 15 Einheiten Glucoamylase je g an Stärke-Trockensubstanz und 0,5 bis 6,0 Einheiten an Amylo-l,6-glucosidase je g an Trockensubstanz benutzt. In dem Maße, wie hoch gereinigte Enzyme preisgünstiger erhältlich werden, kann man gewünschtenfalls mit größeren Mengen an Enzym arbeiten.

Die Potenz- oder Aktivitäts-Einheiten von Glucoamylase und Amylo-l,6-glucosidase, die vorstehend erwähnt werden, sind für die Zwecke der vorliegenden Erfindung wie folgt zu verstehen:

Eine Einheit von Glucoamylase ist definiert als die .Menge an Enzym, mit der 100 mg Stärke innerhalb 48 Stunden bei 60° C und einem pH-Wert von 4,0 im wesentlichen zu Dextrose umgewandelt werden. Eine Einheit von Amylo-l,6-glucosidase ist definiert als die Menge des in 1,0 ml der Lösung vorhandenen Enzyms, die mit überschüssigem Pullulan als Substrat unter Standardversuchsbedingungen innerhalb einer Stunde bei 45° C den Reduktionswert auf einen solchen Wert anhebt, der äquivalent ist 1 mg an Maltose.

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Umwandlungszeiten zwischen 48 bis 210 Stunden reichen im allgemeinen aus, um mit dem erfindungsgemäßen Enzym-System eine Umwandlung der Stärke zu Dextrose zu bewirken. Man kann jedoch gegebenenfalls diese Zeitspannen auch vergrößern oder vermindern dadurch, daß man die Menge an während der Verzuckerung benutztem Enzym etwas erhöht oder erniedrigt.

Man erhält das verdünnte Stärke-Hydrolysat, welches mit dem erfindungsgemäßen Enzym-System und beim erfindungsgemäßen

" Verfahren vorzugsweise eingesetzt wird dadurch, daß man ein verdünnendes Enzym, wie beispielsweise a-Amylase verwendet. Es sind gegebenenfalls jedoch auch Mineralsäuren, wie beispielsweise Chlorwasserstoff- oder Schwefelsäure brauchbar. Im allgemeinen bringt allerdings die Verwendung eines mit einem Enzym verdünnten Hydrolysate gewisse Vorteile gegenüber dem Einsatz eines mit Säure verdünnten Hydrolysate. Einer dieser Vorteile ist darin zu sehen, daß höhere Ausbeuten an Dextrose mit einem Enzym-verdünnten Stärke-Hydrolysat eher erreichbar sind, als wenn ein mit Säure verdünntes Stärke-Hydrolysat eingesetzt wird. Dieser Vorteil ist aus Figur 2 zu erkennen. Ein weiterer Vorteil bei der Benutzung von a-Amylase als'verdünnendes Enzym besteht darin, daß die

a-Amylase die Fähigkeit hat, die Rückbildung der verdünnten Stärke während der Verzuckerung mittels eines Enzym-Systems aus Glucoamylase und Amylo-l,6-glucosidase zu inhibieren.

Durch die vorliegende Erfindung wird es möglich, Dextrose aus praktisch beliebigen Arten, die verschiedene Reinheit aufweisen können, an Stärken und Stärke enthaltenden Material! en zu gewinnen. Beispielsweise kanri man Dextrose aus

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- li -

Getreidestärke, wie beispielsweise Mais, Reis, Zuckerhirse und Weizen; Knollenstärke, wie beispielsweise Kartoffel und Tapioca; Weichstärke, wie beispielsweise Weichmais und Weich-Zuckerhirse; hoch Amylo«-haltiger Stärke; separierten Stärke-Fraktionen, z.B. Amylose und Amylopektin; rohen oder ungereinigten Stärke-haltigen Materialien, wie beispielsweise geweichter Mais; und in ähnlicher Weise Stärke, die modifiziert worden ist, beispielsweise durch Oxidation oder Säure-Hydrolyse, herstellen. Mit vorteilhaftem Ergebnis können ebenso beliebige Gemische oder Kombinationen der zuvor aufgeführten Substanzen eingesetzt werden.

Wie zuvor bereits erwähnt besteht einer der Vorteile der vorliegenden Erfindung darin, daß gleichbleibend höhere Ausbeuten an Dextrose erhalten werden, wenn zum Verzuckern der Stärke zu Dextrose ein erfindungsgemäßes Enzym-System aus Amylo-1,6-glucosidase und Glucoamylase benutzt wird. Es wird angenommen, daß diese Ausbeute-Zunahme zurückzuführen ist auf die nicht zu erwartende Fähigkeit dieses Enzym-Systems (Glucoamylase und Amylö-l,6-glueosidase), die Stärke bei einem solchen pH-Wert zu verzuckern, der die Rückbildungswirkung der Glucoamylase zu inhibieren vermag. Diese Wirkung ist graphisch in Figur veranschaulicht; darin ist die prozentuale Ausbeute an mittels zweier Enzym-Systeme gewonnener Dextrose (von denen eines Glucoamylase war und das andere aus Glucoamylase und Amylo-l,6-glucosidase bestand) bei verschiedenen pH-Werten in Vergleich zu einander gestellt. Figur 1 zeigt ferner, daß bei einem pH-Wert von 6,0 bis 6,2 so hohe Ausbeuten an Dextrose wie 99 %+ erhalten werden können, wenn man ein Enzym-System aus Glucoamylase und Amylo-l,6-glucosidase einsetzt; wenn jedoch das Enzym-System aus Glucoamylase besteht und keine Amylo-1,6-glucosidase enthält, wurden optimale Ausbeuten von etwa 96 % erhalten. Es wird angenommen, daß dann, wenn man die Verzuckerung bei einem pH-Wert von etwa 6,0 bis 6,2 vornimmt, Glucoamylase, wenn überhaupt, nur eine geringe Polymerisationsoder Rückbildungs-Wirkung ausübt.

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6ADORiGINAi.

Figur 2 läßt erkennen, daß auch dann mit einem Enzym-System

aus Glucoamylase und Amylo-lje-glucosldase erheblich höhere Ausbeuten an Dextrose erhältlich sind, wenn der Gesamtfeststoff gehalt erhöht ist. Dies ist ein besonderswichtiger Aspekt vom wirtschaftlichen Standpunkt aus gesehen, da dadurch die Kosten für Eindampfen (die erforderlich werden, wenn kristallisiert werden soll oder wenn die Dextrose-Lösungen konzentriert werden müssen) und Reinigung ganz erheblich vermindert werden.

Aus Figur 3 kann man erkennen, daß selbst dann, wenn die Menge an Glucoamylase von 10 Einheiten auf 40 Einheiten je g an Stärke D.S. erhöht wird, die Dextrose-Ausbeuten noch unterhalb 96 % bleiben. Diese in Figur 3 veranschaulichten Ergebnisse können verglichen werden mit den z.B. in Tabelle I zusammengestellten Ergebnissen, die anschaulich machen, daß Dextrose-Ausbeuten von mehr als 99 % erhalten wurden. Dies kann demzufolge als Beweisanzeichen dafür angesehen werden, daß es möglich ist, beim Arbeiten mittels des erfindungsgemäßen Enzym-Systems mit minimalen Mengen an Enzym maximale Dextrose-Ausbeuten zu erhalten.

Man kann die Verzuckerung von Stärke zu Dextrose mit jeder beliebigen Art von Stärke-haltigem Material ausführen. Bevorzugt wird jedoch dazu ein Stärke-Hydrolysat eingesetzt, daS auf einen D.E. von weniger als 35 verdünnt worden ist und einen Feststoff gehalt von weniger als 55 % hat. Während der Verzuckerung (in Anwesenheit von Glucoamylase und Amylo-1,6-glucosidase) wird das Stärke-Hydrolysat auf einem pH-Wert zwischen 4,5 und 6,7 und einer Temperatur von zwischen 25 und 60° C gehalten. Vorzugsweise hält man das Stärke-Hydrolysat

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bei einem pH-Wert zwischen 5*8 und 6,j5 und einer Temperatur zwischen 45 und 55° C. Unter diesen Bedingungen läßt sich der gewünschte Verzuckerungsgrad innerhalb einer Zeitspanne von zwischen etwa 350 und 100 Stunden erreichen.

In den nachfolgenden Beispielen wird,die Erfindung illustriert,

Beispiele 1 bis 14

1,000 g an pulverförmiger Mais-Stärke mit einer für Nahrungsmittelzwecke geeigneten Reinheit (etwa 900 g an Trpckenfeststoffen) wurden in 1,500 ml Leitungswasser eingeschlämmt. 2,5 g an CaCO^ wurden hinzugegeben, und der pH-Wert wurde mit einer Natriumcarbonatlösung auf 6,2 eingestellt. Die Stärke-Aufschlämmung wurde in einem Schnellkochtopf gekocht und 10 Minuten lang unter einem Dampfdruck (149° C) von 3,94 kg/cm gehalten. Dann wurde die gekochte Paste in 200 ml an 1,0 ml bakterielle a-Amylase (Aquazyme 120) enthaltendem Wasser eingebracht. Die Paste wurde mit den Enzym-Lösung kräftig durchgemischt, und die Temperatur in dem Aufnahmebehälter wurde durch gesteuertes Einfließenlassen der Paste bei 77 bis 85° C gehalten. Nachdem die gesamte Menge an Stärke-Paste mit der a-Amylase vermischt worden war, wurde die Temperatur der Lösung Schnelllauf 60° C abgesenkt und dann wurden 2,1 ml (etwa 9·900 Einheiten, wie zuvor definiert) an Novo Glucoamylase zugegeben. Die Temperatur wurde auf etwa 50 C weiter abgesenkt, und es wurden Proben mit gleichem Gewicht davon abgewogen. Die Proben wurden in verschiedener Weise mit unterschiedlichen Mengen an Amylo-l,6-glueosidase behandelt, um die Wirkungen von pH-Wert, Enzym-Menge, Bebrütungstemperatur, Bebrütungszeit und Konzentration an Trockenfeststoffen auf die Dextrose-Ausbeute anschaulich zu machen. Die Amylo-l,6-glucosidase wurde als wäßrige

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Lösung zugegeben. Die Amylo-l,6-glucosidase war aus dem Organismus Aerobaeter aerogenes mittels der in "Biochemische Zeitschrift", Band 334, Seiten 79-95 (1961) beschriebenen Arbeitsweise gewonnen worden. Nachdem die Enzyme zugegeben worden waren, wurde die Stärke-Aufschlämmung bei 48 bis 50 C und einem pH-Wert von 5,6 bis 5,9 48 Stunden lang der Umwandlung unterworfen, Innerhalb einer Zeitspanne von 72 oder 96 Stunden wurde die Enzym-Umwandlung durch Einlassen von einer so ausreichenden Menge Wasserdampf, daß die Temperatur innerhalb von 5 Minuten auf 90° C anstieg und diese dann etwa 10 Minuten lang gehalten wurde, gestoppt.

Es wurden für die verschiedenen Enzym-Kombinationen die D.Werte bestimmt, und diese sind in Tabelle I angegeben.

	-E1+ -	Tabelle I	pH	Temp.	Zeit	D.S.	D.	1
	Einh,/g	E2++	5,9	0C	Std.	30,0	89,	3
Beispiel	11,0	Einh./g	6,0	55	72	Il	97,	8
1	11,0	_	6,1	It	ti	Il	95,	0
2	11,0	2,0	5,4	It	It	It	93,	1
3	11,0	4,0	5,5	50	Il	It	96,	7
■-la·	11,0	-	5,5	It	Il	It	96,	1
VJl	11,0	1,0	5,5	It	It	Il	96,	4
6	11,0	2,0-	4,0	It	Il	30,2	96,	8
7	11,0	4,0	5,8	55	90	36,2	90,	4
8	ii,o	-	5,8	50	Il	34,3	97,	3
9	11,0	-	5,8	50	Il	29,1	98,	3
10	11,0	1,0	5,8	50	Il	30,9	99,	0
11	11,0	2,0	6,1	50	96	30,0	99,	1
12	11,Ό	3,0	6,2	50	72	30,0	99,
13	11,0	3,0		50	72
14	3,0

= Glucoamylase ++ E₂ = Amylo-l,6-glucosidase

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Aus den vorstehenden Beispielen kann man erkennen, daß in Abwesenheit von Amylo-l,6-glucosidase beachtlich geringere Ausbeuten an Dextrose erhalten worden sind.

Beispiele 15 bis 22

In den folgenden Beispielen wird die Wirkung der Gesamt-Trockensubstanz der Stärke auf die Gewinnung von Dextrose veranschaulicht, und zwar (1) mit einem aus Glucoamylase und Amylo-l,6-glucosidase bestehenden Enzym-System und (2) einem nur Glucoamylase enthaltenden EnzyniTSystem. Die Konditionen und Verzuckerungsverfahren waren bei allen Systemen die gleichen, wie sie im Zusammenhang mit den Beispielen 1 bis 14 beschrieben worden sind, ausgenommen die in der nachstehenden Tabelle II angegebenen Verschiedenheiten.

Tabelle II

Beispiel	E1+ Einh.	Einh.	Gesamt- Trockens. d. Stärke	pH	Zeit Std. bei 55 C	Dextrose Ausbeute
15	9	3	20	6,0-6,2	96	99,4
16	9	3	30	6,o-6r2	96	98,5
17	9	3	40	6,0-6,2	96	96,8
18	9	- 3	50	6,0-6,2	96	94,5
19	9	-	20	4,2-4,4	96	98,8
20	9	-	30	4,2-4,4	• 96	97,8
21	9	-	4o	4,2-4,4	96	96,3
22	9		50	4,2-4,4	96	95,1

+ E₁ = Glucoamylase ++ E₀ = Amylo-l,6-glucosidase

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Beispiele 23 bis 30

Die nachfolgenden Beispiele veranschaulichen den Effekt, den die Anwendung eines höheren pH-Wertes auf die Dextrose-Ausbeuten hat, wenn nur Glucoamylase benutzt wird. Die Konditionen, Arbeitsweisen bei der Verzuckerung waren im wesentlichen die gleichen, wie sie mit Bezug auf die Beispiele 1 bis 14 beschrieben sind, ausgenommen die in der nachstehenden Tabelle III vermerkten Angaben. Die Beispiele 29 und 30 sind die gleichen wie die Beispiele 12 und 13, die in Tabelle I aufgeführt sind; sie wurden hier nur wiederholt, damit man die Werte leichter vergleichen kann.

	E1+ Einh.	Tabelle III	Gesamt- Trockens. d. Stärke	J&L·	Temp. 0 C	Zeit Std.	Dextrose Ausbeute
Beispiel	10	Einh.	30,0	4,2	55	96	95,7
23	10	_	30,0	6,0	55	96	91,7
24	15	- -	30,0	6,0	55	96	94,5
25	20	-	30,0	6,0	55	96	95,4
26	30	-	30,0	6,0	55	96	95,6
27	4o	- -	30,0	6,0	55	96	95,6
28	9,0	-	30,9	5,8	50	96	99,3
29	9,0	3,0	30,0	6,1	50	72	99,0
30	3,0

= Glucoamylase ++ E₂ = Amylo-l,6-glucosidase

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Claims (12)

Patentansprüche

1. Enzym-System, gekennzeichnet durch eine Zusammensetzung aus Amylo-1,6-glucosidase und Glucoamylase, die fähig ist, verdünnte Stärke unter solchen Bedingungen zu Dextrose zu verzuckern, unter denen die Rückwirkungsbildung der Glucoamylase im wesentlichen inhibiert ist.

2. Enzym-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enzyme in einer anteiligen Wirkungsmenge äquivalent 0,05 bis 0,8 Einheiten Amylo~l,6-glucosidase je Einheit an Glucoamylase vorhanden sind.

3. Enzym-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enzyme in einer anteiligen Wirkungsmenge äquivalent 1,5 bis 4,0 Einheiten Amylö-ljö-glucosidase je Einheit an Glucoamylase anwesend sind.

4. Enzym-System nach irgendeinem der Ansprüche! bis 3.» dadurch gekennzeichnet, daß die Enzyme in einer die Verzuckerung der Stärke zu Dextrose bei einem solchen pH-Wert, bei dem die rückbildende Wirkung der Glucoamylase im-wesentlichen inhibiert ist, garantierenden anteiligen Wirkungsmenge vorhanden sind.

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- is—

5. Enzym-System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert 4,5 bis 6,7 beträgt. .

6. Enzym-System nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet₃ daß darin zusätzlich a-Amylase in für die Inhibierung der Rückbildung der verdünnten Stärke ausreichenden Mengen vorhanden ist.

7« Verfahren zur Herstellung von Dextrose, dadurch gekennzeichnet, . daß man ein verdünntes Stärkehydrolysat mit einem Enzym-System, bestehend aus Glucoamylase und Amylo- . 1,6-glucosidase, bei einem die Rückbildungswirkung der Glucoamylase inhibierenden pH-Wert verzuckert.

8. Verfahren nach Anspruch "J_s dadurch gekennzeichnet, daß man bei einem pH-Wert von 4,5 bis 6,7 arbeitet.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

daß man als Stärke-Hydrolysat ein mit Enzym verdünntes Stärke-Hydrolysat einsetzt und bei einem pH-Wert von 5,8 bis 6,3 arbeitet.

10. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche-7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man die Enzyme in dem Enzym-System in einer anteiligen Wirkungsmenge einsetzt, die äquivalent ist 0,05 bis 0,8 Einheiten an Amylo-1,6-glucosidase je Einheit Glucoamylase.

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11. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 7 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß man die Enzyme in dem Enzym-System in einer anteiligen Wirkungsmenge einsetzt, die äquivalent ist 1,5 bis 4,0 Einheiten an Amylo-1,6-glucosidase je Einheit Glucoamylase.

12. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Glucoamylase einsetzt, die im wesentlichen frei von Transglucosidase ist.

13· Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Enzym-System verwendet, welches zusätzlich nach a-Amylase in zur Inhibierung der Rückbildung der verdünnten Stärke ausreichenden Mengen enthält.

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Le e rs e i te