DE2405353A1

DE2405353A1 - Verfahren zur herstellung von fructose

Info

Publication number: DE2405353A1
Application number: DE19742405353
Authority: DE
Inventors: Ralph Allan Messing
Original assignee: Corning Glass Works
Current assignee: Corning Glass Works
Priority date: 1973-02-16
Filing date: 1974-02-05
Publication date: 1974-08-22
Also published as: BR7401017D0; DE2405353C3; US3868304A; AR197546A1; JPS5649558B2; NL180444C; BE810254A; AU6558374A; PH10242A; FR2218385B1; IT1004988B; AU477084B2; FR2218385A1; DE2405353B2; ES422764A1; HU168190B; NL7402121A; JPS49110889A; CH584753A5; GB1440703A

Description

Anmelderin: Corning Glass Works
Corning, N. T., USA

Verfahren zur Herstellung von
Fructose

Die Erfindung betrifft ein "Verfahren zur enzymatisch en Herstellung von Fructose aus Glucose durch Einwirkung von Glucoseisomerase .

Fructose hat bekanntlich die doppelte Süsswirkung von Glucose; sie kann daher zum Süssen unter Halbierung der KaIorienzTifuhr verwendet werden. Ihrer Herstellung kommt somit grosse Bedeutung zu. Die Umwandlung kann durch Einwirkung von Enzymen erfolgen, die wegen ihrer spezifischen Wirkung ohne Rücksicht auf ihre Herkunft als Glucoseisomerase bezeichnet werden.

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Bei der bekannten alkalischen Isomerisation von Glucose zu Fructose entstehen nur sehr schwer wieder trennbare, unerwünschte Nebenprodukte und -folgen, wie Farben und Säuren. Diese Nachteile sollen nach der US-PS 5,431,253 durch Einsatz von feinverteiltem, alkalischem (pH grosser als 7) Aluminiumoxid teilweise überwunden werden. Jedoch ist eine sehr lange Verweilzeit der Glucose erforderlich, die das günstigere, kontinuierliche Verfahren im Durchlauf ausschliesst und nur die abschnittsweise Herstellung gestattet. Da ferner anscheinend ein Gleichgewichtszustand zwischen Fructose und Glucose besteht, sind einer optimalen Umwandlung sehr enge Grenzen gesetzt.

Die bei der enzymatischen Umwandlung z. B. gemäss der US-PS 3,623,953 entstehenden Farbstoffe sollen nach US-PS 3,623,953 durch Zusatz verschiedener Sulfitsalze weitgehend unterdrückt werden. Infolge ihrer Löslichkeit gehen die teuren Enzyme aber verloren, so dass die enzymatisch^ Herstellung unwirtschaftlich wird. Sie können an organische Träger gebunden werden, die aber leicht quellen, nicht genügend starr und zu wenig wärmebeständig sind. Anorganische Träger, wie poröses Glas, vgl. US-PS 3,519,538 und 3,556,94-5, sind verhältnismässig teuer und kieselsäurehaltige Xerogele sind zu wenig alkalienbeständig.

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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein diese Nachteile vermeidendes Verfahren zur enzymatischen Herstellung von Fructose aus Glucose zu schaffen.

Die Aufgabe wird überraschend dadurch gelöst, dass eine GIucoselösung mit einem immobilisierten Enzympräparat aus in den Poren eines Aluminiumoxidträgers mit Porendurchmessern von 100 - 1000 & adsorbierter Glucoseisomerase inkubiert wird.

Von grosser Bedeutung für das Verfahren zur Herstellung von Fructose ist der poröse Aluminiumoxidträger für die Glucoseisomerase. Er muss eine durchschnittliche Porengrösse von 100 - 1000 S besitzen, um eine maximale Enzymbeschickung zu gewährleisten. Die untere Grenze von 100 S richtet sich nach der grössten Abmessung des annähernd 100 S betragenden GIucoseisomerasemoleküls. Das Molekül muss in die Poren eindringen können und vor Adsorption auf den inneren Flächen des porösen Trägers muss eine Massendiffusion des Enzyms tief in die Poren stattfinden. Da Glucoseisomerase ein längliches Molekül ist, müssen die Poren dieser grössten Ausdehnung mindestens gleichkommen.

Die Notwendigkeit der oberen Grenze von 1000 Ä ergibt sich aus mehreren Gesichtspunkten. Bei grösserer Porenweite nimmt die verfügbare Adsorptionsfläche ab. Ausserdem bietet die Innenstruktur der Poren weniger Schutz gegen Ablösen des Enzyms,

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ζ. Β. Herauswaschen besondergiinter turbulenten Bedingungen, z. B. "bei kontinuierlicher Arbeitsweise im Durchlauf. Die für die Enzymbesetzung verfügbare Oberfläche des Trägers soll in der Regel grosser als 5 om/g sein. Die bevorzugte durchschnittliche Porengrösse liegt etwa zwischen 140 und 220 S. Die physikalischen Eigenschaften des bevorzugten Trägers sind weiter unten näher angegeben. Es kann u. U. notwendig sein, das poröse Aluminiumoxid auf eine mit dem Umsetzungsgefäss vereinbare Korngrösse zu zerkleiner. Bei Verwendung einer Durchiaufkolonne ist die bevorzugte Partikelgrösse des Trägers etwa 4 - 200 mesh. Grössere Partikel brauchen eine sehr lange Zeit zur Enzymdiffusion, eine grössere Verweildauer des Substrats, erschweren die Substratdiffusion und machen den Umwandlung sprozess weitgehend unwirtschaftlich. Kleinere Partikel sind schwierig in der Handhabung, führen zu dichter Packung in der Kolonne und damit einem sehr starken, verstärkte Auslegung der Ausrüstung erfordernden Druckabfall. Ein besonders bevorzugter Bereich liegt zwischen etwa 25 und 80 mesh. Träger dieser Grosse wurden in den weiter unten folgenden Beispielen verwendet. Das poröse Aluminiumoxid wird auf die gewünschte Korngrösse gemahlen und klassiert, sodann mit einem geeigneten Puffer oder Salz hydratiert oder vorbehandelt. Hydratation bei einem pH von 7 wird für den Aluminiumoxidträger bevorzugt. Der Puffer wird dann entfernt, das AIu-

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miniumoxid aber vor der Adsorption nass gehalten. Nunmehr wird die Glucoseisomerase in Lösungsform zu dem nassen Träger gegeben, und zwar mit einer die optimale Adsorption bzw. Beschickung geewährleistenden Konzentration pro Gewichtseinheit Träger. Die Adsorption wird durch Rühren, Umlauf, Umdrehen, Anwendung eines fluiden Betts oder andere bekannte "Weise durch Verbesserung der Massendiffusion des Enzyms durch die Poren gefördert. Die zur Adsorption erforderliche Zeitdauer hängt von der PartikelgrÖsse des Trägers, der Grosse des Enzyms im Verhältnis zur durchschnittlichen Porengrösse und weiteren Faktoren wie Temperatur und pH-Werb ab. Die Mindestzeitdauer beträgt etwa 1/2 Std. Für die Adsorption von Glucoseisomerase in den Poren von Aluminiumoxid mit einer durchschnittlichen Porengrösse von etwa 175 S erzielt man in 1.1/2 bis 5 oder 6 Std. die maximale Adsorption. Sie geht im Bereich von pH 6₅9 - 9 gut vonstatten, bevorzugt wird der Bereich 7,1 - 8,5·

Räch der Adsorption wird loses Enzym durch Waschen in Wasser, Salzlösung (z. B. 0,5 M NaGl) oder anderem geeignetem, den Träger oder das gebundene Enzym nicht beeinträchtigenden Waschmittel entfernt.

Bei der Verwendung wird das Enzympräparat beispielsweise in eine Kolonne gegeben oder in ein kontinuierlich gerührtes Umsetzungsgefäss, ein fluides Bett oder anderes für die Ein-

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leitung der Substratiösung geeignetes Gefäss gebracht. In den Beispielen weiter unten wurde das Präparat in Kolonnen mit kontinuierlichem Durchlauf von glucosehaltigen Lösungen zur Inkubation gegeben. Die Kolonnen können mit einem wassergekühlten Mantel umgeben sein, um die optimale Inkubationstemperatur oder eine die Enzymlebensdauer möglichst weit verlängernde Temperatur aufrechtzuerhalten. Eine Inkubationstemperatur von 50 - 70 , vorzugsweise 60°, sichert nicht nur eine rationelle Glucoseumwandlung zu Fructose, sondern gewährleistet auch eine lange enzymatisch^ Halbwertzeit. Vorzugsweise enthält die Sub strati ösung wenigstens etwa 4-5 G-ew.% Glucose.

Der Inkubations-pH-Wert und das Puffersystem hängen vom Enzym und den Umsetzungsbedxngungen ab. !Für die erfindungsgemässen Präparate geht die Umsetzung bei einem pH-Wert von 7?2 - 8,2 gut vonstatten. Besonders günstig sind 7>4- - 7>8 pH. Im allgemeinen hängt der zu wählende Puffer von der Stärke der Säure der Substratlösung selbst oder verursacht durch verschiedene, dem Substrat zugesetzte aktivierende Ionen, sowie der inneren Beschaffenheit der Poren ab. Wird z. B. eine glucosehaltige Lösung (z. B. 50% Glucose) mit dem Glucoseisomerasepräparat inkubiert, so können kleine Mengen von Cobalt- und Magnesiumionen dem Substrat vor Zusatz zum Enzympräparat

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■beigegeben werden. Die Säurewirkung dieser Ionen kann durch Zusatz von Sulfitsalzen kompensiert werden, die gleichzeitig auch die Beständigkeit des Präparats verbessern. Die verschiedenen, in Frage kommenden Puffer können durch den Fachmann ohne weiteres bestimmt werden.

In den folgenden Beispielen wurden Präparate aus zwei verschiedenen Glucoseisomerasequellen hergestellt und die langfristige Beständigkeit und Halbwertszeit verglichen. Die Präparate wurden unter den für Glucoseisomerase in abschnittsweisen Umsetzungen üblichen Bedingungen geprüft. Die angegebenen Werte sind in internationalen G-lucoseisomeraseeinheiten ausgedrückt (IGIE), in denen eine Einheit die zur Umwandlung von 1 /U Mol Glucose in Fructose pro Min. bei 60° und pH 6,85 nötige Enzymmenge darstellt. Der Wirkungsgrad der Präparate wurde mit Präparaten an einen anorganischen Träger chemisch gekuppelter Glucoseisomerase verglichen. Schliesslich wurde in einem gesonderten Versuch der Einfluss des Aluminiumoxidträgers als solchem auf die Isomerisation untersucht.

Der bevorzugte Träger für die Glucoseisomerasepräparate der Beispiele hatte die folgenden Eigenschaften:

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Poröser Aluminiumoxidträger

Porengrösse, Durchschnitt (S) 175

Porengrösse, Minimum (A) 140"

Porengrösse, Maximum (a) 220

Oberfläche in qm/g 100

Porenvolumen in ccm/g 0,6

Porösität 62,5%

Partikelgrösse in mesh 25-60

Die Porengrössenverteilung wurde in "bekannter Weise gemessen; sie entsprach weitgehend der durchschnittlichen Porengrösse (d. h. 90% innerhalb + 26% 175 S).

BEISPIEL I

Ein aus 444 IGIE/g bestehendes, aus Streptomyces Organismen gewonnenes rohes G-lucoseisomerasepraparat wurde in einer Menge von 5 S 28,7 ml 0,1 M Magnesiumazetatlösung in einem 25 ml Becher zugesetzt. Die Aufschlämmung wurde 25 Min. bei Zimmertemperatur gerührt und dann durch Filterpapier filtriert. Der Rückstand wurde mit 14,3 ml 0,1 M Magnesiumazetat, dann mit 14 ml 0,5 M NaHCO₅ und zuletzt mit 4,3 ml 0,5 M NaHGO₃ gewaschen. Die Waschen wurden unmittelbar auf dem ursprünglichen Enzymfilter aufgefangen. Das Gesamtvolumen der Enzym-Waschlö· — sung (Filtrat) betrug 50 nil.

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500 mg poröse Aluminiumoxidkörper v.ⁿJ.rrien in eine 50 ml Kugelflasche gegeben und 10 ml der -llucoseisomeraselösung zugesetzt. Die Flasche wurde an einem Rotationsverdampfer "befestigt, ein Vakuum angelegt und die Flasche in einem auf JO 45° gehaltenen Bad 25 Kin. rotiert. V/eitere 10 ml G-lucoseisomeraselösung wurden in die Flasche gegeben und die Verdampfung unter denselben Bedingungen während der nächsten 55 Min. fortgesetzt. Zusatz und Verdampfung wurden unter gleichen Bedingungen 4 Std. fortgesetzt. Das gleiche Verfahren wurde zweimal mit getrennten 10 ml G-lucoseisomeraselösungen wiederholt. Ein abschliessender Teil von 7 ml G-lucoseisomerase wurde dann eingeführt und die Verdampfung bei 4-5° für weitere 70 Min. fortgesetzt. Die Flasche wurde dann übers Wochenende in einen kalten Raum gebracht. Insgesamt wurden ¹V? ml Glucoseisomeraselösung dem Aluminiumoxid zugesetzt.

50 ml Puffer (0,01 M Natriummaleat, pH 6,8 - 6,9, enthaltend 0,001 M Gobaltchlorid und 0,005 M Magnesiumsulfat) wurden zugesetzt und die gesamte Probe 1 3td. bei Zimmertemperatur extrahiert. Der Extrakt in einer Menge von 50 ml wurde aufbewahrt. Das Präparat wurde mit 200 ml Wasser und anschliessend 10 ml 0,5 M Natriumchlorid gewaschen. Die letzte Wäsche wurde über einem Glasfrittentrichter mit Wasser durchgeführt. Das Präparat wurde dann in einen 50 ml Erlenmeyer-Kolben überprüft und im Puffer bei Zimmertemperatur gelagert. Während

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eines Zeitraums von 106 Tsgen wurden wiederholt Proben zur Prüfung entnommen.

Ergebnisse:

Enzymextraktprüfung (50 ml) - 39,8 IGIE/ml. (Enzymaktivitätsausbeute im Extrakt - 90%).

Durchschnittswert der Präparate - I30 IGIE pro 500 mg Probe (Enzymaktivitätsausbeute - 6%).

Durchschnittliche Beschickung - 260 IGIE/g.

Zur Prüfung der Lagerbeständigkeit während des Zeitraums von 106 Tagen wurden 21 periodische Proben entnommen, von denen 16 eine Aktivität von 100 - I50 IGIE pro 500 mg oder 200 3OO IGIE/g zeigten.

BEISPIEL II

Zur Prüfung der langfristigen Stabilität und Halbwertszeit des Enzympräparats wurde eine weitere Probe für eine Durchlaufkolonne mit Glucoselösungsdurchsatz entsprechend industriellen Einsatzbedingungen bereitet. Die obigen Aluminiumoxidkörper (175 S durchschnittliche Porengrösse, 25 - 60 mesh Partikelgrösse) wurden folgendermassen vorbehandelt:

11 g poröses Aluminiumoxid wurden in einen 100 ml Zylinder gegeben, 100 ml 0,05 M Magnesiumazetat, 0,01 M Oobaltazetat,

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pH 7,5 zugesetzt, der Zylinder verstöpselt, behutsam durch Umdrehen gemischt und in ein 60° warmes Bad gelegt. Nsch 15 Min. wurde der Zylinder umgedreht und die Flüssigkeit abgegossen. 100 ml frisches Maraesium-Gobaltazetat wurden zugesetzt, der Zylinder umgedreht und bei Zimmertemperatur 2.1/2 Std. stehen gelassen.

Eine rohe Glucoseisomeraselösung aus der gleichen Quelle wie zuvor, enthaltend 590 IGIE pro ml in 0,6 M gesättigtem Ammoniumsulfat wurde für die Umsetzung wie folgt gereinigt:

Einer 4-0 ml Glucoseisomeraselösung in einem Becherglas wurden zur Enzymausfällung weitere 1,4- g Ammoniumsulfat zugesetzt und die Ausfällung bei Zimmertemperatur 20 Min. lang gerührt. Die Probe wurde dann bei 2° 30 Min. mit 16.000 UpM zentrifugiert, die überstehende Flüssigkeit abgegossen und weggeworfen. 12 ml der oben beschriebenen Magnesium-Cobaltazetatlösung wurden der Ausfällung zugesetzt und gerührt. Sodann wurden 3 ml 0,5 M Natriumbicarbonat zugesetzt und zur Auflösung des .Enzyms gerührt. Die Lösung wurde nun in ein 60° warmes Bad gesetzt und 15 Min. belassen, anschliessend 15 Min. bei 2° mit 16.000 UpM zentrifugiert. Die klare, überstehende Enzymlösung wurde abgegossen und die Ausfällung weggeworfen. Die Enzymlösung in einer Menge von 28 ml hatte einen pH-Wert von 7,5· Falls während der Reinigung keine Aktivität verloren

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ging, enthielt die Lösung 23.600 IGIE.

Herstellung des Präparats

Die Magnesium-Cobaltazetatlösung wurde nach Umdrehen von den porösen Aluminiumoxidkörpern abgegossen. 28 ml Enzymlösung wurden dem porösen Aluminiumoxid im Zylinder zugegeben, der Zylinder verstöpselt, durch Umdrehen gemischt und in ein warmes Bad gesetzt. Das Enzym wurde während 2 Std. 30 Min. "bei 60° umsetzen gelassen und während dieses Zeitraums der Zylinder alle 15 Min. umgedreht. Nach Entnahme aus dem Bad wurde die Umsetzung bei Zimmertempera.tur unter Umdrehen alle 30 Min. für insgesamt 2 Std. und sodann ohne Umdrehen über Nacht bei Zimmertemperatur fortgesetzt. Die Enzymlösung in einer Menge von- 28,5 ml mit pH 7,1 wurde abgegossen und aufbewahrt. Das Präparat wurde zuerst mit 60 ml dest. Wasser, dann mit 40 ml 0,5 M Natriumchlorid und schliesslich mit 40 ml Magnesium-Oobaltazetatlösung gewaschen. Drei Proben von insgesamt 1 g wurden zur Prüfung entnommen, die restlichen 10 g in eine thermostatisch auf 60° gehaltene Kolonne überführt. In die Kolonne wurde eine 50% Glucose und 0,005 M Magnesiumsulfat enthaltende, mit Natriumsulfat auf 7,7-8 gepufferte Lösung eingespeist. Während der ersten 26 Std. wurde der Speiselösung 0,001 M Cobaltchlorid zugesetzt, nach Std. aber weggelassen, so dass der einzige Aktivator aus Magnesiumionen bestand. Der Anfangsdurchsatz war annähernd 190

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ml/Std. Durch Verringerung des Durchsatzes in periodischen Abständen wurde die Fructoseumwandlung zwischen 80 und 85% der theoretischen gehalten. Die gesamte Laufzeit der Kolonne betrug etwa 31 Tage. Die Kolonne wurde dann durch Abbrechen der Zufuhr ausgetrocknet und 15 Std. trocken stehen gelassen. Die annähernde Halbwertszeit wurde durch Berechnung der gesammelten Produktmenge und der Umsetzung des Produkts mit 42 Tagen bestimmt. Die Prüfung des Produkts vor dem Gebrauch zeigte eine Beschickung von 381 IGIE pro g, was einer Aktivität sausbeute von 17,8% der gesamten, dem Träger ausgesetzten IGIE ausmacht. Eine Prüfung der 28,5 nil Enzymlösung zeigte 161 IGIE pro ml, also eine Aktivitätsausbeute von etwa 19,4%. Der pH-Wert der Kolonne wurde durch entsprechende Einstellung der Zufuhr auf 7^ - 7,8 gehalten. Die gesamte Kolonnenbeschickung war 3810 IGIE.

BEISPIELE III - X

Zur Bestimmung des Einflusses verschiedener Puffersysteme auf die Halbwertszeit der Präparate wurden Versuche in acht Kolonnen durchgeführt. In jedem lall wurde die Glucoseisomerase auf dem oben beschriebenen porösen Aluminiumoxidträger adsorbiert. Das Enzym stammte aus zwei verschiedenen Quellen. In den Beispielen III und IV stammte es wie in den vorigen beiden Beispielen von Streptomyces Organismen (als Quelle A bezeichnet). In den Beispielen V bis X stammte es von einem

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anderen Streptomyces Organismus (Quelle B). Das Adsorptionsverfahren entsprach im wesentlichen dem Beispiel II. 10 g des Präparats wurden in jede Kolonne gegeben. Eine 50%ige GIucoseisomeraselösung mit dem .jeweils angegebenen Puffersystem wurde durch jede Kolonne geleitet, wobei der Durchsatz periodisch verändert wurde, um eine Umsetzung von 84-% der theoretischen (theoretisch: Endprodukt mit 50 - 50 Glucose-Fructoselösung) zu erzielen. Alle Substratlösungen und die Kolonnen wurden durch Thermostate auf 60° gehalten und der pH-Wert auf konstant 7,8 eingestellt. Die Enzymbeschickung jeder Kolonne ist in IGIE/g in Mittelwerten mit oberen und unteren 95/oigen Wahrscheinlichkeitsgrenzen angegeben. Der Beschickungsgrad bezeichnet das prozentuale Verhältnis auf der gesamten Trägermenge adsorbierter IGIE zur Anfangszahl IGIE beim Adsorptionsverfahren.

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BEISPIEL XI

Die Halbwertzeiten der Präparate nach den Beispielen II - X übertreffen noch chemisch an einen porösen Glasträger gekoppelte 3-lucoseisomerasepräparate unter entsprechenden Bedingungen. Die chemisch gekoppelte Glucoseisomerase wurde nach dem Verfahren der Anmeldung der gleichen Anmelderin (entsprechend ÜS-Anm. Ser. No. 227,205) hergestellt. Der Träger bestand aus mit Zirkonoxid überzogenem porösen G-las, an das das Enzym aus der Quelle A chemisch gekoppelt wurde. Das Material wurde in einem abschnittsweisen Umsetzungsgefäss unter gewöhnlichen Bedingungen geprüft und besass eine Aktivität von 1068 IGIE/g. Die Prüflösung bestand aus 2 M Glucose enthaltend 0,02 K MgSO^ und 0,001 M GoUl₂.

Eine 10,2 g Trockengewicht dieses chemisch gekoppelten Enzympräparats enthaltende Kolorne wurde 18 'Tage lang bei 60° gefahren. Eine 50%ige Glticoselösung wurde mit einem konstanten Durchsatz von 124 - 13I ml/Std. durch die Kolonne geleitet. Die Aktivität in der Kolonne wurde auf Grund einer die in bekannter Weise gemessene Umwandlungsrate (% Fructose) und den Durchsatz der Speiselösung in Beziehung setzenden empirischen Formel errechnet. Der Fructoseprozentsatz wurde mit einem automatischen Bendix Polarimeter in zwölf zeitlichen Abständen von 3 - 4-31 Std. gemessen und zeigte eine Aktivitätsabnahme von 934 - 473 IGIE/g. Die geschätzte HaIb-

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wertzeit wurde mit 16,6 Tagen mit 95^ Wahrscheinlichkeit 14,8 - 18,8 Tagen ermittelt. Während der ersten 24 3td. bestand die Speiselösung aus 50 Gew.% Glucoselösung, enthaltend 0,005 M MgSO₄, 0p04 M Wa₂SO, und 0,001 M GoOl₉ mit einem pH-Wert von 7,8. Während der restlichen Laufzeit wurde die Speiselösung ohne CoGl₂, im übrigen aber mit der gleichen Zusammensetzung eingeleitet.

Der Vergleich zeigt höhere Werte für auf porösen Aluminiumoxidkörpern adsorbierte Glucoseisomerase. Ausser einer längeren Halbwertzeit unter gleichen Bedingungen ist das Präparat auch infolge geringerer Kosten des Trägermaterials und einer kleineren Anzahl von Verfahrensschritisen auch wirtschaftlicher in der Herstellung.

BEISPIEL XII

Im Hinblick auf die aus der US-PS 3,4-31,253 bekannte Möglichkeit der Glucose-Fructoseumwandlung allein mit basischem Aluminiumoxidgranulat wurde der Einfluss des porösen Aluminiumoxids beim Vorgehen nach den Beispielen II - X untersucht. Es wurde eine 11 g poröses Aluminiumoxid, mit 0,05 M Magnesiumazetat und 0,01 M Gobaltazetab enthaltende Kolonne unter Wiederholung der in den Beispielen angegebenen Voradsorptionsbehandlung gefahren.

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Das behandelte, poröse Aluminiumoxid wurde in eine thermostatisch auf 60° gehaltene Kolonne gegeben und eine Lösung von 0,005 M HgSO₄, 0,004 M Na₃SO₃, 0,001 M GoGl₂ und 50 Gew.% Glucose bei pH 7,8 mit einem konstanten Durchsatz von etwa 45 ml/Std. durch die Kolonne geleitet. (Ein 277 IGIE/g enthaltendes, adsorbiertes Glucoseisomerasepräparat ergab 84% der theoretischen Umwa-idlung von Glucose zu Fructose unter sonst gleichen Bedingungen). Eine Probe des Ablaufs der nur Aluminiumoxid enthaltenden Kolonne wurde täglich gesammelt und zur Bestimmung der prozentualen Umwandlung mit einem Polarimeter gemessen, wobei das Instrument mit der Speiselösung auf Null eingestellt wurde. Der pH-Wert des Produkts wurde ebenfalls gemessen. Die Ergebnisse waren wie folgt:

Tag	Durchsatz, ml/Std.	ü'ructose,	Produkt (pH)
		theoret. %
1.	^3,8	4,8	5,4
2.	47,0	0,0	6,4
3.	^7,0	0,0	7,5
4.	47,0	0,0	7,5

Zur Bestimmung der prozentualen Umwandlung infolge der Erhitzung der Speiselösung wurde eine weitere Kolonne ohne Aluminiumoxid oder Enzympräparat bei 60° mit einem Durchsatz von 45 ml/Std. gefahren. Die Umwandlung wurde mit 0,5% und der Produkt-pH-Wert mit 7₅^5 gemessen.

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Aus den Beispielen kann geschlossen werden, dass das Aluminiumoxid als solches nur für einen sehr geringen oder gar keinen Teil der Glucoseumwandlung in Fructose verantwortlich ist. Um überhaupt eine Umwandlung zu zeigen, müsste wahrscheinlich die alkalische Isomerisation von Glucose in Fructose unter Verwendung von fein verteiltem oder porösem Aluminiumoxid mit sehr viel längerer Verweilzeit durchgeführt werden.

Die Beispiele zeigen eindeutig den überraschenden und bedeutsamen technischen Fortschritt der Erfindung für die Glucoseumwandlung zu Fructose, besonders im grosstechnischen Betrieb.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur enzymatischen Herstellung von Fructose aus Glucose, dadurch gekennzeichnet, dass eine Glucoselösung mit einem immobilisierten Enzympräparat aus in den Poren eines Aluminiumoxidträgers mit Porendurchmessern von 100 - 1000 £. adsorbierter Glucose Isomerase inkubiert wird.

2. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Glucoselösung vor der Inkubation auf einen pH-Wert von 7,2 - 8,2 gepuffert wird.

3. Verfahren gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Glucoselösung auf einen pH-Wert von 7,4- - 8 gehalten wird.

4. Verfahren gemäss Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Enzympräparat in einer Durchlaufkolonne vorgesehen wird, in welche die Glucoselösung fortlaufend eingespeist wird.

5. Verfahren gemäs-s Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Kolonne auf 50 - 70° eingestellt wird.

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6. Verfahren gemäss Anspruch 1 oder 2-5, dadurch gekennzeichnet, dass der Aluminiumoxidträger Porendurchmesser von 140 -220 £ und Korngrössen von 0,25 - 0,71 mm (25 - 60 mesh), aufweist.

7· Verfahren gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Glucose Isomerase ein Produkt eines Organismus der Gattung Streptomyces ist.

8. Verfahren gemäss irgend einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Glucoselösung mehr als Gew.% Glucose enthält.

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ORIGINAL INSPECTED