DE4316425A1 - Verfahren zur Herstellung von langkettigem Inulin - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von langkettigem Inulin

Info

Publication number
DE4316425A1
DE4316425A1 DE4316425A DE4316425A DE4316425A1 DE 4316425 A1 DE4316425 A1 DE 4316425A1 DE 4316425 A DE4316425 A DE 4316425A DE 4316425 A DE4316425 A DE 4316425A DE 4316425 A1 DE4316425 A1 DE 4316425A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
inulin
chain
long
raw
fraction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE4316425A
Other languages
English (en)
Other versions
DE4316425C2 (de
Inventor
Markwart Kunz
Mohammed Munir
Manfred Vogel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suedzucker AG
Original Assignee
Suedzucker AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to DE4316425A priority Critical patent/DE4316425C2/de
Application filed by Suedzucker AG filed Critical Suedzucker AG
Priority to DE59402195T priority patent/DE59402195D1/de
Priority to DK94106283.8T priority patent/DK0627490T3/da
Priority to EP94106283A priority patent/EP0627490B1/de
Priority to AT94106283T priority patent/ATE150794T1/de
Priority to ES94106283T priority patent/ES2102093T3/es
Priority to US08/243,789 priority patent/US5478732A/en
Priority to JP12584894A priority patent/JP3751033B2/ja
Publication of DE4316425A1 publication Critical patent/DE4316425A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE4316425C2 publication Critical patent/DE4316425C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P19/00Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/14Preparation of compounds containing saccharide radicals produced by the action of a carbohydrase (EC 3.2.x), e.g. by alpha-amylase, e.g. by cellulase, hemicellulase
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08BPOLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B37/00Preparation of polysaccharides not provided for in groups C08B1/00 - C08B35/00; Derivatives thereof
    • C08B37/0006Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid
    • C08B37/0051Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid beta-D-Fructofuranans, e.g. beta-2,6-D-fructofuranan, i.e. levan; Derivatives thereof
    • C08B37/0054Inulin, i.e. beta-2,1-D-fructofuranan; Derivatives thereof

Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung von langkettigem Inulin aus pflanzlichen Extrakten bei gleichzeitiger Gewinnung von Glucose und Fructose.
Inulin ist ein zur Gruppe der Fructane gehörendes Polysaccha­ rid. Es kommt in wirtschaftlich gewinnbaren Mengen in verschie­ denen Pflanzen wie Topinambur- und Dahlienknollen sowie in Zichorienwurzeln vor. Es ist ein Heterofructan, da es an einer β-2-1- verknüpften Kette von Fructosemolekülen als Abschluß eine α-D-Glucose am reduzierenden Ende trägt. Die Kettenlänge hängt sowohl von der Pflanzenart als auch von der Wachstums­ phase der Pflanze ab.
Es ist bekannt (F. Perschak und L. Wolfslehner, Zuckerind., 115 (1990) 466-470), Inulin mit heißem Wasser aus dem Pflanzenge­ webe zu extrahieren, den Extrakt zu entsalzen und zu entfärben und daraus Inulin in trockener Form zu gewinnen. Dieses Inulin, das neben dem polymeren Anteil noch Monosaccharide wie Glucose und Fructose, Disaccharide wie Saccharose und Fructooligo­ saccharide enthält, dient als Rohstoff für die erfindungsgemäße Herstellung von langkettigem Inulin. Es wird im folgenden als "Rohinulin" bezeichnet.
Aus der DE-A 40 03 140 ist dagegen bekannt, Inuline enzymatisch in kürzere Ketten zu spalten und die Fraktion mit einem Polyme­ risationsgrad von ca. 3-7 als kalorienreduzierte und diabeti­ kergeeignete Zuckeraustauschstoffe zu verwenden.
Aufgrund seines Mono- und Disaccharidgehaltes ist das Rohinulin für die Herstellung von diätetischen Lebensmitteln, insbeson­ dere solche die für Diabetiker vorgesehen sind, ungeeignet. Auch kurzkettige Oligosaccharide können aufgrund ihrer Hygros­ kopizität bzw. Klebrigkeit bei der Verwendung von Rohinulin in Lebensmitteln sowohl bei der Verarbeitung als auch bei der Lagerung sehr stören.
Für eine Reihe von Anwendungen im Lebensmittelbereich (z. B. Fleischwaren) stört der Süßgeschmack der im Rohinulin enthalte­ nen kurzkettigen Oligosaccharide. Da langkettiges Inulin geschmacksneutral ist, ist es für solche Anwendungen besser geeignet als das Rohinulin.
Auch bei der chemischen bzw. biochemischen Umsetzung von Roh­ inulin werden, bedingt durch den Gehalt an Mono-, Di- und Oligosacchariden, nur undefinierte Produktgemische erhalten, die sich praktisch nicht aufreinigen lassen.
Deshalb ist es wünschenswert, aus dem Rohinulin durch Abtren­ nung der kurzkettigen Oligosaccharide ein Inulinprodukt mit nur langkettigen Molekülen zu erhalten. Dabei werden hier als kurz kettige Oligosaccharide auch noch Moleküle verstanden, die Po­ lymerisationsgrade (DP) von bis zu 10-12 aufweisen. Langket­ tiges Inulin ist dementsprechend nahezu frei von Molekülen mit DP < 10-12 und weist somit im Falle von Zichorieninulin eine mittlere Kettenlänge von < 20 auf.
Zur Herstellung eines solchen langkettigen Inulins kommen ver­ schiedene Verfahren in Frage.
Langkettiges Inulin läßt sich aus wäßriger Lösung in Gegenwart hoher Konzentrationen an organischen Lösungsmitteln wie Metha­ nol, Ethanol, Isopropanol oder deren Gemischen unter geeigneten Bedingungen ausfällen und dann mit einer Zentrifuge oder Druck­ nutsche isolieren. Dieses Verfahren hat einerseits den Nachteil, daß man mit organischen Lösungsmitteln arbeiten muß, deren Einsatz besonders im Lebensmittelbereich äußert problema­ tisch ist. Andererseits muß man mit großen Volumina arbeiten, wodurch die abgetrennten gelösten Anteile wie Glucose, Fruc­ tose, Saccharose und Oligosaccharide aus verdünnten Lösungen zurückzugewinnen sind und die Ausbeute an den gewünschten lang­ kettigen Inulinen durch Lösungsverluste gering ist.
Wäßrige Inulinlösungen können auch direkt unter Zusatz von Impfkristallen einer Kristallisation unterworfen werden, so daß vorwiegend langkettige Inuline ausfallen und durch Zentrifuga­ tion abgetrennt werden können. Die erhaltenen Produkte sind jedoch relativ stark mit den Begleitstoffen, insbesondere den kurzkettigen Inulinen verunreinigt. Auch bei diesem Verfahren bleiben große Anteile der höheren Inuline in der Mutterlauge und gehen so verloren.
Aus BE 92/010921 (unveröffentlicht) ist bekannt, durch eine chromatographische Trennung des Inulins, niedermolekulare Anteile bis etwa DP 5 abzutrennen. Hierbei ist aufgrund der geringen Trennwirkung das erhaltene Inulin mit größeren Mengen an kurzkettigen Molekülen verunreinigt und weist somit eine niedrige mittlere Kettenlänge auf.
Die Anmeldung WO 91/18000 beschreibt ein Verfahren zur Gewin­ nung von Oligosacchariden aus Biomasse durch Ultrafiltration. Die Anwendung dieses Verfahrens für die Trennung von Inulin hat jedoch einige gravierende Nachteile. Die Mono- und Disaccharide sowie kurzkettige Oligosaccharide werden im Permeat in extrem dünnen Lösungen erhalten und können nur unter hohem Energieauf­ wand zurückgewonnen werden. Die Membranen sind teuer und haben zudem nur kurze Standzeiten. Sie neigen außerdem stark zu "Fouling".
Es stellte sich daher die Aufgabe, ein neues Verfahren zur Her­ stellung von langkettigen Inulinen zu finden, welches die Nach­ teile der bekannten Verfahren vermeidet.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst und durch die der Unteransprüche gefördert. Überraschenderweise führt die Behandlung einer Rohinulin-Suspension mit geeigneten Hydrolasen unter bestimmten Bedingungen zu einem Produkt, das neben langkettigem Inulin praktisch nur noch Glucose und Fruc­ tose enthält, d. h. im wesentlichen frei von kurzkettigen Oli­ gosacchariden ist. Dieses Produkt läßt sich großtechnisch chro­ matographisch, durch Ultrafiltration oder Kristallisation in eine nur langkettiges Inulin enthaltende Fraktion, eine Misch­ fraktion aus Glucose und Fructose sowie eine Fructose-Fraktion mit hoher Reinheit, auftrennen. Dadurch wird nicht nur das gewünschte langkettige Inulin sondern auch Fructose als wert­ volles Nebenprodukt in hoher Reinheit gewonnen.
Das Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens, in einer Suspen­ sion die überwiegend gelösten mittleren und kurzen Ketten enzy­ matisch abzubauen und dabei die schwerlöslichen Bestandteile nicht zu spalten, ist nicht auf Inulin beschränkt, sondern läßt sich auch auf andere Polysaccharide, bei denen längerkettige Produkte von den kürzerkettigen getrennt werden sollen, belie­ big anwenden.
Bei der Extraktion von inulinhaltigem Pflanzenmaterial wie Zichorienwurzeln bzw. Dahlien- und Topinamburknollen werden Extrakte erhalten, die immer die gesamte Spannbreite von mono­ meren bis polymeren Kohlenhydraten enthalten. Die niedermoleku­ laren Kohlenhydrate sind weitgehend bereits im Pflanzenmaterial enthalten, können jedoch auch teilweise während der Extraktion sowie bei der Entsalzung des Extraktes zusätzlich entstehen. Die Löslichkeit dieser Kohlenhydrate ist einerseits abhängig von der Temperatur und nimmt andererseits mit zunehmender Ket­ tenlänge ab. Erfindungsgemäß wird die Rohinulinlösung soweit eingedickt, daß eine Suspension entsteht, welche sich noch verarbeiten, d. h. pumpen oder rühren läßt. So lassen sich z. B. bei 50°C Suspensionen mit 40 Gew.-% Rohinulingehalt pro­ blemlos verarbeiten. Durch Erhöhung der Temperatur auf 60°C läßt sich die Rohinulinkonzentration auf 50% steigern. Obwohl das zu erhöhter Konsistenz führt, läßt sich die Suspension noch gut verarbeiten.
In Abhängigkeit von der Temperaturstabilität sind Rohinulinge­ halte von 20-70 Gew.-%, vorzugsweise 40-50 Gew.-%, sinn­ voll. Solche Rohinulin-Suspensionen enthalten bei entsprechen­ der Temperatur und Konzentration alle mono-, di- und oligomeren Kohlenhydrate in gelöster und das langkettige Inulin in suspen­ dierter Form.
Nach einer bevorzugten, jedoch nicht einschränkenden Ausfüh­ rungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Rohinulin­ suspension dadurch hergestellt, daß man zunächst eine klare, 20-70 Gew.-% Rohinulin enthaltende Lösung bei 80-100°C her­ stellt, diese langsam auf 30-70°C, vorzugsweise 40-60°C, abkühlt und die dabei entstandene Suspension für 2-48 Stunden bei dieser letzten Temperatur hält. Die Kühlrate beträgt dabei z. B. 0,1-2,5 Kh-1. Weitere Verfahren zur Her­ stellung solcher Suspensionen sind z. B. Mischen unter hoher Scherung, Mikrowellen- bzw. Ultraschalleinsatz.
Entsprechend einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, kann die klare Rohinulinlösung einer gezielten Kühlungskristallisation mit definierter Kühl­ rate und unter Verwendung von Impfkristallen unterworfen wer­ den.
Es ist jedoch auch möglich, die Suspension einfach durch Ein­ rühren des Rohinulins in Wasser und mehrstündigem Rühren bei der gewählten Temperatur herzustellen.
Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es nicht erforderlich, daß das Rohinulin in trockener Form vorliegt; der bei der Her­ stellung des Rohinulins als Zwischenprodukt anfallende entmine­ ralisierte Extrakt ist ebenfalls als Rohstoff geeignet.
Falls erforderlich, wird der pH-Wert der Rohinulinsuspension entsprechend dem pH-Optimum des zu verwendenden Enzyms einge­ stellt. Für Inulinase (z. B. SP 230 von NOVO mit einer Aktivi­ tät von 3000 Inulinase-Einheiten (INU)/g) beträgt dieser Wert 4,5-5,0.
Als Enzyme kommen im Falle des Inulins Hydrolasen wie Inulina­ sen, Exo-Inulinasen oder β-Invertasen in Frage. Gegebenenfalls können auch verschiedene Hydrolasen gemeinsam zum Einsatz kom­ men.
Die Reaktionstemperatur richtet sich einerseits nach der Tempe­ raturstabilität der verwendeten Enzyme und andererseits nach dem Trockensubstanzgehalt der Rohinulin-Suspension. In der Regel wird die Temperatur je nach Trockensubstanzgehalt zwi­ schen 30-70°C konstant gehalten.
Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, die Temperatur während der Reaktion auch zu variieren, z. B. bei abnehmendem Gehalt an mittellangen Ketten zu senken, oder zur Verringerung der Visko­ sität der Lösung zu erhöhen.
Die Enzymdosierung pro kg Rohinulin richtet sich nach dem Gehalt an kurzkettigen Oligosacchariden, Reaktionstemperatur und der angestrebten Reaktionszeit. Im Falle der Inulinase wer­ den bei 50°-60°C je nach der zur Verfügung stehenden Reak­ tionszeit 500-4000 Inulinase-Einheiten pro kg Rohinulin benö­ tigt.
Die Reaktion selbst verläuft unter Rühren und pH-Kontrolle.
Zur Beendigung der enzymatischen Reaktion kann entweder der pH- Wert auf 7,5-8,5 angehoben werden und/oder nur die Temperatur auf 90-95°C erhöht werden. Im Hinblick auf die nachfolgende chromatographische Trennung hat es sich als vorteilhaft erwie­ sen, die Temperatur zu erhöhen und diese dann für 20-30 Minu­ ten beizubehalten.
Die so erhaltene klare Lösung kann sofort nach einer an sich bekannten Methode chromatographisch getrennt werden. Wird die Trennung an Ca2+- beladenen stark sauren Kationenaustauscher­ harzen durchgeführt, ist die Elutionsfolge: langkettiges Inulin, Glucose und Fructose.
Anstelle der Chromatographie kann die Abtrennung des langketti­ gen Inulins auch mit einer Dekanter-Zentrifuge oder nach einem anderen bekannten Trennverfahren erfolgen. In diesem Fall wird die enzymatische Reaktion nicht durch Temperaturerhöhung son­ dern nur durch pH-Wert-Anhebung gestoppt. Nach Beendigung der enzymatischen Rektion durch Anhebung des pH-Werts kann das in Suspension befindliche langkettige Inulin auch durch Filtration in geeigneten Apparaturen, wie z. B. Drucknutschen, von den gelösten niedermolekularen Anteilen abgetrennt werden.
Da die nach der enzymatischen Reaktion erhaltene klare Lösung neben langkettigem Inulin im wesentlichen nur Fructose, Glucose und Saccharose enthält, kann eine Abtrennung des langkettigen Inulins auch durch Ultrafiltration durchgeführt werden. Da nur Mono- und Disaccharide von Molekülen mit hohem Polymerisations­ grad (DP < 10) abzutrennen sind, genügt der Einsatz relativ einfacher und dadurch billiger Membranen.
Das erhaltene langkettige Inulin kann durch ein an sich bekann­ tes Trocknungsverfahren (z. B. Sprühtrocknung) in eine lager­ stabile Form gebracht werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Gewinnung von lang­ kettigem Inulin mit einer engen Bandbreite bezüglich der Ket­ tenlänge. Die mittlere Kettenlänge kann in Abhängigkeit von den gewählten Reaktionsbedingungen zwischen 15 und 40 Monomerein­ heiten, vorzugsweise 20-30, liegen. Die Ausbeute an langket­ tigem Inulin beträgt 20-50% bezogen auf Rohinulin und ist im wesentlichen abhängig vom Gehalt des Inulins mit gewünschter Kettenlänge im ursprünglichen Rohstoff.
Die so hergestellten Inuline werden vorteilhaft als Lebensmit­ tel-Komponente auch zusammen mit Süßungsmitteln, bulking agents, Verdickungsmitteln, Stabilisatoren etc., sowie als Fett-Ersatz in Lebensmitteln, Kohlenhydrat-Ersatz, Diät-Faser­ stoff und außerdem als Träger für Pharmawirkstoffe und als Indikator für Nieren-Clearence eingesetzt.
Beispiel 1: Bestimmung der mittleren Kettenlänge
Inulin-Moleküle bestehen aus einer Kette aus Fructose-Molekü­ len, die endständig jeweils ein Glucose-Molekül trägt. Voll­ ständige enzymatische Hydrolyse des Inulins führt zu Bildung von Fructose und Glucose, wobei das Fructose/Glucose-Verhältnis die mittlere Kettenlänge des Inulins darstellt.
1 g der zu untersuchenden Inulinprobe wird in 100 cm³ 0,1 M Na- Acetat-Puffer, pH 5,0 durch Erhitzen auf 96°C für 20 Minuten gelöst. 10 cm³ dieser Lösung werden bei 56°C für 5 Stunden mit 6 Einheiten Inulinase inkubiert.
Die Bestimmung der entstandenen Glucose und Fructose kann mit HPLC bzw. enzymatisch durchgeführt werden.
Beispiel 2: Herstellung von Rohinulin
100 kg fein zerkleinerte Zichorienwurzeln mit 14,5 kg Inulinge­ halt werden mit 125 kg Wasser bei 75°C und pH 5,5 in Gegen­ strom extrahiert. Der Extrakt wird zunächst durch Zusatz von 1,24 kg CaO auf pH 10,0-12,0 und dann durch Einleiten von CO₂ auf pH-Wert 8,5 eingestellt. Der entstandene Niederschlag aus CaCO₃ und den ausgefällten Verunreinigungen wird durch Fil­ tration abgetrennt.
Die klare Lösung wird durch Ionenaustausch an schwachsauren Kationen- und schwachbasischen Anionenaustauschern entminerali­ siert. Daran anschließend wird die Lösung zunächst auf 35- 40% Trockensubstanzgehalt eingedampft (im nachfolgenden als Rohinulin flüssig bezeichnet) und dann in einer geeigneten Trocknungseinrichtung (z. B. ein Sprühtrockner) in trockene Form überführt.
Ausbeute: 10 kg Rohinulin trocken
Mittlere Kettenlänge: 7-9.
Diese Arbeitsweise ist nicht auf die Verarbeitung von Zichorien beschränkt. Nach der gleichen Methode können auch andere Inulin enthaltende Pflanzen bzw. Pflanzenteile verarbeitet werden.
In den nachfolgenden Beispielen kann sowohl mit getrocknetem Rohinulin als auch mit dem entmineralisierten, auf 35-40% TS-Gehalt eingedampften Extrakt gearbeitet werden, da beide Produkte sich als Rohstoff für die Gewinnung von langkettigem Inulin gleich gut eignen.
Beispiel 3: Stand der Technik; Inulinfraktionierung durch Ausfällung mit Lösungsmittel
2,25 kg Rohinulin flüssig mit 40% TS-Gehalt bzw. 0,9 kg Roh­ inulin trocken werden mit 4,5 1 bzw. 6,0 l Wasser aufgelöst und unter langsamem Rühren mit 4 l Isopropanol versetzt. Der Niederschlag wird über Nacht absetzen gelassen. Der Überstand wird abdekantiert und dann der Niederschlag durch Zentrifuga­ tion abgetrennt. Aus dem Überstand wird Isopropanol durch Destillation zurückgewonnen, mit Wasser auf 40%-iges Isopropa­ nol eingestellt und damit der Niederschlag wiederholt gewa­ schen.
Der gewaschene Niederschlag wird über Nacht unter Vakuum bei 40°C getrocknet.
Ausbeute: 28%, bezogen auf eingesetztes Rohinulin
Mittlere Kettenlänge: 17
Beispiel 4: Stand der Technik; Inulinfraktionierung durch Ultrafiltration
20 g Rohinulin trocken (oder eine entsprechende Menge Rohinulin flüssig) wurden zunächst mit 2 l Wasser verdünnt und in eine Ultrafiltrationsanlage bestückt mit einem Membran mit 500 Dal­ ton Trenngrenze bei Raumtemperatur getrennt. Das Retentat wurde zweimal mit jeweils 600 cm³ Wasser verdünnt und ultrafiltriert. Danach wurde das Retentat zur Trockne eingedampft.
Ausbeute: 30%, bezogen auf eingesetztes Rohinulin
Mittlere Kettenlänge: 18
Beispiel 5: Stand der Technik; Inulinfraktionierung durch Kristallisation
20 kg Rohinulin trocken wurden in 40 l Wasser suspendiert und durch Erhitzen auf 80°C in Lösung gebracht (entsprechende Menge Rohinulin flüssig kann direkt eingesetzt werden) und dann langsam auf 50°C gekühlt. Dabei fiel ein Teil des Inulins in fester Form aus. Eine Korngrößenmessung ergab die mittlere Korngröße als 20 µm. Da diese Partikelgröße für eine Trennung an eine Siebkorbzentrifuge zu klein ist, wurde die Trennung an einer Dekanterzentrifuge durchgeführt. Der Rückstand wurde dabei mit Wasser bei 50°C gewaschen und danach getrocknet.
Ausbeute: 22%, bezogen auf eingesetztes Rohinulin
Mittlere Kettenlänge: 12
Beispiel 6: Stand der Technik; Inulinfraktionierung durch Chromatographie
Eine Chromatographiesäule mit 10 m Länge und 0,25 m Durchmes­ ser, gefüllt mit einem Ca2+-beladenen schwachvernetzten stark­ sauren Kationenaustauscherharz (z. B. Duolite® C 204), wurde auf 60°C temperiert, mit 15 kg Rohinulin als 40 Gew.-%-ige wäßrige Lösung beaufschlagt und mit auf pH 9,0 alkalisiertem (mit Ca(OH)₂) entsalztem Wasser eluiert. Das Effluat wurde so geschnitten, daß eine Fraktion mit DP 5 und höheren Homologen und eine zweite Fraktion mit DP < 5 gesammelt wurde.
Die Fraktion mit DP < 5 enthielt das langkettige Inulin. Diese wurde zur Trockne eingedampft. Die Ausbeute und mittlere Ket­ tenlänge dieses Produkts sind von der Lage des gewählten Schnittpunkts abhängig.
Ausbeute: 25-35%, bezogen auf eingesetztes Rohinulin
Mittlere Kettenlänge: 12-16
Beispiel 7
16 kg Rohinulin trocken wurden in einen temperierbaren Rührkes­ sel in 24 l Wasser suspendiert (eine entsprechende Menge Roh­ inulin flüssig kann direkt eingesetzt werden) und unter Rühren auf 50°C temperiert. Nach einer Verweilzeit von 8 h wurde der pH-Wert auf 4,8-5,0 eingestellt und 18 ml Inulinase (NOVO, SP 230) hinzugefügt. Während der Inkubationszeit von 24 h wurde die Temperatur auf 50°C und der pH-Wert auf 4,8-5,0 konstant gehalten.
Durch Aufheizen der Suspension auf 95°C wurde die enzymatische Reaktion beendet und gleichzeitig die suspendierten Partikel in Lösung gebracht. Die klare Lösung wurde mit einer Chromatogra­ phieanlage, wie unter Beispiel 6 beschrieben, chromatogra­ phiert. Die langkettiges Inulin enthaltende Fraktion wurde zur Trockne eingedampft.
Ausbeute:
langkettiges Inulin: 4,8 kg = 30%, bezogen auf Rohinulin
Fructose: 8,8 kg = 55%, bezogen auf Rohinulin
Mittlere Kettenlänge: 16
Beispiel 8
16 kg Rohinulin trocken wurden in einen temperierbaren Rührkes­ sel in 16 l Wasser suspendiert (eine entsprechende Menge Roh­ inulin flüssig kann nach Eindampfung auf 50% TS-Gehalt ein­ gesetzt werden) und unter Rühren zunächst auf 80-90°C auf­ geheizt und dadurch in Lösung gebracht. Anschließend wurde die Temperatur schrittweise auf 60°C abgesenkt und die entstandene Suspension für 16 Stunden bei dieser Temperatur belassen. Nach pH-Einstellung auf 4,8-5,0 wurde die Suspension mit 18 ml Inulinase (NOVO, SP 230) versetzt und 24 h bei 60°C und pH 4,8-5,0 unter Rühren inkubiert.
Durch Aufheizen der Suspension auf 95°C wurde die enzymatische Reaktion beendet und gleichzeitig die suspendierten Partikel in Lösung gebracht.
Die klare Lösung wurde durch Chromatographie entsprechend Bei­ spiel 6 getrennt. Die Fraktion mit langkettigem Inulin wurde zur Trockne eingedampft, während die Fructosefraktion nur bis 70% TS-Gehalt konzentriert zu werden brauchte. Die erreichte mittlere Kettenlänge des Inulinprodukts sowie Ausbeute sind abhängig von der Temperatur sowie Dauer der enzymatischen Reak­ tion.
Ausbeute:
langkettiges Inulin: 30-45% des eingesetzten Rohinulins
Fructose: 45-60% des eingesetzten Rohinulins
Mittlere Kettenlänge: 25-40
Beispiel 9
Es wurde ein Ansatz entsprechend Beispiel 8 enzymatisch behan­ delt. Die enzymatische Reaktion wurde durch Alkalisierung auf pH 8,5 beendet.
Die Suspension wurde bei 60°C in einer Ultrafiltrationsanlage über eine Membran mit 500 Dalton Trenngrenze getrennt. Das Per­ meat wurde eingedickt und zur Fructosegewinnung eingesetzt. Das langkettiges Inulin enthaltende Retentat wurde zur Trockne ein­ gedampft.
Ausbeute:
langkettiges Inulin: 30-45% des eingesetzten Rohinulins
Fructose: 45-60% des eingesetzten Rohinulins
Mittlere Kettenlänge: 25-40.

Claims (11)

1. Verfahren zur Herstellung von langkettigem Inulin bei gleichzeitiger Gewinnung von Glucose und Fructose dadurch gekennzeichnet, daß eine wäßrige Rohinulinsuspension mit einer Rohinulinkonzentration von 20-70 Gew.-% enzyma­ tisch mit Hydrolasen bei Temperaturen von 30-70°C behandelt wird, wobei die kurzkettigen Anteile zu Mono- und Di-sacchariden abgebaut werden, und die langkettigen Inuline von den Mono- und Disacchariden getrennt und in trockene Form überführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohinulinkonzentration 40-50 Gew.-%, beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohinulin-Suspension vor der enzymatischen Behand­ lung auf 80-95°C aufgeheizt, dann auf 30-70°C tempe­ riert und während der enzymatischen Behandlung konstant auf einer Temperatur zwischen 30 und 70°C gehalten wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die enzymatische Behandlung der Rohinulin-Suspension mit Hydrolasen wie Inulinasen, Exo- Inulinasen oder β-Invertasen oder Mischungen davon bei für das Enzym geeigneten Temperaturen und pH-Werten durchge­ führt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die enzymatische Behandlung in Abhän­ gigkeit von der Enzymdosierung nach einer Reaktionszeit von 2-48 h durch Erhöhung des pH-Wertes auf 8,0 bis 9,0 oder Aufheizen der Mischung auf 90-100°C beendet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das langkettige Inulin aus der Reaktionslösung durch Kühlungskristallisation und Zentri­ fugation isoliert und nach an sich bekannten Methoden in trockene Form überführt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erhaltene Inulinsuspension durch Erwärmen in eine klare Lösung überführt und über Ca2+- beladene, stark saure Kationenaustauscherharze chromato­ graphisch in
eine reine Fructose-Fraktion,
eine Glucose/Fructose-Mischfraktion und
eine langkettige Inulin-Fraktion
aufgetrennt wird, und daß die Fraktion mit langkettigem Inulin nach an sich bekannten Methoden in trockene Form überführt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erhaltene Suspension durch Verdün­ nen gelöst und durch Ultrafiltration in eine Mono- und Disaccharid-Fraktion und eine langkettige Inulin-Fraktion aufgetrennt wird, und daß die Fraktion mit langkettigem Inulin nach an sich bekannten Methoden in trockene Form überführt wird.
9. Das nach den Ansprüchen 1 bis 8 hergestellte Inulin, dadurch gekennzeichnet, daß es eine mittlere Kettenlänge von 15-40, vorzugsweise 20-30 Monomereneinheiten auf­ weist.
10. Langkettiges Inulin mit einer mittleren Kettenlänge von 15-40, welches im wesentlichen frei ist von Sacchariden mit einer Kettenlänge unter 10.
11. Verwendung von Inulinen gemäß Anspruch 9 oder 10 in Lebensmitteln, Diätmitteln und als Träger von Arzneimit­ teln.
DE4316425A 1993-05-17 1993-05-17 Verfahren zur Herstellung von langkettigem Inulin, das so hergestellte Inulin sowie dessen Verwendung Expired - Fee Related DE4316425C2 (de)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4316425A DE4316425C2 (de) 1993-05-17 1993-05-17 Verfahren zur Herstellung von langkettigem Inulin, das so hergestellte Inulin sowie dessen Verwendung
DK94106283.8T DK0627490T3 (da) 1993-05-17 1994-04-22 Fremgangsmåde til fremstilling af langkædet inuli n
EP94106283A EP0627490B1 (de) 1993-05-17 1994-04-22 Verfahren zur Herstellung von langkettigem Inulin
AT94106283T ATE150794T1 (de) 1993-05-17 1994-04-22 Verfahren zur herstellung von langkettigem inulin
DE59402195T DE59402195D1 (de) 1993-05-17 1994-04-22 Verfahren zur Herstellung von langkettigem Inulin
ES94106283T ES2102093T3 (es) 1993-05-17 1994-04-22 Procedimiento para la preparacion de inulina de cadena larga.
US08/243,789 US5478732A (en) 1993-05-17 1994-05-17 Process for the preparation of long-chain inulin with inulinase
JP12584894A JP3751033B2 (ja) 1993-05-17 1994-05-17 長鎖イヌリンの製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4316425A DE4316425C2 (de) 1993-05-17 1993-05-17 Verfahren zur Herstellung von langkettigem Inulin, das so hergestellte Inulin sowie dessen Verwendung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE4316425A1 true DE4316425A1 (de) 1994-11-24
DE4316425C2 DE4316425C2 (de) 1998-05-20

Family

ID=6488264

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE4316425A Expired - Fee Related DE4316425C2 (de) 1993-05-17 1993-05-17 Verfahren zur Herstellung von langkettigem Inulin, das so hergestellte Inulin sowie dessen Verwendung
DE59402195T Expired - Lifetime DE59402195D1 (de) 1993-05-17 1994-04-22 Verfahren zur Herstellung von langkettigem Inulin

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE59402195T Expired - Lifetime DE59402195D1 (de) 1993-05-17 1994-04-22 Verfahren zur Herstellung von langkettigem Inulin

Country Status (7)

Country Link
US (1) US5478732A (de)
EP (1) EP0627490B1 (de)
JP (1) JP3751033B2 (de)
AT (1) ATE150794T1 (de)
DE (2) DE4316425C2 (de)
DK (1) DK0627490T3 (de)
ES (1) ES2102093T3 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6322844B1 (en) 1992-11-02 2001-11-27 Van Den Bergh Foods Company, Division Of Conopco, Inc. Low fat spread
WO2010102806A1 (en) 2009-03-13 2010-09-16 Bayer Cropscience Ag Method for obtaining inulin from plants

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3121471B2 (ja) * 1993-04-22 2000-12-25 株式会社日立製作所 圧延機および圧延方法
CA2240980A1 (en) * 1995-12-16 1997-07-03 Onesta Nutrition, Inc. Dietary fiber delivery system
US5968365A (en) * 1996-02-05 1999-10-19 Mcneil-Ppc, Inc. Preparation of inulin products
US5840884A (en) * 1996-03-01 1998-11-24 Kraft Foods, Inc. Method for controlling crystal morphology of inulin
USH2095H1 (en) * 1996-12-03 2004-01-06 Fmc Corporation Fat substituted and its preparation
US6790471B2 (en) 1997-03-25 2004-09-14 Savas Sas Di Seneci Alessandro & C. Edulcorating soluble composition containing alimentary fibers, its preparation and use for alimentary purpose
US7057033B2 (en) * 1997-05-27 2006-06-06 Tiense Suikerrafinaderij N.V. Fractionated polydisperse compositions
ATE362715T1 (de) * 1997-06-23 2007-06-15 Nestle Sa Zusammensetzung zur ernährung von diabetikern
DE19749122A1 (de) * 1997-11-06 1999-06-10 Max Planck Gesellschaft Nucleinsäuremoleküle codierend Enzyme, die Fructosyltransferaseaktivität besitzen
US6203797B1 (en) * 1998-01-06 2001-03-20 Stephen C. Perry Dietary supplement and method for use as a probiotic, for alleviating the symptons associated with irritable bowel syndrome
US5952205A (en) 1998-02-06 1999-09-14 Neose Technologies, Inc. Process for processing sucrose into glucose and fructose
US5998177A (en) * 1998-11-19 1999-12-07 Neose Technologies, Inc. Process for processing sucrose into glucose
DE60023149T2 (de) * 1999-07-14 2006-06-22 Faculté Universitaire des Sciences Agronomiques de Gembloux Neue inulin-fraktionen, verfahren zu deren herstellung und ihre verwendung
WO2003027304A1 (fr) * 2001-09-26 2003-04-03 Fuji Nihon Seito Corporation Procedes de fabrication d'inuline
JP2003180293A (ja) * 2001-12-18 2003-07-02 Yahiro Sangyo Co Ltd 加工食品及び加工食品の製造方法
AU2008337788B2 (en) 2007-12-17 2014-03-27 Bayer Cropscience Aktiengesellschaft Extraction process for plant ingredients
WO2009129985A1 (en) * 2008-04-23 2009-10-29 Tiense Suikerraffinaderij N.V. Aqueous dispersion of fructan-containing particles, method of preparation and use
RU2508426C2 (ru) 2009-03-17 2014-02-27 Деквест Аг Композиция для ингибирования образования отложений кальциевых солей
EP2388308A1 (de) 2010-05-19 2011-11-23 Dequest AG Reinigungsmittel mit verbesserter Fleckenentfernung
WO2011144699A1 (en) 2010-05-19 2011-11-24 Dequest Ag Cleaning composition with improved stain removal
EP2790654A2 (de) 2011-12-12 2014-10-22 Italmatch Chemicals S.P.A. Kosmetikzusammensetzung zur haut- oder haarpflege
EP2626373A1 (de) 2012-02-08 2013-08-14 Dequest AG Verfahren zur Herstellung einer konzentrierten wässrigen Lösung aus Alkalimetallsalz von Carboxymethylfructan
RU2605635C1 (ru) * 2015-12-02 2016-12-27 Аркадий Пантелеймонович Синицын СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРМЕНТНОГО ПРЕПАРАТА С ЭНДОИНУЛИНАЗНОЙ И САХАРАЗНОЙ АКТИВНОСТЬЮ ПУТЕМ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ РЕКОМБИНАНТНОГО ШТАММА МИЦЕЛИАЛЬНОГО ГРИБА PENICILLIUM CANESCENS Sopp INUA3
EP3561032A1 (de) 2018-04-27 2019-10-30 The Procter & Gamble Company Antimikrobielle reiniger mit alkylpyrrolidonen für harte oberflächen
EP3561036B1 (de) 2018-04-27 2023-08-09 The Procter & Gamble Company Reiniger für harte oberflächen mit carboxyliertem fructan
EP3561031A1 (de) 2018-04-27 2019-10-30 The Procter & Gamble Company Alkalische reiniger mit alkylpyrrolidonen für harte oberflächen
MX2021001154A (es) 2018-07-31 2021-04-13 Bayer Ag Uso de un compuesto de polisacarido cationico como fungicida, pesticida, algicida, desecante y para prolongar la vida util de frutas y verduras.
WO2023227708A1 (en) 2022-05-25 2023-11-30 Bayer Aktiengesellschaft Biobased larvicides

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0043169A1 (de) * 1980-06-27 1982-01-06 Stamicarbon B.V. Inulinase

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2782123A (en) * 1954-06-04 1957-02-19 Rubin Martin Sweetening agent and method of preparing the same
JPS60160893A (ja) * 1984-01-30 1985-08-22 Mitsui Toatsu Chem Inc 改良された精製フラクタン液を得る方法
DE3508387C1 (de) * 1985-03-08 1986-07-17 Günter Prof. Dr.-Ing. 1000 Berlin Bärwald Verfahren zur Herstellung eines glukosearmen Aufschlussproduktes aus inulinhaltigen Pflanzenteilen
DK163332C (da) * 1988-03-23 1992-07-20 Danisco Fremgangsmaade til fremstilling af en blanding af inulider
FR2629985B1 (fr) * 1988-04-14 1994-01-21 Roussel Uclaf Application comme produits sucrants faiblement caloriques d'oligosaccharides fructosyles et les aliments, produits dietetiques et boissons les renfermant
DK165769C (da) * 1989-09-22 1993-06-14 Danisco Fremgangsmaade til fremstilling af en blanding af sakkarider og anvendelse af blandingen ved fremstilling af et kaloriefattigt levnedsmiddel
EP0429077A3 (en) * 1989-11-24 1991-11-13 Mitsui Toatsu Chemicals, Incorporated Process for producing inulooligosaccharides
DE4003140A1 (de) * 1990-02-02 1991-08-08 Suedzucker Ag Verfahren zur herstellung eines glucose-, fructose- und saccharosearmen inulooligosaccharid-produktes
US5342631A (en) * 1992-12-29 1994-08-30 Wm. Wrigley Jr. Company Wax-free chewing gum including special oligosaccharide binders

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0043169A1 (de) * 1980-06-27 1982-01-06 Stamicarbon B.V. Inulinase

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6322844B1 (en) 1992-11-02 2001-11-27 Van Den Bergh Foods Company, Division Of Conopco, Inc. Low fat spread
WO2010102806A1 (en) 2009-03-13 2010-09-16 Bayer Cropscience Ag Method for obtaining inulin from plants
US9096693B2 (en) 2009-03-13 2015-08-04 Bayer Cropscience Ag Method for obtaining inulin from plants

Also Published As

Publication number Publication date
DK0627490T3 (da) 1997-12-08
JPH0751083A (ja) 1995-02-28
EP0627490B1 (de) 1997-03-26
JP3751033B2 (ja) 2006-03-01
DE59402195D1 (de) 1997-04-30
DE4316425C2 (de) 1998-05-20
US5478732A (en) 1995-12-26
ES2102093T3 (es) 1997-07-16
EP0627490A1 (de) 1994-12-07
ATE150794T1 (de) 1997-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0627490B1 (de) Verfahren zur Herstellung von langkettigem Inulin
AT407529B (de) Verfahren zur gewinnung von xylose
DE69727162T2 (de) Herstellung von inulinhaltigen Produkten
DE69919665T2 (de) Verzweigte Maltodextrine und Verfahren zu deren Herstellung
DE202017007248U1 (de) Abtrennung von Oligosacchariden aus der Fermentationsbrühe
EP0440074B1 (de) Verfahren zur Herstellung eines glucose-, fructose- und saccharosearmen Inulooligosaccharid-Produktes
DE4030262A1 (de) Verfahren zur herstellung von rhamnose aus rhamnolipiden
MXPA97000916A (en) Preparation of inul products
DE3716509C2 (de)
CH496093A (de) Verfahren zur Herstellung von Cyclodextrin
EP0166362B1 (de) Verfahren zur Herstellung von wasserlöslichen Polysacchariden, die so erhältlichen Saccharide und ihre Verwendung
DE19705664B4 (de) Verfahren zur Herstellung 1,1-GPM angereicherter Phasen mit über 75 Gew.-% a.TS bis über 99 Gew.-% a.TS 1,1-GPM und 1,6-GPS angereicherter Phasen mit über 80 Gew.-% a.TS bis über 99 Gew.-% a.TS 1,6 GPS
DE2822540C3 (de) Verfahren zur Herstellung eines nichthygroskopischen lactulosehaltigen Pulvers
DE2055028C3 (de) Verfahren zur Gewinnung von Stärkesirupen
DE3117211A1 (de) Verfahren zur herstellung von fructose-polymeren und fructosereichen sirupen
DE69631689T2 (de) Kristalline 1-kestose und verfahren zu ihrer herstellung
DE2166121A1 (de) Verfahren zur herstellung von verzuckerungsprodukten von staerke, die geeignete diaetetische und natuerliche suesstoffe darstellen
AT410941B (de) Verfahren zur herstellung von stärke oder stärkehaltigen produkten aus stärkehaltigen pflanzlichen rohstoffen
DE3317064A1 (de) Verfahren zur herstellung von cyclooctaamylose
EP2757162B1 (de) Verfahren zur Steigerung der Ausbeute bei der Lactoseherstellung (II)
DE69917598T2 (de) D-galactosezusammensetzung und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE1955392B2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Stärkehydrolysate mit einem Dextroseäquivalentwert von nicht wesentlich über 18
EP0657529B1 (de) Entfärbung von Fermentationslösungen
DE19522662A1 (de) Verfahren zum Reinigen von Beta-Cyclodextrin
EP1599505B1 (de) Verfahren zur herstellung eines beta-1,3-glukans mit verbesserten eigenschaften

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee