DE3049773C2 - Verfahren zur Herstellung von Pektin aus Pflanzengeweben - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Pektin aus PflanzengewebenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein
nützliches Verfahren für die Herstellung von Pektin aus
Pflanzengeweben unter Verwendung besonderer Hefen.
Pektin ist ein nützliches Polysaccharid, welches
als Rohmaterial für Nahrungsmittel, Arzneimittel oder
Kosmetika dient und in höheren Pflanzen in großen Mengen
enthalten ist. Bisher erfolgte die Erzeugung von Pektin
durch Hitzeextraktion eines Pflanzengewebes, welches Pektinstoffe
enthält, in Gegenwart eines Chelatierungsmittels,
einer Säure oder dergleichen. Derartige Methoden führen
jedoch zu Schwierigkeiten bei der Isolierung des Pektins
und zu Problemen bei der Behandlung der Rückstände.
Die Erfinder haben wiederholt Verfahren zur
Erzeugung von Pektin unter milden Bedingungen anstelle der
oben erwähnten bekannten chemischen Methoden erforscht
und haben bereits früher gefunden, daß Trichosporon penicillatum
SNO-3, welches zur Gattung Trichosporon gehört,
ein Enzym erzeugt, welches fähig ist, Pektin aus verschiedensten
Pflanzengeweben freizusetzen, ohne die Gewebe
zu zerstören (japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung
No. 70 495/1979). Als Resultat einer weiteren Entwicklung
der obigen Untersuchungen wurde gefunden, daß bestimmte
Hefen die Wirksamkeit besitzen, Pektin aus Pflanzengeweben
freizusetzen, was die Grundlage der vorliegenden
Erfindung bildet.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von
Pektin, bei dem man Pflanzengewebe, welches Pektinstoffe
enthält, der Einwirkung eines Mikroorganismus oder einer
Kulturbrühe oder einem verarbeiteten Material davon unterwirft,
um das Pektin aus dem Pflanzengewebe freizusetzen,
und das Pektin gewinnt, ist daher dadurch gekennzeichnet,
daß man als Mikroorganismus Kluyveromyces fragilis IFO
0288, Kluyveromyces lactis IFO 1090, Kluyveromyces marxianus
IFO 0277 oder Kluyveromyces drosophilarum IFO 1012 einsetzt.
Die in der Erfindung verwendeten Mikroorganismen sind also bestimmte Stämme der Arten
Kluyveromyces fragilis, Kluyveromyces lactis,
Kluyveromyces marxianus und Kluyveromyces drosophilarum.
Für die Herstellung von Pektin aus einem
Pflanzengewebe nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
können die oben genannten Mikroorganismen direkt in ein
zu behandelndes Pflanzengewebe eingeimpft und unter statischen
Bedingungen, unter Rühren oder Schütteln nach üblichen
Methoden gezüchtet werden; oder eine Kulturbrühe, welche
durch Züchten des obigen Mikroorganismus erhalten wurde,
oder ein daraus verarbeitetes Material davon kann mit einem
Pflanzengewebe in Berührung gebracht werden. Medien, welche
für die Züchtung des Mikroorganismus, d. h. für die
Impfkultur, verwendet werden können, sind nicht besonders
beschränkt, und jedes Medium kann verwendet werden, welches
die üblicherweise in bekannten Hefezüchtungsverfahren
verwendeten Nährmittel enthält. Die üblichen Medien können
zweckmäßig Pepton, Caseinhydrolysat, Hefeextrakt und
Glucose und, falls es die Umstände erfordern, anorganische
Salze, wie Phosphate, Magnesiumsalze oder Kaliumsalze,
enthalten. Gewisse Arten von Pflanzengeweben könen ebenfalls
als Medium für die Impfkultur ohne Zusatz jeglicher
Nährstoffe, aber nach Hitzesterilisation, verwendet werden.
Die Schale oder die Segmenthaut von Zitrusfrüchten
ist ein besonders günstiges Medium für diesen Zweck.
Die Kulturbedingungen für den Mikroorganismus
im oben genannten Medium werden derart gewählt, daß die
Produktion des gewünschten Enzyms in maximaler Quantität
erfolgt, wobei übliche Bedingungen 20 bis 37°C während
10 bis 50 Stunden sind. Die Züchtung kann unter Schütteln,
unter statischen Bedingungen oder unter Luftdurchwirbelung
oder in festem Zustand erfolgen. Unter solchen Züchtungsbedingungen
entwickelt sich ein Mycelium, und ein
Enzym wird aus dem Mycelium freigesetzt. Die Kulturbrühe
kann als solche oder als bearbeitetes Material, als Konzentrat
oder bevorzugt als Lösung des Enzyms, insbesondere des gereinigten Enzyms, eingesetzt
werden. Das Konzentrat kann erhalten werden, indem die
Kulturbrühe, welche, falls nötig, filtriert wird, einer
Behandlung unter milden Bedingungen unterworfen wird, z. B.
durch Verdampfen der Brühe bei einer niederen Temperatur
und niederem Druck oder durch Konzentrieren der Brühe unter
Verwendung einer Ultrafiltrationsmembran. Die Lösung des
gereinigten Enzyms kann auch aus der Brühe erhalten werden,
z. B. indem diese filtriert, konzentriert und dann wiederholten
fraktionierten Fällungen unter Zusatz von Ammoniumsulfat
unterworfen wird. Die Brühe kann auch filtriert
und der Chromatographie an einer CM-"Sephadex"-Säule
unterworfen und anschließend einer "Sephadex"-G-75-Gel
filtration unterzogen werden.
Es wird angenommen, daß der Wirkungsmechanismus
der vorliegenden Erfindung darauf beruht, daß ein aus den
genannten Mikroorganismen erzeugtes Enzym in ein Pflanzengewebe eindringt,
auf die Pektinsubstanzen einwirkt, insbesondere auf
wasserunlösliches Protopektin, und wasserlösliches Pektin
erzeugt, wodurch das Pektin aus dem Pflanzengewebe befreit wird.
Pektin, welches durch das erfindungsgemäße
Verfahren aus Pflanzengeweben freigesetzt wurde, kann
nach üblichen Methoden isoliert werden. Beispielsweise
wird die Lösung, welche wie oben erwähnt behandelt wurde,
filtriert, und das Filtrat wird mit der dreifachen Volummenge
eines mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmittels,
z. B. Äthanol, vermischt, um das Pektin auszufällen.
Das gesammelte Pektin wird sodann mit einem ähnlichen
organischen Lösungsmittel, z. B. Äthanol, gewaschen und
getrocknet, um Pektin von hoher Reinheit zu ergeben.
Derart erhaltenes Pektin weist ein Molekulargewicht
von über 100 000 auf, unabhängig davon, welcher der genannten
Mikroorganismen verwendet wird. Die Pektine unterscheiden sich von denen,
die nach bekannten chemischen Methoden erhalten werden.
Sie besitzen eine enge Molekulargewichtsverteilung und sind
dem natürlichen Pektin ähnlich. Ferner eignet sich das
Pektin zur Verwendung in Nahrungsmitteln oder Heilmitteln,
da es keine chemischen Substanzen enthält.
Die Eigenschaften
der erfindungsgemäß erhaltenen Pektine variieren mehr
oder weniger, je nach der Natur des verwendeten Rohmaterials.
Die in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten
Pflanzengewebe sind vorzugsweise solche, welche
zu billigem Preis erhältlich sind und einen möglichst hohen
Pektingehalt aufweisen, obwohl dies keinerlei Einschränkung
bedeutet. Beispiele sind Zitrusfrüchte, wie Citrus unshiu,
Citrus natsu-daidai, Zitronen, Grapefruit, Navel-Orangen
und dergleichen. Alle Schalen und Segmenthäute dieser
Zitrusfrüchte können als Rohmaterial verwendet werden.
Ferner kann auch der Rückstand verwendet werden, welcher
durch Pressen von Zitrusfrüchten zwecks Saftgewinnung
erhalten wird, und welcher daher billig erhältlich ist,
wobei dies außerdem eine Verwertung von Abfallmaterial
ermöglicht.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele
näher erläutert:
500 g fein geschnittene frische Schale von
Citrus unshiu wurden in 1 Liter sterilisiertem Wasser
in einem sterilisierten Kolben suspendiert, und 50 ml
einer Kulturbrühe von einem der verschiedenen Stämme aus
Tabelle I wurden zu der Suspension zugesetzt. Das Gemisch
wurde bei 30°C während 24 Stunden unter gelegentlichem
Rühren inkubiert und anschließend durch eine Gaze filtriert.
Die Lösung wurde sodann mit dem dreifachen Volumen
Äthanol versetzt, um das Pektin auszufällen, welches abgetrennt
und im Vakuum getrocknet wurde. Die erhaltenen
Resultate sind in Tabelle I zusammengestellt.
Jede der Impfkulturen wurde unter Verwendung
eines Mediums (pH 5,0), welches 0,5% Pepton, 3% Glucose,
0,2% CaCl₂, 0,1% KH₂PO₄, 0,05% MgSO₄ · 7 H₂O enthielt,
unter Schütteln bei 30°C während 24 Stunden gezüchtet.
Jeder der in Beispiel 1 verwendeten Stämme
wurde unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1
gezüchtet, jedoch während einer Zeit von 36 Stunden.
300 g der Segmenthaut von Citrus natsudaidai wurden zu
300 ml von jedem der Kulturfiltrate zugesetzt und das
Gemisch unter Schütteln bei 30°C während 6 Stunden inkubiert.
Die Reaktionslösung wurde filtriert und das Filtrat
mit dem dreifachen Volumen Äthanol versetzt, um das freigesetzte
Pektin auszufällen. Der Niederschlag wurde gesammelt
um im Vakuum getrocknet. Die Ausbeuten sind aus
Tabelle II ersichtlich.
Kluyveromyces marxianus IFO 0277 wurde unter
denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 gezüchtet. Die in
Tabelle III aufgezählten Pflanzengewebe wurden mit je
100 ml des Kulturbrühenfiltrats versetzt und während
3 Stunden inkubiert, worauf dieselbe Behandlung wie in
Beispiel 1 durchgeführt wurde, um das Pektin zu gewinnen.
Die Ausbeuten sind in Tabelle III zusammengestellt.
Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung von Pektin, bei dem man Pflanzengewebe,
welches Pektinstoffe enthält, der Einwirkung eines
Mikroorganismus oder einer Kulturbrühe oder einem verarbeiteten
Material davon unterwirft, um das Pektin aus dem Pflanzengewebe
freizusetzen, und das Pektin gewinnt,
dadurch gekennzeichnet, daß man als Mikroorganismus
Kluyveromyces fragilis IFO 0288, Kluyveromyces lactis
IFO 1090, Kluyveromyces marxianus IFO 0277 oder Kluyveromyces
drosophilarum IFO 1012 einsetzt.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Mikroorganismus Kluyveromyces marxianus IFO 0277 ist.
3. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das verarbeitete Material einer Kulturbrühe
eine Enzymlösung ist.
4. Verfahren nach Patentanspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schale oder die Segmenthaut von Zitrusfrüchten
als Pectinsubstanzen enthaltendes Pflanzengewebe
verwendet wird.
5. Verfahren nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zitrusfrucht Citrus unshiu, Citrus natsudaidai, Grapefruit,
Orange oder Zitrone ist.
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