FR2485339A1 - Prodn. of syrups contg. glucose and fructose - by contacting poly:fructoside(s) with microorganisms - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention a pour objet un procédé de préparation de sirops riches en fructose, par hydrolyse dep-polyfructosides d'origine vegétale. The present invention relates to a process for preparing syrups rich in fructose, by hydrolysis of dep-polyfructosides of vegetable origin.
De nombreuses plantes contiennent des réserves glucidiques constituées de polyfructosanes Glucose (Fructose)n - symbolisés G(F)n - dont les spécimens de haut poids moleculaire forment l'inuline (degrés de polymérisation de 30 à 35).Many plants contain carbohydrate reserves made of polyfructos Glucose (Fructose) n - symbolized G (F) n - whose high molecular weight specimens form inulin (degrees of polymerization from 30 to 35).
Dans cert,-rines plantes de la famille des composées, ces glucides constituent 16 a 20 % de la matière fraiche des racines ou tubercules (dahlia, chicorée, topinambour, etc...) et sont une source potentielle de fructose.In cert, -rines plants of the family of compounds, these carbohydrates constitute 16 to 20% of the fresh matter of the roots or tubers (dahlia, chicory, Jerusalem artichoke, etc ...) and are a potential source of fructose.
Sous le nom d' "isomérose" sont commercialisés actuellement des sirops contenant du fructose et du glucose.Under the name of "isomerose" syrups containing fructose and glucose are currently marketed.
Ils sont préparés à partir d'amidon, par hydrolyse et isomérisation. Leur teneur en fructose reste inférieure a 50 % et leur prix de revient est relativement élevé.They are prepared from starch, by hydrolysis and isomerization. Their fructose content remains below 50% and their cost price is relatively high.
On a egalement proposé d'extraire a chaud les polyfructosanes d'origine végétale, puis de les hydrolyser en milieu acide et a température élevée. L'hydrolyse acide entraîne la formation de produits colorés qui rendent difficiles les etapes de purification en raison, notamment, de l'augmentation de la teneur du milieu en sels minéraux.It has also been proposed to hot extract the polyfructosans of vegetable origin, then to hydrolyze them in an acid medium and at high temperature. The acid hydrolysis leads to the formation of colored products which make the purification steps difficult due in particular to the increase in the content of the medium in mineral salts.
Le procédé d'obtention de sirops de glucose et de fructose selon la presente invention, est basé sur un processus de bioconversion. Il est caractérisé en ce qu'il consiste à mettre en contact des polyfructosides en milieu aqueux et des microorganismes.The process for obtaining glucose and fructose syrups according to the present invention is based on a bioconversion process. It is characterized in that it consists in bringing polyfructosides in aqueous medium into contact with microorganisms.
Selon une forme de l'invention les polyfructosides sont extraits d'organes végétaux (tubercules de topinambour, de dahlia ou racines de chicorée).According to one form of the invention, the polyfructosides are extracted from plant organs (tubers of Jerusalem artichoke, dahlia or chicory roots).
Selon une forme préférée de l'invention les microorganismes utilisés sont des levures, éventuellement dé- pourvues de métabolisme fermentaire et possedant une inulinase pariétale très active (ou unep-fructosidase activée sur les polyfructosides et l'inuline). Dans des conditions d'aération très ménagées, la levure est incapable de fermenter et ne peut détruire les sucres fermentescibles - glucose et fructose - qu'elle forme par hydrolyse. L'oxygène dissous dans le jus s'avère généralement suffisant pour permettre un maintien de l'activité et, éventuellement, une multiplication de la levure.According to a preferred form of the invention, the microorganisms used are yeasts, possibly devoid of fermentation metabolism and possessing a very active parietal inulinase (or an β-fructosidase activated on polyfructosides and inulin). Under very careful aeration conditions, the yeast is unable to ferment and cannot destroy the fermentable sugars - glucose and fructose - which it forms by hydrolysis. The oxygen dissolved in the juice is generally sufficient to allow the activity to be maintained and, possibly, to multiply the yeast.
Dans ces conditions, lorsque le produit à traiter contient 150 g de glucides par litre, la consommation de sucre par la levure est négligeable : de l'ordre des erreurs de dosage et en tout cas, moins de 1 % des glucides présents.Under these conditions, when the product to be treated contains 150 g of carbohydrates per liter, the consumption of sugar by the yeast is negligible: of the order of dosing errors and in any case, less than 1% of the carbohydrates present.
Selon une forme particulière de l'invention, les microorganismes sont retenus dans un réacteur à lit fixe, par adsorption sur un support constitué d'un mélange de copeaux de bois et de tournures de poly(chlorure de vinyle). Il est bien évident que tout système d'adsorption, de fixation ou d'immobilisation des microorganismes compatible avec la production de denrees alimentaires peut être utilisé.According to a particular form of the invention, the microorganisms are retained in a fixed bed reactor, by adsorption on a support consisting of a mixture of wood chips and poly (vinyl chloride) turnings. It is obvious that any system of adsorption, fixation or immobilization of microorganisms compatible with the production of foodstuffs can be used.
Selon une autre forme de l'invention on effectue l'hydrolyse des polyfructosides dans un fermenteur classique, en continu, avec agitation, sans aeration, afin d'éviter la métabolisation des sucres par voie oxydative. On recycle dans le fermenteur les microorganismes entrainés dans le liquide extrait.According to another form of the invention, the polyfructosides are hydrolyzed in a conventional fermenter, continuously, with stirring, without aeration, in order to avoid the metabolization of sugars by an oxidative route. The microorganisms entrained in the extracted liquid are recycled in the fermenter.
La mise en oeuvre industrielle du procédé selon l'invention nécessite les étapes suivantes
1) mise en cossettes de l'organe végétal et traite
ment dans une batterie de diffusion.The industrial implementation of the method according to the invention requires the following steps
1) placing the vegetable organ in pods and milking
lying in a broadcast battery.
2) traitement du jus par défecation calco-carbonique. 2) treatment of the juice by calco-carbonic defecation.
3) ajustement du pH et de la température du jus
aux valeurs souhaitees.3) adjusting the pH and temperature of the juice
to the desired values.
4) passage du jus dans le réacteur d'hydrolyse. 4) passage of the juice through the hydrolysis reactor.
5) déminéralisation du jus hydrolysé par passage
sur une résine cationique et une résine
anionique.5) demineralization of the hydrolyzed juice by passage
on a cationic resin and a resin
anionic.
6) concentration du jus déminéralisé jusqu'à
700 g.l
7) décoloration du jus concentré.6) concentration of demineralized juice up to
700 gl
7) discoloration of the concentrated juice.
Il est indispensable que les étapes ci-dessus s'effectuent sans temps d'arrêt important afin d'éviter notamment les contaminations microbiennes.It is essential that the above steps be carried out without significant downtime in order to avoid microbial contamination in particular.
Si pour l'étape d'hydrolyse la levure constitue un materiel particulierement favorable, il n'est pas exclu d'utiliser des champignons filamenteux (moisissures) à forte activité inulinasique. Cependant, dans ce cas, il faut s'assurer que le champignon utilise n' excrète pas de mycotoxine.If yeast constitutes a particularly favorable material for the hydrolysis step, it is not excluded to use filamentous fungi (molds) with high inulinase activity. However, in this case, it must be ensured that the fungus does not excrete mycotoxin.
De même, l'utilisation de bactéries n'est concevable qu'avec des germes ne donnant pas de fermentation en l'absence d'air et presentant une faible consommation de sucre sans formation de produits indésirables dans des conditions d'aération menagée. Likewise, the use of bacteria is conceivable only with germs which do not give fermentation in the absence of air and which have a low consumption of sugar without the formation of undesirable products under conditions of controlled ventilation.
D'autre part, les mutants présentant une biosynthèse déréprimée de l'inulinase sont d'un grand intérêt.On the other hand, the mutants exhibiting a depressed biosynthesis of inulinase are of great interest.
L'obtention de ces mutants est aisée. Leur utilisation permet de multiplier par un facteur d'au moins 5 la vitesse d'hydrolyse.Obtaining these mutants is easy. Their use makes it possible to multiply by a factor of at least 5 the rate of hydrolysis.
L'étape dénommée "défécation calcocarbonique" permet d'éliminer les impuretés organiques "non-sucre" et n entrai ne pas la perte des glucides si elle est effectuée avant l'hydrolyse.The step called "calcocarbon defecation" eliminates the organic impurities "non-sugar" and ent ent not loss of carbohydrates if it is carried out before hydrolysis.
L'étape d'hydrolyse doit être pratiquée de préférence a un pH compris entre 3 et 5 et à une température comprise entre 20 et 400C.The hydrolysis step should preferably be carried out at a pH between 3 and 5 and at a temperature between 20 and 400C.
Sans que ceux-ci soient limitatifs, les exemples ciapres permettront de mieux comprendre l'invention.Without being limiting, the examples below will better understand the invention.
Exemple 1
Des racines de chicorée mises en cossettes sont placées dans une batterie de diffusion, dans de l'eau à 700 C. On obtient une solution contenant 150 g.l 1 de glucides. (glucose, fructose, saccharose et -polyfructosides G-(F)n de degrés de polymérisation croissants).Example 1
Chicory roots put in pods are placed in a diffusion battery, in water at 700 C. A solution containing 150 g of carbohydrates is obtained. (glucose, fructose, sucrose and -polyfructosides G- (F) n of increasing degrees of polymerization).
Le jus est traité par défécation calco-carbonique addition de CaO (18 g.l 1) jusqu'à pH 11,5, premiere carbonatation jusqu'à pH 10,6 puis seconde carbonatation jusqu'à pH 9.The juice is treated by calc-carbonic defecation adding CaO (18 g.l 1) up to pH 11.5, first carbonation up to pH 10.6 then second carbonation up to pH 9.
Le jus présente alors une teneur en glucides voisine de 91,5 % (en poids de matières sèches).The juice then has a carbohydrate content close to 91.5% (by weight of dry matter).
Par ailleurs, des cellules de PICHIA POLYMORPHA
KLOCKER (C.B.S. 186) - cultivées sur le jus precédent - sont adsorbées sur un mélange (80 - 20) copeaux de bois - tournures de poly(chlorure de vinyle) placé dans un réacteur. On retient environ 4.10 cellules par litre de réacteur.In addition, PICHIA POLYMORPHA cells
KLOCKER (CBS 186) - grown on the previous juice - are adsorbed on a mixture (80 - 20) of wood chips - poly (vinyl chloride) turnings placed in a reactor. About 4.10 cells are retained per liter of reactor.
Le jus traite par défécation calco-carbonique, dont le pH est ajusté à 3,5 par addition d'acide sulfurique, percole en continu, de bas en haut, dans le réacteur.The juice is treated by calc-carbonic defecation, the pH of which is adjusted to 3.5 by the addition of sulfuric acid, which percolates continuously, from bottom to top, into the reactor.
La température est maintenue à 350. Le débit du jus est régle de telle maniere que le liquide contenu dans le réacteur soit renouvelé en lh30 mn.The temperature is maintained at 350. The flow rate of the juice is regulated in such a way that the liquid contained in the reactor is renewed in 1 h 30 min.
Le jus hydrolysé contient un mélange glucose fructose (25-75) et environ 106 cellules.l~1 qui sont eliminées par centrifugation.The hydrolyzed juice contains a glucose fructose mixture (25-75) and about 106 cells.l ~ 1 which are eliminated by centrifugation.
Le produit obtenu est déminéralisé par passage sur une résine cationique (AMBERLITE IR 120) puis sur une résine anionique (AMBERLITE IRA 68).The product obtained is demineralized by passage through a cationic resin (AMBERLITE IR 120) then over an anionic resin (AMBERLITE IRA 68).
Les matieres "non-sucre" ne réprésentent que 1 % de la matière sèche totale."Non-sugar" materials only represent 1% of the total dry matter.
On concentre sous vide le jus purifié jusqu'à une concentration de 700 g.l -1 et on le décolore par traitement à l'aide de noir animal.The purified juice is concentrated under vacuum to a concentration of 700 g.l -1 and it is discolored by treatment with animal charcoal.
Exemple 2
On procède de la même manière que dans 1 'exemple 1, en remplaçant toutefois les racines de chicorée par des tubercules de topinambour. Example 2
The procedure is the same as in Example 1, but replacing the chicory roots with Jerusalem artichoke tubers.
Après l'étape de diffusion, le jus obtenu a la compo
sition suivante : glucose, fructose, saccharose, , -polyfructosides G(F) n de degrés de polymérisation
croissants. Sa teneur en sucres est de 155 g.l 1
L'hydrolyse totale du jus est obtenue pour un temps de renouvellement du liquide dans le réacteur, d'environ 1h 40mn.After the diffusion stage, the juice obtained has the composition
following sition: glucose, fructose, sucrose,, -polyfructosides G (F) n of degrees of polymerization
croissants. Its sugar content is 155 gl 1
The total hydrolysis of the juice is obtained for a time of renewal of the liquid in the reactor, of approximately 1h 40mn.
Le jus purifie contient du glucose et du fructose
(23-77) et 1,5 % de matieres minérales.Purified juice contains glucose and fructose
(23-77) and 1.5% mineral matter.
Exemple 3
On traite un jus de diffusion de racines de chicorée prépare comme indiqué dans l'exemple 1.Example 3
A diffusion juice of chicory roots prepared is treated as indicated in Example 1.
La souche utilisée dans le réacteur est DEBAROMYCES
PHAFII CAPRIOTTI (C.B.S. 4346).The strain used in the reactor is DEBAROMYCES
PHAFII CAPRIOTTI (CBS 4346).
On a adsorbé sur le même support que dans l'exemple 1
1011 cellules .l 1 de réacteur.We adsorbed on the same support as in Example 1
1011 cells. L 1 of reactor.
L'hydrolyse, conduite à pH 3,5 et à 350 C, est totale pour un temps de renouvellement du liquide dans le réacteur egal à 3 h.The hydrolysis, carried out at pH 3.5 and at 350 ° C., is complete for a time of renewal of the liquid in the reactor equal to 3 h.
Le produit final obtenu contient du glucose et du fructose (25-75) et 1 % de matières minérales.The final product obtained contains glucose and fructose (25-75) and 1% mineral matter.
Exemple 4
On procède de la même façon que dans l'exemple 1 sur
un jus de diffusion de racines de chicorée.Example 4
We proceed in the same way as in Example 1 on
a diffusion juice of chicory roots.
La souche utilise est DEBAROMYCES CANTARELLI CAPRIOTTI (C.B.S. 4349).The strain used is DEBAROMYCES CANTARELLI CAPRIOTTI (C.B.S. 4349).
On fixe dans le réacteur 2.1011 cellules.l
L'hydrolyse conduite à PH 3,5 et à 350C est totale pour un temps de renouvellement du liquide de 3h 45mn.2.1011 cells.l are fixed in the reactor.
The hydrolysis carried out at PH 3.5 and 350C is total for a time of renewal of the liquid of 3 h 45 min.
Le produit final obtenu a la même composition que le produit de l'exemple 1.The final product obtained has the same composition as the product of Example 1.
Les souches dont les références sont données dans les exemples peuvent être obtenues au Centraalbureau voor
Chimmelcultures - Julianalaan 67 - DELFT - Hollande. The strains whose references are given in the examples can be obtained at Centraalbureau voor
Chimmelcultures - Julianalaan 67 - DELFT - Holland.
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Also Published As
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FR2485339B1 (en) | 1987-04-17 |
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