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IT201800009407A1 - Sciroppo di tagatosio e galattosio - Google Patents

Sciroppo di tagatosio e galattosio Download PDF

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Publication number
IT201800009407A1
IT201800009407A1 IT102018000009407A IT201800009407A IT201800009407A1 IT 201800009407 A1 IT201800009407 A1 IT 201800009407A1 IT 102018000009407 A IT102018000009407 A IT 102018000009407A IT 201800009407 A IT201800009407 A IT 201800009407A IT 201800009407 A1 IT201800009407 A1 IT 201800009407A1
Authority
IT
Italy
Prior art keywords
mixture
galactose
tagatose
lactose
epimerization
Prior art date
Application number
IT102018000009407A
Other languages
English (en)
Inventor
Giovanni Cipolletti
Luana Vagnoli
Jacopo Chini
Silvia Biagiolini
Original Assignee
Inalco Srl
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
Application filed by Inalco Srl filed Critical Inalco Srl
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Priority to KR1020217013666A priority patent/KR20210077700A/ko
Priority to US17/284,716 priority patent/US12180553B2/en
Priority to CA3115724A priority patent/CA3115724A1/en
Priority to EP19797571.7A priority patent/EP3863425A1/en
Priority to CN201980067240.4A priority patent/CN112839525A/zh
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Priority to JP2021518116A priority patent/JP7462618B2/ja
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Description

DOMANDA DI BREVETTO PER INVENZIONE INDUSTRIALE DAL TITOLO:
SCIROPPO DI TAGATOSIO E GALATTOSIO
CAMPO DELL’INVENZIONE
La presente invenzione si riferisce al campo dei dolcificanti e dei prebiotici.
STATO DELL’ARTE
Il tagatosio è un monosaccaride chetonico esoso, isomero del fruttosio. E’ uno zucchero raro che si trova in piccola quantità nei latticini se sottoposti a riscaldamento.
Pur avendo un potere edulcorante pari al 92% rispetto al saccarosio, fornisce un apporto calorico ridotto (38%), non è cariogeno e pertanto trova applicazione come dolcificante al posto del comune zucchero da tavola anche per la preparazione di prodotti da forno nell’industria dolciaria.
Il tagatosio ha un effetto anti-iperglicemico poiché riesce a controllare il livello di glucosio ematico postprandiale aumentando l’attività dell’enzima glucochinasi responsabile del trasferimento del glucosio nel glicogeno. Inoltre ha un effetto di inibizione su alcuni enzimi coinvolti nella degradazione del carboidrati nell’intestino causando una diminuzione del loro assorbimento.
Sono stati condotti studi sull’effetto di riduzione dell’indice glicemico provocato dall’assunzione del tagatosio (Mark Ensor, et al. “Effect of Three Low-Doses of D-Tagatose on Glycemic control Over Six Months in Subjects with Mild Type 2 Diabetes Mellitus with Diet and Exercise” J Endocrinol Diabetes Obes. 2014 Oct; 2(4): 1057).
Pertanto, il tagatosio risulta utile nel trattamento del diabete mellito di tipo 2 per il quale sono stati eseguiti studi clinici (ClinicanTrials.gov, NCT00955747, first posted: August 10, 2009).
Tuttavia, l’uso del tagatosio in forma cristallina come dolcificante e come prebiotico in prodotti alimentari, bevande per sportivi, ecc.. è inibito dal costo del prodotto che risulta spesso poco concorrenziale rispetto ad altre molecole di sintesi o di origine estrattiva.
Il galattosio è uno zucchero semplice epimero del glucosio. Viene prodotto in piccole quantità nell’organismo umano mentre la maggior parte è introdotta con la dieta soprattutto attraverso l’assunzione di latte e latticini che contengono il disaccaride lattosio che tramite l’enzima lattasi viene scisso in glucosio e galattosio.
Il lattosio è lo zucchero maggiormente presente nell’alimentazione del neonato che, essendo un organismo in crescita, ha la necessità di poter disporre di un’efficiente fonte di energia ed inoltre vi sono evidenze sperimentali che il galattosio da esso derivato è implicato nel processo di formazione della mielina (Ravera S, Bartolucci M, Cazia D, Morelli A, Panfoli I, “Galactose and Hexose 6-Posphate Dehydrogenase Support the Myelin Metabolic Role”, PARIPEX Indian journal of research 2015,4 (9) PP 21-24).
Vari studi sono stati condotti sugli effetti positivi del galattosio sul sistema nervoso centrale, per la cura di patologie degenerative come ad esempio il morbo di Alzheimer (“Therapeutic effect of oral galactose treatment in rat model of sporadic Alzheimer’s” Alzheimer’s & Dementia- The Journal of the Alzheimer’s Association disease, July 2014, volume 10, issue 4, supplement page P464).
Vi sono evidenze sperimentali che l’assunzione di galattosio e di antiossidanti possa essere utile anche nel trattamento della sclerosi multipla soprattutto nei primi stadi di comparsa della malattia (Isabella Pandolfi, et al, “Missed evolution of demyelinizing brain during supplementation with natural compounds: A case report”, Medical Research Archives, vol.4, issue 1, April 2016.
Sono in corso studi clinici per l’uso del galattosio come integratore alimentare nel trattamento del disordine congenito della glicosilazione (ClinicanTrials.gov, NCT02955264, first posted: Noverber 4, 2016) e nel trattamento del diabete di tipo 2 (ClinicanTrials.gov, NCT01776099, first posted: January 25, 2013).
Sono ormai note le molte proprietà benefiche sulla salute di oligosaccaridi come i galatto-oligosaccaridi che si formano grazie all’azione dell’enzima lattasi (betagalattosidasi) che, oltre ad avere un attività idrolitica sul lattosio, ha anche un’azione sintetica aggiungendo a quest’ultimo delle unità di galattosio in numero variabile. I galatto-oligosaccaridi hanno un effetto probiotico favorendo la crescita nell’intestino di microorganismi (principalmente bifidobatteri) e, secondo diversi studi sarebbero in grado di inibire la crescita di microorganismi potenzialmente patogeni (Daniele Garrido, et al., “ Utilization of galactooligosaccharides by bifidobacterium longum subsp. Infantis isolates”, Food Microbiol. 2013 Apr. 33(2); 262-270).
Scopo della presente invenzione è quello di fornire uno sciroppo a base di tagatosio e galattosio e suo metodo di preparazione.
SOMMARIO DELL’INVENZIONE
La presente invenzione risolve i problemi suddetti mediante una composizione comprendente:
tagatosio 40-50%
galattosio 30-40%
oligosoccaridi(GLT) 7-10%
glicerina 4-10%
altri zuccheri 2-8%
lattosio ≤1%
lattulosio ≤1%
in cui il rapporto tagatosio/galattosio è pari a 1.0-1.6, in cui le % sono in peso sulla composizione secca, detta composizione in forma di sciroppo ad una concentrazione saccarometrica di 58-62°brix.
Oggetto della presente invenzione è quindi uno sciroppo di tagatosio e galattosio come componenti principali insieme ad altri prodotti secondari come la glicerina, gli oligosaccaridi ed altri zuccheri in quantità minoritaria. La composizione della presente invenzione permette di evitare il passaggio di cristallizzazione del tagatosio (che comporta inevitabilmente perdita di prodotto nelle acque madri di cristallizzazione) oltre a consentire un accorciamento dei tempi di produzione con aumento della produttività, il tutto a vantaggio del costo finale.
Il vantaggio quindi della composizione sotto forma di sciroppo è evidente tuttavia è opportuno sottolineare che uno dei problemi degli sciroppi zuccherini è che a seconda del grado di purezza e delle condizioni di stoccaggio tendono a cristallizzare, ma nel caso della presente composizione si è sorprendentemente trovato che il rapporto pari a 1.0-1.6 questo rapporto tra il tagatosio e il galattosio impedisce che ciò si verifichi con indubbi vantaggi dal punto di vista commerciale e di utilizzo del prodotto.
Nondimeno la composizione della presente invenzione oltre a fornire un apporto di tagatosio consente anche di introdurre nella dieta altre sostanze come il galattosio e i galatto-oligosaccaridi che, per i motivi citati, possono agire in modo sinergico fornendo anch’essi un contributo positivo sulla salute. Lo sciroppo della presente invenzione, per gli effetti benefeci di tagatosio e galattosio, può trovare impiego nella preparazione di “functional foods”, “medical foods”, bevande per lo sport, succhi di frutta, yogurt, integratori alimentari e nell’industria dolciaria.
Oggetto della presente invenzione è anche un processo per la preparazione dello sciroppo di cui sopra, detto processo comprendente:
i. sottoporre del lattosio ad idrolisi enzimatica mediante un enzima lattasi per ottenere una miscela comprendente glucosio e galattosio;
ii. mettere in contatto la miscela comprendente glucosio e galattosio con almeno un lievito alimentare per effettuare deglucosazione e ottenere una miscela deglucosata;
iii. sottoporre la miscela deglucosata ad epimerizzazione alcalina per effettuare epimerizzazione del galattosio a tagatosio ed ottenere una miscela epimerizzata;
iv. mettere la miscela epimerizzata in contatto con almeno una resina a scambio ionico per effettuare deionizzazione e ottenere una miscela deionizzata;
v. opzionalmente sottoporre la miscela deionizzata a nanofiltrazione per ottenere una miscela nanofiltrata;
vi. opzionalmente sottoporre la miscela deionizzata, od opzionalmente la miscela nanofiltrata, ad osmosi inversa per ottenere un retentato osmotizzato; vii. sottoporre la miscela deionizzata, od opzionalmente la miscela nanofiltrata, od opzionalmente il retentato osmotizzato a ultrafiltrazione ceramica per ottenere una miscela ultrafiltrata;
viii. sottoporre la miscela ultrafiltrata a concentrazione fino a 58-62°brix per ottenere lo sciroppo di cui sopra.
BREVE DESCRIZIONE DELLE FIGURE
FIG- 1 – esempio di cromatogramma HPLC su colonna solfonica di una composizione secondo l’invenzione.
FIG. 2 - esempio di cromatogramma HPLC su colonna amminica di una composizione secondo l’invenzione.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL’INVENZIONE
Lo sciroppo della presente invenzione presenta preferibilmente un rapporto tagatosio/galattosio è pari a 1.1-1.5, più preferibilmente 1.2-1.4.
Lo sciroppo della presente invenzione presenta preferibilmente una concentrazione saccarometrica di 59-61°brix.
Lo sciroppo della presente invenzione presenta preferibilmente un pH di 3.0-3.5.
Preferibilmente la composizione della presente invenzione comprende:
tagatosio 43-47%
galattosio 30-36%
oligosoccaridi(GLT) 7-10%
glicerina 8-10%
altri zuccheri 2-5%
lattosio ≤1%
lattulosio ≤1%
Secondo il processo della presente invenzione la materia prima è preferibilmente lattosio monoidrato in forma cristallina. In alternativa si possono usare anche altre fonti di lattosio come ad esempio il siero di latte.
L’idrolisi enzimatica (i) del lattosio viene eseguita utilizzando l’enzima lattasi commerciale di varia origine; ad esempio e preferibilmente: da K. Lactis, K. Fragilis, A oryzae, A. niger, E. coli, B. stearothermophilus, B. circulans più preferibilmente nella presente invenzione viene utilizzato l’enzima da A. oryzae.
L’enzima lattasi può essere utilizzato sia in forma libera che immobilizzato su supporti solidi di vario genere, ad esempio e preferibilmente immobilizzato su resine sintetiche, sferette di alginato, membrane sintetiche o fibra di cotone, preferibilmente nella presente invenzione viene utilizzato l’enzima immobilizzato su resina sintetica polistirenica, più preferibilmente un enzima immobilizzato come descritto nella domanda di brevetto WO2014006606.
La reazione di idrolisi enzimatica (i) del lattosio viene eseguita ad una temperatura compresa tra 5 e 60 °C, preferibilmente a 52 °C e ad un pH 4.0-9.0, preferibilmente 5.1-5.5, mantenendo la soluzione di lattosio a ricircolo sulla colonna per un tempo compreso tra 1 e 48 ore, preferibilmente 20 ore.
Secondo la presente invenzione, la soluzione contenente il lattosio idrolizzato a glucosio e galattosio viene sottoposta ad uno step di deglucosazione (ii) mediante aggiunta di un lievito alimentare, preferibilmente lievito di birra liofilizzato (S cerevisiae), fino ad ottenere una concentrazione di glucosio ≤ 0.25 %. La deglucosazione viene preferibilmente effettuata sotto insufflazione di aria mantenendo in agitazione ad una temperatura compresa tra 25 e 40 °C, preferibilmente tra 30 e 37 °C, più preferibilmente a 35 °C, ad un pH 4.0-9.0, preferibilmente 6.0-7.0, per un tempo di almeno 4 ore.
Il galattosio presente nella soluzione declucosata viene convertito a tagatosio mediante epimerizzazione (iii) tramite l’aggiunta di una sostanza alcalina ad esempio e preferibilmente idrossido di sodio, idrossido di potassio o idrossido di calcio, più preferibilmente secondo la presente invenzione viene utilizzato idrossido di calcio. La sostanza alcalina viene preferibilmente impiegata con un rapporto molare di 0.1-1.0, preferibilmente 0.4-0.8, più preferibilmente 0.6, moli di sostanza alcalina per mole di galattosio. L’epimerizzazione (iii) viene preferibilmente condotta mantenendo sotto agitazione ad una temperatura di 0-30°C, preferibilmente 5-25 °C, più preferibilmente 10-20°C, per un tempo di almeno 10 minuti, preferibilmente 4 ore.
Al suo termine la reazione di epimerizzazione (iii) viene neutralizzata mediante l’aggiunta di un acido preferibilmente scelto nel gruppo consistente di acido cloridrico, acido fosforico, acido solforico, più preferibilmente viene utilizzato acido solforico al 30-50% in acqua. Dopo la neutralizzazione con l’acido la sospensione viene preferibilmente centrifugata per separare il solfato di calcio precipitato e i lieviti residui dallo step di deglucosazione.
La soluzione ottenuta dopo neutralizzazione e centrifigazione viene deionizzata (iv) mediante il passaggio su una coppia di resine a scambio ionico, preferibilmente una resina cationica forte (come ad esempio:Rohm and Haas Amberlite<TM.>200 C, Rohm and Haas Amberlite<TM.>IR120, Rohm and Haas Amberlite<TM.>FPC 23 e Dowex<TM >Monosphere<TM >88,) seguita da una resina anionica debole (come ad esempio: Dow<® >Amberlite<TM >FPA 55, Dowex<TM >Monosphere<TM >66, Rohm and Haas Amberlite<TM.>IRA 96, Purolite<® >A 120S e Purolite<® >A 109).
La miscela deionizzata può essere, opzionalmente ma preferibilmente allo scopo di rimuovere almeno parzialmente componenti oligomerici da dimeri in su, sottoposta poi a nanofiltrazione (v). Detta nanofiltrazione è preferibilmente su una membrana a spirale avvolta ad esempio scelta nel gruppo consistente di Dow Filmtec<TM >NF270-4040, Koch Membrane System TFC-SR2 o analoghi recuperando il permeato che viene poi sottoposto, opzionalmente e preferibilmente allo scopo di rimuovere almeno parzialmente la glicerina, ad un trattamento di osmosi inversa (vi) su una membrana ad osmosi inversa ad esempio e preferibilmente scelta nel gruppo consistente di Es. Dow Filmtec<TM >BW30-4040.
Secondo la presente invenzione, il retentato ottenuto nello step di osmosi inversa (vi) viene chiarificato mediante ultrafiltrazione (vii) su membrana ceramica, preferibilmente da cut-off 300000 Da, recuperando il permeato che viene sottoposto a concentrazione (viii). Dopo correzione del pH, preferibilmente mediante aggiunta di un acido organico, ad un valore compreso tra 3.0 e 3.5, lo sciroppo viene concentrato fino ad ottenere uno sciroppo a concentrazione saccarometrica di 60 ± 2 °Bx. Detto acido organico è preferibilmente scelto nel gruppo consistente di ac citrico, ac.lattico, ac. acetico. Preferibilmente l’acido organico usato per correggere il pH è acido citrico, più preferibilmente una soluzione acquosa di acido citrico al 40-60% in peso.
La presente invenzione potrà essere meglio compresa alla luce dei seguenti esempi realizzativi.
PARTE SPERIMENTALE
Metodo HPLC:
Cromatografo Perkin Elmer serie 200 con detector a indice di rifrazione a celle termostatate.
Analisi su colonna solfonica: Colonna Transgenomic ICE-SEP ION 300 con precolonna. Temperatura 45°C, Flusso 0,4 ml/min, eluente Ac.Solforico 0,015N. Analisi su colonna amminica: Thermo ScientificTM HypersilTM APS-2.Temperatura 40°C, Flusso 1,1 ml/min, Fase mobile = Acetonitrile sodio fosfato monobasico diidrato 1,45 g/litro.
Esempio 1: Idrolisi enzimatica del Lattosio su scala industriale e ottenimento della soluzione di galattosio deglucosata.
a) Preparazione dell’enzima immobilizzato su resina sintetica:
In un reattore in acciaio da 10 m<3 >incamiciato e provvisto di termostatazione sono stati caricati 750 litri di resina Purolite A 120 S. La resina è stata lavata con tre aliquote da 750 litri di acqua potabile ciascuna. Sono stati aggiunti 480 litri di una soluzione di acetato di sodio 100 mM a pH 5 e 55 Kg di una soluzione di glutaraldeide al 50%. Il tutto è stato mantenuto in agitazione a 25°C per 30 ore al termine delle quali la resina è stata lavata con tre aliquote da 1000 litri di acqua potabile ciascuna. Sono stati aggiunti 2000 litri di una soluzione di acetato di sodio 100 mM a pH 5 e 30 Kg di enzima lattasi da A. oryzae. Il tutto è stato mantenuto in agitazione a 25°C per 65 ore. Trascorso tale tempo la resina è stata lavata con tre aliquote da 2000 litri di acqua potabile ciascuna.
b) Idrolisi enzimatica del lattosio:
2000 Kg di lattosio monoidrato in forma cristallina sono stati solubilizzati in 8000 litri di acqua potabile in un reattore in acciaio da 10 m<3 >provvisto di agitazione e di camicia di termostatazione. La temperatura interna del reattore è stata portata a 53 °C ed il pH a 5,39 mediante aggiunta di Ac. Solforico al 38 %.
La soluzione di lattosio è stata posta a ricircolare attraverso una colonna contenente 600 litri di resina (con l’enzima lattasi immobilizzato come descritto sopra nell’esempio 1a) ad una portata di 2400 litri/ora per 20 ore.
Risultati analitici su colonna solfonica:
Galattosio (HPLC) 9,023%
Glucosio (HPLC) 9,228%
Lattosio (HPLC) 0,492%
Glucosio/Galattosio 1,02
Trascorso tale tempo, la soluzione contenente glucosio e galattosio viene trasferita in un reattore incamiciato in acciaio da 20 m<3 >provvisto di agitazione e di sistema di insufflazione dell’aria. La temperatura è stata portata a 35 °C ed alla soluzione sono stati aggiunti 12 kg di lievito di birra liofilizzato e 100 ml di antischiuma (Silifood 1600).
Il tutto è stato mantenuto in agitazione a 35±2 °C per 10 ore con insufflazione di aria. Trascorso tale tempo, il pH è stato riportato a 6,8 mediante aggiunta di 9 litri di idrossido di sodio al 30%. Al termine della correzione del pH, sono stati introdotti nel reattore 10 Kg di lievito di birra liofilizzato e la fermentazione è stata mantenuta in agitazione con insufflazione di aria per ulteriori 10 ore. Trascorso tale tempo, il pH è stato aggiustato a 6.6 mediante l’aggiunta di 15 litri di idrossido di sodio al 30% e sono stati introdotti 10 Kg di lievito di birra liofilizzato. Trascorse ulteriori 15 ore la soluzione di galattosio deglucosato ottenuta è stata raffreddata a circa 5°C.
Risultati analitici su colonna solfonica:
Galattosio (HPLC) 8,058%
Glucosio (HPLC) 0,013%
Lattosio (HPLC) 0,491%
Glucosio/Galattosio 0,2
Esempio 2: Epimerizzazione su scala laboratorio con il 50 % di moli di Idrossido di calcio rispetto alle moli di galattosio a 40°C a partite dalla soluzione deglucosata dell’esempio 1.
250 g della soluzione di galattosio deglucosata preparata secondo l’esempio 1 sono stati introdotti in un reattore in vetro da 1 litro, termostatato e provvisto di asta agitatrice ed uniti a 4,16 g di idrossido di calcio (calce ventilata) mantenendo il tutto in agitazione alla temperatura di 40 °C.
Sono stati prelevati campioni per l’analisi HPLC su colonna solfonica dopo: 120 min., 240 min., 360 min.
I risultati sono espressi nella seguente tabella:
Tempo Gal/(Gal+Tag)*100 Tag/(Gal+Tag)*100 (minuti)
120 36% 64%
240 38% 62%
360 40% 60%
Esempio 3: Epimerizzazione su scala laboratorio con il 60% di moli di Idrossido di calcio rispetto alle moli di galattosio a 40°C a partite dalla soluzione deglucosata dell’esempio 1.
250 g della soluzione di galattosio deglucosata preparata secondo l’esempio 1 sono stati introdotti in un reattore in vetro da 1 litro, termostatato e provvisto di asta agitatrice ed uniti a 5,0 g di idrossido di calcio (calce ventilata) mantenendo il tutto in agitazione alla temperatura di 40 °C.
Sono stati prelevati campioni per l’analisi HPLC su colonna solfonica dopo: 120 min., 240 min., 360 min.
I risultati sono espressi nella seguente tabella:
Tempo Gal/(Gal+Tag)*100 Tag/(Gal+Tag)*100 (minuti)
120 32% 68%
240 34% 66%
360 40% 60%
Esempio 4: Epimerizzazione su scala laboratorio con il 50 % di moli di moli di Idrossido di calcio rispetto alle moli di galattosio a 30 °C a partite dalla soluzione deglucosata dell’esempio 1.
250 g della soluzione di galattosio deglucosata preparata secondo l’esempio 1 sono stati introdotti in un reattore in vetro da 1 litro, termostatato e provvisto di asta agitatrice ed uniti a 4,16 g di idrossido di calcio (calce ventilata) mantenendo il tutto in agitazione alla temperatura di 30 °C.
Sono stati prelevati campioni per l’analisi HPLC su colonna solfonica dopo: 120 min., 280 min., 350 min.
I risultati sono espressi nella seguente tabella:
Tempo Gal/(Gal+Tag)*100 Tag/(Gal+Tag)*100
(minuti)
120 36% 64%
280 39% 61%
350 40% 60%
Esempio 5: Epimerizzazione su scala laboratorio con il 60 % di moli di moli di Idrossido di calcio rispetto alle moli di galattosio a 30 °C a partite dalla soluzione deglucosata dell’esempio 1.
250 g della soluzione di galattosio deglucosata preparata secondo l’esempio 1 sono stati introdotti in un reattore in vetro da 1 litro, termostatato e provvisto di asta agitatrice ed uniti a 5,0 g di idrossido di calcio (calce ventilata) mantenendo il tutto in agitazione alla temperatura di 30 °C.
Sono stati prelevati campioni per l’analisi HPLC su colonna solfonica dopo: 120 min., 280 min., 350 min.
I risultati sono espressi nella seguente tabella:
Tempo Gal/(Gal+Tag)*100 Tag/(Gal+Tag)*100
(minuti)
120 33% 67%
280 37% 63%
350 40% 60%
Esempio 6: Epimerizzazione su scala laboratorio con il 50 % di moli di Idrossido di calcio rispetto alle moli di galattosio a 25 °C a partite dalla soluzione deglucosata dell’esempio 1.
250 g della soluzione di galattosio deglucosata preparata secondo l’esempio 1 sono stati introdotti in un reattore in vetro da 1 litro, termostatato e provvisto di asta agitatrice ed uniti a 4,16 g di idrossido di calcio (calce ventilata) mantenendo il tutto in agitazione alla temperatura di 25 °C.
Sono stati prelevati campioni per l’analisi HPLC su colonna solfonica dopo: 120 min, 280 min, 350 min, 470 min, 590 min, 710 min
I risultati sono espressi nella seguente tabella:
Tempo Gal/(Gal+Tag)*100 Tag/(Gal+Tag)*100
(minuti)
120 61% 39%
280 54% 46%
350 50% 50%
470 47% 53%
590 45% 55%
710 44% 56%
790 43% 57%
Esempio 7: Epimerizzazione su scala laboratorio con il 60 % di moli di Idrossido di calcio rispetto alle moli di galattosio a 25 °C a partite dalla soluzione deglucosata dell’esempio 1.
250 g della soluzione di galattosio deglucosata preparata secondo l’esempio 1 sono stati introdotti in un reattore in vetro da 1 litro, termostatato e provvisto di asta agitatrice ed uniti a 5,0 g di idrossido di calcio (calce ventilata) mantenendo il tutto in agitazione alla temperatura di 25 °C.
Sono stati prelevati campioni per l’analisi HPLC su colonna solfonica dopo: 120 min., 280 min., 350 min., 470 min., 590 min., 710 min.
I risultati sono espressi nella seguente tabella:
Tempo Gal/(Gal+Tag)*100 Tag/(Gal+Tag)*100
(minuti)
120 52% 48%
280 44% 56%
350 40% 60%
470 37% 63%
590 35% 65%
710 34% 66%
790 33% 67%
Esempio 8: Ottenimento dello sciroppo di Tagatosio/galattosio su scala Industriale a partite dalla soluzione deglucosata dell’esempio 1.
Epimerizzazione alcalina:
9100 Kg di soluzione di galattosio deglucosata preparata secondo l’esempio 1 sono stati introdotti in un reattore in acciaio da 10 m<3 >provvisto di agitazione e di camicia di termostatazione. Sono stati aggiunti 192,4 Kg di Calcio idrossido in sospensione al 30 % in acqua potabile (il quantitativo di calcio idrossido rappresenta un rapporto molare rispetto al galattosio del 60%). Dopo l’aggiunta la temperatura è stata mantenuta a 15±5 °C per 4 ore in agitazione. Trascorso tale tempo, il pH della sospensione è stato portato a 2.5 mediante l’aggiunta di 590 litri di acido solforico al 38% mantenendo la temperatura al di sotto dei 45°C. La temperatura è stata poi abbassata a 25 °C e solfato di calcio precipitato è stato separato mediante 8 centrifugazioni a 350 rpm per 25 minuti.
Risultati analitici su colonna solfonica:
Tagatosio (HPLC) 3,314%
Galattosio (HPLC) 2,746%
Gal/(Gal+Tag)*100 45%
Tag/(Gal+Tag)*100 55%
Deionizzazione su resine a scambio ionico:
La soluzione ottenuta nel precedente step di centrifugazione è stata deionizzata su una coppia di resine a scambio ionico (4000 litri di resina cationica forte Amberlite<TM >FPC 23 e 4000 litri di resina anionica debole Amberlite<TM >FPA 55) ad un flusso di 2000 litri/ora raccogliendo il prodotto eluito dalle resine fino ad una concentrazione zuccherina ≥ 0,5 °Bx e una conducibilità ≤ 50 µs/cm.
Nanofiltrazione:
La soluzione deionizzata è stata poi sottoposta ad uno step di nanofiltrazione utilizzando un sistema costituito da 12 membrane (DOW® FILMTECH<TM >NF 270 40/40) ad una pressione di circa 30 bar.
Osmosi inversa:
Il permeato della nanofiltrazione è stato sottoposto ad uno step di osmosi inversa utilizzando un sistema costituito da 12 membrane (DOW® FILMTECH<TM >BW30-400) ad una pressione di circa 10 bar concentrando il retentato fino ad una concentrazione zuccherina di 10 °Bx.
Ultrafiltrazione ceramica:
La soluzione concentrata è stata chiarificata mediante uno step di ultrafiltrazione tangenziale su una membrana ceramica c.o. 300000 Da ad una portata di permeazione di 2000 litri/ora e di ricircolo del retentato di 9000 litri/ora. Il retentato è stato concentrato fino a circa 300 litri e lavato 3 volte con 150 litri di acqua potabile ciascuna.
Concentrazione:
Il permeato chiarificato proveniente dal precedente step di ultrafiltrazione è stato trasferito in un reattore in acciaio da 5000 litri provvisto di agitazione, di camicia di termostatazione e di condensatore.
Il pH è stato portato a 3,0 mediante l’aggiunta di 1,6 litri di acido citrico al 50% in acqua e la soluzione è stata concentrata sotto vuoto ad una temperatura di circa 50 °C fino ad una concentrazione saccarometrica di 60 °Bx.
Risultati:
lo sciroppo ottenuto alla fine del processo è stato analizzato sia su colonna solfonica che amminica, quest’ultima per la determinazione del contenuto di lattosio (vedasi anche tracciati HPLC in figg.1 e 2) ed i risultati sono espressi nella seguente tabella: Sostanza secca rifrattometrica 60°Bx
Tagatosio 45,2 % (sul peso secco) Galattosio 33,8 % (sul peso secco)
Rapporto Tagatosio/Galattosio 1,3
Altre Sostanze
Lattosio 0,3% (sul peso secco)
Lattulosio 0,4% (sul peso secco)
Glicerina 8,9% (sul peso secco) Oligosaccaridi (GLT) 8,0% (sul peso secco)
Altri zuccheri 2,4% (sul peso secco) pH 2,9
Ceneri solforiche 0,1%
Densità 1284 g/ml T.A.M.C. 5 ufc/g
T.Y.M.C. 0 ufc/g Salmolella sp. Assente ufc/10g Escherichia coli Assente ufc/g Enterobatteriacee Assente ufc/g

Claims (11)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Una composizione comprendente: tagatosio 40-50% galattosio 30-40% oligosoccaridi(GLT) 7-10% glicerina 4-10% altri zuccheri 2-8% lattosio ≤1% lattulosio ≤1% in cui il rapporto tagatosio/galattosio è pari a 1.0-1.6, in cui le % sono in peso sulla composizione secca, detta composizione in forma di sciroppo ad una concentrazione saccarometrica di 58-62°brix.
  2. 2. La composizione secondo la rivendicazione 1, in cui il rapporto tagatosio/galattosio è pari a 1.1-1.5.
  3. 3. La composizione secondo una qualunque delle rivendicazioni 1-2, avente una concentrazione saccarometrica di 59-61°brix.
  4. 4. La composizione secondo una qualunque delle rivendicazioni 1-3, avente un pH di 3.0-3.5.
  5. 5. La composizione secondo una qualunque delle rivendicazioni 1-4, comprendente o costituita da: tagatosio 43-47% galattosio 30-36% oligosoccaridi(GLT) 7-10% glicerina 8-10% altri zuccheri 2-5% lattosio ≤1% lattulosio ≤1%
  6. 6. Un processo per la preparazione dello sciroppo secondo una qualunque delle rivendicazioni 1-5, detto processo comprendente: i. sottoporre del lattosio ad idrolisi enzimatica mediante un enzima lattasi per ottenere una miscela comprendente glucosio e galattosio; ii. mettere in contatto la miscela comprendente glucosio e galattosio con almeno un lievito alimentare per effettuare deglucosazione e ottenere una miscela deglucosata; iii. sottoporre la miscela deglucosata ad epimerizzazione alcalina per effettuare epimerizzazione del galattosio a tagatosio ed ottenere una miscela epimerizzata; iv. mettere la miscela epimerizzata in contatto con almeno una resina a scambio ionico per effettuare deionizzazione e ottenere una miscela deionizzata; v. opzionalmente sottoporre la miscela deionizzata a nanofiltrazione per ottenere una miscela nanofiltrata; vi. opzionalmente sottoporre la miscela deionizzata, od opzionalmente la miscela nanofiltrata, ad osmosi inversa per ottenere un retentato osmotizzato; vii. sottoporre la miscela deionizzata, od opzionalmente la miscela nanofiltrata, od opzionalmente il retentato osmotizzato a ultrafiltrazione ceramica per ottenere una miscela ultrafiltrata; viii. sottoporre la miscela ultrafiltrata a concentrazione fino a 58-62°brix per ottenere lo sciroppo secondo una qualunque delle rivendicazioni 1-5.
  7. 7. Il processo secondo la rivendicazione 6, in cui la materia prima è lattosio monoidrato in forma cristallina.
  8. 8. Il processo secondo una qualunque delle rivendicazioni 6-7; in cui la reazione di idrolisi enzimatica (i) del lattosio viene eseguita ad una temperatura compresa tra 5 e 60 °C e ad un pH 4.0-9.0, mantenendo la soluzione di lattosio a ricircolo su una colonna per un tempo compreso tra 1 e 48 ore, preferibilmente 20 ore, dove la colonna comprende un enzima immobilizzato lattasi da K. Lactis, K. Fragilis, A oryzae, A. niger, E. coli, B. stearothermophilus o B. circulans.
  9. 9. Il processo secondo una qualunque delle rivendicazioni 6-8; in cui la deglucosazione viene effettuata sotto insufflazione di aria mantenendo in agitazione ad una temperatura compresa tra 25 e 40 °C ad un pH 4.0-9.0 per un tempo di almeno 4 ore.
  10. 10. Il processo secondo una qualunque delle rivendicazioni 6-9; in cui l’epimerizzazione (iii) avviene tramite l’aggiunta di idrossido di calcio rapporto molare di 0.1-1.0, rispetto alle moli di galattosio; detta epimerizzazione (iii) condotta sotto agitazione ad una temperatura di 0-30°C, per un tempo di almeno 10 minuti, preferibilmente 4 ore; dove al suo termine la reazione di epimerizzazione (iii) viene neutralizzata mediante l’aggiunta di acido solforico al 30-50% in acqua; dopo la neutralizzazione con l’acido la sospensione viene centrifugata per separare il solfato di calcio precipitato e i lieviti residui dallo step di deglucosazione.
  11. 11. Uso di una composizione secondo una qualunque delle rivendicazioni 1-5 nella preparazione di “functional foods”, “medical foods”, bevande per lo sport, succhi di frutta, yogurt, integratori alimentari e nell’industria dolciaria.
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