BE834292R

BE834292R - Hydrolyse enzymatique de l'amidon granulaire

Info

Publication number: BE834292R
Application number: BE2054605A
Authority: BE
Priority date: 1974-10-08
Filing date: 1975-10-08
Publication date: 1976-04-08
Also published as: TR18724A; ES457903A2; DE2545172A1; YU255275A; NL7511796A; CA1058106A; FR2287509A2; ES441556A2; JPS5163952A; SE7511221L; IT1054336B

Description


  "Hydrolyse enzymatique de l'amidon granulaire"

  
au brevet principal n[deg.] 813 518 déposé le 10 avril 1974.

  
Priorité des deux demandes de brevet déposées aux Etats-Unis d'Amérique, respectivement le 8 octobre 1974 sous le

  
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John HOLIK, dont CPC INTERNATIONAL, INC. est l'ayant droit. 

  
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don granulaire par des enzymes, et elle a plus particulièrement trait à la transformation d'amidon granulaire en hydrolysats suivant le brevet principal.

  
L'amidon est un glucide polymère de très haut poids moléculaire. Ses motifs monomères, appelés motifs d'anhydroglucose, sont des motifs dérivés du dextrose, et l'hydrolyse totale de l'amidon donne du dextrose. Aux Etats-Unis d'Amérique, le dextrose est produit à partir d'amidon de mais; en Europe, on le tire de l'amidon de mais et de la fécule de pomme de terre; au Japon, on le produit à partir d'amidon de mais et de fécule de patate douce.

  
Jusqu'à 1960, le dextrose a été préparé par hydrolyse acide de l'amidon. Le procédé de préparation impliquait le chauffage d'amidon en présence d'acide chlorhydrique ou sulfuri-

  
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carbonate de sodium du mélange obtenu par hydrolyse, une clarification et enfin la cristallisation du dextrose. Malheureusement, le rendement en dextrose est abaissé par la formation de quantités relativement grandes de produits de réversion, c'est-à-dire des produits qui sont formés par une recombinaison de molécules

  
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conduite à température élevée et à un faible pH, un peu de l'amidon est transformé en hydroxyméthylfurfural, en acide lévulinique et en corps colorés. La formation de ces produits de dégradation est irréversible, et, dans la mesure où ils sont formés, c'est évidemment au détriment du rendement en dextrose désiré.

  
De plus, l'utilisation d'acide chlorhydrique, ou parfois d'acide sulfurique, et la neutralisation subséquente de cet acide avec une base alcaline entraîne la formation de sels minéraux qui perturbent la cristallisation du dextrose obtenu comme produit final. Plus tard, l'hydrolyse de l'amidon en dextrose a été effectuée au moyen d'enzymes. Le principal enzyme utilisé

  
à cette fin a été et continue d'être la gluco-amylase. Cet enzyme a pour effet d'hydrolyser l'amidon par un clivage

  
de sa molécule, qui libère à chaque fois une molécule de dextrose. Toutefois, en pratique, il est nécessaire de commencer par fluidifier l'amidon avant de le soumettre à l'action de la gluco-amylase. Cette fluidification peut être effectuée soit par un acide, soit par un enzyme. L'amidon est fluidifié jusqu'à un équivalent de dextrose (E.D.) d'environ 10-20, puis

  
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est appelé procédé acide-enzyme, ou procédé enzyme-enzyme, selon la nature de la fluidification que l'on effectue.

  
Dans le cas du procédé acide-enzyme, l'étape initiale de fluidification à l'acide requiert également une température assez haute, à savoir de l'ordre de 120[deg.]C. Naturellement, cette opération donne des fragments d'amidon qui sont enclins à rétrograder, et donne aussi des produits de réversion. Comme on doit s'y attendre, ces phénomènes ont lieu aux dépens de la formation désirée de dextrose.

  
Il en est de même du procédé enzyme-enzyme, qui requiert, lui aussi, une température relativement haute pour

  
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De plus. la pratique usuelle consiste à chauffer l'amidon fluidifié à des températures encore plus hautes, à savoir de l'ordre de 120 à 160[deg.]C, pour achever la gélatinisation de l'amidon et pour en faciliter la filtration. De plus, il se forme certains complexes de matière grasse et d'amylose, qui sont très insolubles et qui compliquent la filtration.

  
Aucun de ces procédés n'est totalement dépourvu de difficultés de traitement, à cause de la présence inévitable de produits de rétrogradation, de complexes d'amidon et de matière grasse et de produits de réversion. Dans la mesure où tous ces produits sont formés, on se heurte à des difficultés de traitement, notamment dans la filtration du mélange obtenu comme produit, et le rendement en dextrose est réduit.

  
Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N[deg.] 2 583 451 décrit un procédé d'hydrolyse enzymatique qui n'implique pas

  
de gélatinisation à température élevée, mais dont les rendements en dextrose sont très faibles. Leach et Collaborateurs proposent de même dans "Cereal Chemistry", volume 38, n[deg.] 1 de Janvier 1961, pages 34-46, l'hydrolyse enzymatique d'amidon granulaire avec diverses alpha-amylases, mais à basses températures.

  
L'invention concerne un procédé de solubilisation d'amidon, qui consiste à mélanger un amidon granulaire, de l'eau et une alpha-amylase bactérienne, et à chauffer le mélange à une température comprise entre la température normale de gélatinisation commençante et la température de gélatinisation réelle de l'amidon et à un pH avantageusement compris entre 5 et environ 7. Un enzyme saccharifiant peut être ajouté en même temps que l'alpha-amylase bactérienne ou pendant la solubilisation, ou lorsque l'amidon granulaire a atteint un degré sensible de solubilisation. L'enzyme saccharifiant peut être

  
la gluco-amylase ou un enzyme maltogénique, par exemple la bêta-amylase. L'enzyme saccharifiant est avantageusement ajouté après que l'amidon granulaire a atteint un degré sensible

  
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de solubilisation, ou à une température plus basse, c'est-àdire à une température comprise entre environ 50 et environ

  
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t don granulaire à l'action d'alpha-amylase bactérienne seule,  c'est-à-dire en l'absence d'un enzyme saccharifiant. De l'ami-  don granulaire, de l'eau et une alpha-amylase bactérienne sont alors mélangés dans les conditions indiquées ci-dessus pour produire un hydrolysat soluble d'amidon.

  
L'amidon utilisé peut être l'un quelconque de ceux dont on dispose ordinairement, à savoir l'amidon de mais, l'amidon de mais cireux, la fécule de manioc, la fécule de pomme de terre, la fécule de patate douce, l'amidon de blé, la fécule de sagou, l'amidon de sorgho, un amidon ou une fécule à haute teneur en amylose, etc. On peut utiliser les formes cireuses et non cireuses de l'amidon. Comme on l'a indiqué, l'amidon est sous la forme granulaire.

  
On obtient aussi de bons résultats en utilisant un gruau de mais et d'autres matières premières à forte teneur en amidon. On préfère l'amidcn de mais non cireux.

  
Le procédé de l'invention offre L'avantage important de pouvoir être appliqué à une suspension aqueuse dont les concentrations sont relativement fortes. La teneur en matières solides de la suspension d'amidon se situe généralement entre environ 5 et environ 40% et notamment entre 10 et 30%. On peut naturellement utiliser des concentrations plus faibles et, d'une façon générale, le degré de solubilisation de l'amidon est d'autant plus grand et, par conséquent, le rendement en dextrose est d'autant plus fort que la concentration est réduite, lorsqu'on utilise la gluco-amylase: comme enzyme saccharifiant. Cependant, il est très désirable dans la plupart des cas pratiques, d'utiliser des volumes réduits, c'està-dire des concentrations élevées en amidon.

   Cela a pour effet d'éviter, ou tout au moins de réduire les frais considérables qu'entraîne la concentration du mélange hydrolysé, avant de

  
 <EMI ID=12.1> 

  
fois, il arrive que l'avantage de la présente addition puisse être suffisant pour compenser cet inconvénient, et une concen-tration en matières solides d'environ 10% peut alors être  recommandable.

  
Le procédé de l'invention permet de solubiliser pratiquement tout l'amidon d'une suspension aqueuse à 25% en une période de 24 heures. De plus, aux concentrations élevées, tout amidon non dissous peut être recyclé, ce qui améliore donc le rendement total, en portant le taux de solubilisation de l'amidon à plus de 90%.

  
On choisit de préférence une alpha-amylase bactérienne qui est active dans la plage de pH d'environ 4,0 à environ 7,0 et qui déploie une activité appréciable à des températures relativement basses, c'est-à-dire au-dessous de la température à laquelle l'amidon que l'on traite se gélatinise. Des sources avantageuses de ces alpha-amylases comprennent certaines espèces de micro-organismes du genre

  
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 <EMI ID=14.1> 

  
décrites dans la demande de brevet de la République Fédérale

  
 <EMI ID=15.1> 

  
nique n[deg.] 1 296 839 et dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n[deg.] 3 697 378. Il est très avantageux d'utiliser des amylases

  
 <EMI ID=16.1> 

  
demande de brevet de la République Fédérale d'Allemagne

  
n[deg.] 2 025 748 précitée. On recommande particulièrement d&#65533;utiliser l'alpha-amylase provenant de la souche NCIB 8061 de

  
 <EMI ID=17.1> 

  
souches NCIB 8059, ATCC 6598, ATCC 6634, ATCC8480, ATCC 9945A et ATCC 11945 de B. licheniformis. Ces micro-organismes sont d'une efficacité exceptionnelle dans la liquéfaction de l'amidon granulaire. L'un de ces enzymes est le produit de marque déposée. "Thermamyl", de la tirme Novo Enzyme Corporation, Mamaroneck, New York. Pour une telle application, l'alpha-amylase doit être utilisée à une concentration d'environ 0,1 à environ 25 unités par gramme d'amidon (sur base sèche) dans les conditions de pH et de température indiquées précédemment. Le produit "Thermamyl", est caractérisé par les propriétés suivantes:
(a) il est stable à la chaleur;
(b) il est actif dans une large plage de pH; et
(c) son activité et sa stabilité à la chaleur dépendent moins de l'addition d'ion calcium que celles des autres alpha-amylases.

  
On indique ci-après des compositions représentatives de trois préparations différentes de "Thermamyl":

  
"Thermarnyl" "Thermamyl" "Thermamyl" 

  

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D'autres formes convenables d'alpha-amylases, dont

  
 <EMI ID=19.1>  

  
TABLEAU 1

  

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unités d'activité par millilitre de solution d'enzyme.

  
La quantité d'alpha-amylase bactérienne que l'on utilise va d'environ 0,1 à environ 25 unités par gramme d'amidon (sur base sèche). L'utilisation de quantités plus grandes n'offre aucun avantage pratique; le gain de solubilisation de l'amidon qui résulte de l'utilisation de plus de 25 unités par gramme ne compense pas la dépense additionnelle d'enzyme. La quantité optimale d'alpha-amylase dépend de la quantité d'enzyme saccharifiant tel que la gluco-amylase et/ou la bêta-

  
 <EMI ID=21.1> 

  
d'alpha-amylase va d'environ 1,0 à environ 10 unités par gramme d'amidon (sur base sèche).

  
L'activité d'alpha-amylase d'un enzyme se détermine par la méthode suivante:

  
On fait réagir l'enzyme avec une solution d'amidon

  
de titre connu, dans des conditions bien définies. On détermine l'activité enzymatique d'après le degré d'hydrolyse de l'amidon, qui se traduit par une réduction de la capacité de coloration par l'iode, que l'on mesure par spectrophotométrie. L'unité d'activité d'alpha-amylase bactérienne est la quantité d'enzyme nécessaire pour hydrolyser 10 mg d'amidon par minute dans les conditions de l'essai. La méthode est applicable à des alphaamylases bactériennes, y compris les préparations industrielles et excepté les matières à grand pouvoir saccharifiant.

  
On dissout 0,3 à 0,5 g d'échantillon solide ou

  
0,3 à 1,0 ml d'échantillon liquide dans une quantité suffisante de solution aqueuse de chlorure de calcium 0,0025 M pour obtenir une solution d'enzyme dont l'activité est d'environ 0,25 unité par millilitre.

  
On agite un mélange de 10 ml de solution d'amidon

  
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litre de l'échantillon d'enzyme à titrer et on maintient le mélange pendant exactement 10 minutes dans un bain réglé à

  
 <EMI ID=23.1> 

  
d'un millilitre et on l'ajoute à un mélange d'un millilitre

  
de solution aqueuse d'acide chlorhydrique 1M et d'environ 50 ml d'eau distillée. La capacité de coloration par l'iode de cet échantillon acidifié est ensuite déterminée par addition de 3,0 ml de solution aqueuse d'iode à 0,05%, dilution à 100 ml avec de l'eau distillée, puis agitation correcte. L'absorption de la solution, par rapport à celle de l'eau distillée, est mesurée à 620 nm dans une cellule de deux centimètres ("nm" est le symbole du nanomètre, un nanomètre étant égal à 1 millimicron, ce qui fait une longueur d'onde de 10 &#65533;9 mètre).

  
On effectue une mesure identique sur la solution d'amidon de titre connu (à laquelle de l'eau est ajoutée au lieu de la solution d'enzyme) pour déterminer l'absorption d'un blanc.

  
L'activité enzymatique, en unités/gramme ou en unités/ml, est donnée par la relation:

  
(Absorption du blanc - absorption de l'échantillon) x facteur
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  <EMI ID=25.1> 

  
peut être l'une quelconque des préparations bien connues  d'amylase fongique, notamment celles que l'on obtient à  partir de représentants des genres Aspergillus, Endomyces et  Rhizopus. Une gluco-amylase très recommandable est celle que 

  
l'on obtient par le procédé décrit dans le brevet des 

  
 <EMI ID=26.1> 

  
tion d'amylase fongique est débarrassée de l'activité indésirable de trans-glucosidase par traitement avec une matière

  
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viron 5, 0 unités par gramme d'amidon (sur base sèche). De préférence, sur la base d'un équilibre entre le coût et le comportement de l'enzyme, on utilise environ 0,1 à environ 0,3 unité de gluco-amylase par gramme d'amidon (sur base sèche).

  
L'activité de gluco-amylase est déterminée comme suit:

  
Le substrat est un hydrolysat acide d'amidon de mais, d'équivalent de dextrose égal à 15-18, dissous dans l'eau et dilué à 4,0 g de matière sèche par 100 ml de solution. On introduit à la pipette, exactement 50 ml de solution

  
 <EMI ID=28.1> 

  
de tampon acétate de sodium-acide acétique 1,0 M (pH 4,3).

  
 <EMI ID=29.1> 

  
bout de 10 minutes, on ajoute la quantité correcte de préparation d'enzyme. Exactement 120 minutes après l'addition de la préparation d'enzyme, on ajuste la solution au point de virage à la phtaléine du phénol avec une solution normale d'hydroxyde de sodium. On laisse ensuite refroidir la solution à la température ambiante et on ajuste le volume au trait de jauge. Le titre en sucres réducteurs, exprimé en dextrose,est déterminé sur l'échantillon dilué et sur un témoin non additionné de préparation d'enzyme. L'activité de gluco-amylase est calculée d'après la relation suivante:

  

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dans laquelle:

  
A désigne l'activité de gluco-amylase en unités par millilitre (ou par gramme) de préparation d'enzyme;

  
S désigne le titre en sucres réducteurs de l'échantillon hydrolysé par l'enzyme, en grammes par 100 ml;

  
 <EMI ID=31.1> 

  
en grammes par 100 ml;

  
E désigne la quantité utilisée de préparation d'enzyme en millilitres (ou en grammes).

  
La valeur de "S" ne doit pas dépasser 1,0 g par
100 ml.

  
Pour effectuer la saccharification en vue de produire des sirops à forte teneur en maltose et/ou des sirops contenant des disaccharides et des trisaccharides, on utilise comme enzyme saccharifiant un enzyme maltogénique.

  
L'enzyme maltogénique, c'est-à-dire la bêta-amylase, peut provenir de grains convertis en malt, par exemple orge, sorgho, soja, patate douce ou blé. L'orge maltée peut être obtenue de diverses sources commerciales, sous diverses marques déposées, par exemple "Fromalt 72" et malt-amylase "PF". On peut aussi utiliser le "Biozyme M", qui est un enzyme fongique. La quantité totale de bêta-amylase que l'on doit utiliser dans les opérations de saccharification pour la production d'un sirop à forte teneur en maltose, va d'environ 0,1 à environ 5 unités par gramme d'amidon (sur base sèche).

  
L'activité (en unités) de bêta-amylase est déterminée par la méthode suivante:

  
On broie un échantillon de 5,00 g de matière renfermant de la bêta-amylase, en particules traversant un  tamis de 0,84 mm d'ouverture de maille; on place la matière broyée dans une fiole jaugée de 100 ml, et on la met en suspension dans 70-80 ml d'eau distillée. On agite ce mélange pendant trois heures à la température ambiante, on le dilue exactement à 100 ml avec de l'eau distillée et on le filtre par gravité sur un papier-filtre "Whatman" n[deg.] 12. On dilue un échantillon de 10 ml de l'extrait d'enzyme (filtrat) à un volume de 100 ml avec de l'eau distillée.

  
On prépare une solution à environ 8% en poids

  
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 <EMI ID=33.1> 

  
aqueuse d'hydrolysat d'amidon choisie de manière qu'il y ait environ 40,0 g de matière sèche. On transvasa quantitative-  ment cette solution pesée dans une fiole jaugée de 500 ml, et on complète le volume au trait de jauge, puis on agite énergiquement. On prélève à la pipette un échantillon de 50,0 ml de cette solution d'hydrolysat d'amidon, que l'on introduit dans une fiole jaugée de 100 ml et on y ajoute 5 ml de solution tampon à l'acétate de sodium. On élève à 50[deg.]C la température de la solution résultante, puis on introduit à la pipette, dans la fiole, une portion aliquote de l'extrait d'enzyme dilué indiqué ci-dessus. On prépare un blanc identique, c'est-à-dire que de l'eau distillée y remplace l'extrait

  
 <EMI ID=34.1> 

  
Au bout de 55-57 minutes, on ajoute dans chaque fiole 3 gouttes de phénol-phtaléine, comme indicateur coloré. Après un laps de temps de 60 minutes exactement, on retire les fioles du bain réglé à 50[deg.]C et on neutralise immédiatement leur

  
 <EMI ID=35.1> 

  
l'addition d'une solution aqueuse à 1% d'hydroxyde de sodium, plus un excès de 0,5 millilitre. On laisse refroidir le contenu 1

  
de la fiole à la température ambiante, puis on le dilue au trait de jauge avec de l'eau distillée, et on agite correctement. La teneur en sucres réducteurs de portions aliquotes de S,0 ml est déterminée par la méthode Schoorl.Le calcul de l'activité enzymatique, exprimée en unités par gramme d'amidon sec, s'effectue comme indiqué ci-après:

  
A. Teneurs en sucres réducteurs (S.R.):

  

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Il arrive que l'on doive incorporer un enzyme du type iso-amylase tel la pullulanase dans l'étape de solu-

  
 <EMI ID=37.1> 

  
deux étapes du procédé. La quantité d'iso-amylase peut aller d'environ 0,10 à environ 0,5 unité par gramme d'amidon. L'utilisation de pullulanase, par exemple, est efficace pour accroître la solubilisation et pour faciliter la filtration de l'hydrolysat final .

  
Le mode le plus avantageux de mise en oeuvre du procédé de l'invention implique la préparation d'une suspension aqueuse d'amidon granulaire et d'une alpha-amylase. La

  
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peut aussi renfermer un ou plusieurs enzymes saccharifiants du type défini ci-dessus. La présence de gluco-amylase ou de bêta-amylase dans la suspension accélère la dissolution de l'amidon granulaire et réduit par conséquent la durée de cette

  
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enzymes saccharifiants dans la suspension aqueuse à ce stade

  
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plémentaires occasionnés par les enzymes et l'influence  bénéfique qui est exercée. Ainsi, lorsqu'un ou plusieurs enzymes saccharifiants sont utilisés dans l'étape de solubilisation, leur quantité va d'environ 0,01 à environ 0,30 unité de gluco-amylase par gramme d'amidon (sur base sèche) ou d'environ 0,1 à environ 5 unités de bêta-amylase par gramme d'amidon (sur base sèche) suivant le cas.

  
Le choix du pH est régi par le pH optimal de l'alpha-amylase particulière que l'on utilise. Le produit "Thermamyl" déploie son activité optimale à un pH de 5-7; l'activité optimale du produit "Rapidase" correspond à un pH d'environ 6,0; etc. Dans les cas, décrits plus loin, où un enzyme saccharifiant coopère avec l'alpha-amylase, le pH plus faible auquel les enzymes saccharifiants suceptibles

  
 <EMI ID=41.1> 

  
ils sont stables) requiert une modification du pH optimal lorsque l'alpha-amylase est utilisée seule. La gluco-amylase par exemple, déploie son activité optimale à un pH de 4,0 à

  
 <EMI ID=42.1> 

  
un peu plus haut, mais encore inférieur au pH d'activité maximale de l'alpha-amylase. Il est donc nécessaire de choisir un pH auquel l'alpha-amylase, utilisée seule, a son maximum d'activité, ou un pH auquel les divers enzymes, lorsqu'ils sont utilisés en association, déploient leur activité optimale combinée. La température du mélange réactionnel utilisé dans le procédé de solubilisation, doit se situer, comme on l'a mentionné, entre la température normale de gélatinisation commençante et la température de gélatinisation réelle de l'amidon. Ordinairement, la température se trouve à la limite supérieure de cette gaame. Un avantage particulier du procédé réside dans le fait que de hautes températures sont évitées.

   Cela permet de réduire considérablement les frais de chauffage dans ce procédé, et de minimiser la formation de corps colorés, d'où l'économie réalisée sur les frais de raffinage. Il est intéressant de remarquer que le procédé peut être mis en oeuvre à des températures supérieures à la température normale de gélatinisation commençante d'un amidon, sans gélatinisation appréciable se traduisant par une élévation de la viscosité.Bien que l'amidon de mais, par exemple,

  
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gélatinisation de 62-72[deg.]C, ce qui représente sa gamme "normale" de températures de gélatinisation, le procédé de la présente invention peut être appliqué à un amidon de mais à

  
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appréciable de la viscosité. En fait, il est habituellement désirable de mettre le procédé en oeuvre à ces températures élevées, parce que cela accélère la solubilisation de l'amidon, et en améliore le degré.

  
La température de solubilisation de l'amidon granulaire doit aller d'environ 40[deg.]C à un maximum correspondant à la température de gélatinisation réelle de l'amidon, c'est-à-dire une température d'environ 80[deg.]C. De préférence, la température de solubilisation se situe dans la plage

  
 <EMI ID=45.1> 

  
procédé d'hydrolyse réside dans 1* fait que l'action prolongée de hautes températures est évité, avec les avantages déjà indiqués qui en résultent.

  
Lorsque la réaction est conduite à des températures dépassant la température normale de gélatinisation commençante de l'amidon, il est désirable que des produits d'hydrolyse soient présents pendant la réaction. On peut

  
 <EMI ID=46.1> 

  
température égale ou inférieure à la température de gélatinisation commençante, et chauffer ensuite le mélange jusqu'à la température désirée. Ainsi, les produits d'hydrolyse inhibent la gélatinisation de l'amidon granulaire aux températures élevées et l'amidon insolubilisé reste sous la forme granulaire. Par conséquent, l'amidon résiduel peut

  
être aisément filtré.

  
Le choix du pH dépend des enzymes particuliers

  
que l'on utilise dans le procédé. Théoriquement, l'enzyme fluidifiant et l'enzyme saccharifiant doivent déployer leurs activités optimales aux mêmes pH, mais en pratique, cela est peu probable. La gluco-amylase est, bien sûr, l'enzyme saccharifiant que l'on utilise pour la production de sirops de glucose et pour la production de dextrose, et son activité optimale est déployée à un pH d'environ 4,5.

  
Le produit "Thermamyl", quant à lui, exerce son activité optimale à un pH de 5,5 à 7 et il n'est pas suffisam-  ment actif à un pH inférieur à 5 pour- favoriser- la solubili-  sation désirée de l'amidon. Généralement, il en est de même en ce qui concerne les autres alpha-amylases.

  
Par conséquent, pour la production de glucose ou de dextrose, le pH doit avantageusement être compris dans la plage d'environ 5,0 à environ 7,0, c'est-à-dire dans les Usités entre lesquelles la gluco-amylase et l'alpha-amylase ont une activité efficace.

  
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tion se prête à la solubilisation de l'amidon granulaire

  
avec une préparation enzymatique d'alpha-amylase bactérienne dans une première étape qui peut impliquer, à titre de variante, un enzyme saccharifiant tel que gluco-amylase ou bêtaamylase; cette première étape est donc suivie d'une étape de saccharification ou d'hydrolyse. Dans ce procédé, la température qui règne pendant la solubilisation se situe de préférence entre environ 55 et environ 75[deg.]C. Après la solubilisa-tion, la température peut être abaissée à environ 50-65[deg.]C 

  
et cette température peut être maintenue pendant environ 

  
40 à environ 120 heures. De même, le pH est avantageusement  ajusté de manière à créer les conditions optimales de saccha- 

  
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le pH est alors abaissé entre environ 4,0 et environ 4,5. 

  
Si l'enzyme saccharifiant consiste en bêta-amylase, le pH 

  
est dans ce cas ajusté entre environ 4,0 et environ 6,0.  Parfois, il peut être avantageux que le pH soit le même dans  toutes les opérations.

  
Une forme avantageuse de mise en oeuvre de l'invention implique une opération d'ultra-filtration. Par le choix d'une membrane semi-perméable convenable, l'enzyme et l'amidon qui n'a pas réagi peuvent être totalement retenus par cette membrane, tandis que le dextrose obtenu comme produit passe à travers la membrane à mesure de sa formation, attendu que son poids moléculaire est plus bas. L'ultr.a-filtration est décrite dans "New Separation Technique for the CPI", Chemical 

  
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Dans une autre forme avantageuse de mise en oeuvre, 

  
de l'invention, le mélange contenant l'amidon à hydrolyser  renferme un agent tensio-actif anionogène. A certaines con-  centrations, l'agent tensio-actif améliore le degré de solu-  bilisation et le rendement en dextrose, et cela est vrai à  des concentrations allant d'environ 0,01 à environ 1,0%.  On obtient les meilleurs résultats en utilisant une concentra-  tion en agent tensio-actif anionogène d'environ 0,05 à envi-  ron 0,50%. Des exemples représentatifs d'agents tensio-actifs 

  
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nent le laurylsulfate de sodium, le dodécylbenzène-sulfonate  de sodium, le naphtalène-sulfonate de sodium à substituant   <EMI ID=51.1> 

  
de triéthanolamine, dont le groupe alkyle provient d'alcools produits par réduction des glycérides du suif ou de l'huile

  
de noix de coco. Généralement les dispersifs anionogènes utilisés dans le procédé de l'addition sont des sels hydrosolubles porteurs d'un groupe alkyle contenant environ 8 à environ 20 atomes de carbone, d'un radical ester d'acide sulfonique ou sulfurique ou d'un cation sodium, potassium, ammonium ou amine aliphatique ayant moins de dix atomes de carbone.

  
Dans une autre variante avantageuse, le procédé est mis en oeuvre en deux étapes, en ce qui concerne le pH du mélange contenant l'amidon à hydrolyser. La première étape est conforme à celle qui a été décrite ci-dessus, c'est-à-dire

  
que le pH y est maintenu entre environ 5,0 et environ 7,0 jusqu'à ce qu'au moins environ 10% de l'amidon ait été solubilisé et de préférence jusqu'à ce que la solubilisation de l'amidon commence à se stabiliser. Dans le cas ordinaire, il en est ainsi au bout d'environ 16 heures. Le mélange hydrolysé peut être filtré à ce stade, le cas échéant. Le pH est ramené dans la plage d'environ 4,0 à environ 5,0. Dans cette plage de pH, l'activité de la gluco-amylase est plus forte qu'à des pH élevés et, en fin de compte, le rendement en dextrose est un peu amélioré.

  
Une variante particulièrement avantageuse, aboutissant à la formation de dextrose en proportions importantes, implique une étape (1) d'agitation d'un mélange d'un amidon granulaire, d'eau, et d'une alpha-amylase bactérienne, à une température comprise entre la température normale de gélatinisation commençante de l'amidon et la température de gélatinisation réelle de l'amidon et à un pH d'environ 5,0 à environ 7,0 pour transformer au moins 10% de l'amidon en un hydrolysat soluble; et une étape (2) de réglage de la tempé-rature à 50-65[deg.]C et du pH à 4,0-4,8, et d'addition de glucoamylase pour saccharifier l'hydrolysat soluble. L'étape (1) dure généralement 12 heures environ; au contraire, l'étape

  
(2) prend ordinairement beaucoup plus de temps, à savoir environ 24 à environ 120 heures. Parfois, il est recommandable d'ajouter de la gluco-amylase au mélange dans l'étape (1). Les quantités d'alpha-amylase et de gluco-amylase utilisées dans l'étape (1) sont les mêmes que celles qui ont été indiquées ci-dessus à propos de la transformation directe de l'amidon granulaire en hydrolysat soluble.

  
Le supplément de gluco-amylase mentionné ci-dessus, que l'on utilise dans la seconde étape, va d'environ 0,1 à environ 1,0 unité d'activité par gramme d'amidon sur base sèche. 

  
L'hydrolysat d'amidon peut être traité de la manière usuelle, c'est-à-dire par concentration et cristallisation.

  
Un exemple représentatif d'une hydrolyse enzymatique du type défini ci-dessus est donné ci-après:

Exemple 1

  
On prépare une suspension contenant 125 parties d'amidon (sur base sèche) et 350 parties d'eau distillée, dans un bêcher en acier inoxydable d'un litre de capacité.

  
Le cas échéant, on ajoute du calcium (par exemple dans le cas de l'utilisation d'alpha-amylases autres que le produit "Thermamyl") sous la forme d'une solution aqueuse de chlorure de calcium à 40 mg de calcium par millilitre, pour accroître de 100 mg/kg la quantité de calcium présente dans la suspension (l'amidon contient un peu de calcium, et il en est de même de l'alpha-amylase). On ajuste le pH à 5,5 par l'addition d'une solution aqueuse diluée d'hydroxyde de sodium; on ajoute de l'alpha-amylase bactérienne et de la gluco-amylase et on ajuste le poids total de la suspension à 500 parties par l'addition d'eau distillée.

   On place le bécher dans un bainmarie, on agite son contenu et on le chauffe à 60-75[deg.]C, puis on le maintient à cette température pendant la période indiquée de réaction; on contrôle périodiquement le pH et, au besoin, on le réajuste à 5,5. On filtre ensuite le produit et on lave le résidu du filtre, on le sèche et on le pèse pour déterminer la portion de l'amidon qui reste insolubilisée. Le tableau II suivant illustre les résultats que l'on obtient en suivant

  
ce mode opératoire. Dans chaque cas, les résultats sont basés sur l'utilisation d'une suspension aqueuse à 25-30% d'amidon de mats granulaire, à un pH de 5,5 et à une température de 6S-75[deg.]C.

  
 <EMI ID=52.1> 

  
qui est bien au-dessus de la température de gélatinisation commençante que l'on attribue à l'amidon de maïs), l'amidon non solubilisé conserve sa nature granulaire pendant toute la durée de l'hydrolyse. 

I TABLEAU II 

  
i Numéro Concen- Dose (a) Durée Tempéra- Solubili-  de l'es- tration d'enzyme heures ture sation(d) 

  
 <EMI ID=53.1> 

  
%
 <EMI ID=54.1> 
(a) unités par gramme d'amidon
(b) alpha-amylase bactérienne
(c) gluco -amylase
(d) pourcentage d'amidon solubilisé
(e) "Thermamyl"
(f) 60-75[deg.]C pendant deux heures,
75[deg.]C pendant 24 heures

  
(g) 60[deg.]C pendant 24 heures, puis comme en (f)

  
(h) enzyme élaboré par un micro-organisme de l'espèce

  
 <EMI ID=55.1> 

  
(i) 60[deg.]C pendant 24 heures,

  
65[deg.]C pendant 24 heures.

Exemple 2

  
L'influence solubilisante exercée par les alphaamylases seules sur l'amidon granulaire, aux températures élevées de la présente invention, est mise en évidence par les résultats reproduits sur le tableau in suivant. Dans chaque cas, une suspension à 25 ou 30% d'amidon granulaire est agitée avec une alpha-amylase à 60-750C, à un pH de 5,5 pendant 25 heures.

TABLEAU III 

  

 <EMI ID=56.1> 


  
(a) Unités par gramme d'amidon
(b) Pourcentage d'amidon solubilisé
(c) 60-75[deg.]C pendant deux heures,
75[deg.]C pendant 24 heures.

Exemple 3

  
Comme indiqué ci-dessus, une forme très avantageuse de mise en oeuvre de l'addition implique la préparation de dextrose par un procédé à deux étapes: dans la première étape l'amidon granulaire est transformé en un hydrolysat d'amidon par traitement avec une alpha-amylase, seule ou en association avec la gluco-amylase, à une température comprise entre la température normale de gélatinisation commençante et

  
la température réelle de gélatinisation de l'amidon et à

  
un pH de 5,7; ensuite, dans la seconde étape, la température est abaissée à 50-65[deg.]C, le pH est abaissé à 4,0-4,8 et un supplément de gluco-amylase est ajouté. Ces conditions sont maintenues pendant 24-120 heures. Les résultats obtenus dans ce procédé à deux étapes, dont la première utilise en association l'alpha-amylase et la gluco-amylase (GA), sont reproduits sur le tableau IV. Dans chaquecas,la suspension contient
25% d'amidon, et dans la seconde étape, un supplément de 0,14 unité de gluco-amylase est ajouté après que la température a été réglée à 60[deg.]C et que le pH, de 5,5 dans la première étape, a été ramené à 4,3.

TABLEAU IV

  

 <EMI ID=57.1> 


  
(a) 0,14 unité de GA à 60[deg.]C
(b) sur la base de matières solides contenues dans le filtrat.

Exemple 4

  
D'autres résultats obtenus dans des essais similaires, dans lesquels l'alpha-amylase a été utilisée seule dans la première étape, sont donnés sur le tableau V.

  
Dans chaque cas, la suspension contient 30% d'amidon. 

TABLEAU V

  

 <EMI ID=58.1> 


  
(a) Sur la base des matières solides contenues dans le filtrat.

  
Lorsque de l'amidon granulaire est hydrolysé par l'action d'alpha-amylase bactérienne et saccharifié par l'action d'un enzyme maltogénique tel que la bêta-amylase, seule ou en association avec une iso-amylase telle que la pullulanase, on obtient un hydrolysat il forte teneur en disaccharides
(maltose) et en trisaccharides (maltotriose). La composition exacte de l'hydrolysat varie en fonction des conditions réelles dans lesquelles le procédé a été mis en oeuvre, c'est-à-dire la quantité d'enzymes que l'on a utilisée et la présence d'une. pullulanase.

  
Le tableau VIsuivant fait apparaître les caractéristiques essentielles des nouveaux hydrolysats à forte teneur

  
en maltose et malto-triose produits par le procédé de la présente addition.

TABLEAU VI

  
Caractéristiques de produits à forte teneur

  
 <EMI ID=59.1> 

  
sur base sèche 
 <EMI ID=60.1> 
(a) Dextrose
(b) Maltose
(c) Malto-triose
(d) Polysaccharides, par exemple maltotétrose et homologues supérieurs (&#65533;) DP = degré de polymérisation

  
Les exemples suivants, donnes à titre non limitatif, font mieux ressortir la nature de la présente invention, de la préparation et des caractéristiques des hydrolysats remarquables décrits ci-dessus.

Exemple 5

  
Cet exemple illustre la préparation d'hydrolysats

  
à forte concentration en maltose et malto-triose. L'hydrolysat remarquable est obtenu en utilisant une association d'alpha- <EMI ID=61.1> 

  
améliore la quantité formée de maltose et de malto-triose.

  
Pour préparer les produits remarquables à forte teneur en maltose et malto-triose de l'addition: -, on opère par exemple comme suit:

  
Une suspension contenant, sur base sèche, 125 g d'amidon de maïs dans 300-350 ml d'eau est préparée dans un bécher taré. La température de la suspension est stabilisée dans un bain-marie à 60[deg.]C et le pH est ajusté à 5,5 par addition d'hy-

  
 <EMI ID=62.1> 

  
poids connus d'alpha-amylase bactérienne "Novo" et d'orge maltée broyée ("Froedtert", qualité 72-H) en quantités équivalant à 2-20 unités d'alpha-amylase et à 0,1-1,0% de malt (sur base sèche), par rapport à l'amidon considéré sur la base de la substance sèche. L'addition d'une unité de pullulanase par gramme de substance sèche exerce également un effet bénéfique. Si l'alpha-amylase utilisée est sous la dépendance du calcium, la phase digérée doit contenir 100 à 200 parties par million d'ions calcium. Le calcium peut être ajouté sous la forme d'une solution aqueuse de son chlorure. Le poids de suspension est ensuite ajusté à 500 g par l'addition d'eau en quantité suffisante pour que la concentration d'amidon soit d'environ 25% en poids.

   La suspension en cours de digestion est ensuite placée de nouveau dans le bain-marie réglé à 60[deg.]C et elle est agitée lentement pendant 24 heures. Le pH est contrôlé périodiquement et, au besoin, réajusté à 5,5. A la fin de la durée présumée de réaction, l'eau perdue par évaporation est remplacée et le liquide est filtré (filtration sous vide sur entonnoir Buchner N[deg.] 4, papier "Whatman" N[deg.] 1). Une portion de 200 ml du filtrat est transvasée dans une fiole d'Erlenmeyer fermée à l'aide d'un bouchon Bunsen et chauffée pendant 15 minutes au bain-marie bouillant pour désactiver les enzymes présents. Une analyse du filtrat indique la quantité de substance sèche, l'équivalent de dextrose et la composition des glucides.

  
L'amidon retenu sur le filtre est lavé avec environ
500 ml d'eau, séché pendant environ 16 heures dans une étuve à air à 50[deg.]C, pesé et analysé (détermination du taux d'humidité). Le pourcentage d'amiaon solubilisé pendant la digestion est calculé d'après la relation suivante:

  
 <EMI ID=63.1> 

  
Amidon % x 100

  
125 g

  
On a conduit plusieurs digestions d'amidon de maîs granulaire, en suivant le mode opératoire décrit ci-dessus et en utilisant diverses associations d'alpha-amylase bactérienne, d'orge maltée broyée et de pullulanase. Le produit "Thermamyl"
60 (alpha-amylase bactérienne liquide de la firme Novo Enzyme Corporation) est l'une des préparations enzymatiques d'alphaamylase qui ont été utilisées, et le produit B-221 est une alpha-amylase préparée par l'action du micro-organisme Bacillus subtilis, par la firme CPC International Inc.

  
La pullulanase est un enzyme déramif iant produit par des micro-organismes de l'espèce Aerobacter aerogenes par incubation dans des conditions convenables de culture aérobie.

  
Les résultats obtenus sont indiqués ci-après. 

  
 <EMI ID=64.1> 

  

 <EMI ID=65.1> 


  
Conditions:

  
25% en poids d'amidon de mats, 60[deg.]C, 24 heures, pH 5,5, addition de 100 parties par million de calcium

  
Les résultats et les informations donnés ci-dessus démontrent que le procédé de l'addition est capable de solubiliser plus de 56% de l'amidon de mais granulaire (à savoir environ
56 à environ 67% sur base sèche) en utilisant le système bi-enzymatique comprenant une alpha-amylase bactérienne et l'enzyme maltogénique (orge maltée). Il ressort de ces informations que les hydrolysats ont un équivalent de dextrose d'environ 40 à environ 60, de préférence d'environ 40 à environ 55 et notamment d'environ 40 à environ 50. L'une des caractéristiques remarqua-

  
 <EMI ID=66.1> 

  
d'environ 10% de dextrose. Les hydrolysats remarquables peuvent être caractérisés par une teneur combinée en maltose et malto-

  
 <EMI ID=67.1> 

  
environ 90% en poids sur base sèche et une teneur en dextrose de préférence inférieure à environ 5%, sur base sèche. 

  
 <EMI ID=68.1> 

  
des produits à forte teneur en maltose et maltotriose de la  présente addition est la présence d'une grande quantité  (à savoir au moins environ 25% en poids sur base sèche:) de  maltotriose et d'une faible proportion de dextrose. Les hydro-  lysats à forte teneur en maltose de l'art antérieur contien-  nent généralement, au maximum, environ 20% en poids de malto-  triose sur base sèche. 

  
Les informations données ci-dessus démontrent aussi  que l'addition d'une isoamylase telle que la pullulanase au  mélange traité par digestion élève la concentration en malto-  triose de la composition. 

Exemple 6 

  
 <EMI ID=69.1> 

  
obtenu par digestion d'un substrat d'amidon soluble, sous  l'action combinée d'alpha-amylase bactérienne et d'un enzyme  maltogénique, a été déterminée en vue de comparer les résul-  tats obtenus dans les mêmes conditions pour un substrat con-  sistant en un amidon granulaire.

  
Les digestions d'une préparation à 25% en poids 

  
d'un hydrolysat d'amidon de mais cireux d'équivalent de dex-  trose égal à 4,8 (l'hydrolysat d'amidon cireux liquéfié est préparé par liquéfaction enzymatique à l'alpha-amylase bac-

  
 <EMI ID=70.1> 

  
ou "B-221" de CPC), de malt et de pullulanase à 60[deg.]C et à un pH de 5,5. Le mode opératoire utilisé dans cet exemple est le même que celui de l'exemple 5. Les teneurs en saccharides de l'hydrolysat ont été comparées avec les résultats obtenus

  
 <EMI ID=71.1> 

  
Les données comparatives sont illustrées sur le tabler*.: VIII suivant: 

TABLEAU VIII 

  
Digestion d'amidon liquéfié et d'amidon granulaire, sous l'action combinée d'une alpha-amylase bactérienne et d'un enzyme

  
 <EMI ID=72.1> 
 <EMI ID=73.1> 
(a) Doses d'enzymes:

  
 <EMI ID=74.1> 

  
de substance sèche, excepté dans le cas de l'amidon granulaire traité à l'alpha-amylase "B-221", pour lequel on utilise 20 unités/g de substance sèche; une unité de pullulanase/g de substance sèche; et 0,5% de malt sur base sèche.

  
 <EMI ID=75.1> 

  
(ci Degré de solubilisation de 57 à 61%. 

  
Les résultats reproduits ci-dessus démontrent que, en opérant dans des conditions identiques, on obtient à partir d'amidon granulaire, de plus grandes quantités de maltotriose que si l'on utilise l'amidon liquéfié comme substrat. Il y a lieu de remarquer que l'addition de pullulanase augmente les teneurs en disaccharides et en trisaccharides et que le produit "Therma:nyl 60" donne davantage de maltotriose que l'alpha-amylase bactérienne "B-221".

Exemple 7

  
On répète le mode opératoire de l'exemple précédent, mais on fait agir en association le produit "Thermamyl L-60" et du soja (utilisé comme préparation d'enzyme maltogénique). On conduit les digestions (au nombre de deux) à un pH de 5,5 à 6,5. Les résultats de ces opérations ont été comparés avec ceux de l'exemple précédent, dans lequel du malt est utilisé comme enzyme maltogénique. Ces résultats sont reproduits sur le tableau IX suivant:

TABLEAU IX

  

 <EMI ID=76.1> 


  
(a) Les conditions sont les suivantes:

  
25% en poids d'amidon de mais, 60[deg.]C, 24 heures;

  
5 unités de "Thermamyl L-60" par gramme de substance sèche; 0,5% de malt ou de soja broyé.

Exemple 8

  
Dans cet exemple, on a étudié l'effet exerce Par un agent tensio-actif tel que le dodêcylsulfate de sodium en préparant des hydrolysats à forte teneur en maltose et maltotriose par le procédé de digestion de la présente addition.

  
On prépare des suspensions d'amidon de mais à 25%

  
en poids, contenant 0,1% de dodécylsulfate de sodium par rapport à l'amidon sur base sèche. On conduit les digestions sous l'action combinée de 5 unités de "Thermamyl" par g de substance sèche et de 0,5%, sur base sèche, d'orge maltée broyée, avec et sans pullulanase (1 unité/g de substance sèche) à 60[deg.]C et à un pH de 5,5 pendant 24 heures. Les résultats des essais

  
ont été comparés avec ceux qui ont été obtenus dans l'exemple

  
5. Ces résultats sont reproduits sur le tableau X suivant:

TABLEAU X

  

 <EMI ID=77.1> 


  
 <EMI ID=78.1> 
(b) Conditions:

  
 <EMI ID=79.1> 

  
24 heures; 5 unités de "Thermamyl L-60"/g de substance sèche; 0,5% de malt sur base sèche; une unité

  
de pullulanase par g de substance sèche;

  
0,1% de DSS sur base sèche

  
Ces résultats démontrent que l'addition d'un agent tensio-actif améliore la solubilisation de l'amidon d'environ 9% et réduit l'équivalent de dextrose (ce qui est vraisemblable-

  
 <EMI ID=80.1> 

Exemple 9

  
Cet exemple illustre la production d'hydrolysats à

  
 <EMI ID=81.1>  étapes de chauffage, conforme à Invention.

  
De l'amidon de mais est mis en suspension dans l'eau à une concentration de 25% en poids et la suspension est additionnée sous agitation de "Thermamyl 60-L" en quanti-

  
 <EMI ID=82.1> 

  
 <EMI ID=83.1> 

  
sucres solubles, de manière à inhiber la gélatinisation, puis il est chauffé de 60[deg.]C à 75[deg.]C en deux heures. La suspension est maintenue à 75[deg.]C sous agitation pendant 22 heures, de

  
 <EMI ID=84.1> 

  
Des parties de la phase digérée non filtrée sont ensuite hydrolysées (saccharifiées) avec divers enzymes. Les résultats sont reproduits sur le tableau XIsuivant:

TABLEAU XI 

  
Hydrolysats obtenus par saccharification d'amidon de mais

  
 <EMI ID=85.1> 
 <EMI ID=86.1> 
 <EMI ID=87.1> 

Exemple 10

  
Dans cet exemple, on a conduit des digestions d'ami-

  
 <EMI ID=88.1> 

  
que l'on obtient par solubilisation avec de l'alpha-amylase  <EMI ID=89.1> 

  
On fait digérer un mélange d'amidon granulaire et d'eau à une concentration en matières solides de 30% en

  
 <EMI ID=90.1> 

  
obtenus au bout de 24 et 48 heures de digestion, sont respectivement égaux à 35,0% et à 38,6%. Les résultats obtenus en ce qui concerne la distribution des saccharides dans les fil-

  
 <EMI ID=91.1> 

TABLEAU XII

  

 <EMI ID=92.1> 


  
Les résultats indiqués ci-dessus démontrent que le

  
 <EMI ID=93.1> 

  
heures n'entraîne pas de modification appréciable de la composition des saccharides, ni de variation notable de l'équivalent de dextrose de l'hydrolysat. Ces résultats démontrent en outre que le procédé de l'addition, mis en oeuvre en utilisant l'alpha-amylase seule, donne une grande quantité du polysaccharide DP-5, à savoir plus de 25% en poids sur base sèche, et généralement au moins 30% en poids sur base sèche.

  
L'une des principales particularités du procédé

  
de la présente invention est que do l'amidon granulaire est solubilisé sans aucune gélatinisation sensible de l'amidon insoluble. En d'autres termes, tout amidon insoluble résiduel est sous une forme essentiellement granulaire et non

  
 <EMI ID=94.1> 

  
de vue économique, parce que l'hydrolysat d'amidon peut être aisément filtré pour le débarrasser du résidu éventuel d'amidon granulaire, et parce qu'il n'y a pas d'élévation notable de la viscosité due à une gélatinisation de l'amidon. L'amidon granulaire insoluble peut être facilement récupéré et, le cas échéant, recyclé.

  
Le procédé de l'invention, tel qu'il est décrit ci-dessus, peut être mis en oeuvre de diverses façons. Par exemple, comme illustré dans le présent mémoire, l'amidon granulaire peut être traité par digestion avec l'alpha-amylase seule, pourvu que les conditions soient choisies de manière qu'il n'y ait pas de gélatinisation sensible de l'amidon. Dans le procédé de l'invention la gélatinisation est évitée par agitation de l'amidon granulaire et de l'eau avec l'alpha-amylase, à une température allant d'environ 40 et,

  
 <EMI ID=95.1> 

  
latinisation de l'amidon. Par mélange de l'amidon granulaire et de l'eau avec l'alpha-amylase à ces températures peu élevées, c'est-à-dire de 40[deg.]C à la température de gélatinisation réelle de l'amidon, il se forme des hydrolysats solubles qui tendent à inhiber la gélatinisation des granules restants d'amidon. A mesure que la digestion progresse, il se forme des hydrolysats d'amidon plus solubles, ce qui permet d'élever la température du mélange, à savoir jusqu'à un maximum d'environ 80[deg.]C. On évite généralement les températures supérieures à environ 80[deg.]C, attendu qu'une gélatinisation de l'amidon granulaire se produit à ces températures, même en présence des hydrolysats solubles d'amidon.

   Ainsi, le procédé de la présente invention est différent des procédés antérieurs tels que les procédés décrits dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n[deg.] 3 720 583, qui implique une opération de liquéfaction avant le traitement enzymatique de l'amidon avec l'alpha-amylase.

  
Comme le démontrent les exemples qui précèdent, 1

  
il est particulièrement avantageux d'utiliser un enzyme saccharifiant, conjointement avec l'alpha-amylase. L'enzyme saccharifiant en association avec l'alpha-amylase donne des résultats très bénéfiques en ce qui concerne la solubilisation de l'amidon granulaire. Dans la mise en oeuvre du procédé de l'invention, on peut utiliser tout enzyme saccharifiant connu. Les enzymes saccharifiants que l'on peut utiliser conformément à l'invention, comprennent ceux qui sont capables d'hydrolyser ou de rompre les liaisons dans La molécule d'amidon. Des exemples d'enzymes saccharifiants avantageux à utiliser dans le procédé de l'invention en association avec l'alpha-amylase comprennent la gluco-amylase, la bêta-amylase, l'iso-amylase
(pullulanase), la maltase, l'isomaltase (transglucosidase), etc.

   D'autres enzymes hydrolysant les glucides peuvent être utilisés en association avec l'alpha-amylase et l'enzyme saccharifiant, ou dans un traitement ultérieur de l'hydrolysat d'amidon formé. Ces enzymes comprennent la glucose-isomérase, l'alpha-1,6-glucosidase, etc.

  
Comme indiqué dans ce qui précède, et comme illustré dans les exemples, on peut mettre en oeuvre le procédé de l'invention en solubilisant tout d'abord une portion de l'amidon granulaire, à savoir, au moins environ 10% en poids et

  
de préférence au moins environ 50% en poids, par traitement

  
 <EMI ID=96.1> 

  
lase, puis en traitant l'hydrolysat d'amidon solubilisé (qui peut aussi contenir des granules insolubles d'amidon non hydrolysé) avec au moins un enzyme saccharifiant, à une tem-

  
 <EMI ID=97.1> 

  
solubilisé et 1'amidon insoluble resté intact peuvent être soumis à un traitement thermique, par exemple à l'autoclave, à une température d'environ 100 à environ 170[deg.]C pour liquéfier et/ou solubiliser tout résidu de granules d'amidon insolubles

Claims

1

avant l'étape de saccharification. Ce dernier aspect offre certains avantages économiques en ce qui concerne le raffinage du produit final.

Les hydrolysats d'amidon préparés par saccharification à la bêta-amylase (les produits à forte teneur en

maltose et malto-triose) peuvent être utilisés dans la fabrication de bonbons et de pastilles, lorsque le produit final

doit être transparent. Ces produits remarquables peuvent aussi être utilisés comme composés chimiques intermédiaires dans la préparation de dérivés polyfonctionnels ou comme composés intermédiaires dans la préparation de diverses compositions polymères qui impliquent une réaction de groupes hydroxyles.

Ces produits sont particulièrement avantageux à utiliser comme composés intermédiaires dans la préparation de divers adjuvants pour produits détergents. Les produits à forte teneur on maltose

et malto-triose peuvent aussi être associés ou mélangés avec d'autres matières telles que des maltodextrines pour améliorer

la consistance globale et réduire l'hygroscopicité du produit.

Dans le présent mémoire, toutes les parties et

tous les pourcentages sont exprimés en poids, sauf spécification contraire.

REVENDICATIONS

1.- Procédé de transformation directe d'amidon granulaire en un hydrolysat soluble d'amidon, caractérisé par

le fait qu'il consiste à soumettre une suspension aqueuse d'amidon granulaire à l'action d'une préparation enzymatique d'alpha-amylase et à l'action d'au moins une préparation

d'enzyme saccharifiant, à une température comprise entre la température normale de gélatinisation commençante de l'amidon

et sa température de gélatinisation réelle, à un pH d'environ

4 à environ 7 pendant une période suffisante, pour transformer par voie enzymatique l'amidon granulaire en un hydrolysat VI

soluble d'amidon, et à recueillir cet hydrolysat en le sépa- <EMI ID=98.1>

sensiblement conservé sa forme granulaire non gélatinisée.

2.- Procédé de transformation directe d'amidon granulaire en un hydrolysat d'amidon soluble, caractérisé par le fait qu'il consiste (a) à agiter un mélange d'amidon, d'eau et de préparation enzymatique d'alpha-amylase à une température comprise entre la température normale de gélatinisation commençante de l'amidon et sa température de gélatinisation réelle pendant une période suffisante pour effectuer la solubilisation enzymatique d'au moins environ 10% de l'amidon en un hydrolysat d'amidon soluble, (b) à régler la température dans la gamme d'environ 50 à environ 65[deg.]C et le pH

tion d'enzyme saccharifiant pour effectuer la saccharification enzymatique et la transformation de l'hydrolysat d'amidon soluble en un hydrolysat d'amidon saccharifié soluble, et (c) à recueillir cet hydrolysat d'amidon saccharifié soluble en le séparant du mélange, l'amidon résiduel non soluble ayant ainsi sensiblement gardé sa forme granulaire non gélatinisée.

3.- Procédé suivant la revendication 2, caractérisé

duite à une température de 60 à environ 75[deg.]C.

4.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il consiste à ajouter l'alpha-amylase à l'amidon granulaire et à l'eau à une température égale ou inférieure à la température de gélatinisation commençante de l'amidon pour produire des hydrolysats dans le mélange, puis à chauffer ce mélange à une température allant d'environ 60[deg.]C à la température de gélatinisation réelle de l'amidon.

5.- Procédé suivant l'une quelconque des revendica-tions précédentes, caractérisé par le fait qu'il consiste

à utiliser l'amidon à une concentration d'environ 5 à envi-

6.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il consiste à utiliser l'alpha-amylase en une quantité représentant une activité d'environ 0,1 à environ 25 unités d'alpha-amylase par gramme d'amidon, sur base sèche.

7.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il consiste

à utiliser une alpha-amylase extraite d'un organisme du genre Bacillus.

8.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il consiste

à utiliser une alpha-amylase extraite d'un organisme du genre Bacillus subtilis.

9.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il consiste à utiliser une alpha-amylase extraite d'un organisme du genre Bacillus licheniformis.

10.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il consiste à utiliser une alpha-amylase extraite d'une souche NCIB 8059, NCIB 8061, ATCC 6598, ATCC 6634, ATCC ni,.00, ATCC 9945A ou ATCC 11945 de Bacillus licheniformis.

11.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il consiste à utiliser un enzyme maltogcnique comme préparation enzymatique saccharifiante.

12.- Frocédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'enzyme saccharifiant est une bêta-amylase. r

13.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il consiste

base sèche.

14.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il consiste

amylase et d'au moins une préparation d'enzyme saccharifiant, contenant environ 0,01 à environ 1,0% en poids d'un agent tensio-actif anionogène, sur base du poids du mélange.

15.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il consiste à ajouter la préparation enzymatique d'alpha-amylase et la préparation d'enzyme saccharifiant à l'amidon granulaire et à l'eau, à une température égale ou inférieure à la température de gélatinisation commençante de l'amidon granulaire, et à produire une quantité suffisante d'hydrolysats dans le mélange pour empêcher la gélatinisation dudit amidon granulaire, puis à chauffer le mélange à une température d'envi-

16.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il consiste à conduire la solubilisation à une température d'environ 60 à

17.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il consiste à recycler l'amidon résiduel non soluble.

18.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il consiste à utiliser un mélange d'amidon, d'eau, de préparation enzymati-que d'alpha-amylase et de préparation d'enzyme saccharifiant, contenant en outre une préparation enzymatique de pullulanase en quantité correspondant � une activité d'environ 0,1 à environ 0,5 unité depullulanase par gramme d'amidon (sur

base sèche) contenu dans ledit mélange.

19.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il consiste à utiliser la bêta-amylase et l'iso-amylase.

20.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il consiste à utiliser de l'amidon de mais comme amidon granulaire .

21.- Procédé de transformation directe d'amidon granulaire en un hydrolysat d'amidon soluble, caractérisé par le fait qu'il consiste à agiter un mélange d'amidon granulaire, d'eau et d'une préparation enzymatique d'alphaamylase et d'au moins une préparation d'enzyme maltogénique, dans lequel l'amidon est présent à une concentration d'environ 5 à environ 40% en poids du mélange, l'alpha-amylase est présente en quantité représentant une activité d'environ

0,1 à environ 25 unités d'alpha-amylase par gramme d'amidon sur base sèche et l'enzyme maltogénique est présent en une quantité correspondant à une activité d'environ 0,1 à environ 5 unités de bêta-amylase par gramme d'amidon sur base sèche, à une température comprise entre la température normale de gélatinisation commençante de l'amidon et sa température de gélatinisation réelle, à maintenir ces conditions pendant une période suffisante pour effectuer la transformation enzymatique de l'amidon granulaire du mélange en un hydrolysat d'amidon soluble, et à recueillir cet hydrolysat en le séparant dudit mélange, l'amidon résiduel non soluble ayant ainsi gardé sensiblement sa forme granulaire non gélatinisée.

22.- Procédé suivant la revendication 21, caractérisé par le fait qu'il consiste à agiter un mélange d'ami- don de mais, d'une préparation d'alpha-amylase extraite de Bacillus licheniformis et d'une préparation enzymatique de bêta-amylase, mélange dans lequel l'amidon de mais est présent à une concentration comprise entre environ 10% et environ 30% en poids, l'alpha-amylase est présente en une quantité représentant une activité d'environ 1,0 à environ 10 unités d'alpha-amylase par gramme d'amidon sur base sèche, à un

pendant une période suffisante pour qu'au moins 90% de l'amidon se soient hydrolyses en un hydrolysat d'amidon soluble contenant du maltose.

23.- Procédé suivant la revendication 22, caractérisé par le fait qu'il consiste à chauffer le mélange à une température d'environ 60[deg.]C dans une première étape et à une température d'environ 75[deg.]C dans une étape subséquente.

24.- Procédé suivant l'une des revendications

un mélange contenant en outre une préparation enzymatique de pullulanase en quantité correspondant à une activité d'environ 0,1 à environ 0,5 unité de pullulanase par gramme d'amidon de mais sur base sèche.

25.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 22 à 24, caractérisé par le fait qu'il consiste à conduire la transformation et la solubilisation dans une cellule d'ultra-filtration dans laquelle la préparation d'enzyme et l'amidon non soluble sont retenus, tandis que l'hydrolysat soluble d'amidon de mais traverse une membrane semi-perméable de cette cellule d'ultra-filtration.

26.- Procédé de transformation directe d'amidon granulaire en un hydrolysat d'amidon soluble contenant du maltose, caractérisé par le fait qu'il consiste (a) à agiter un mélange d'amidon de mais granulaire, d'eau et d'une préparation enzymatique d'alpha-amylase extraite de Bacillus

sente en une quantité correspondant à une activité d'environ

sur base sèche, à une température comprise entre environ

rature dans la gamme d'environ 50 à environ 65[deg.]C et le pH dans la gamme d'environ 4 à environ 6 et à ajouter une préparation de bêta-amylase en quantité correspondant à une activité d'environ 0,1 à environ 5 unités de bêta-amylase

par gramme d'amidon sur base sèche, pour saccharifier par voie enzymatique et transformer l'hydrolysat d'amidon soluble en un hydrolysat d'amidon soluble contenant du maltose, et (c) à recueillir l'hydrolysat d'amidon soluble contenant du maltose en le séparant dudit mélange, tout résidu d'amidon non soluble ayant ainsi sensiblement gardé sa forme granulaire non gélatinisée.

27;- Procédé suivant la revendication 26, caractérisé par le fait qu'il consiste à utiliser en outre, dans au moins l'un des mélanges des étapes (a) et (b), une préparation enzymatique de pullulanase en quantité correspondant

à une activité d'environ 0,1 à environ 0,5 unité de pullulanase par gramme d'amidon sur base sécha, contenu dans le mélange.

28.- Hydrolysat d'amidon, produit par voie enzymatique, caractérisé par le fait qu'il a un équivalent de dextrose d'environ 40 à environ 60, et contient moins d'environ 10%, sur base sèche, de monosaccharides, environ 35 à environ 60% en poids sur base sèche de disaccharides, environ 25 à environ 50% en poids sur base sèche de trisaccharides, et moins d'environ 25% en poids sur base

sèche de polysaccharides de degré de polymérisation égal

ou supérieur à 4.

29.- Hydrolysat d'amidon à forte teneur en maltose et maltotriose, produit par voie enzymatique, caractérisé par le fait qu'il a un équivalent de dextrose d'environ 40 à environ 55 et contient moins d'environ 5% en poids sur base sèche de monosaccharides, environ 40 à environ 55% en poids

en poids sur base sèche de trisaccharides.

30.- Hydrolysat d'amidon produit par voie enzymatique, caractérisé par le fait qu'il renferme au moins 25% en poids de pentasaccharides sur base sèche.

31.- Procédé de transformation d'amidon granulaire en un hydrolysat soluble, substantiellement tel que décrit précédemment.