Abstract
For nearly 130 years, cyclodextrins, cyclic oligosaccharides obtained by enzymatic degradation of starch, have continued to fascinate researchers and the industrial world. These substances are remarkable macrocyclic molecules with significant theoretical and practical impacts in chemistry, biology, biochemistry, health science and agriculture. Amongst the list of prestigious researchers who have contributed to the fundamental knowledge of cyclodextrins, Franz Schardinger has played an important role. Schardinger was the first to describe their particular properties and lay the foundations for their chemistry. Indeed, he is known as the “Founding Father” of cyclodextrins. The purpose of this historical mini-review, on the occasion of the centenary of his death, is to commemorate his contribution to cyclodextrin chemistry.
Graphic abstract
Similar content being viewed by others
References
Crini, G.: Review: a history of cyclodextrins. Chem. Rev. 114, 10940–10975 (2014)
Saenger, W.: Cyclodextrin inclusion compounds in research and industry. Angew. Chem. Int. Ed. 19, 344–362 (1980)
Smolková-Keulemansová, E., Krysl, S.: Inclusion compounds in chromatography. J. Chromatogr. 184, 347–361 (1980)
Hinze, W.L.: Applications of cyclodextrins in chromatographic separations and purification methods. Sep. Purif. Methods 10, 159–237 (1981)
Szejtli, J.: Industrial applications of cyclodextrins. In: Atwood, J.L., Davies, J.E.D., McNicol, D.D. (eds.) Inclusion Compounds, vol. 3, pp. 331–390. Academic Press, London (1984)
Sybilska, D., Smolková-Keulemansová, E.: Application of inclusion compounds in chromatography. In: Atwood, J.L., Davies, J.E.D., McNicol, D.D. (eds.) Inclusion Compounds, vol. 3, pp. 173–243. Academic Press, London (1984)
Bender, H.: Production, characterization and applications of cyclodextrins. In: Liss, A.R. (ed.) Advances in Biotechnological Processes, Chap 6, pp. 31–71. Wiley, New York (1986)
Li, S., Purdy, W.C.: Cyclodextrins and their applications in analytical chemistry. Chem. Rev. 92, 1457–1470 (1992)
Wenz, G.: Cyclodextrins as building blocks for supramolecular structures and functional units. Angew. Chem. Int. Ed. 33, 803–822 (1994)
Hedges, A.R.: Industrial applications of cyclodextrins. Chem. Rev. 98, 2035–2044 (1998)
Armspach, D., Gattuso, G., Koeniger, R., Stoddart, J.F.: Cyclodextrins. In: Hecht, S.M. (ed.) Bioorganic Chemistry: Carbohydrates, pp. 458–488. Oxford University Press Inc., New York (1999)
Villiers, A.: Sur la transformation de la fécule en dextrine par le ferment butyrique. Compte Rendus des Séances de l’Académie des Sciences CXII, 435–437 (1891)
Villiers, A.: Sur la transformation de la fécule en dextrine par le ferment butyrique. Bull. Soc. Chim. Paris 45, 468–470 (1891)
Villiers, A.: Sur la fermentation de la fécule en dextrine par le ferment butyrique. Compte Rendus des Séances de l’Académie des Sciences CXII, 536–538 (1891)
Villiers, A.: Sur la fermentation de la fécule en dextrine par le ferment butyrique. Bull. Soc. Chim. Paris 46, 470–472 (1891)
Szejtli, J.: Cyclodextrins and their inclusion complexes. Akadémiai Kiadó, Budapest (1982)
Brief obituary notices of Franz Schardinger are published in a) WirtschaftlicherTeil u. Vereinsnachrichten. Personal und Hoschshulnachrichten. Z. Angew. Chem 33, 393–396 (1920) and b) Vom Tage. Regierungsrat Dr. Franz Schardinger. Chem. Ztg. 44, 744 (1920). The author is indebted to Professor Benito Casu for providing these reprints.
French, D.: The Schardinger dextrins. In: Wolfrom, M.L. (ed.) Advances in Carbohydrate Chemistry, vol. 12, pp. 189–260. Academic Press Inc., New York (1957)
Pringsheim, H.: Dextrine: charakteristik, gewinnung und eigenschaften. In: Die Polysaccharide, Chapter VII. Berlin: Verlag von Julius Springer, pp. 248–274 (1931).
Samec, M., Blinc, M.: Die neueren ergebnisse der stärkeforschung. Kolloid Beih. 49, 211–223 (1939)
Thoma, J.A., Stewart, L.: Cycloamyloses. In: Whistler, R.L., Paschall, E.F. (eds.) Starch, Chemistry and Technology, Volume 1: Fundamental Aspects, Chapter IX, pp. 209–249. Academic Press, New York (1965)
Caesar, G.V.: The Schardinger dextrins. In: Radley, J.A. (ed.) Starch and Its Derivatives, EC4, Fourth edition, Chapter X, pp. 290–305. Chapman and Hall Ltd., London (1968)
Kainuma, K.: Starch oligosaccharides: linear, branched, and cyclic. In: Whistler, R.L., BeMiller, J.N., Paschall, E.F. (eds.) Starch, Chemistry and Technology, 2nd edition, Chap V, pp. 125–152. Academic Press Ltd., London (1984)
Clarke, R.J., Coates, J.H., Lincoln, S.F.: Inclusion complexes of the cyclomalto-oligosaccharides (cyclodextrins). Adv. Carbohydr. Chem. Biochem. 46, 205–249 (1988)
Robyt, J.F.: Cyclodextrins. In: Essentials of Carbohydrate of Chemistry, Chapter 8. New York: Springer, pp. 245–261 (1998).
Szejtli, J.: Introduction and general overview of cyclodextrin chemistry. Chem. Rev. 98, 1743–1753 (1998)
Loftsson, T., Duchêne, D.: Cyclodextrins and their pharmaceutical applications: historical perspectives. Int. J. Pharm. 329, 1–11 (2007)
Schardinger, F.: Über eine neue optisch active modification der milchsäure, durch bacterielle spaltung des rohrzuckers erhalten. Monatshefte für Chemie 11, 545–559 (1890)
Schardinger, F.: Über das vorkommen gährung erregender spaltpilze im trinkwasser und ihre bedeuting für die hygienische beurtheilung desselben. Wien. Klin. Wschr. 5, 403–405 (1892)
Schardinger, F.: Über das vorkommen gährung erregender spaltpilze im trinkwasser und ihre bedeuting für die hygienische beurtheilung desselben. Wien. Klin. Wschr. 5, 421–423 (1892)
Schardinger, F.: Ueber das vrhalten der kuhmilch gegen methylenblau und seine verwendung zur unterscheidung von ungekochter und gekochter milch. Z. Unters. Nahr. Genussm. 5, 1113–1121 (1902)
Schardinger, F.: Über die gärprodukte eines schleimbildenden Bacillus in rohrzuckerlösungen und die zusammemsetzung eines aus dem schleime isolierten. Centralbl. Bakteriol. Parasitenkd. Infektionskrankh. Hyg. Abt. II 8, 144–147 (1902)
Schardinger, F.: Über die gärprodukte eines schleimbildenden Bacillus in rohrzuckerlösungen und die zusammemsetzung eines aus dem schleime isolierten. Centralbl. Bakteriol. Parasitenkd. Infektionskrankh. Hyg. Abt. II 8, 175–180 (1902)
Schardinger, F.: Über thermophile bakterien aus verschiedenen speisen und milch, sowie über einige umsetzungsprodukte derselben in kohlenhydrathaltigen nährlösungen, darunter krystallisierte polysaccharide (dextrine) aus Stärke. Z. Unters. Nahr. Genussm. 6, 865–880 (1903)
Schardinger, F.: Ueber die zulässigkeit des warmhaltens von zum genuβ bestimmten nahrungsmitteln mittelst wärme speichernder apparate, sog. thermophore. Wien. Klin. Wochenschr. 16, 468–474 (1903)
Schardinger, F.: Mitteilung aus der staatlichen untersuchungsanstalt für lebensmittel in Wien Azetorgärung. Wien. Klin. Wochenschr. 17, 207–209 (1904)
Schardinger, F.: Bacillus macerans, ein aceton bildender Rottebacillus. Centralbl. Bakteriol. Parasitenkd. Infektionskrankh. Hyg. Abt. II 14, 772–781 (1905)
Schardinger, F.: Zur biochemie des Bacillus macerans. Centralbl. Bakteriol. Parasitenkd. Infektionskrankh. Hyg. Abt. II 19, 161–163 (1907)
Schardinger, F.: Ueber die bildung kristallisierter fehlingsche lösung nicht reduzierender körper (polysaccharide) aus stärke durch mikrobielle tätigkeit. Centralbl. Bakteriol. Parasitenkd. Infektionskrankh. Hyg. Abt. II, 22, 98–103 (1908–1909)
Schardinger, F.: Bildung kristallisierter polysaccharide (dextrine) aus särkekleister durch mikrobien. Centralbl. Bakteriol. Parasitenkd. Infektionskrankh. Hyg. Abt. II 29, 188–197 (1911)
von den Colin, H.H., de Claubry, G.: Ueber die verbindungen der jodine mit den pflanzen- und den therischen körpern. Ann. Physik. 48, 297–304 (1814)
von Stromeyer: Ein sehr empfindliches reagens für jodine, aufgefunden in der stärke (amidon). Ann. Physik. 49, 146–153 (1815)
Tilden, E.B., Hudson, C.S.: Conversion of starch to crystalline dextrins by the action of a new type of amylase separated from cultures of Aerobacillus macerans. J. Am. Chem. Soc. 61, 2900–2902 (1939)
Tilden, B., Hudson, C.S.: Preparation and properties of the amylases produced by Bacillus macerans and Bacillus polymyxa. J. Bacteriol. 43, 527–544 (1942)
McClenahan, W.S., Tilden, E.B., Hudson, C.S.: A study of the products obtained from starch by the action of the amylase of Bacillus macerans. J. Am. Chem. Soc. 64, 2139–2144 (1942)
Tilden, E.B., Adams, M., Hudson, C.S.: Purification of the amylase of Bacillus macerans. J. Am. Chem. Soc. 64, 1432–1433 (1942)
Wilson, E.J., Schoch, T.J., Hudson, C.S.: The action of Macerans amylase on the fractions from Starch. J. Am. Chem. Soc. 65, 1380–1383 (1943)
Freudenberg, K.: Beiträge zur cemie der stärke und anderer polysaccharide. Angew. Chemie 39, 675–677 (1934)
Freudenberg, K., Rapp, W.: Zur kenntnis der stärke und der Schardinger-dextrine. Ber. Dtsch. Chem. Ges. 69, 2041–2045 (1936)
Freudenberg, K., Meyer-Delius, M.: Über die Schardinger-dextrine aus stärke. Ber. Dtsch. Chem. Ges. 71, 1596–1600 (1938)
French, D., Rundle, R.E.: The molecular weights of the Schardinger alpha and beta dextrins. J. Am. Chem. Soc. 64, 1651–1653 (1942)
Rundle, R.E., French, D.: The configuration of starch and the starch-iodine complex. II. Optical properties of crystalline starch fractions. J. Am. Chem. Soc. 65, 558–561 (1943)
Norberg, E., French, D.: Studies on the Schardinger dextrins. III. Redistribution reactions of Macerans amylase. J. Am. Chem. Soc. 72, 1202–1205 (1950)
Myrbäck, K.: Beta-dextrin and starch. I. Announcement. Biochem. Z. 297, 160–171 (1938)
Blinc, M.: Gewinnung des enzyms von Bacillus macerans und seine wirkungsweise. Arch. Mikrobiol. 12, 183–191 (1941)
Blinc, M.: Experiments to concentrate the Macerans enzyme. Kolloid Z. 101, 126–128 (1942)
Samec, M.: Über die hydrolyse von abbauprodukten der stärke durch den Bacillusmacerans und Sein Enzym. Ber. Dtsch. Chem. Ges. 75, 1758–1760 (1942)
Kerr, R.W.: Action of Macerans enzyme on a component of corn starch. J. Am. Chem. Soc. 64, 3044–3045 (1942)
Kerr, R.W.: On the significance of the degradation of starch by Macerans amylase. J. Am. Chem. Soc. 65, 188–193 (1943)
Akiya, S., Watanabe, T.: A crystalline decomposition product of starch by a bacillus. 3. A new strain of Bacillus macerans. J. Pharm. Soc. Japan 70, 572–576 (1950)
Hale, W.S., Rawlins, L.C.: Amylase of Bacillus macerans. Cereal Chem. 28, 49–58 (1951)
Northrop, J.H., Ashe, L.H., Senior, J.K.: Biochemistry of Bacillus acetoethylicum with reference to the formation of acetone. J. Biol. Chem. 39, 1–21 (1919)
Peterson, W.H., Fred, E.B., Verhulst, J.H.: A fermentation process for the production of acetone, alcohol, and volatile acids from corncobs. Ind. Eng. Chem. 13, 757–759 (1921)
Speakman, H.B.: The biochemistry of acetone formation from sugars by Bacillus acetoethylicum. J. Biol. Chem. 64, 41–52 (1925)
Bakonyi, S.: The theory of acetone-ethyl alcoholic fermentation. Biochem. Z. 169, 125–128 (1926)
Zacharov, J.P.: Some morphological and physiological characteristics of Bacillus macerans. Centralbl. Bakteriol. Abt. II(80), 205–218 (1930)
Lange, F.: Verfahren zur gewinnung von polyamylosen. German Patent, Patentschrift n° 442963, I.G. Farbenindustrie Akt.-Ges. Frankfurt (1925)
Freudenberg, K., Jacobi, R.: Über Schardingers dextrin aus stärke. Justus Liebigs Ann. Chem. 518, 102–108 (1935)
French, D.: An investigation of the configuration of starch and its crystalline degradation products. Dissertation. Iowa State University. University Microfilms, Inc., Ann Arbor, MI, UMI number: DP12704, 100 p (1942)
Freudenberg, K.: Beiträge zur chemie der kohlenhydrate. Ber. Dtsch. Chem. Ges. 76, A71–A96 (1943)
Freudenberg, K.: Hydrolysis and optical rotation of cellulose, starch, and cycloglucans. J. Polym. Sci. 23, 791–799 (1957)
Freudenberg, K.: Beiträge zur chemie der stärke und der cycloglucane (Schardinger-Dextrine). Angew. Chemie 69, 419–422 (1957)
Cramer, F.: Die cyclodextrine aus stärke. Dissertation, Heidelberg, (1949)
Cramer, F.: Einschlussverbindungen von cyclodextrinen und die jod-raktion der starke. Angew. Chemie 63, 487–487 (1951)
Cramer, F.: Einschluβverbindungen. Angew. Chemie 64, 437–447 (1952)
Dietrich, H.V., Cramer, F.: Über einschlussverbindungen. VII. Mitteilung, zür struktur der jodketten in kanal-einschlussverbindungen. Chem. Ber. 87, 806–817 (1954)
Cramer, F., Steinle, D.: Die wirkungsweise der amylase aus Bacillus macerans. Ann. Chem. Justus Liebig 595, 81–100 (1955)
Cramer, F., Henglein, F.M.: Einschlussverbindungen der cyclodextrine mit gasen. Angew. Chem. Int. Ed. 68, 649–649 (1956)
Cramer, F., Hettler, H.: Inclusion compounds of cyclodextrins. Naturwissenschaften 54, 625–632 (1967)
Hess, K., Trogus, M., Ulmann, M.: Information on the modifications of alpha-dextrin by F Schardinger. Z. Phys. Chem. Abt. B 21, 1–6 (1933)
Freudenberg, K., Cramer, F.: Die constitution der Schardinger-dextrine dextrine-alpha, dextrin-beta and dextrin-gamma. Z. Naturforsch. B 3, 464–464 (1948)
Freudenberg, K., Cramer, F.: Über die Schardinger-dextrine aus stärke. Chem. Ber. Recl. 83, 296–304 (1950)
Pringsheim, H.: Über die konstitution der stärke, des glykogens und der flechtenstärke (Beiträge zur chemie der stärke, XII). Ber. Dtsch. Chem. Ges. 57, 1581–1598 (1924)
Pringsheim, H., Beiser, A.: A complement of amylase and the marginal dextrin. Third Memorandum. Biochem. Z. 148, 336–343 (1924)
Pringsheim, H., Leibowitz, J.: Über die constitution der polyamylosen (Beiträge zur Chemie der stärke, IX). Ber. Dtsch. Chem. Ges. 57, 884–887 (1924)
Karrer, P.: Untersuchungen über polymere kohlenhydrate. Angew. Chem. 35, 85–90 (1922)
Karrer, P.: Polymere kohlenhydrate. Akademische Verlagsgesellschaft, Leipzig (1925)
Karrer, P., Nägeli, C.: Polysaccharides. II. On the constitution of diarrylose. Helv. Chim. Acta 4, 169–172 (1921)
Karrer, P., Staub, M., Wälti, A.: Polysaccharides XIII. On the understanding of Inulin and the alkali hydroxide bonding of anhydrous sugar. Helv. Chim. Acta 5, 129–139 (1922)
Szejtli, J.: Cyclodextrin Technology, p. 450. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht (1988)
Crini, G., Fourmentin, S., Fenyvesi, E., Torri, G., Fourmentin, M., Morin-Crini, N.: Cyclodextrins, from molecules to applications. Environ. Chem. Lett. 16, 1361–1375 (2018)
Acknowledgements
I would particularly like to thank Professor Benito Casu (1927–2016) (Istituto di Chimica e Biochimica G. Ronzoni, Milan, Italy) for most of the information collected, the reprints of many articles cited in this review, and for our many exchanges over the past 20 years. I would also like to thank Marc Fourmentin (Université du Littoral Côte-d’Opale, Dunkerque, France) for graphical abstract, Giangiacomo Torri (Istituto di Chimica e Biochimica G. Ronzoni, Milan, Italy) and Nadia Morin-Crini (Université Bourgogne Franche-Comté, Besançon, France) for critical reading of early drafts of this review, and the reviewers who provided detailed comments on the manuscript.
Author information
Authors and Affiliations
Corresponding author
Ethics declarations
Conflict of interest
The author declares no competing financial interest.
Additional information
Publisher's Note
Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Crini, G. The contribution of Franz Schardinger to cyclodextrins: a tribute on the occasion of the centenary of his death. J Incl Phenom Macrocycl Chem 97, 19–28 (2020). https://doi.org/10.1007/s10847-020-00990-3
Received:
Accepted:
Published:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/s10847-020-00990-3