JP2001258589A - デキストランの製造法 - Google Patents
デキストランの製造法Info
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Abstract
率でデキストランを製造できる方法を提供すること。 【解決手段】 澱粉部分加水分解物の１種または２種以
上にデキストリンデキストラナーゼを作用させ、デキス
トランを製造する方法であって、前記デキストリンデキ
ストラナーゼの作用をα−グルコシダーゼの共存下で行
うことを特徴とするデキストランの製造方法。
Description
物を原料とし、デキストリンデキストラナーゼを用いる
デキストランの製造方法に関する。さらに詳細には、本
発明は、α−グルコシダーゼを併用することにより、デ
キストランをより効率よく製造する方法に関する。
ロイコノストック属やストレプトコッカス属などに属す
る細菌を、蔗糖を炭素源として培養することにより、こ
れらの細菌がデキストランスクラーゼを生産し、この酵
素の作用により蔗糖より合成される。デキストランの分
子構造はD-グルコースのみから成る高分子多糖類で、α
−１,６−グルコシド結合を主体として、さらにα−１,
２−，α−１,３−，α−１,４−グルコシド結合の分岐
を有しているが、これら分岐の含有比はデキストランの
起源により異なる。デキストランは、血液増量剤や代用
血漿として用いられる他、優れたゲル濾過剤として医薬
・生化学分野で広く利用されている。しかし、このデキ
ストランスクラーゼを用いた蔗糖からのデキストランの
合成は、蔗糖の構成糖のうちグルコースのみしか利用さ
れないために、対糖収率が最高５０％を超えることはな
い。
細菌は、澱粉部分分解物を炭素源として培養することに
より、デキストリンデキストラナーゼを生成し、この酵
素の作用により澱粉部分分解物を基質としてデキストラ
ンを合成することが報告されている（E.J.Hehre and D.
M.Hamilton：Proc. Soc. Exp. Biol. and Med., 71,336
-339 (1949)）。この酵素の作用によれば、マルトース
からのデキストランの合成はないものの、マルトトリオ
ース以上のマルトオリゴ糖およびマルトデキストリンか
らデキストランを合成することができる。この反応は、
理論的には基質として用いたマルトオリゴ糖および／ま
たはマルトデキストリンがマルトースになるまで進行す
るものと考えられる。すなわち、マルトテトラオースを
用いれば、対糖収率で５０％となると計算される。しか
し、実際には特開平４−２９３４９３号にも示されてい
るように、マルトテトラオースを用いた際のデキストラ
ンの対糖収率は、１３.４％ほどであり、理論上の数値
とはかけ離れたものとなっていた。これは、マルトテト
ラオース以上の重合度を有するマルトオリゴ糖およびマ
ルトデキストリンについても同様である。
トリンデキストラナーゼを用いたデキストランの合成
は、理論的には高収率でマルトオリゴ糖および／または
マルトデキストリンからデキストランへの変換が行なわ
れると考えられる。しかし、現状では理論値とは全くか
け離れた低い対糖収率でしかデキストランの合成は認め
られていない。また、これまでのデキストランの合成反
応では、基質濃度として５％程度までしか試験されてお
らず、工業的にデキストランを合成しようとした場合に
は、基質濃度を高めることが必須条件となっている。し
かし、基質濃度が上昇するとデキストランの対糖収率
は、さらに低下するものと予想される。このような背景
から、デキストリンデキストラナーゼを用いたデキスト
ランの合成は実際には利用されていないのが現状であ
る。
り、様々な食品用途にその利用が期待されている。しか
し、非常に高価なためにほとんど利用されていない。デ
キストランを安価に製造し、その用途を広げるために
は、高収率なデキストランの製造方法の確立が望まれて
いる。
ストラナーゼを用いて、高収率でデキストランを製造で
きる方法を提供することにある。特に本発明は、基質濃
度が高くなった場合であっても、デキストリンデキスト
ラナーゼを用いて、高い収率でデキストランを製造でき
る方法を提供することにある。
トリンデキストラナーゼの酵素化学的特性を精査し、デ
キストリンデキストラナーゼがマルトオリゴ糖および／
またはマルトデキストリンよりデキストランを合成する
際に、マルトースにより阻害を受けることおよびマルト
トリオースからデキストランは合成されるもののその反
応は遅いことを発見し、この発見に基づいて、デキスト
リンデキストラナーゼにα−グルコシダーゼを共存させ
ることにより、デキストランを効率よく合成させること
に成功し、本発明を完成させるに至った。
リンデキストラナーゼを作用させデキストランを製造す
る方法であって、前記デキストリンデキストラナーゼの
作用をα−グルコシダーゼの共存下で行うことを特徴と
するデキストランの製造方法に関する。
する。デキストリンデキストラナーゼは、デキストラン
デキストラナーゼを生産する菌株を常法で培養を行な
い、その培養液および／または菌体より得ることができ
る。デキストランデキストラナーゼを生産する細菌とし
ては、グルコノバクターオキシダンスＡＴＣＣ１１８９
４株（Gluconobacter oxydans American Type Culture
Collection Strain No.11894）またはグルコノバクター
オキシダンスＡＴＣＣ１１８９５株（Gluconobacter ox
ydans American Type Culture CollectionStrain No.11
895）などがある。これらの菌株は酢酸菌に属し、糸引
きビールの原因菌であるが、酢酸菌に病原性などは知ら
れていないことから、これらの酢酸菌の培養物は安全で
ある。（E.J.Hehre and D.M.Hamilton：J. Biol. Che
m., 55, 161-174 (1951)、特開平４−２３４９８３号）
澱粉部分加水分解物の１種又は２種以上を用いる。澱粉
部分加水分解物は主にマルトデキストリンであり、澱粉
を常法により、酸または酵素により加水分解し、必要に
より分離精製することで得られる。澱粉の分解の程度は
特に限度はない。また、澱粉部分加水分解物の一部であ
るマルトオリゴ糖等を澱粉部分加水分解物として用いる
こともできる。マルトオリゴ糖としては、例えば、マル
トトリオース、マルトテトラオース、マルトペンタオー
ス、マルトヘキサオース、マルトヘプタオースなどを挙
げることができる。また、澱粉部分加水分解物として
は、短鎖長アミロースを例示することもできる。マルト
オリゴ糖は高純度の試薬レベルのものであっても、マル
トオリゴ糖シラップのように純度の低いものであっても
よい。反応液中の基質濃度（澱粉部分加水分解物濃度）
は、特に制限はないが、例えば、０．１〜４０％（ｗ／
ｗ）の範囲であることができる。但し、より高濃度のデ
キストランを得るという観点からは、基質濃度も高い方
が好ましい。
細菌、Aspergillus属、Mucor属、Penicillium属などの
糸状菌、Candida属、Saccharomyces属、Schizosaccharo
myces属などの酵母、イネ、ソバ、トウモロコシ、テン
サイなどの植物や動物などに幅広く存在している。本発
明に用いるα−グルコシダーゼとしては、これらの起源
などは特に限定されるものではない。しかしながら、大
量かつ安価で均質なα−グルコシダーゼを得るには、細
菌、糸状菌や酵母などの微生物起源のα−グルコシダー
ゼを用いることが有利である。また、本発明において
は、マルトテトラオース以上の重合度を有するマルトオ
リゴ糖およびマルトデキストリンは、デキストラン合成
の基質として有効に利用されるために、α−グルコシダ
ーゼは、これらの糖質に作用せず、マルトースおよび／
またはマルトトリオースに主として作用するα−グルコ
シダーゼであることが望ましい。
リンデキストラナーゼの反応の当初から共存させても、
反応の途中から共存させてもよい。反応系に存在し、デ
キストリンデキストラナーゼの反応を阻害するマルトー
スを効率よく分解し、グルコースとすることができるタ
イミング、あるいは反応効率の悪いマルトトリオースを
分解できるタイミングであれば制限はない。尚、デキス
トリンデキストラナーゼは、グルコースでは阻害されな
い。
ーゼおよびα−グルコシダーゼの量は、基質である澱粉
部分加水分解物の種類（分解の程度等）や濃度、さらに
は反応時間等を考慮して適宜決定することができる。ま
た、デキストリンデキストラナーゼとα−グルコシダー
ゼの使用比率も、基質である澱粉部分加水分解物の種類
や各酵素の起源（性能）に応じて適宜決定できる。但
し、デキストラン合成量を考慮すると、α−グルコシダ
ーゼの酵素活性量は、デキストリンデキストラナーゼの
酵素活性量の５０％以内であることが適当である。
するデキストリンデキストラナーゼおよびα−グルコシ
ダーゼが安定に作用する温度域であればよい。但し、デ
キストランの合成効率という観点からは、デキストリン
デキストラナーゼがより効率よく作用することが好まし
い。尚、デキストリンデキストラナーゼはpH2.5〜6.5の
範囲であれば、60℃以下の温度で活性を有することが知
られている。反応時間は、反応温度や基質の濃度、使用
する酵素の活性等を考慮して適宜決定できる。
水溶液が得られる。この水溶液から、エタノールなどを
用いた有機溶媒による沈殿法、クロマト分画法や限外濾
過膜による処理などを用いることによりデキストランを
精製することができる。これらの方法は、単独またはい
くつかの操作を組み合わせることにより、より効率的に
デキストランを得ることができる。
明する。 参考例１ マルトトリオースからマルトヘプタオース（日本食品化
工(株)製）までの一連のマルトオリゴ糖（マルトトリオ
ース、マルトテトラオース、マルトペンタオース、マル
トヘキサオース、マルトヘプタオース）および短鎖長ア
ミロース（林原生物科学研究所(株)製）を基質として用
い、それぞれを４０mM溶液とし、この基質溶液１００μ
ｌ、５０mM酢酸緩衝液（ｐH ５.２）１００μｌと酵素
溶液（１１.５単位）１００μｌを混合し、３７℃にて
反応を行なった。尚、酵素溶液は５０mM酢酸緩衝液（ｐ
H ５.２）に酵素を添加したものである(以下の実施例で
も同様)。この反応液から経時的に１５μｌずつサンプ
リングし、沸騰水中に１０分間放置し、反応を停止させ
た。この反応液中のデキストラン合成量は、AminexHPX-
42A（バイオラッドラボラトリーズ製）を装着したＨＰ
ＬＣにて分析を行ない、重合度１２以上のピーク面積
と、反応液中の全糖量をフェノール硫酸法にて定量し、
全糖量にＨＰＬＣ分析で得られた重合度１２以上のピー
ク面積の割合を乗じて算出した。結果を図１〜６に示
す。
を、２％マルトースを含有する５０mM酢酸緩衝液（ｐH
５.２）１００μｌに置き換えて同様に反応させた。こ
の際のデキストラン合成量を参考例１と比較して、図１
から６に示した。図１から６中の○は参考例１の結果
を、□は参考例２の結果を示している。参考例１の結果
との比較により、デキストラン合成に対し、マルトース
が阻害していることが明らかとなった。
オース（日本食品化工(株)製）までの一連のマルトオリ
ゴ糖および短鎖長アミロース（林原生物科学研究所(株)
製）を基質として用い、それぞれを４０mM溶液とし、こ
の基質溶液１００μｌ、酵母起源のα−グルコシダーゼ
（オリエンタル酵母(株)製）０.０８単位を溶解した５
０mM酢酸緩衝液（ｐH ５.２）１００μｌと酵素溶液
（１１.５単位）１００μｌを混合し、３７℃にて反応
を行った。その際のデキストラン合成量を参考例１と比
較して、図７から１２に示した。図７から１２中の○は
参考例１の結果を、●は実施例１の結果を示している。
参考例１に比較して、明らかにデキストラン合成量の上
昇が認められた。
として用い、それぞれを４０mM溶液とし、この基質溶液
１００μｌ、カビ起源のα−グルコシダーゼ（アマノ製
薬(株)製）０.０１単位を溶解した５０mM酢酸緩衝液
（ｐH ５.２）１００μｌと酵素溶液（１１.５単位）１
００μｌを混合し、３７℃にて反応を行った。その際の
デキストラン合成量を図１３に示した。図１３中の○は
参考例１の結果を、▲は実施例２の結果を示している。
参考例１に比較して、明らかにデキストラン合成量の上
昇が認められた。
からデキストランへの変換率、すなわち対糖収率が低い
ことや、デキストランの合成反応に時間がかかることに
より、高価なものとなっている。そのため、これまでデ
キストランは、医薬・生化学用途の極く限られた分野で
しか利用されていなかった。本発明により、デキストラ
ンの合成を従来に比較して効率よく行うことが可能とな
り、食品用途など、様々な分野でその利用が可能とな
る。
デキストランの合成に対するマルトースの影響（参考例
１と２の対比）を示す。
のデキストランの合成に対するマルトースの影響（参考
例１と２の対比）を示す。
のデキストランの合成に対するマルトースの影響（参考
例１と２の対比）を示す。
のデキストランの合成に対するマルトースの影響（参考
例１と２の対比）を示す。
のデキストランの合成に対するマルトースの影響（参考
例１と２の対比）を示す。
デキストランの合成に対するマルトースの影響（参考例
１と２の対比）を示す。
デキストランの合成に対する酵母起源のα−グルコシダ
ーゼの影響（参考例１と実施例１の対比）を示す。
のデキストランの合成に対する酵母起源のα−グルコシ
ダーゼの影響（参考例１と実施例１の対比）を示す。
のデキストランの合成に対する酵母起源のα−グルコシ
ダーゼの影響（参考例１と実施例１の対比）を示す。
合のデキストランの合成に対する酵母起源のα−グルコ
シダーゼの影響（参考例１と実施例１の対比）を示す。
合のデキストランの合成に対する酵母起源のα−グルコ
シダーゼの影響（参考例１と実施例１の対比）を示す。
のデキストランの合成に対する酵母起源のα−グルコシ
ダーゼの影響（参考例１と実施例１の対比）を示す。
のデキストランの合成に対するカビ起源のα−グルコシ
ダーゼの影響（参考例１と実施例２の対比）を示す。
Claims (3)
- 【請求項１】澱粉部分加水分解物の１種または２種以上
にデキストリンデキストラナーゼを作用させ、デキスト
ランを製造する方法であって、前記デキストリンデキス
トラナーゼの作用をα−グルコシダーゼの共存下で行う
ことを特徴とするデキストランの製造方法。 - 【請求項２】α−グルコシダーゼは、デキストラン製造
の当初または途中から共存させる請求項１に記載の製造
方法。 - 【請求項３】澱粉部分加水分解物が１種若しくは２種以
上のマルトオリゴ糖または１種若しくは２種以上のマル
トオリゴ糖を含有するシラップである請求項１または２
に記載の製造方法。
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