JP2004113244A - 軽浸漬水中の還元糖の含有量を低減する方法 - Google Patents

軽浸漬水中の還元糖の含有量を低減する方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 還元糖の含有率が少ない浸漬水(steepwater) の提供。
【解決手段】  軽浸漬水中の還元糖含有率を低減する方法であって、コーン浸漬工程から抜き出した、約20ppm〜約220ppmのSO2 含有率を有する軽浸漬水を少なくとも約5時間インキュベートすることを含む、上記方法。この方法は、製薬工業等級の浸漬水を得るのに特に有用である。
【選択図】 図1

Description

 本発明は、軽浸漬水(light steepwater, "LSW”)中の還元糖の含有量を低減する方法、例えば製薬工業等級の浸漬水を製造する方法に関する。この方法は、二酸化硫黄(SO2 )を約20ppm〜約170ppmの量で含むLSWを、約33℃〜約48℃の温度で少なくとも約5時間、インキュベートして、還元糖の含有量を低減させることを含む。
 コーンウェットミリング工程では、最初に、全コーン(whole corn)を、高められた温度及び酸性pH下にSO2 を含む水中に長期間浸漬する。この浸漬工程の間、可溶性の物質がコーンの実から浸漬水中に抽出され、この際、一部のものは、コーン穀粒上に存在する微生物により醗酵する。生ずる浸漬水は、醗酵工業において幅の広い様々な生産物を生産するための醗酵媒体成分として使用することができる。浸漬工程には様々な変法があるので、市場に出ているコーン浸漬水の特性には幅広い範囲で様々なものがある。
 製薬工業等級の浸漬水(Pharmaceutical Industry Grade Steepwater)は、一般的に、還元糖の含有量が少ないこと(通常は、約2%以下、ただし、製薬工業の或る特定の用途では約4%まであるいは約6%までの還元糖含有率もあり得る)、乳酸を多く含むこと及び遊離のアミノ酸の含有量が少ないことを特徴とする。従来の浸漬方法は、製薬工業等級の浸漬水に必要とされる特徴を有するLSWを生産するためには効率が良くないかまたは使用できない。典型的には、従来のもしくは慣用の工業的な浸漬方法は、約10%〜約16%の範囲の量で還元糖を含むLSWを与えるが、これは、製薬工業で通常使用するためには多すぎる量である。
 米国特許第4,359,528号は、温度勾配と低い抜出率とを組み合わせて使用する浸漬方法を開示しており、この方法は、製薬用に適した浸漬水生産物を与える。米国特許第6,179,926号は、塩基緩衝液中でLSWをインキュベートする方法を開示しており、この方法は、還元糖の低含有率を達成する。
 本発明は、LSW中の酵母がエチルアルコール及び二酸化炭素を生成することを阻止しながら乳酸菌が還元糖を乳酸に転化できるようなLSW中のSO2 量を確立することを含む方法に関する。この方法は、LSWから還元糖を除去するかもしくは実質的に除去することを含み、LSWの還元糖含有率を約6%未満、好ましくは約4%未満、最も好ましくは約2%未満に低減することができる。この方法は、製薬工業等級の浸漬水を得るために使用することができる。
 本願明細書では、全ての部及び百分率は、特に断りがない限り、重量に基づく値である。
本発明の要約
 本方法は、還元糖含有量を低減する補助的なLSWの処理を含む。この方法では、コーンを酸性水に付しそして浸漬装置内を循環させる慣用の浸漬工程、一般的には一基もしくは二基以上の浸漬タンクを含む工程からLSWを抜き出す。抜き出されたLSWのSO2 含有率は約20ppm〜220ppmの値にし、そして抜き出されたこのLSWを、約33℃〜約48℃の温度で少なくとも約5時間、例えば約5時間〜約60時間、容器中でインキュベートする。還元糖含有量の除去もしくは実質的な除去を含む約2%未満の還元糖含有率の達成は、約37℃〜約45℃の温度で約6時間〜約48時間、抜き出されたLSWをインキュベートすることによって為すことができる。
 抜き出されたLSW中の上記SO2 含有率は、浸漬装置内への適切なSO2 の配給、抜き出されたLSWへの過酸化水素の添加またはこれらの組み合わせによって確立される。本方法は、低い還元糖含有率、例えば約6%未満、好ましくは約4%未満、最も好ましくは約2%未満の還元糖含有率を有するLSWを与える。本発明の好ましい態様の一つでは、このLSWは、インキュベート期間の後は、実質的に還元糖を含まない。本発明は、慣用のコーン浸漬工程、例えば浸漬タンク群中でのコーンの酸処理から抜き出されたLSWから製薬工業等級の浸漬水を得るのに特に有用である。
本発明の詳細な説明
 本発明は、コーン浸漬工程から抜き出したLSW中の還元糖の含有量を低減する方法に関する。この方法は、製薬工業等級の浸漬水、すなわち低い還元糖含有率、例えば約6%未満、好ましくは約4%未満、最も好ましくは約2%未満の還元糖含有率を有する浸漬水を得るために使用することができる。この方法は、コーン浸漬工程から抜き出されたLSWの補助的な処理、すなわちインキュベートすることを含む。
 上記方法は、約20ppm〜約220ppm、好ましくは約50ppm〜約210ppm、最も好ましくは約70ppm〜約140ppmのSO2 含有率を有する、コーン浸漬工程から抜き出されたLSW(以下、“抜出LSW”とも言う)をインキュベートする段階、及び抜出LSWを、約33℃〜約48℃の温度で少なくとも約5時間、好ましくは約5時間〜約60時間、インキュベートする段階を含む。本発明の特に好ましい方法の一つは、約20ppm〜約170ppm、最も好ましくは約60ppm〜80ppmのSO2 含有率を有する抜出LSWを、約38℃〜約42℃の温度下に約6時間〜約30時間で供することを含む。
 図1は、8基の浸漬タンクを有する工業的な浸漬装置の一例を示す。ただし、8基の浸漬タンクを備えた典型的な浸漬工程を例示的に示しただけで、コーン浸漬工程は任意の数の浸漬タンクを用いて行うことができ、例えばコーン浸漬工程は一基または二基以上の浸漬タンクを備えた浸漬装置からなり、そして本発明は、抜出LSWが約20ppm〜約220ppmの量でSO2 を含むような条件である限り、どのような浸漬工程または装置構成から抜き出されたLSWの補助インキュベートも包含することは当業者には明らかである。
 図1では、浸漬装置は、濾過基台Bを各々有するステンレススチール製の8基のタンク(A1〜A8)を含む。図1に例示する浸漬装置は、更に、共通排水管C2及び共通充填管C3を介して、一つのタンクの基台をそのタンク自体の頂部及び他の7基のタンクの頂部に接続する配管11を含み、その元のタンクまたはその他のタンクへの水の再循環を確立する。この配管11は、また、図1に示した共通配管を通して所定の時間で浸漬水を抜き出す働きもする。更に、この浸漬装置は、コーンを排出するための底部弁14; 熱交換器16中の加熱管から他のタンクの頂部へ流れる流体の流速を制御する循環ポンプP−1を備えた管/シェル熱交換器16; 装置内での水の移動を可能にする共通排水路C2から各々のタンクを隔離する、管路11上に設置された8つの排水弁V2; 装置内での水の移動を可能にする共有充填路C3から各々のタンクを隔離する、管路12上に設置された8つの水充填弁V1; インキュベーションタンクもしくは容器17に接続する出口管C1及び弁V3を含む。これらのタンクにはコーンMを充填し、そして装置内で最も古いコーンが新鮮な水と接触しかつ最も古い水が新鮮なコーンと接触するように、工程用水を向流状態で浸漬タンク中を移動させる。
 このシステムでは、コーンは、浸漬タンク間を移動せず、水だけがタンク間を進んでいきそしてコーンは、コーン貯蔵サイロ(図示せず)から周期的に取り替えられる。新鮮なコーンを含むタンク中の酸性水を、約60ppm〜約100ppmの範囲のSO2 含有率に維持した場合は、このタンク内の温度は、約39℃〜約42℃に一時的に下げることができ、これによってこの浸漬タンクにおいて予備インキュベーションの条件が整う。例えば、LSWを抜き出す前に、所望のレベルに向けての還元糖の低減が始まり、それゆえ、約6%未満、好ましくは約4%未満、最も好ましくは約2%未満の還元糖含有率を有するLSWを得るために、本明細書に記載の補助工程に必要なインキュベーション時間の短縮につながる。
 本方法は、更に、抜出LSWのSO2 含有率を確立する方法の段階も含み得る。この方法は、抜出LSWが得られる浸漬装置への適切なSO2 の配給、LSWへの過酸化水素の添加及びこれらの組み合わせからなる群から選択することができる。
 抜出LSW中のSO2 含有率は、好ましくは、浸漬装置への適切なSO2 配給によって確立される。本発明者らは、コーンの種類及び浸漬速度に依存して約1,200ppm〜約2,500ppmの範囲の新鮮な酸性水中のSO2 含有率により、約20ppm〜約220ppmのSO2 含有率を有する抜出LSWが得られることを見出した。
 抜出LSW中のSO2 含有率は、補助インキュベーションを行う容器中にあるいは浸漬装置から抜き取った後であるが、ただしインキュベートを行う容器に入れる前のLSW中に直接過酸化水素を攪拌下に添加することによって完全にもしくは部分的に調節することもできる。SO2 の調節は、コーン浸漬工程から直接得られた抜出LSWが220ppmより高いSO2 含有率を有する場合に、インキュベーションに付すためにSO2 含有率を約220ppm未満に低減させるために必要である。SO2 含有率を低減するために必要な過酸化水素の量は、抜出LSW中のSO2 の量及び浸漬水の他の成分に依存する。しかし、一般的には、除去するSO2 約1ppm当たり過酸化水素が約1ppm必要である。本発明の最も好ましい態様では、LSW中の必要SO2 含有率は、浸漬装置への適切なSO2 配給によって確立し、そして必要ならば、抜出LSWに過酸化水素を加えてLSWのSO2 含有率を若干調節する。
 抜出LSWのインキュベーションは、LSWを汚染しないものならば、どのような適当な容器または反応器中でも行うことができる。このようなものには、例えばステンレススチール製またはファイバーガラス製の容器または反応器が挙げられる。この容器または反応器には、好ましくはヒートジャケットまたは他の伝熱システムを装備して、適当な温度を制御、維持できるようにする。また、この容器または反応器には、インキュベーションの間に抜出LSWを攪拌するための手段、例えばインペラー、スターラーまたは循環ポンプを装備してもよい。
 必ずしも必要なことではないが、LSWは、インキュベーションの間、非常に低速で連続的に攪拌するかあるいは毎時約3分〜約5分の間隔で断続的に攪拌することができる。一般的には、LSW中のSO2 含有率が約120ppm未満の場合に攪拌することが好ましく、そして本発明の好ましい方法の一つは、約33℃〜約48℃のインキュベーション温度でおおよそ毎時約1分〜約5分断続的に混合しながら約16時間〜約30時間インキュベートした、約60ppm〜100ppmの初期SO2 含有率を有するLSWを含む。攪拌もしくは混合しないことも、還元糖の含有率が少ない浸漬水を得ることを助長する。混合を行わない本発明の態様は、より長いインキュベーション時間、例えば約40時間〜約64時間のインキュベーション時間を必要とする程にSO2 含有率が高い場合、例えばSO2 含有率が約120ppm〜180ppmである場合に好ましい。
 好ましくは、インキュベーション時間の後は、抜出LSWは、還元糖含有率が約6%未満、好ましくは約4%未満、最も好ましくは約2%未満にまで低減されているので製薬工業等級の浸漬水に転化される。インキュベーション時間の後、インキュベートされたLSWは、還元糖を含まないかまたは実質的に含まない状態であることができる。還元糖含有率の低減の程度はインキュベーション時間に依存し、よって、本方法は好ましくは製薬工業等級の浸漬水を得るために使用し得るものであるが、本方法は、たとえ最終生成物が製薬用として有用でないとしても、抜出LSWの還元糖含有率を任意の程度で低減させるために使用することができる。インキュベーション時間の後、抜出LSWは、直接または部分的に蒸発させた後、液状製品として使用できるか、または乾燥して乾燥製品として使用することができる。
 本発明においては、乳酸菌の成長は、LSW中の残留SO2 によっては抑制されないが、乳酸の濃度によって抑制される。一般的に、LSW中で乳酸の濃度が約30%であると、菌の成長が完全に抑制される。乳酸菌は、好ましくは、コーン穀粒上の自然の微生物に由来するものであるが、必要ならば、商業的に入手が可能な乳酸菌、例えばラクトバシラスLH−32を加えることができる。抜出LSW中のSO2 含有率は、乳酸菌が還元糖を乳酸に完全に転化させるが、酵母にエチルアルコール及び二酸化炭素を生成させないための環境を供する。LSW中のSO2 含有率が比較的高い場合、例えば210ppmであるかもしくは約220ppmより高い場合、還元糖含有率の低下は非常にゆっくりとしたものになり、実際上は製薬工業等級の基準には到達しない。他方、LSW中のSO2 含有率が約20ppmより低い場合は、エチルアルコール及び二酸化炭素が乳酸と平行して生産される。
例1
 約140ppmの初期SO2 含有率を有するLSW3万5千ガロンを、標準的なコーン浸漬工程から、攪拌手段を備えそして温度管理された容器に抜き出した。H2 2 の20%溶液53リットルを、連続的に軽く攪拌しながら前記容器に加える。この際、SO2 含有率が約74ppmまで減少した。このLSWは、約11.6%の初期還元糖含有率を有していた。このLSWを、約39℃の一定の温度下に約48時間、前記容器中でインキュベートし、そしてインキュベーションの間に3〜5時間毎に1時間半攪拌した。インキュベーション時間の終わりには、還元糖含有率は約3.5%であった。
例2
 約50ppmの初期SO2 含有率を有するLSW3万5千ガロンを、標準的なコーン浸漬工程から、攪拌手段を備えそして温度管理された容器に抜き出した。このLSWは、約12%の初期還元糖含有率を有していた。このLSWを、約40℃の一定の温度下に約24時間インキュベートし、そして二時間毎に15分間攪拌した。インキュベーション時間の終わりには、還元糖含有率は約1.4%であった。
例3
 約140ppmの初期SO2 含有率を有するLSW3万5千ガロンを、標準的なコーン浸漬工程から、攪拌手段を備えそして温度管理された容器中に抜き出した。H2 2 の35%溶液100リットルを軽く攪拌しながら前記容器中に加えた。この際、SO2 含有率が約50ppmまで減少した。このLSWを、3〜5時間毎に1時間半攪拌しながら、約44℃の温度で約40時間インキュベートした。しかし、このインキュベーションでは、還元糖含有率は8%までしか減少しなかった。上記の段階で、3〜5時間間隔での攪拌を維持しながらインキュベーション温度を約38℃に低下させた場合は、還元糖含有率は、追加の24時間のインキュベーション時間の後に3%まで減少した。
例4
 18ppmの初期SO2 含有率を有するLSW1ガロンを、混合せずに、密閉した容器中40℃でインキュベートした。初期pH値は4.15であり、初期乾質固形物含有率は14.8%であり、そして初期還元糖含有率は11.4%であった。20時間インキュベートした後、SO2 含有率及び乾質固形物含有率は実質的に変化せず同じであったが、pH値は3.94にそして還元糖は8.4%に低下した。アルコール発酵の僅かな臭いが検知された。更に24時間インキュベートした後には、pH値は3.63に低下し、乾質固形物含有率は13.8%に減少しそして還元糖含有率は2.7%に減少した。強いアルコール発酵の臭いが検知され、また二酸化炭素の発生が目視観察された(気泡及び容器中の過圧)。
例5
 140ppmの初期SO2 含有率を有するLSW1ガロンを、混合せずに、密閉された容器中40℃でインキュベートした。初期pH値は4.03であり、初期乾質固形物含有率は10.6%であり、そして初期還元糖含有率は10.7%であった。20時間インキュベートした後、SO2 含有率は119ppmまで減少し、乾質固形物含有率は変化せずに実質的に同じであり、他方、pH値は3.82に低下しそして還元糖は7.8%に減少した。更に24時間インキュベートした後には、pH値は3.55に低下し、SO2 含有率は93ppmに減少し、乾質固形物含有率は変化せず同じままであり、そして還元糖含有率は1.7%に減少した。
例6
 216ppmの初期SO2 含有率を有するLSW1ガロンを、混合せずに、密閉された容器中40℃でインキュベートした。初期pH値は7.72であり、初期乾質固形物含有率は7.46%でありそして初期還元糖含有率は11.6%であった。20時間インキュベートした後、SO2 含有率は189ppmまで減少し、他方、乾質固形物含有率、pH値及び還元糖は実質的に変化せず同じままであった。更に24時間インキュベートした後、約44時間の全インキュベーション時間において、SO2 含有率は170ppmに減少し、pH値は3.69に低下し、乾質固形物含有率は変化せず、そして還元糖含有率は10.4%に減少したが、これは更にインキュベートを続けることによりいっそう減少することが予測された。
例7
 170ppmの初期SO2 含有率を有するLSW1ガロンを、密閉された容器中41℃でインキュベートした。この際、インキュベートを初めてから4時間後と24時間後に、短時間であるが激しく混合を行った。初期pH値は3.98であり、初期乾質固形物含有率は11.2%であり、そして初期還元糖含有率は12.9%であった。24時間インキュベートした後、SO2 含有率は128ppmまで減少し、乾質固形物含有率は変化せず、pH値は僅かに3.91に低下し、そして還元糖含有率は10.9%に減少した。更に24時間インキュベートした後、pH値は3.75に低下し、SO2 含有率は79ppmに減少し、乾質固形物含有率は僅かに11%に減少し、そして還元糖含有率は1.3%に減少した。
例8
 184ppmの初期SO2 含有率を有するLSW1ガロンを、密閉した容器中41℃でインキュベートした。この際、インキュベートしてから4時間後と24時間後に短時間であるが激しく混合を行った。初期pH値は3.95であり、初期乾質固形物含有率は10.7%であり、そして初期還元糖含有率は12.0%であった。24時間インキュベートした後、SO2 含有率は158ppmまで減少し、乾質固形物含有率は10.4%まで減少し、pH値は僅かに3.91に低下し、そして還元糖含有率は10.7%に減少した。更に24時間インキュベートした後、pH値は3.79に低下し、SO2 含有率は89ppmに減少し、乾質固形物含有率は僅かに10.0%に減少し、そして還元糖は1.4%に減少した。
例9
 56ppmの初期SO2 含有率を有するLSW1ガロンを41℃でインキュベートした。この際、インキュベートを始めてから24時間後に短時間であるが激しい混合を行った。混合した後、発泡及び僅かなアルコール臭が観察された。初期pH値は3.95であり、初期乾質固形物含有率は15.8%であり、そして初期還元糖含有率は12.1%であった。24時間インキュベートした後、SO2 含有率は30ppmまで減少し、乾質固形物含有率は変化せず、pH値は僅かに3.91に低下し、そして還元糖含有率は11.6%に減少した。更に24時間インキュベートした後、pH値は3.88に低下し、SO2 含有率は20ppmまで減少し、乾質固形物含有率は15%まで減少しそして還元糖は1.4%に減少した。
例10
 83ppmの初期SO2 含有率を有するLSW1ガロンを41℃でインキュベートした。この際、インキュベートを始めてから24時間後、そして再び48時間後に短時間であるが激しい混合を行った。インキュベーション48時間後に混合した後に、若干の気泡が観察されたが、アルコール臭はなかった。初期pH値は4.12であり、初期乾質固形物含有率は14.6%であり、そして初期還元糖含有率は12.4%であった。インキュベーション24時間後は、SO2 含有率は43ppmに減少し、乾質固形物含有率は変化せず、pH値は僅かに4.09に低下し、そして還元糖含有率は11.1%に減少した。更に24時間インキュベートした後、pH値は再び3.91に低下し、SO2 含有率は30ppmに減少し、乾質固形物含有率は13.8%に減少し、そして還元糖は1.6%に減少した。
コーン浸漬工程に使用したタンク群の側面立面図である。

Claims (23)

  1. 軽浸漬水中の還元糖含有率を低減する方法であって、コーン浸漬工程から抜き出した、約20ppm〜約220ppmのSO2 含有率を有する軽浸漬水を少なくとも約5時間インキュベートすることを含む、上記方法。
  2. SO2 含有率が、約50ppm〜約210ppmである、請求項1の方法。
  3. SO2 含有率が、約70ppm〜約140ppmである、請求項1の方法。
  4. 軽浸漬水中のSO2 含有率を調節するための追加的な段階を含む、請求項1の方法。
  5. 約1,200ppm〜約2,500ppmのSO2 含有率を有する新鮮な酸性水をコーン浸漬工程に導入する方法、軽浸漬水に過酸化水素を添加する方法またはこれらの組み合わせの方法からなる群から選択される方法によってSO2 含有率を調節する、請求項4の方法。
  6. 軽浸漬水を約33℃〜約48℃の温度でインキュベートする、請求項1の方法。
  7. 軽浸漬水を約5時間〜約60時間インキュベートする、請求項1の方法。
  8. 軽浸漬水を、約37℃〜約45℃の温度で約6時間〜約48時間、インキュベートする、請求項1の方法。
  9. 軽浸漬水を、インキュベーションの間に連続的に攪拌する、請求項1の方法。
  10. 軽浸漬水を、インキュベーションの間に断続的に攪拌する、請求項1の方法。
  11. 軽浸漬水を、インキュベーションの間、おおよそ毎時約1分間〜約5分間、攪拌する、請求項10の方法。
  12. 軽浸漬水を攪拌しない、請求項1の方法。
  13. コーン浸漬工程が浸漬装置を含んでなる、請求項1の方法。
  14. 浸漬装置が、一基または二基以上の浸漬タンクを含む、請求項13の方法。
  15. 約60ppm〜約100ppmのSO2 含有率及び約39℃〜約42℃の温度を有する、新鮮なコーンを含む浸漬タンク中で予備インキュベーションを行う、請求項13の方法。
  16. インキュベーション後の軽浸漬水が約6%未満の還元糖含有率を有する、請求項1の方法。
  17. インキュベーション後の軽浸漬水が約4%未満の還元糖含有率を有する、請求項1の方法。
  18. インキュベーション後の軽浸漬水が約2%未満の還元糖含有率を有する、請求項1の方法。
  19. インキュベーション後の軽浸漬水が実質的に還元糖を含まない、請求項1の方法。
  20. 請求項1の方法によって製造された、約6%未満の還元糖含有率を有する軽浸漬水。
  21. 乾燥された、請求項20の軽浸漬水。
  22. 軽浸漬水の還元糖含有率を低減する方法であって、約20ppm〜約220ppmのSO2 含有率を有する、コーン浸漬工程から抜き出された軽浸漬水を、約33℃〜約48℃の温度で少なくとも約5時間、インキュベートすることを含む上記方法。
  23. SO2 含有率が約50ppm〜約210ppmである、請求項22の方法。
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