JP2006265285A - Method for producing xylo-oligosaccharide - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はキシロオリゴ糖の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing xylooligosaccharides.
近年の健康ブームにより、消費者の健康に対する意識が軒並み高くなっている。それに伴い、健康食品の需要及び売り上げは年々飛躍的に増加しており、又「特定保健用食品」の認可を取得する企業も同様に増加している。特定保健用食品のなかで最も多くを占める素材はオリゴ糖であり、現在上市されているオリゴ糖の種類としてはフラクトオリゴ糖、大豆オリゴ糖、ガラクトオリゴ糖、マルトオリゴ糖、キシロオリゴ糖などがある。これらのオリゴ糖を摂取することにより腸内に生息する悪玉菌であるクロストリジウム属の菌数を減らし、相対的に善玉菌であるビフィズス菌を増加させる効果が得られる。これらオリゴ糖の中でも、例えば木片、トウモロコシのしん、わらなどの植物体中のヘミセルロースを原料として得られるキシロオリゴ糖は最小有効量が0.2〜0.7g/日(菓子総合技術センター発行、「オリゴ糖ハンドブック」)であり、他のオリゴ糖と比較して一桁少ない量で整腸効果が得られる。キシロオリゴ糖は、種々の植物体中に存在する多糖類であるキシランを加水分解することにより得られるオリゴ糖である。具体的には、トウモロコシのしん、木材、わらなどの原料に、酸・アルカリなどを用いた化学的処理や爆破などの物理的処理を施すか、又は高温高圧水による処理を施すなどし、さらに必要に応じて酵素処理するなどして、オリゴ糖を含む粗液として得られる。このようにして得られるオリゴ糖を含む粗液には、種々の有色・無色の不純物が含まれているため、食品添加物等の製品とするためには脱色精製処理が不可欠である。 Due to the recent health boom, consumers are becoming more aware of health. Along with this, the demand and sales of health foods have increased dramatically year by year, and the number of companies that obtain approval for “food for specified health use” has also increased. Oligosaccharides occupy the largest number of foods for specified health use, and the types of oligosaccharides currently on the market include fructooligosaccharides, soybean oligosaccharides, galactooligosaccharides, maltooligosaccharides, and xylooligosaccharides. By ingesting these oligosaccharides, the effect of reducing the number of Clostridium bacteria, which are bad bacteria that inhabit the intestines, and relatively increasing the number of Bifidobacterium, which are good bacteria, can be obtained. Among these oligosaccharides, for example, the minimum effective amount of xylo-oligosaccharides obtained from hemicellulose in plants such as wood chips, corn shin, and straw is 0.2 to 0.7 g / day (published by Confectionery Technical Center, “ Oligosaccharide handbook ”), which provides an intestinal effect in an amount that is an order of magnitude less than other oligosaccharides. Xylooligosaccharides are oligosaccharides obtained by hydrolyzing xylan, which is a polysaccharide present in various plant bodies. Specifically, raw materials such as corn shin, wood, straw, etc. are subjected to chemical treatment using acids and alkalis, physical treatment such as blasting, or treatment with high-temperature high-pressure water. It can be obtained as a crude liquid containing oligosaccharides by performing enzyme treatment as necessary. Since the crude liquid containing the oligosaccharide thus obtained contains various colored and colorless impurities, decolorization and purification treatment is indispensable in order to obtain products such as food additives.
従来、糖を含む粗液を精製する手段としては、イオン交換樹脂による処理が効果的であることが知られており、該処理は装置としてカラムを用いることで生産ラインへの組み込みが容易である点でも優れている。しかし、種類の異なるイオン交換樹脂を用い、少なくとも2〜3本のカラムを通過させる工程が必要であり、また、イオン交換樹脂への色素の不可逆な吸着が発生し、頻繁に樹脂の交換を行う必要があるためイオン交換樹脂の使用量が膨大になり、製造コストが著しく高くなってしまう。さらに、イオン交換樹脂による処理では非イオン性の不純物の除去を効率的に行うことが難しい。 Conventionally, as a means for purifying a crude liquid containing sugar, it is known that treatment with an ion exchange resin is effective, and the treatment can be easily incorporated into a production line by using a column as an apparatus. Also excellent in terms. However, it is necessary to use different types of ion exchange resins and pass through at least 2 to 3 columns, and irreversible adsorption of the dye to the ion exchange resin occurs, and the resin is frequently exchanged. Since it is necessary, the amount of ion-exchange resin used becomes enormous, and the manufacturing cost becomes extremely high. Furthermore, it is difficult to efficiently remove nonionic impurities by treatment with an ion exchange resin.
また、粒状活性炭を充てんしたカラムを用いて処理した後、イオン交換樹脂で処理する精製方法も広く行われている。しかし、一般的な粒状活性炭を用いる処理では脱色は比較的効果的に行えるが、例えば、苦みの原因になる無色の不純物の除去には効果が薄いため、イオン交換樹脂の精製負荷が大きい。 Moreover, after processing using the column filled with granular activated carbon, the purification method processed with ion exchange resin is also performed widely. However, in general treatment using granular activated carbon, decolorization can be performed relatively effectively. However, for example, the effect of removing colorless impurities that cause bitterness is low, and thus the purification load of the ion exchange resin is large.
さらに、オリゴ糖は単糖類に比べて粒状活性炭に吸着され易いため、オリゴ糖を含む粗液を活性炭処理により精製しようとすると、不純物ばかりでなく目的物であるオリゴ糖も活性炭に吸着され、収量が減少する。 Furthermore, since oligosaccharides are more easily adsorbed on granular activated carbon than monosaccharides, when trying to purify crude liquid containing oligosaccharides by activated carbon treatment, not only impurities but also the target oligosaccharide is adsorbed on activated carbon, yielding. Decrease.
また、キシロビオース含有ヘミセルロース液を強酸性陽イオン交換樹脂充填層に通液し、次いで溶離液を通液することによってクロマト分離を行い、不純物を主成分とする溶出区分と、糖を主成分とする溶出区分とに分画する方法が開示されている(特許文献1参照)。しかし、この方法では、数段階の工程が必要である上、精製度が十分でないため、後にイオン交換樹脂による処理を必要とする。この結果、得られるオリゴ糖液は非常に希薄なものとなり、濃縮に要する労力及びコストが増大する。又、この処理に用いるクロマト分離装置は高価なため、生産量が一定の量に満たない場合はコストがあわない。 In addition, chromatographic separation is carried out by passing a xylobiose-containing hemicellulose solution through a strongly acidic cation exchange resin packed bed and then passing through an eluent, and an elution section mainly containing impurities and a sugar as the main ingredient. A method for fractionation into elution sections is disclosed (see Patent Document 1). However, in this method, several steps are required, and the degree of purification is not sufficient, so that treatment with an ion exchange resin is required later. As a result, the resulting oligosaccharide solution becomes very dilute, increasing the labor and cost required for concentration. Further, since the chromatographic separation apparatus used for this treatment is expensive, there is no cost when the production amount is less than a certain amount.
本発明は上記課題に鑑み、オリゴ糖を含む粗液を精製する工程を簡略化し、かつ精製度の高いオリゴ糖液が得られるキシロオリゴ糖の製造方法を提供することを目的とする。特に、イオン交換樹脂による処理では効果的な除去が難しい非イオン性の不純物を、簡単に効率よく除去し、さらに精製処理によるオリゴ糖の損失の少ないキシロオリゴ糖の製造方法を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a method for producing a xylo-oligosaccharide that simplifies the process of purifying a crude liquid containing oligosaccharide and that provides an oligosaccharide liquid having a high degree of purification. In particular, the object is to provide a method for producing xylooligosaccharides that easily and efficiently removes nonionic impurities that are difficult to remove effectively by treatment with an ion exchange resin, and further reduces oligosaccharide loss by purification treatment. To do.
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、オリゴ糖を含む粗液に紫外線を照射することにより、粗液中の不純物、特にイオン交換樹脂では除去が難しいエステル化合物などの非イオン性の不純物を、イオン交換樹脂により簡単に除去できるイオン性化合物(酸)と、水よりも低沸点のアルコールとに分解できることを見出し、本発明を完成した。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor irradiates a crude liquid containing oligosaccharides with ultraviolet rays, thereby eliminating impurities in the crude liquid, particularly ester compounds that are difficult to remove with an ion exchange resin. The inventors have found that ionic impurities can be decomposed into an ionic compound (acid) that can be easily removed by an ion exchange resin and an alcohol having a boiling point lower than that of water, thereby completing the present invention.
本発明はすなわち、キシロオリゴ糖を含む粗液を精製してキシロオリゴ糖を得る方法であって、該粗液に紫外線を照射する工程を含むキシロオリゴ糖の製造方法を提供する。 That is, the present invention provides a method for producing a xylooligosaccharide by purifying a crude liquid containing xylooligosaccharide to obtain an xylooligosaccharide, which comprises a step of irradiating the crude liquid with ultraviolet rays.
紫外線を照射する時間は10分以上であることが望ましい。 The time for irradiating with ultraviolet rays is preferably 10 minutes or longer.
本発明のキシロオリゴ糖の製造方法によりキシロオリゴ糖を含む粗液の精製を行えば、従来多数の工程を組み合わせることが必要であり煩雑であった精製工程を簡略化し、精製度の高いキシロオリゴ糖液を得ることができる。特に、イオン交換樹脂による除去が難しい、非イオン性の不純物を効果的に除去することができる。 Purifying a crude liquid containing xylooligosaccharides by the method for producing xylooligosaccharides of the present invention simplifies the complicated purification process, which requires a combination of many conventional processes, and provides a highly purified xylooligosaccharide liquid. Obtainable. In particular, it is possible to effectively remove nonionic impurities that are difficult to remove with an ion exchange resin.
さらに、本発明の方法とイオン交換樹脂による処理を組み合わせて行った場合には、イオン交換樹脂に対する負荷を大幅に軽減することができ、イオン交換樹脂の再生や交換に要する労力及びコストを削減し、安価なキシロオリゴ糖を提供することができる。 Furthermore, when the method of the present invention and treatment with an ion exchange resin are performed in combination, the load on the ion exchange resin can be greatly reduced, reducing the labor and cost required for regeneration and replacement of the ion exchange resin. An inexpensive xylo-oligosaccharide can be provided.
また、精製処理によるオリゴ糖の損失も少なく、効率的なキシロオリゴ糖の製造方法を提供する。 Further, the present invention provides an efficient method for producing xylo-oligosaccharides with little loss of oligosaccharides due to purification treatment.
本発明の方法によれば、キシラン含有バイオマスを原料として得られる、キシロオリゴ糖を含む粗液を精製し、キシロオリゴ糖を製造することができる。キシラン含有バイオマスとしては、ほとんどすべての植物体を使用することができ、特に制限されないが、例えば、トウモロコシのしんや、白樺、ブナ、ミズナラなどの広葉樹はキシラン成分が多く含まれているため好適である。 According to the method of the present invention, a crude liquid containing xylo-oligosaccharide obtained from xylan-containing biomass as a raw material can be purified to produce xylo-oligosaccharide. Almost all plant bodies can be used as the xylan-containing biomass, and are not particularly limited. However, for example, hardwoods such as corn shin, white birch, beech, and Japanese oak are suitable because they contain a large amount of xylan components. .
キシロオリゴ糖を含む粗液は、このようなキシラン含有バイオマスを加水分解すること
により得られる。具体的には例えば、原料に酸・塩基などによる化学的処理や爆破などの物理的処理を施した後、酵素により分解する方法や、高温高圧水処理により加水分解抽出する方法などが知られている。高温高圧水処理による方法は、酸・塩基などを用いた場合のように後の中和処理が必要でなく、物理的処理を行う場合のように大がかりな装置が必要でない点で優れている。高温高圧水処理によりオリゴ糖を含む粗液を製造する場合であれば、チップ状や繊維状に粉砕した原料と水とを、例えばオートクレーブのような高温高圧処理可能な容器に入れ、加熱加圧すればよい。この際用いる水の量は特に制限されず、原料が水に浸漬していればよい。例えば、原料の乾燥重量に対して10〜150倍程度である。高温高圧水処理する際の温度は180〜200℃とするのがよい。処理時間は特に制限されないが、例えば5〜30分程度である。高温高圧水処理終了後、オリゴ糖を含む粗液は冷却コイル等により速やかに冷却し、ろ過や遠心分離などの処理により水に不溶の不純物を除去するとよい。
A crude liquid containing xylo-oligosaccharide can be obtained by hydrolyzing such xylan-containing biomass. Specifically, for example, a method in which a raw material is subjected to a chemical treatment such as acid or base or a physical treatment such as blasting and then decomposed by an enzyme, or a method of hydrolyzing and extracting by high-temperature high-pressure water treatment is known. Yes. The method using high-temperature and high-pressure water treatment is superior in that no subsequent neutralization treatment is required as in the case of using an acid / base, and a large-scale apparatus is not required as in physical treatment. In the case of producing a crude liquid containing oligosaccharides by high-temperature and high-pressure water treatment, the raw material and water crushed into chips and fibers are placed in a container capable of high-temperature and high-pressure treatment such as an autoclave and heated and pressurized. do it. The amount of water used at this time is not particularly limited as long as the raw material is immersed in water. For example, it is about 10 to 150 times the dry weight of the raw material. The temperature during the high-temperature and high-pressure water treatment is preferably 180 to 200 ° C. The processing time is not particularly limited, but is, for example, about 5 to 30 minutes. After completion of the high-temperature and high-pressure water treatment, the crude liquid containing the oligosaccharide may be quickly cooled with a cooling coil or the like, and impurities insoluble in water may be removed by a treatment such as filtration or centrifugation.
このようにして得られたキシロオリゴ糖を含む粗液は、不純物を含んでいるため通常茶褐色を呈し、苦みなどの雑味がある。不純物としてはキシロースの二次分解物であるフルフラールなどが確認されており、また、種々のリグニン由来の成分や、エステル化合物などが含まれている。本発明の方法は、これらのうち特にエステル化合物を効果的に除去するものである。 The crude liquid containing xylo-oligosaccharide thus obtained usually has a brown color due to impurities, and has a bitter taste such as bitterness. As impurities, furfural, which is a secondary decomposition product of xylose, has been confirmed, and various lignin-derived components, ester compounds, and the like are included. Of these, the method of the present invention particularly effectively removes the ester compound.
上述のようにして得られたキシロオリゴ糖を含む粗液に紫外線を照射すればよいが、粗液が着色成分を含んでいると、紫外線の透過を阻害して好ましくないため、紫外線の照射を行う前に、例えば活性炭処理などの適宜な方法により着色成分を除去しておくのが好ましい。活性炭処理は、粒状活性炭を充填したカラムを通過させたり、粗液中に粉末状活性炭を添加して撹拌した後、ろ過等の操作により活性炭を除去する等の方法により行うことができる。 The crude liquid containing xylo-oligosaccharide obtained as described above may be irradiated with ultraviolet rays. However, if the crude liquid contains a coloring component, it is not preferable because the ultraviolet rays are not transmitted. Prior to this, it is preferable to remove the coloring component by an appropriate method such as activated carbon treatment. The activated carbon treatment can be performed by a method such as passing through a column filled with granular activated carbon, adding powdered activated carbon to the crude liquid and stirring, and then removing the activated carbon by an operation such as filtration.
紫外線は、例えばブラックライトランプ、ケミカルランプ、水銀ランプ、メタルハライドランプなどの適宜な紫外線ランプを使用して照射することができ、その照射方法は特に制限されない。紫外線としては、250nm以上、特に300nm以上の長波長の紫外線を照射するのが好ましい。このことや、大出力での使用が可能であること、保守が容易であることなどから、高圧水銀ランプを好適に使用することができる。 Ultraviolet rays can be irradiated using an appropriate ultraviolet lamp such as a black light lamp, a chemical lamp, a mercury lamp, or a metal halide lamp, and the irradiation method is not particularly limited. As the ultraviolet rays, it is preferable to irradiate ultraviolet rays having a long wavelength of 250 nm or more, particularly 300 nm or more. In view of this, it is possible to use at high output, and maintenance is easy, and therefore, a high-pressure mercury lamp can be preferably used.
紫外線照射は、処理しようとする粗液を紫外線の透過を阻害しない適宜な容器に入れて行えばよく特に制限されない。容器の形状等も特に制限されず、粗液全体に紫外線を照射できるものであればよい。なお、紫外線を照射すると粗液は発熱し、水温が上昇する(通常60〜70℃程度)。これにより粗液中の水の蒸発が促され、濃縮効果も得られるため、紫外線照射中、容器は閉鎖せず、かつ空気と粗液とが接触する面積を多くするほうがよい。また、粗液の表面積を大きくすることにより紫外線の照射をまんべんなく、効率よく行うことができるため、好ましい。紫外線の照射は、一方向から行ってもよく、多方向から行ってもよい。例えば、粗液を夾んで上からと下からとの二方向から照射する場合などである。 Irradiation with ultraviolet rays is not particularly limited as long as the crude liquid to be treated is placed in an appropriate container that does not impede transmission of ultraviolet rays. The shape of the container is not particularly limited as long as it can irradiate the entire crude liquid with ultraviolet rays. In addition, when irradiated with ultraviolet rays, the crude liquid generates heat and the water temperature rises (usually about 60 to 70 ° C.). As a result, evaporation of water in the crude liquid is promoted and a concentration effect is also obtained. Therefore, it is better not to close the container during ultraviolet irradiation and to increase the area where the air and the crude liquid come into contact. In addition, it is preferable to increase the surface area of the crude liquid because the irradiation of ultraviolet rays can be performed efficiently and evenly. Irradiation with ultraviolet rays may be performed from one direction or from multiple directions. For example, it is a case where the crude liquid is poured and irradiated from two directions, from above and from below.
紫外線の照射は、粗液を静置した状態で行ってもよく、撹拌又は循環させながら行ってもよい。紫外線の照射はバッチ方式で行ってもよく、例えばベルトコンベアなどの装置を使用して連続方式で行うこともできる。 Irradiation with ultraviolet rays may be performed in a state where the crude liquid is allowed to stand, or may be performed while stirring or circulating. Irradiation with ultraviolet rays may be performed in a batch system, and for example, it may be performed in a continuous system using an apparatus such as a belt conveyor.
紫外線の照射時間は特に制限されないが好ましくは10〜150分程、より好ましくは20分以上、特に好ましくは30分以上行うのがよい。紫外線の照射時間が10分未満では本発明の効果が十分に得られず、150分以上照射しても効果はほとんど変わらない。 The irradiation time of ultraviolet rays is not particularly limited, but is preferably about 10 to 150 minutes, more preferably 20 minutes or more, and particularly preferably 30 minutes or more. When the irradiation time of ultraviolet rays is less than 10 minutes, the effect of the present invention cannot be sufficiently obtained, and even if irradiation is performed for 150 minutes or more, the effect is hardly changed.
上述の紫外線を照射する工程を経ることにより、波長280nmに吸収のある不純物を大幅に低減させることができる。後に実施例において詳しく説明するが、この不純物はエステル化合物であると考えられ、紫外線を照射することにより、対応する酸とアルコールとに分解される。エステル化合物はイオン交換樹脂による処理で除去することが難しいが、紫外線照射により生じた酸はイオン交換樹脂処理により容易に除去することができ、アルコールは通常水よりも低沸点であるため、加熱蒸発させることにより容易に取り除くことができる。 By going through the above-described ultraviolet irradiation step, impurities having absorption at a wavelength of 280 nm can be significantly reduced. As will be described later in detail in Examples, this impurity is considered to be an ester compound, and is decomposed into a corresponding acid and alcohol by irradiation with ultraviolet rays. Ester compounds are difficult to remove by treatment with an ion exchange resin, but the acid produced by UV irradiation can be easily removed by treatment with an ion exchange resin, and alcohol has a lower boiling point than water, so it is heated and evaporated. Can be easily removed.
紫外線を照射する工程は、活性炭処理等の脱色工程の後すぐに設けてもよく、脱色工程の後、イオン交換樹脂によりイオン性の不純物を除去する工程を設け、その後に設けてもよい。さらに、その他公知の精製処理と組み合わせて行うことも特に制限されない。 The step of irradiating with ultraviolet rays may be provided immediately after a decoloring step such as activated carbon treatment, or after the decoloring step, a step of removing ionic impurities with an ion exchange resin may be provided and then provided. Furthermore, it is not particularly limited to be performed in combination with other known purification treatments.
本発明によれば、簡単な処理による除去が困難であり、従来数種類のイオン交換樹脂による処理を行うなど、煩雑な処理により除去されていた無色の不純物、特に非イオン性の不純物を、簡単な処理により除去することができ、又その精製度も高い。本発明の方法と他の処理を組み合わせてさらに精製度を高めようとする場合も、本発明の方法に要する労力及び時間は少ないので、手軽に実施できる。さらに、従来の多くの処理方法では、処理過程において糖液が希釈されることとなり、後の濃縮工程に大きな労力を要していたが、本発明の方法では、オリゴ糖を含む粗液が希釈されることはなく、むしろ濃縮されることも期待される。このようにして得られた高純度のキシロオリゴ糖液は、例えばエバポレーター等により濃縮し、キシロオリゴ糖を高濃度に含む糖液として使用してもよく、さらに適宜な方法によりキシロオリゴ糖を単離してもよい。 According to the present invention, it is difficult to remove by simple treatment, and colorless impurities, particularly nonionic impurities, which have been removed by complicated treatment such as treatment with several types of ion exchange resins in the past can be easily obtained. It can be removed by treatment and the degree of purification is high. Even when it is intended to further increase the degree of purification by combining the method of the present invention with other treatments, it can be carried out easily because less labor and time are required for the method of the present invention. Further, in many conventional processing methods, the sugar solution is diluted in the processing process, and a large amount of labor is required for the subsequent concentration step. However, in the method of the present invention, the crude solution containing the oligosaccharide is diluted. It is not expected to be concentrated. The high-purity xylo-oligosaccharide solution thus obtained may be concentrated by, for example, an evaporator, and may be used as a saccharide solution containing xylo-oligosaccharide at a high concentration, or the xylo-oligosaccharide may be isolated by an appropriate method. Good.
以下に実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら制限されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
[キシロオリゴ糖を含む粗液の製造]
粉砕機でチップ状にしたキシラン含有バイオマス10gと純水100gとをオートクレーブに入れ、バンドヒーターで190℃に加熱した。オートクレーブ内の温度が190℃に達してから10分間この温度を保持し、高温高圧水処理を行った。高温高圧水処理終了後速やかに室温まで冷却した。得られた抽出液を遠心分離し、ついで 0.2μmのフィルターでろ過して不溶成分を除去した。さらに未分解のキシラン成分をキシロオリゴ糖に変換するためにAspergillus niger由来のキシラナーゼを用いて酵素加水分解を行った。この加水分解処理液に、粉末活性炭を該液中の糖成分に対して25重量%添加して1時間撹拌を行った。ろ過により活性炭を除去した。さらに陰イオン交換樹脂(オルガノ社製:商品名「アンバーライトIRA96SB」)15mlを充填したカラム(内径1mc、高さ20cm)に通液し(通液条件・流速:1ml/min、温度:室温、溶離液:水)、キシロオリゴ糖を含む粗液を得た。なお、得られたキシロオリゴ糖を含む粗液は無色透明であるが、不純物を含んでおり、この不純物は紫外吸光分析では280nmに吸収を示す。
[Production of crude liquid containing xylooligosaccharide]
10 g of xylan-containing biomass and 100 g of pure water chipped with a pulverizer were placed in an autoclave and heated to 190 ° C. with a band heater. This temperature was maintained for 10 minutes after the temperature in the autoclave reached 190 ° C., and high-temperature high-pressure water treatment was performed. It cooled to room temperature immediately after completion | finish of a high temperature / high pressure water treatment. The obtained extract was centrifuged and then filtered through a 0.2 μm filter to remove insoluble components. Furthermore, in order to convert the undegraded xylan component into xylo-oligosaccharides, enzymatic hydrolysis was performed using xylanase derived from Aspergillus niger. To this hydrolysis treatment liquid, 25% by weight of powdered activated carbon was added to the sugar component in the liquid and stirred for 1 hour. The activated carbon was removed by filtration. Further, the solution was passed through a column (inner diameter: 1 mc, height: 20 cm) packed with 15 ml of an anion exchange resin (manufactured by Organo: trade name “Amberlite IRA96SB”) (liquid passage conditions / flow rate: 1 ml / min, temperature: room temperature, Eluent: water), a crude liquid containing xylooligosaccharide was obtained. The obtained crude liquid containing xylo-oligosaccharide is colorless and transparent, but contains impurities, and the impurities absorb at 280 nm in ultraviolet absorption analysis.
(実施例1)
上述のようにして得られたキシロオリゴ糖を含む粗液に、水銀ランプを用いて紫外線を60分間照射してキシロオリゴ糖液を得た。
Example 1
The crude liquid containing xylo-oligosaccharide obtained as described above was irradiated with ultraviolet rays for 60 minutes using a mercury lamp to obtain a xylo-oligosaccharide liquid.
(実施例2)
紫外線の照射時間を30分にした以外は実施例1と同様の操作を行い、キシロオリゴ糖液を得た。
(Example 2)
A xylooligosaccharide solution was obtained in the same manner as in Example 1 except that the ultraviolet irradiation time was changed to 30 minutes.
(実施例3)
紫外線の照射時間を120分にした以外は実施例1と同様の操作を行い、キシロオリゴ糖液を得た。
(Example 3)
A xylooligosaccharide solution was obtained in the same manner as in Example 1 except that the ultraviolet irradiation time was 120 minutes.
(実施例4)
紫外線の照射時間を10分にした以外は実施例1と同様の操作を行いキシロオリゴ糖液を得た。
Example 4
A xylooligosaccharide solution was obtained in the same manner as in Example 1 except that the ultraviolet irradiation time was changed to 10 minutes.
(比較例1)
[キシロオリゴ糖を含む粗液の製造]で得られた粗液を、70℃に加熱したオーブンに入れ、60分間加熱処理し、キシロオリゴ糖液を得た。
(Comparative Example 1)
The crude liquid obtained in [Production of crude liquid containing xylooligosaccharide] was placed in an oven heated to 70 ° C. and heat-treated for 60 minutes to obtain a xylooligosaccharide liquid.
(比較例2)
[キシロオリゴ糖を含む粗液の製造]で活性炭処理までを行い、陰イオン交換樹脂を充填したカラムに通液する処理を行わず、粗液の製造を行った。この粗液を、強陰イオン交換樹脂(オルガノ社製:商品名「アンバーライトIRA410J CL」)で処理し、次いで強陽イオン交換樹脂(オルガノ社製:商品名「アンバーライトIR120B Na」)、さらに弱陰イオン交換樹脂(オルガノ社製:商品名「アンバーライトIRA96SB」)による処理を行いキシロオリゴ糖液を得た。それぞれのイオン交換樹脂による処理は、イオン交換樹脂15mlをカラム(内径1cm、高さ20cm)に充填し、このカラムに粗液を通液した。通液条件は、流速:1ml/min、温度:室温、溶離液:水である。なお、この3種類のイオン交換樹脂による処理は、本発明者の検討によれば、イオン交換樹脂による精製処理のうち、最高の精製度を達成できる方法である。
(Comparative Example 2)
In [Production of crude liquid containing xylooligosaccharide], the treatment up to activated carbon was performed, and the crude liquid was produced without performing the treatment of passing through a column filled with an anion exchange resin. This crude liquid was treated with a strong anion exchange resin (manufactured by Organo: trade name “Amberlite IRA410J CL”), then a strong cation exchange resin (manufactured by Organo: trade name “Amberlite IR120B Na”), Treatment with a weak anion exchange resin (manufactured by Organo Corporation: trade name “Amberlite IRA96SB”) was performed to obtain a xylooligosaccharide solution. In the treatment with each ion exchange resin, 15 ml of ion exchange resin was packed in a column (inner diameter 1 cm,
(試験評価)
[キシロオリゴ糖を含む粗液の製造]で得られたキシロオリゴ糖を含む粗液、及び実施例、比較例で得られたキシロオリゴ糖液について、280nmにおける吸光度を測定することにより、これらの液中に含まれる不純物の相対的な濃度を測定した。測定結果を表1に示す。
(Test evaluation)
By measuring the absorbance at 280 nm of the crude liquid containing xylo-oligosaccharide obtained in [Production of crude liquid containing xylo-oligosaccharide] and the xylo-oligosaccharide liquid obtained in Examples and Comparative Examples, The relative concentration of impurities contained was measured. The measurement results are shown in Table 1.
[キシロオリゴ糖を含む粗液の製造]で得られた紫外線照射処理をしていない粗液、実施例1、比較例1で得られたキシロオリゴ糖液についてHPLC測定を行った。測定結果を示すチャートを図1に示す。
HPLC測定条件
・カラム:TOSO TSKgelSCX(×2)
・溶離液:水
・検出器:RI
The crude liquid not subjected to the ultraviolet irradiation treatment obtained in [Production of crude liquid containing xylooligosaccharide] and the xylooligosaccharide liquid obtained in Example 1 and Comparative Example 1 were subjected to HPLC measurement. A chart showing the measurement results is shown in FIG.
HPLC measurement conditions / column: TOSO TSKgelSCX (× 2)
・ Eluent: Water ・ Detector: RI
実施例で行ったように、10〜120分程度紫外線照射することにより、液温が60〜70℃まで上昇する。比較例1は、不純物の減少が熱によるものである可能性について検討するために行った。表1に示すように、比較例1では不純物の減少はほとんどみられないため、不純物の減少は、熱ではなく、紫外線によるものであることがわかる。 As performed in the examples, the liquid temperature rises to 60 to 70 ° C. by irradiating with ultraviolet rays for about 10 to 120 minutes. Comparative Example 1 was conducted to examine the possibility that the decrease in impurities was due to heat. As shown in Table 1, since there is almost no decrease in impurities in Comparative Example 1, it can be seen that the decrease in impurities is not due to heat but due to ultraviolet rays.
次に、紫外線照射により減少している不純物を同定するために検討を行った。 Next, studies were conducted to identify impurities that were reduced by UV irradiation.
〈酸・アルカリ耐性〉
木材を蒸煮処理した際には酢酸が発生するが、280nmに吸収を持つ不純物はこの酢酸によって分解されずに残存していることから、弱酸に対して安定であることがわかる。キシロオリゴ糖を含む粗液に水酸化ナトリウムを0.5規定となるように添加して1時間30分静置したところ、280nmに吸収を持つ不純物は減少した。これらのことから不純物は、エステル化合物であると予想される。
〈GC/MS測定〉
[キシロオリゴ糖を含む粗液の製造]で得られた紫外線照射をしていない粗液をHPLCにより分離採取して、280nmに吸収がみられる分画についてGC/MS測定を行った。この分画に主に存在する化合物は酢酸エステルであることが判明した。MSの開裂パターンから、最も近いと思われる化合物は酢酸イソプロピルであり、比較的近いと思われる化合物は酢酸アリルであるが、完全な同定には至らなかった。なお、酢酸エチルを水に添加し、実施例2と同様に30分間紫外線の照射を行ったところ、紫外線照射後の液からは酢酸エチルは検出されなかった。
<Acid / alkali resistance>
When wood is steamed, acetic acid is generated, but impurities having an absorption at 280 nm remain undecomposed by this acetic acid, indicating that it is stable against weak acids. When sodium hydroxide was added to the crude liquid containing xylooligosaccharide so as to have a concentration of 0.5 N and allowed to stand for 1 hour 30 minutes, impurities having absorption at 280 nm decreased. From these facts, the impurities are expected to be ester compounds.
<GC / MS measurement>
The crude liquid which was not irradiated with ultraviolet rays obtained in [Production of crude liquid containing xylooligosaccharide] was separated and collected by HPLC, and GC / MS measurement was performed on the fraction having absorption at 280 nm. The compound mainly present in this fraction was found to be acetate. From the MS cleavage pattern, the closest compound was isopropyl acetate, and the relatively similar compound was allyl acetate, but was not fully identified. When ethyl acetate was added to water and irradiated with ultraviolet rays for 30 minutes in the same manner as in Example 2, ethyl acetate was not detected from the solution after ultraviolet irradiation.
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