JP2010517522A - 高果糖の果糖シロップの調製方法およびその設備 - Google Patents

Abstract

本発明は、ソルビトールを含む果物、とりわけ、リンゴ、ナシ、スモモ、プルーン、モモ、ネクタリン、アンズ、ブドウなどのうちの少なくとも１つを用い、そこから第１のジュースを抽出して実施される高果糖の糖シロップの調製方法に関する。その第１のジュースは、ＩＣＵＭＳＡ値４５未満の色と０．４％未満の電気伝導率灰分率をもつ清澄化・脱塩糖液が得られるように処理する。次いで、該清澄化・脱塩糖液をショ糖が果糖とブドウ糖に加水分解されるように処理する。ブドウ糖から果糖への異性化を行う。出発物質に天然に含まれるソルビトールを除去する。

Description

本発明は高果糖の糖シロップの分野に関する。本発明は、より詳細には、果糖含有量の高い糖シロップを果物から調製する方法および設備に関する。

果糖は、その感覚器刺激性（フルーティな香味、口中での清涼感）やそのダイエット効果（ショ糖の１．５倍という甘味の強さ、腸管吸収速度の遅さ、インスリンに依存しない代謝、血糖指数の低さ）により、今日では産業的重要度の高い物質となっている。その消費はもはや果物の消費に帰されるものではなく、今や農産物加工産業の様々な加工品（甘味料、甘味飲料、ジャム、アイスクリーム、菓子類など）の消費と強く結びついたものとなっている。

産業規模では、果糖の調製には、ブドウ糖から果糖への変換を可能にするグルコースイソメラーゼ活性を有する酵素（フランス特許第２０７３６９７号）の利用が必要となる。こうした背景のもと、これまで、ブドウ糖の供給源としては主に２種類の植物性原料が提案されてきた。
− デンプンに富む植物（基本的にトウモロコシ、小麦、ジャガイモなど）で、そこから抽出したデンプンを加水分解してブドウ糖を得た後、最終的にそのブドウ糖を果糖に変換する。
− 糖分を含む植物（基本的にサトウキビ、テンサイ）で、それらからジュースを抽出し、それを（例えば、米国特許第６４０６５４８号に記載されている方法により）処理することによって、ショ糖の清澄化・脱塩糖液を得る。このショ糖は、次いで（例えば、米国特許第６９１６３８１号に記載されている方法により）加水分解されて単糖、ブドウ糖および果糖の組成物とされる。ブドウ糖は精製され、次いで果糖に変換されて、当初の果糖比率が高められる。

さらに、チコリの根、ダリアの球根、キクイモの塊茎から集めたイヌリン（果糖の多糖類）を加水分解することによって果糖を濃縮した組成物を調製する方法も提案されている。

本発明の目的は、糖分を含む植物、デンプンに富む植物および／またはイヌリンに富む植物を除く出発物質に対して実施することができる高果糖の糖シロップの調製方法を提案することにある。

本明細書全体を通して、「高果糖の糖シロップ」という表現は、乾燥固形分の全重量に対して少なくとも９５％の果糖、および／または糖分の全重量に対して少なくとも９８％の果糖を含んだ糖の濃縮組成物を指すものとして使用する。簡単のため、そのような糖シロップを指すものとして「本発明による果糖シロップ」という表現を用いる場合もある。

本発明は、産業規模で利用するための方法であって、とりわけその働き、出発物質の選択、および最終物質の品質において、「果糖シロップ」の従来の調製方法と競争できる方法を提案することを目的とする。

本発明は、さらに、そのような方法を実施することができる産業設備を提案することを目的とする。

そのために、本発明は、高果糖の糖シロップの調製方法であって、
− 出発物質である少なくとも１つの植物性原料から、清澄化・脱塩糖液を調製し、
− ショ糖が果糖とブドウ糖に加水分解されるように前記清澄化・脱塩糖液を処理し、それによって果糖画分（第１の果糖画分という）とブドウ糖画分とを含む単糖組成物を得、
− 第１の果糖画分からブドウ糖画分を分離し、そのブドウ糖画分に含まれるブドウ糖の果糖への異性化を行って新たな果糖画分（第２の果糖画分という）を形成し、
− 第１と第２の果糖画分を合わせ、それを濃縮して果糖に富む糖シロップにする方法に関する。

本発明による調製方法は、
１）出発物質である少なくとも１つの植物性原料が、天然にソルビトールを含む少なくとも１つの果物に由来するものであること、および
２）ソルビトールを少なくとも部分的に除去する工程を含むことを特徴とする。

本発明によれば、有利には、前記植物性原料は、リンゴ、ナシ、スモモ、プルーン、モモ、ネクタリン、アンズ、ブドウの中から選ばれる少なくとも１つの果物に由来する。換言すれば、本発明による高果糖の糖シロップの調製方法は、リンゴ、ナシ、スモモ、プルーン、モモ、ネクタリン、アンズ、ブドウの中から選ばれる少なくとも１つの果物に対して実施されるものであることを特徴とする。

本発明によれば、有利には、前記植物性原料から第１のジュースを抽出し、それを処理することによって、色がＩＣＵＭＳＡ値４５未満、電気伝導率灰分率が０．４％未満の清澄化・脱塩糖液を得る。この第１のジュースは、１種類または複数種の果物から、果物ジュースのあらゆる抽出法、とりわけ粉砕−濾過および／または圧搾によって得ることができる。この第１のジュースは、１種類または複数種の果物から果物ジュースを抽出することによってそれぞれ得られた複数の果物ジュースの混合物からなるものでもよい。

本発明による方法は、ソルビトールを少なくとも部分的に除去する工程をさらに含むことも特徴とする。このソルビトールは、出発物質である植物性原料の組成中に含まれる少なくとも１つの果物に天然に存在するものである。

したがって、本発明は、リンゴ、ナシ、スモモ、プルーン、モモ、ネクタリン、アンズ、ブドウなど、ソルビトールが天然に含まれる果物の加工のために特に適合された高果糖の糖シロップの調製方法に関する。本発明が対象とする果物は、ヨーロッパ、とりわけフランスで非常に多く生産されている果物であるだけでなく、毎年高い比率で需給調整が行われている果物でもある。本発明は、これらの果物に新しい産業加工の道を切りひらく点において有利である。

本発明による方法は、ショ糖の加水分解後にブドウ糖画分と果糖画分を分離する工程と、ブドウ糖を果糖に変換する工程とを含むタイプのものであり、これは、糖分を含む植物に対してこれまで実施されてきた果糖シロップの調製の場合と同じである。

この点に関して、本発明が対象とする果物（リンゴ、ナシ、スモモ、プルーン、モモ、ネクタリン、アンズ、ブドウ）の物理化学的性質および組成は、糖分を含む植物とは大きく異なっており、そのため、そのままの状態のそれらの原料に対して、これまで糖分を含む植物に対して使用されてきたような抽出方法および加工方法を適用するわけには行かず、それらの果物は初めからその種の利用に適したものとなりようがないことに留意すべきである。

具体的には、本発明による方法では、第１のジュースの抽出工程およびその第１のジュースを脱色・脱塩糖液にするための処理工程の作業パラメータは、果物中の糖類を、果糖だけでなく、これらの果物中に同様に天然に含まれるショ糖およびブドウ糖もあわせて、簡便かつ迅速に回収することができるように正確に決定される。

同様に、本発明による方法では、第１のジュース（出発物質から直接採った原ジュース）の清澄化工程および脱塩工程は、色がＩＣＵＭＳＡ値４５未満、電気伝導率灰分率が０．４％未満の清澄化・脱塩糖液を間違いなくもたらすように個別的に決定された、非常に独特な精製原理および実施パラメータに従って行われる。

実際のところ、発明者らは、そうした脱色・脱塩糖液を得ることが、その後の工程、とりわけ、
− 脱色・脱塩糖液に含まれるショ糖の加水分解による単糖組成物の調製
− ブドウ糖と果糖の分離およびソルビトールの除去
− ブドウ糖から果糖への異性化
の各工程の円滑な進行を、そして最終的には高品質の果糖シロップの生産を相当部分まで条件づけることを確認した。

本発明によれば、有利には、清澄化・脱塩糖液を得るために、第１のジュースを、
・ ５０００〜１４０００ｇ程度の遠心分離、
・ １ｋＤａ〜５０ｋＤａのカットオフ値をもつ多孔質膜による限外濾過、
・ 前記第１のジュースのイオン電荷を少なくとも部分的に除去できるように作業パラメータを選んで行う電気透析、
・ 陰イオン交換樹脂によるクロマトグラフィーおよび陽イオン交換樹脂によるクロマトグラフィー
の各処理工程にかける。

前記清澄化・脱塩糖液の調製工程はこの順序で行われる。ただし、（それぞれの調製工程の途中および／または相前後する２つの工程の間に）中断が設けられることや、それら各工程の間に追加の工程が挟まれることを排除するものではない。

本発明による方法の遠心分離工程および限外濾過工程の作業パラメータは、第１のジュースに含まれる懸濁粒子を少なくとも部分的に除去できるように、さらに６５０ｎｍで測定した光学濃度が０．１０Ｕ未満である清澄化ジュースが得られるように特に選ばれる。そのため、本発明では、有利には、遠心分離は５０００ｇで行われ、限外濾過は、約２．５ｋＤａのカットオフ値をもつ限外濾過膜を用いて約７バールの膜透過圧力をかけて行われる。

本発明の具体的な一実施形態によれば、脱色・脱塩糖液を調製するために、遠心分離にかける前の第１のジュースに対して、ペクチン分解活性を有する少なくとも１種の酵素を作用させる。これには、有利には、特にワイン産業および／または果物ジュース産業で澱下げ工程および／または清澄化工程用に開発されている酵素を使用することができる。

同様に、本発明による方法の限外濾過工程およびクロマトグラフィー工程用の作業パラメータは、電気伝導率灰分率が０．４％未満の脱塩ジュースが得られるように特に選ばれる。そのために、本発明によれば、有利には、５０℃での電気伝導率が８００μＳ・ｃｍ^−１未満の液体組成物が得られるように選んだ作業パラメータで電気透析を行う。実施の例を挙げれば、有利には陽イオン膜ＣＭＸｓｂ（ＭＩＴＳＵＢＩＳＨＩ）および陰イオン膜ＡＸＥ０１および／またはＡＳＷ（ＭＩＴＳＵＢＩＳＨＩ）を使用する。膜の間にかける電圧は１４Ｖ程度である。

イオン交換樹脂によるクロマトグラフィーに関しては、有利には強い陽イオン樹脂を用いた陽イオン交換クロマトグラフィーを行い、有利には弱い陰イオン樹脂を（場合によって強い陰イオン樹脂と組み合わせて）用いた陰イオン交換クロマトグラフィーを行う。

一般に認められているところにより、陽イオン樹脂または陰イオン樹脂は、そのイオン化傾向に従って、強いまたは弱いと言われる。強い陽イオン樹脂は、ｐＨにかかわらず、非常に強くイオン化されるもので、とりわけ、スルホン酸基を有する樹脂がこれに当たる。一方、弱い陰イオン樹脂は、強い酸性環境中ではイオン化しないもので、とりわけ、カルボキシル基を有する樹脂や、カルボキシメチル基を有する樹脂がこれに当たる。最もよく利用される強い陰イオン樹脂は、第四級アミノ基を有する樹脂、および第三級アミノ基を有する樹脂である。最もよく利用される弱い陰イオン樹脂は、第一級および第二級アミノ基を有する樹脂である。

本発明では、イオン交換樹脂によるクロマトグラフィーは、０．４％未満、好ましくは０．２％未満の電気伝導率灰分率をもつ脱色・脱塩糖液が得られるように適合された作業パラメータを選んで行われる。

電気伝導率灰分（基本的に無機塩、無機物および有機酸の含有量に関係する）は、従来法で２８°Ｂの糖溶液に対して２０℃で行う電気伝導率測定（すなわち、電気伝導率の測定）によって求められる。３．１３μＳ／ｃｍの電気伝導率は０．００１８％の電気伝導率灰分に相当する。

本発明によれば、得られた脱色・脱塩糖液は、続いてショ糖の加水分解にかけなければならない。そこで、β−Ｄ−フルクトフラノシダーゼ活性を有する酵素（一般にインベルターゼと呼ばれるもの）による酵素的加水分解を行う。本発明によれば、有利には、この酵素を固定化した状態で利用する。

ショ糖の加水分解が完了した段階で、主にブドウ糖と果糖からなる単糖組成物を回収するが、そのうち、ブドウ糖については果糖への変換を行う。ブドウ糖を果糖に変換するには、有利には、グルコースイソメラーゼ活性を有する酵素を固定化した状態で利用する。

とはいえ、本発明に従って調製される単糖組成物には、ソルビトールも無視できない量で含まれている。このソルビトールは、出発物質である植物性原料の少なくとも１つの果物に由来するもので、脱色・脱塩糖液にも、本発明に従って調製される単糖組成物内にも存在するが、本発明による方法の実施の過程で少なくとも部分的に除去しなければならない。

このような状況において、発明者らは、ソルビトールのこの少なくとも部分的な除去は、溶離クロマトグラフィーによって行うことができることを突き止めた。しかも、この除去は、果糖とソルビトールの間の選択的な溶離クロマトグラフィーによって迅速かつ簡便に行うことができた。そうするために、本発明による方法の好ましい一実施形態では、以下に述べるような精製工程および異性化工程で単糖組成物を処理する。

単糖組成物を、ブドウ糖−果糖分離のために適合されたＣａ^２＋陽イオン樹脂カラムで溶離クロマトグラフィーにかける。それにより、果糖画分とブドウ糖画分を得る。ソルビトールはこれら２つの画分に分配されて存在する。この果糖画分は、本発明で言う第１の果糖画分に相当する。

次に、そうして得られたブドウ糖画分について、ブドウ糖から果糖への異性化を行う。続いて、ブドウ糖−果糖分離のために適合されたＣａ^２＋陽イオン樹脂カラムで溶離クロマトグラフィーを行う。本発明で言う第２の果糖画分に相当する新たな果糖画分を回収する。

前記第１と第２の果糖画分を合わせることによって新たな果糖画分を形成する。その新たな果糖画分を、果糖−ソルビトール分離のために適合されたＣａ^２＋陽イオン樹脂カラムで溶離クロマトグラフィーにかける。最終的な果糖画分のソルビトール含有量が（当該画分の）乾燥固形分の全重量に対して５％以下となるように適合された作業パラメータを選ぶ。

本発明のこの同じ好ましい実施形態によれば、有利には、交互に動作する２つの出口弁を有し、指令に応じてブドウ糖−果糖分離または果糖−ソルビトール分離のいずれかを行うことができるように適合されたＣａ^２＋陽イオン樹脂カラムを使って溶離クロマトグラフィーを行う。

本発明によれば、有利には、本発明による溶離クロマトグラフィーカラムを実現するために、ＡＭＢＥＲＬＩＴＥ ＣＲ １３２０ Ｃａ^２＋樹脂（ＲＯＨＭ ＥＴ ＨＡＳＳ社、フランス）を使用する。

本発明によれば、本発明による高果糖の糖シロップを得るために、前記最終的な果糖画分を仕上げ処理にかけて、その脱塩、脱臭、脱色、および潜在的に含まれる可能性のあるパツリンの除去を行い、さらに経時安定性の向上を図る。そうするために、本発明によれば、有利には、前記最終的な果糖画分を、
− イオン交換樹脂によるクロマトグラフィーによる脱塩、
− 活性炭による処理、および
− 濃縮工程
にかける。

本発明によれば、有利には、前記脱塩は、強酸性陽イオン交換体と強塩基性陰イオン交換体の２つの樹脂の混合床によって行う。電気伝導率灰分率が０．２％未満、好ましくは０．１％未満の組成物が得られるように適合された作業パラメータを選ぶ。

本発明によれば、有利には、活性炭による処理は６０℃前後の温度で行われる。活性炭によるこの処理は、潜在的に存在する可能性のあるパツリン（マイコトキシンの一種）の除去、ならびに残存する色およびアミン臭の除去を可能にする。なお、このアミン臭はクロマトグラフィー樹脂の使用に由来するものである。本発明によれば、有利には、活性炭によるこの処理の出口側で濾過を行って、カラムからこぼれ落ちた活性炭粒子を捕捉する。これには、有利には、滅菌フィルタを用いる。

本発明によれば、有利には、最終的な果糖画分の濃縮は、低温真空蒸発法により、組成物（湿潤組成物）の全重量に対して少なくとも約７０％の糖濃度の高果糖の糖シロップが得られるまで行う。

本発明による方法の好ましい一実施形態では、果糖シロップの調製中に起こり得る汚染のリスクに備えるため、前記脱色・脱塩糖液、前記単糖組成物、前記果糖画分の一方、および前記ブドウ糖画分の中から選ばれる少なくとも１つの糖組成物を、組成物の全重量に対して少なくとも約６０％の糖濃度が得られるまで濃縮する。本発明によれば、好ましくは、低温真空蒸発を行う。

本発明による方法では、本発明で果糖シロップと呼ぶ高果糖の糖シロップを得ることができる。その際、本発明による果糖シロップは、果物以外の植物性原料から抽出する従来の方法によって調製された果糖シロップとは、ソルビトールが少なくとも痕跡量の形で存在する点で異なる。このソルビトールの存在は、シロップの調製に果物が原料として使用されていることを証明するものであり、本発明による果糖シロップの識別を可能にする。この識別は、例えばＨＰＬＣ分析によって行うことができる。

具体的には、本発明による果糖シロップは、乾燥固形分の全重量に対して少なくとも９５％、および／または糖分の全重量に対して少なくとも９８％の果糖含有量を有する。本発明による果糖シロップは、さらに、乾燥固形分の全重量に対して５％以下のソルビトール含有量を有する。

本発明によれば、有利には、本発明による果糖シロップは、組成物の全重量に対して少なくとも約７０％の糖濃度を有する。

本発明は、本発明による果糖シロップの調製方法の実施を可能にする設備にも関する。本発明による設備の好ましい一実施形態では、この設備は、
・ ソルビトールを天然に含む少なくとも１つの果物であって、とりわけ、リンゴ、ナシ、スモモ、プルーン、モモ、ネクタリン、アンズ、ブドウの中から選ばれる果物に由来する出発物質である少なくとも１つの植物性原料から第１のジュースを抽出することができるように適合された抽出手段と、
・ 前記第１のジュースから、色がＩＣＵＭＳＡ値４５未満で、電気伝導率灰分率が０．４％未満、好ましくは０．２％未満の脱色・脱塩糖液を調製するための精製設備と、
・ β−Ｄ−フルクトフラノシダーゼ活性を有する酵素を、有利には固定化した状態で含む反応装置であって、脱色・脱塩糖液に含まれるショ糖の加水分解を可能にし、単糖組成物が得られるようにすることができる反応装置と、
・ 単糖組成物から果糖画分とブドウ糖画分を分離することができる手段と、
・ グルコースイソメラーゼ活性を有する酵素を、好ましくは固定化した状態で含む反応装置であって、ブドウ糖から果糖への変換を可能にすることができる反応装置と、
・ ソルビトールの除去を可能にする手段と
を備える。

本発明によれば、有利には、前記精製設備は、
・ 遠心分離装置と、
・ １ｋＤａ〜５０ｋＤａ、例えば２．５ｋＤａのカットオフ値をもつ多孔質膜を備えた限外濾過カラムと、
・ ５０℃での電気伝導率が８００μＳ・ｃｍ^−１未満の液体組成物が得られるように適合された作業パラメータで運転することができる電気透析器と、
・ 陰イオン交換クロマトグラフィーカラム（有利には弱い陰イオン樹脂を含む）および陽イオン交換クロマトグラフィーカラム（有利には強い陽イオン樹脂を含む）と
を備える。

本発明によれば、有利には、前記設備は、Ｃａ^２＋陽イオン樹脂（例えば、フランスのＲＯＨＭ ＥＴ ＨＡＳＳ社製ＡＭＢＥＲＬＩＴＥ ＣＲ １３２０ Ｃａ^２＋樹脂）が収められ、交互に動作する２つの出口弁を装備し、指令に応じてブドウ糖−果糖分離または果糖−ソルビトール分離のいずれかを行うことができるように適合された溶離クロマトグラフィーカラムを備える。

本発明によれば、有利には、前記設備は、脱塩、脱臭、脱色、潜在的に存在する可能性のあるパツリンの除去および濃縮からなる果糖組成物の仕上げ処理を行うように適合された設備を備える。そのために、前記設備は、
− 強酸性陽イオン交換体と強塩基性陰イオン交換体の２つの樹脂の混合床を収めたクロマトグラフィーカラムと、
− 出口側に濾過装置を取り付けた活性炭カラムと、
− 真空下で低温で運転される蒸発器と
を備える。

本発明は、本発明による果糖シロップの調製を可能にする方法および設備であって、前述または後述の特徴をすべてまたは部分的に組み合わせた特徴を有する方法および設備にも関する。

本発明のその他の目的、特徴および利点は、限定的でないものとして示した以下の例および添付図面に即した説明を読むことで明らかになるはずである。

本発明による方法の好ましい、ただし非限定的な一実施形態による果糖シロップの調製を行うことができる設備の具体例を模式的に示した図である。 本発明による加工方法をリンゴに施して得られた高果糖の糖シロップのＨＰＬＣスペクトルである。

以下に記す説明は、本発明による方法の特に好ましい一実施形態に関するものである。

液圧式コンベヤ装置１に積載された果物は、洗浄され、粉砕−濾過式抽出装置２内に運ばれる。出口側で第１のジュースが得られる。

前記第１のジュースは第１の貯槽３に集められた後、６５０ｎｍで測定した光学濃度（ＯＤ）が０．１Ｕ未満である清澄化ジュースが得られるように、遠心分離装置４内に移される。

以下のパラメータで運転される容積６．３リットルの垂直カップ（筒形）型連続遠心分離機（モデル名：ＳＨＡＲＰＬＥＳのＡＳ１６型）を用いてパイロット設備が作られた。
− 加速度は５０００ｇ
− 処理体積が毎時約６ｍ^３の場合、滞留時間は１０分間
− 作業温度は約２０℃

この条件で、以下のように９０％超のＯＤ低下を実現することができた（リンゴジュースで行ったテストで得られた数値）。
− 初期ＯＤが１．５Ｕの懸濁液で９４％（最終ＯＤは０．０９Ｕ）
− 初期ＯＤが１Ｕの懸濁液で９１％（最終ＯＤは０．０９Ｕ）
− 初期ＯＤが１．５Ｕの懸濁液で９６％（最終ＯＤは０．０６Ｕ）

槽３では、遠心分離工程に先立ち、ペクチン分解活性を有する酵素を加えることによる予備清澄化を行うことを企図してもよい。そうすることで、上に規定した運転条件による遠心分離後、６５０ｎｍで測定したＯＤが０．０５Ｕに近い上澄みを得る。

遠心分離され、清澄化された果物ジュースは、次に、２．５ｋＤａのカットオフ値をもつポリエーテルスルホン限外濾過膜を備えた一連の限外濾過カラム５を通過する。

この限外濾過工程の出口側で、脱色された濾液を槽６に回収する。

限外濾過の流量が落ちたところで、残留物を洗浄して、糖の損失を最小限に抑える。

パイロット設備では、１．７７ｍ^２の表面積をもつ薄膜限外濾過膜を装備したＴＩＡ社（フランス）製限外濾過カラムによって限外濾過が実現されている。

この膜に適用可能な使用圧力は、５０℃の最高温度に対して４．６〜２６バールの範囲である。

このパイロット設備を使ったテストでは、各回１００リットルのリンゴジュースを処理することができた。以下の作業パラメータを用いて得られた平均脱色率は９０％だった。
− 再循環ポンプ：流量９００Ｌ／ｈ
− ＴＭＰ（膜透過圧力）：７バール
− 炉液流量：膜表面積１ｍ^２当たり５．６Ｌ／ｈ（この流量は作業中に規則的に低下する。すなわち、１０リットル毎に初期流量の約３．５％相当の流量低下）

果物ジュースは、続いて電気透析器７に通されて、果物ジュースに当初から存在する塩および有機酸の濃度が引き下げられる。

電気透析は、イオン溶液に対して適用される分離方法である。電気透析では、一方では、溶液中のイオン輸送の駆動力を作用させる電場を利用し、他方では、イオン輸送の選択性を確保し、溶液中のイオン電荷の一部分を抽出することを可能にするイオン透過膜を利用する。

パイロット設備では、ＥＩＶＳ社（フランス）から市販の電気透析機器ＡＱＵＡＬＹＳＥＵＲ Ｐ１が以下の２組の膜とともに使用され、テストされた。
− それぞれが陽イオン膜１枚、分離枠２つおよび陰イオン膜１枚によって構成される電気透析セル２０個のスタックであって、すべてのセルを合わせた全有効表面積が０．１３８ｍ^２、したがって膜（日本の旭硝子株式会社製のＳＥＬＥＭＩＯＮ ＡＭＶおよびＣＭＶ膜）の全有効表面積が０．２７６ｍ^２であるスタック。
− ＥＵＲＯＤＩＡ社（フランス）製のＥＵＲＢ−１０スタック。２２枚の陽イオン膜ＣＭＸ ｓｂおよび１０枚の陰イオン膜ＡＸＥ ０１（日本の株式会社トクヤマ製ＮＥＯＳＥＰＴＡ）によって１０個の活性セルが構成される。このスタックの全作用表面積は０．２ｍ^２で、電極は、陽極がＴｉＰｔ製であり、陰極がステンレス製である。

電気透析器は以下のものによって構成される。
− ３つの槽。第１の槽７ａには除塩対象のジュース、第２の槽７ｂには電解液、第３の槽７ｃには除塩によって回収した塩水がそれぞれ入る。
− 最高４００Ｌ・ｈ^−１の再循環流量を可能にする３台のポンプ（ポリプロピレン製電磁駆動ヘッド式）
− 処理物質の回収および流量調節を可能にするボール弁

この工程により、有機酸およびそれに付随する陽イオンの部分的抽出を可能にする予備脱塩を行う。有機酸およびそれに付随する陽イオンの除去は、媒質の伝導率の低下をもたらす。この伝導率の低下を経時的に追跡した。除塩率は、当初の塩含有量および処理時間に応じて５０〜９７％の範囲で変わる。この処理時間は、例えばリンゴジュースの場合は１０分程度である。

この電気透析によって脱塩される溶液の糖濃度は、溶液の全重量に対して１２〜５０％の範囲で変わり得る。

電気透析器７の出口では、糖液は、ジュースの全重量に対して一般に１２〜５０％の糖濃度および４０℃前後の温度を有する。希釈されたシロップの汚染リスクを避けるため、この段階で予備濃縮を行うようにする。予備濃縮は、真空下の低温で、組成物の全重量に対して約６０％の糖濃度になるまで行う。

そのために、電気透析器７から出た糖液は、槽８に集められた後、真空蒸発器９に送られる。濃縮生成物は貯槽１０に送られる。

脱色および脱塩は、別々の２つの樹脂床で行われるイオン交換クロマトグラフィーによってその仕上げが行われる。そうするために、予備脱色および予備脱塩を終えたジュースは、強い陽イオン樹脂の第１のカラム１１ａ、次いで弱い陰イオン樹脂の第２のカラム１１ｂに通される。

パイロット設備は、Ｍａｓｔｅｒｆｌｅｘ（登録商標）型のぜん動ポンプで給液されるＮＯＲＭＡＲＶＥＲ社（フランス）の二重エンベロープ式ガラス製カラムを用いて製作された。第１のカラムは、強い陽イオン樹脂であるＡｍｂｅｒｌｉｔｅ（商標）ＦＰＣ２２Ｈを８０ｍｌ含む。第２のカラムは、弱い陰イオン樹脂であるＡｍｂｅｒｌｉｔｅ（商標）ＦＰＡ５１を８０ｍｌ含む。

初回使用に先立って、ＭｇＳＯ_４で３回飽和させてこれらの樹脂の不動態化を行い、その上で再生させた。

カラム頂部における流れを円滑にするため、イオン交換樹脂の上に不活性樹脂（Ａｍｂｅｒｌｉｔｅ（商標）ＲＦ１４）層が付け加えられた。

脱塩される溶液の糖濃度は、組成物の全重量に対して１２〜５０％の範囲であり得る。

１回のサイクルにおける生産段階の持続時間は予備脱塩率によって変わる。適用した給液量は５．５ＢＶ・ｈ^−１（カラムに通された物質の体積を基質の床体積および時間で除したもの）であり、これは流量で４４０ｍｌ・ｈ^−１に相当する。

脱色・脱塩段階は、陰イオンカラム出口側の電気伝導率灰分率が０．４％未満、好ましくは０．１％未満となった時点で完了したと判断することができる。

陽イオン樹脂および陰イオン樹脂はそれぞれ樹脂１リットル当たり０．１ｋｇの純粋なＨＣｌおよびＮａＯＨによって再生される。１回の再生に必要な水の量は、２リットルのパイロット設備で２０リットルである。

この第１段階を終えたところで得られた脱色・脱塩糖液は槽１２に集められ、その後、ショ糖の加水分解にかけられる。この濃縮糖液には、主にショ糖、果糖およびブドウ糖、ならびにソルビトールの混合物が含まれる。

ショ糖の加水分解は、β−Ｄフルクトフラノシダーゼが固定化された固定床式の連続反応装置１３内で行われる。反応装置１３への給液は下向きのフローで行われる。

脱色・脱塩糖液は、反応装置１３に送られる前に緩衝槽に移され、そこでそのｐＨが、使用酵素の触媒作用に最適なｐＨ、この場合は約３０℃の温度でｐＨ４．５に調整される。

反応装置１３の初期給液量は、脱色・脱塩糖液の初期ショ糖含有量によって０．３〜１ＢＶ・ｈ^−１の範囲で変わり得る。反応中、酵素の活性損失は、ショ糖の加水分解率が９９％以上に保たれるように温度を上げることによって埋め合わされる。温度変化のピッチは６０℃まで１℃である。この段階で得られる単糖組成物を、以下に述べる実施例では「果物転化物」と呼ぶ。

この加水分解によって生成される単糖組成物は、基本的にブドウ糖および果糖（場合によって痕跡量のショ糖）、ならびに無視できない量のソルビトール（果物の種類および果物の品種により、その量はきわめて多様）を含んでいる。この単糖組成物は槽１３ａに導かれる。

果物の品種によっては、乾燥固形分の全重量に対して６％を優に超える含有量でソルビトールを含む単糖組成物を得ることができる。

単糖組成物は槽１４に集められ、ブドウ糖−果糖分離を行えるように調整された一連の溶離クロマトグラフィーカラム１５に送り込まれる。使用される樹脂は陽イオン樹脂Ｃａ^２＋である。分離は逆浸透水を使用して行う。樹脂の酸化を防ぐために、溶離水および供給液はフラッシュタンク１５ａで脱気しなければならない。

クロマトグラフィーカラム出口側では、果糖画分とブドウ糖に富む画分を得る。単糖組成物にそれまで含まれていたソルビトールは果糖画分とブドウ糖画分の２つの画分に分配される。

クロマトグラフィーカラム１５から出た（果糖−ブドウ糖分離クロマトグラフィーの結果としての）ブドウ糖画分は、まず槽１６に集められる。汚染のリスクを抑えるため、この画分は、低温で運転される真空蒸発器１７を用いて、組成物の全重量に対して約６０％の糖濃度に速やかに濃縮される。濃縮されたブドウ糖画分は槽１８に集められる。

ブドウ糖から果糖への異性化工程は、グルコースイソメラーゼを固定化した状態で含む固定床式反応装置１９で連続的に行われる。反応装置１９への給液は下向きのフローで行われる。

異性化に先立ち、濃縮されたブドウ糖画分は緩衝槽（図示せず）に移され、そこで（Ｋ^＋、ＯＨ⁻）溶液を用いてそのｐＨが７に調整される。

濃縮、緩衝およびＭｇＣｌ_２溶液の添加（３ｍＭの最終濃度を得るため）を受けたブドウ糖画分は、一定流量で反応装置１９に送られる。反応装置１９出口側では、乾燥固形分の全重量に対して約４８％の果糖および約５２％のブドウ糖を含むシロップを槽２０に回収する。

酵素の活性損失は、反応装置１９の温度を徐々に上げることによって埋め合わされる。反応装置１９内の温度変化のピッチは１℃である。反応装置１９の温度範囲は３５℃から６０℃までに固定される。

槽２０に集めたシロップのブドウ糖と果糖を分離するために、このシロップは槽１４を経由してクロマトグラフィーカラム１５に送られるが、その際に槽１４内でシロップは脱色・脱塩糖液のショ糖の加水分解工程で得た単糖組成物に混ぜられる。

クロマトグラフィーカラム１５を出た果糖画分については、その同じクロマトグラフィーカラム１５にリサイクルされる。そうして改めてクロマトグラフィーカラムに通す際に、クロマトグラフィーカラムは果糖−ソルビトール分離を行うことができるように調整される。

具体的には、カラム１５の運転パラメータは、ソルビトール含有量が組成物の乾燥固形分の全重量に対して５％以下である果糖画分が最終的に得られるように適合される。

ソルビトールの大半が取り除かれたこの最終的な果糖画分は、まず、低温で運転される真空蒸発器２１を使って当該画分（湿潤画分）の全重量に対して約６０％の糖濃度まで濃縮され、その後、槽２２に集められる。

商品として流通させることができるようにするため、この果糖シロップを、一連の仕上げ処理にかけて、その脱塩、脱臭、脱色、および潜在的に含まれる可能性のあるパツリンの除去を行い、さらに経時安定性の向上を図る。

まず、果糖シロップに対して、強酸性陽イオン交換体と強塩基性陰イオン交換体の２つの樹脂を混合して作られた混合樹脂床によるクロマトグラフィーで脱色および脱塩を行う。

このために、２つのクロマトグラフィーカラム２３ａおよび２３ｂが直列に使用される。第１のカラム２３ａが飽和状態になると、その再生が行われる。そのとき、すべてのフローは第２のカラム２３ｂに移る。再生後、第１のカラム２３ａは第２の位置で使用され、フローは改めて直列の２つのカラムに通される。

この混合樹脂床の出口側では、組成物の電気伝導率灰分率はもはや０．２％程度か、さらにはそれをはるかに下回るものでしかなくなる。

脱色され、脱塩された果糖シロップは槽２４に集められる。

次に、果糖シロップは活性炭で処理され、アミン臭、場合によっては存在し得るパツリン、残存する色が取り除かれる。この処理はカラム２５のレベルで行われる。処理温度は６０℃である。

カラム２５の出口側には活性炭トラップ２６が設けられる。

こうして処理された果糖シロップは、低温で運転される真空蒸発器２７を用いて、組成物の全重量に対して約７０％の糖濃度まで最終的に濃縮される。

組成物の全重量に対して約７０％の糖濃度を有する最終的な果糖シロップは、そのまま消費することができる最終製品としてパッケージングされるまでの間、および／または他の農産品加工産業向けに出荷されるまでの間、タンク２８に貯蔵される。

上述した本発明による方法で、とりわけ、工程のすべてまたは一部を実施することにより、リンゴジュース（実施例１）、モモジュース（実施例２）、メロンジュースおよびモモジュースの混合物（実施例３）から糖シロップを得ることができた。

本発明による果糖シロップの本発明による調製方法が、事前に濃縮されたリンゴジュースに対して実施された。最初のジュースおよび得られたシロップの物理化学的特徴を下の表１に示す。

図２は、得られたリンゴの糖シロップのＨＰＬＣスペクトルを示したものである。

このシロップの分析は以下の操作条件のもとで行われた。
カラム：ＢＩＯＲＡＤ ＨＰＸ８７Ｋ
溶離液：超純水
流量：０．６ｍｌ・ｍｉｎ^−１
温度：６５℃

下の表２は、得られた定量結果を示したものである。

本発明による果糖シロップの本発明による調製方法がモモジュースに対して実施された。最初のジュースおよび得られたシロップの物理化学的特徴を下の表３に示す。

実施例１および２を考慮し、乾燥固形分の全重量に対して少なくとも９５％の果糖含有量を有し、本発明に従って得ることができる果糖シロップの組成を、クロマトグラフィーの各種パラメータを考慮に入れながら、計算方法によって決定することができる。

出発物質である植物性原料は、ソルビトールを含む果物に由来するものであっても、それ自体はソルビトールを含まないが、ソルビトールを含む果物と混ぜた果物に由来するものであってもよい。

下の表４は、系統としてソルビトールを含む果物のほか、その原産および／または品種によってはソルビトールを含み得る果物までを加えた網羅的でないリストである。これらの果物の全糖濃度（上限値および下限値）とソルビトール濃度（上限値および下限値）も示す。

図５に示した数値は、発明者らがＨＰＬＣによって行った分析および以下の刊行物に基づく。
（１）Free sugars sorbitol fruits compilation from literature（1981年）。R.E.Wrolstad、R.S.Shallenberger、JAOAC、64、91~103頁。
（２）Compositional Characterization of prune juice(1992年)。H.van Gorsel and coll.、J.Agric.Food Chem.、40、784~789頁。

ソルビトールを含まない植物性原料に由来するその他のジュース、例えば、柑橘類のジュース、柑橘類搾汁残渣のジュース、キーウィジュース、メロンジュース（これらは網羅的たらんとして列挙したものではない）の中から選んだ少なくとも１つのジュースを前述の果物のジュースまたは濃縮品と混ぜて使用することもできる。

市販されている果物ジュースに対して実施した分析から、本発明によって得られる果糖シロップの組成のシミュレーションを行った。下の表５〜７に、オレンジ／プルーンのジュース（表５）、キーウィ／ナシのジュース（表６）およびネクタリン／ブドウのジュース（表７）の３つの例を示す。ここで選ばれている割合はジュースＡが５０％、ジュースＢが５０％であるが、割合は１〜９９％の範囲で変わり得るものであり、記載の組合せは限定的なものではない。

Claims (26)

1. 高果糖の糖シロップの調製方法であって、
   出発物質である少なくとも１つの植物性原料から、清澄化・脱塩糖液を調製し、
   ショ糖が果糖とブドウ糖に加水分解されるように前記清澄化・脱塩糖液を処理し、それによって果糖画分（第１の果糖画分という）とブドウ糖画分とを含む単糖組成物を得、
   前記第１の果糖画分から前記ブドウ糖画分を分離し、そのブドウ糖画分に含まれるブドウ糖の果糖への異性化を行って、新たな果糖画分（第２の果糖画分という）を形成し、
   前記第１と前記第２の果糖画分を合わせ、それを濃縮して果糖に富む糖シロップにする方法において、
   １）出発物質である少なくとも１つの植物性原料が、天然にソルビトールを含む少なくとも１つの果物に由来するものであること、および
   ２）ソルビトールを少なくとも部分的に除去する工程を含むこと
   を特徴とする方法。
2. 前記植物性原料が、リンゴ、ナシ、スモモ、プルーン、モモ、ネクタリン、アンズ、ブドウの中から選ばれる少なくとも１つの果物に由来することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記植物性原料から第１のジュースを抽出し、それを処理することによって、色がＩＣＵＭＳＡ値４５未満、電気伝導率灰分率が０．４％未満の清澄化・脱塩糖液を得ることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記清澄化・脱塩糖液を得るために、前記第１のジュースを
   ５０００〜１４０００ｇ程度の遠心分離、
   １ｋＤａ〜５０ｋＤａのカットオフ値をもつ多孔質膜による限外濾過、
   前記第１のジュースのイオン電荷を少なくとも部分的に除去できるように適合された作業パラメータを選んで行う電気透析、
   陰イオン交換樹脂によるクロマトグラフィーおよび陽イオン交換樹脂によるクロマトグラフィー
   のそれぞれの処理工程にかけることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
5. 前記遠心分離が５０００ｇで行われ、前記限外濾過が約２．５ｋＤａのカットオフ値をもつ限外濾過膜を用いて約７バールの膜透過圧力をかけて行われることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. ５０℃での電気伝導率が８００μＳ・ｃｍ^−１未満の液体組成物が得られるように選んだ作業パラメータで電気透析を行うことを特徴とする、請求項４または５に記載の方法。
7. 前記イオン交換樹脂によるクロマトグラフィーを、強い陽イオン樹脂と弱い陰イオン樹脂を用いて行うことを特徴とする、請求項４から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記イオン交換樹脂によるクロマトグラフィーを、０．４％未満の電気伝導率灰分率をもつ脱色・脱塩糖液が得られるように適合された作業パラメータで行うことを特徴とする、請求項７に記載の方法。
9. 前記脱色・脱塩糖液を調製するために、前記遠心分離にかける前の前記第１のジュースに対して、ペクチン分解活性を有する少なくとも１種の酵素を作用させることを特徴とする、請求項３から８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記脱色・脱塩糖液に含まれるショ糖の加水分解を行うために、β−Ｄ−フルクトフラノシダーゼ活性を有する酵素を固定した状態で用いることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
11. ブドウ糖を果糖に変換するために、グルコースイソメラーゼ活性を有する酵素を固定化した状態で利用することを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
12. ソルビトールの除去を溶離クロマトグラフィーによって行うことを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記単糖組成物に対して、
    ブドウ糖−果糖分離のために適合されたＣａ^２＋陽イオン樹脂カラムで前記単糖組成物を溶離クロマトグラフィーにかけ、それにより前記第１の果糖画分と前記ブドウ糖画分を得、
    次に、前記ブドウ糖画分についてブドウ糖から果糖への異性化を行い、続いて、ブドウ糖−果糖分離のために適合されたＣａ^２＋陽イオン樹脂カラムで溶離クロマトグラフィーを行って、前記第２の果糖画分を回収し、
    前記第１と第２の果糖画分を合わせて新たな果糖画分を形成し、それを、果糖−ソルビトール分離のために適合されたＣａ^２＋陽イオン樹脂カラムで溶離クロマトグラフィーにかけ、最終的な果糖画分のソルビトール含有量が当該画分の乾燥固形分の全重量に対して５％以下となるように適合された作業パラメータを選ぶ、
    ことからなる精製工程および異性化工程を行うことを特徴とする、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 交互に動作する２つの出口弁を有し、指令に応じてブドウ糖−果糖分離または果糖−ソルビトール分離のいずれかを行うことができるように適合されたＣａ^２＋陽イオン樹脂カラムを使って前記溶離クロマトグラフィーを行うことを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
15. 前記最終的な果糖画分を、
    イオン交換樹脂によるクロマトグラフィーによる脱塩、
    活性炭による処理、
    濃縮工程
    にかけることを特徴とする、請求項１３または１４に記載の方法。
16. 前記脱塩が、強酸性陽イオン交換体と強塩基性陰イオン交換体の２つの樹脂の混合床によって行われることを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
17. ０．２％未満の電気伝導率灰分率の組成物が得られるように適合された作業パラメータで前記脱塩を行うことを特徴とする、請求項１５または１６に記載の方法。
18. ０．１％未満の電気伝導率灰分率の組成物が得られるように適合された作業パラメータで前記脱塩を行うことを特徴とする、請求項１６または１７に記載の方法。
19. 前記活性炭による処理が６０℃前後の温度で行われることを特徴とする、請求項１５から１８のいずれか一項に記載の方法。
20. 前記活性炭による処理の出口側で濾過を行うことを特徴とする、請求項１５から１９のいずれか一項に記載の方法。
21. 前記濃縮が、低温真空蒸発法により、組成物の全重量に対して少なくとも約７０％の糖濃度の高果糖の糖シロップが得られるまで行われることを特徴とする、請求項１５から２０のいずれか一項に記載の方法。
22. 汚染のリスクを避けるために、前記脱色・脱塩糖液、前記単糖組成物、前記果糖画分のいずれか一方、および前記ブドウ糖画分の中から選ばれる少なくとも１つの糖組成物を、組成物の全重量に対して少なくとも約６０％の糖濃度が得られるまで濃縮することを特徴とする請求項１から２１のいずれか一項に記載の方法。
23. ソルビトールを天然に含む少なくとも１つの果物に由来する出発物質である少なくとも１つの植物性原料から第１のジュースを抽出することができるように適合された抽出手段と、
    前記第１のジュースから、色がＩＣＵＭＳＡ値４５未満で、電気伝導率灰分率が０．４％未満の脱色・脱塩糖液を調製するための精製設備と、
    β−Ｄ−フルクトフラノシダーゼ活性を有する酵素を含む反応装置（１３）と、
    前記単糖組成物から果糖画分とブドウ糖画分を分離することができる手段（１５）と、
    グルコースイソメラーゼ活性を有する酵素を含む反応装置（１９）と、
    ソルビトールの除去を可能にする手段と
    を備える高果糖の糖シロップの調製のための設備。
24. 前記精製設備が、
    遠心分離装置（４）と、
    １ｋＤａ〜５０ｋＤａのカットオフ値をもつ多孔質膜を備えた限外濾過カラム（５）と、
    ５０℃での電気伝導率が８００μＳ・ｃｍ^−１未満の液体組成物が得られるように適合された作業パラメータで運転することができる電気透析器（７）と、
    陰イオン交換クロマトグラフィーカラム（１１ａ）および陽イオン交換クロマトグラフィーカラム（１１ｂ）と
    を備えることを特徴とする、請求項２３に記載の設備。
25. Ｃａ^２＋陽イオン樹脂が収められ、交互動作する２つの出口弁を装備し、指令に応じてブドウ糖−果糖分離または果糖−ソルビトール分離のいずれかを行うことができるように適合された溶離クロマトグラフィーカラム（１５）を備えることを特徴とする、請求項２３または２４に記載の設備。
26. 前記設備が、脱塩、脱臭、脱色、潜在的に存在する可能性のあるパツリンの除去および濃縮からなる果糖組成物の仕上げ処理を行うように適合された設備を備え、前記設備が、
    強酸性陽イオン交換体と強塩基性陰イオン交換体の２つの樹脂の混合床を収めたクロマトグラフィーカラム（２３ａ、２３ｂ）と、
    出口側に濾過装置を取り付けた活性炭カラム（２５）と、
    真空下で低温で運転される蒸発器と
    を備えることを特徴とする、請求項２３から２５に記載の設備。

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