JP2696534B2 - 高純度マルトース及びその還元物の製造方法 - Google Patents

高純度マルトース及びその還元物の製造方法

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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高純度マルトース及びその還元物の製造方法
に関する。
〔従来の技術〕
マルトース、即ち4−[α−D−グルコピラノシル]
−D−グルコースは古来麦芽水飴の主成分として知ら
れ、良質の風味を有するために広く食品に使用されてき
た。
一方、その還元物であるマルチトール、即ち4−[α
−D−グルコピラノシル]−D−グルチトールも、微生
物により発酵されにくいことや、砂糖に近い甘味質を有
することなどの利点があることから、食品、化粧品、薬
品などの分野で広範囲の用途に使用されている。
従来、高純度のマルトース又はマルチトールを得るこ
とは、他の糖類の高純度品を得ることに比較して困難で
あったが、特殊な糖化方法を採用したり、他の糖類の純
度を高める際に多く利用されているクロマト分離法をマ
ルトース又はマルチトールの製造工程に適用することに
より、その困難さを軽減する試みがなされてきた。
高純度のマルトース又はマルチトールを得ようとする
試みは多数報告されているが、それらのなかでも代表的
なものは以下の4種に大別される。
即ち、第1の方法は、例えば、特開昭57−134498号公
報に開示されているような、α−アミラーゼで澱粉を低
DE(デキストロース当量)に液化した澱粉液化液にβ−
アミラーゼ及びイソアミラーゼを作用させて、マルトー
ス高含有液を得、更に必要に応じてこれを水素添加して
高純度マルチトールを得る方法である。
第2の方法は、特開昭57−209000号公報、同58−2379
9号公報、同60−67000号公報、同62−19210号公報等に
開示されているような、グルコース含有量が少なく、マ
ルトース純度75〜85%程度(本明細書中、%とは固形分
あたりの重量%を示す。以下単に純度ということがあ
る。)のマルトースを主成分とする液化液の成分を、ア
ルカリ金属形強酸性カチオン交換樹脂でクロマト分離す
ることにより、例えば93%以上の高純度マルトースを製
造し、その後水素添加して高純度マルチトールにする方
法である。
第3の方法は、特開昭61−180797号公報に開示されて
いるような、濃度25〜45%の澱粉乳を液化した後、糖化
条件を調節して糖化し、マルトース純度50〜80%以上の
糖化液を得、その後これを水素添加してからクロマト分
離することにより高純度のマルチトールを製造する方法
である。
第4の方法は、特願昭63−101356号に紹介されている
ような汎用性の高い酵素を特殊な組み合わせで使用する
方法である。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、従来の方法には数多くの課題が残され
ており、工業的に有利に高純度のマルトース又はマルチ
トールを製造する方法として満足なものではなかった。
例えば、に開示されている方法は、澱粉を液化する
際のDEをできるだけ低く抑える必要がある。具体的に
は、高純度のマルトース又はマルチトールを得るために
はDEを2以下、更に好ましくは、0.5〜1.0にすることが
要求される。
このDE値及びその後の工程中での数値を満たすために
は、原料澱粉を価格の高い地下澱粉(馬鈴薯澱粉等)に
限定し、更に液化濃度を20%以下と、通常のハイマルト
ースを製造する工程よりも低くする必要がある。
その結果、この方法は大量に生産・販売されているハ
イマルトースシロップやグルコースシロップの製造工程
中の糖化槽と比較して、非常に大きなものを必要とす
る。
また、大量の水を濃縮する必要があるため、濃縮コス
トの増大を招くなどの欠点もあった。
の方法は経済的に有利な地上澱粉も使用し得る方法
であり、マルトースの純度を高める役を担っている工程
は、マルトースとDP(糖の重合度)3以上、即ち、三糖
以上のオリゴ糖との分離する方法である。しかし、この
方法は、特にマルトースとマルトトリオースの分子量比
が小さく、その他の分離に必要な性質の差異も小さいた
めに、分離が極めて困難である。
このため、容量の大きな分離塔を必要とし、分離に大
量の溶出水を要することやその結果この水の濃縮費用が
かさむことなどの不利益がある。
更に分離が困難なためにマルトース画分の中にグルコ
ースなどの不純物が混入することが多く、マルトース純
度が高くなりにくいという欠点もあった。
また、の方法は、分画に供する液の組成がソルビト
ール、マルチトール、及びDP3以上の糖アルコールの混
合物であり、これからマルチトールを主成分とする画分
を取り出すために8塔式のクロマト分離装置を、極めて
複雑な操作で用いている。
それにも拘らず、各糖成分の分離状態は不良であり、
結果的に、マルチトールを主成分とする画分にはマルト
トリイトールが8%前後混入している。
この方法は、DP3以上の糖アルコールが混入してくる
ので、その後のマルチトールの結晶析出が阻害され、結
晶化工程に長時間を要することやマルチトールの収率が
低い結果を招くなどの不都合を生じている。
更に、分画に使用しているカルシウム型イオン交換体
は、ソルビトールに対して極めて強い吸着力を有するの
で、その溶出がマルチトールやDP3以上の糖アルコール
に比較して著しく遅れ、その結果クロマト分離の際に原
料糖液の約5倍の溶出液を必要とする欠点もあった。
このことは、つまり、その後の濃縮工程で大量の水を
濃縮、除去する必要があるということであり、工業的に
は極めて不利なことである。
次に、の方法は汎用性の高い酵素を特殊な組み合わ
せで使用してはいるが、最終糖化段階で高価なグルコア
ミラーゼを比較的多量に使用する必要があることや、糖
化終了時点でのマルトースの純度が比較的低いこと、更
に、還元後にクロマト分離工程が必要なためにこの工程
を含まないプロセスに比べ、カラムから溶出する際に使
う水によって工程中の固形分濃度が低くなってしまい、
製品化前にこの水を蒸発させる必要があることから、経
済的に不利であるという欠点を有していた。
以上のことから、クロマト分離をせずに、経済的に有
利で、糖化終了時点でマルトース純度が高く、且つ工程
の簡素な、高純度マルトース及びその還元物の整合方法
が切望されていた。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題を解決するために、本発明者等は鋭意研究を
重ねた結果、バチルス・ステアロサーモフィルス(Baci
llus stearothermophilus)の遺伝子のマルドゲニック
−α−アミラーゼがコードされた部分を組込んだプラス
ミドをバチルス・ズブティリス(Bacillus subtilis)
に組込んで生産されたマルトゲニック−α−アミラーゼ
(以下単にこのものをマルトゲニック−α−アミラーゼ
と言うこともがある)を使用して特定の条件下で糖化す
ることによって、経済的に有利で且つ簡素な高純度マル
トースを製造方法を開発し、本発明を完成するに至っ
た。
以下に本発明の内容を詳細に説明する。
本発明の目的は食品又は各種原材料として有用な高純
度マルトース又は高純度マルチトールの有利な製造方法
を提供することにある。
請求項1の本発明の工程は、1)澱粉を液化した後、
β−アミラーゼ、イソアミラーゼ、プルラナーゼからな
る群の中から選ばれる2種以上の酵素を使用して固形中
分のマルトース純度を70重量%以上に調製したのちに、
マルトゲニック−α−アミラーゼを添加して次式 の数値を与えるまで糖化する方法、つまり、従来品の酵
素を組合わせて使用することによりマルトース純度を70
%以上にした後、マルトゲニック−α−アミラーゼで三
糖以上のオリゴ糖を選択的に加水分解して更にマルトー
スの純度を高めることにより構成される。
また、請求項2の本発明の工程は上記1)と同様の糖
化工程を経た後に、得られた糖化物を還元することによ
り構成される。
本発明の原料は、地上澱粉、地下澱粉の別を問わず使
用可能であり、澱粉中のアミロースやアミロペクチンの
組成も気にする必要はない。
本発明に使用可能な澱粉を具体的に例示すると、トウ
モロコシ澱粉、馬鈴薯澱粉、その他大麦、甘薯、タピオ
カなど由来の澱粉が挙げられる。
次に、これらの澱粉を液化するが、液化の方法や条件
は特別に限定する必要はない。
然しながら、濃度を高く保つことにより経済性を改善
するためと、DEを比較的高くすることにより液化物の老
化を防止するために、例えば基質濃度20〜35%で、例え
ばノボ社のターマミル(登録商標)などの耐熱液化酵素
を使用して、ジェットクッカー等の装置により液化を行
い、DE5〜15程度で液化酵素を失活させることが有利で
ある。
更に、この液化液を55〜60℃で糖化するが、その際に
β−アミラーゼ、イソアミラーゼ、プルラナーゼからな
る群の中から選ばれる2種以上の酵素を使用する。
この糖化工程開始後マルトゲニック−α−アミラーゼ
を添加する前までの糖化の程度は、固形分中のマルトー
ス純度が70重量%以上になるまで糖化することが、最終
的に純度の高いマルトース又はその還元物を製造するた
めに有利である。
このとき使用する糖化酵素は、β−アミラーゼとして
は例えば長瀬産業(株)製のβ−アミラーゼ#1500、フ
ィンシュガー社製のスペザイム(SPEZYME;登録商標)EE
A1500などがあるが、それらの中でも大豆由来のβ−ア
ミラーゼが本発明を実施するうえで有利な性質を備えて
いる。
また、プルラナーゼとしてはノボ社のプロモザイムや
天野製薬(株)製のプルラナーゼアマノCKL等が汎用性
が高いことや酵素の性質から有利である。
次に、マルトゲニック−α−アミラーゼを添加して下
記の式 を満たすまで糖化を行うが、本発明を実施する上で使用
できるマルトゲニック−α−アミラーゼとしてはノボ社
のマルトゲナーゼがある。
その好適な糖化条件は、温度50〜60℃、酵素添加量1
〜20u/g基質固形分(以下DSと略することがある。)、p
H4.5〜6.5程度であり、これにより、マルトース純度80
〜90%程度の高純度マルトースを得ることができる。
更に、前記のようにして得られた高純度マルトース
を、それ自身は公知な方法で、回分式又は連続式の方法
を採用し、ニッケル系又は貴金属系などの触媒の存在下
で水素添加して高純度マルチトール液にすることができ
る。
水素添加条件は、マルトースの分解が生じない条件で
あればどのような条件でも良いが、通常は糖液の濃度を
40〜60重量%にして、水素圧20kg/cm2以上で反応させる
ことが好ましく、50〜200kg/cm2で、温度100〜150℃に
て実施することが更に好ましい。
この水素添加後の未還元糖は極端に低減させる必要は
ないが、1%以下、更には0.5%以下にすることが、こ
のものを利用加工する上で有利な物性を付与することが
可能になるので好ましい。
得られた水素添加液は、必要に応じて触媒を除去した
後、更に必要ならば脱色、脱イオンなどの精製操作を経
由して製品とすることができる。
本発明の方法により得られる高純度マルトース又は高
純度マルチトールは、現在市販されているマルトース又
はマルチトールを主成分とする製品群の中では比較的高
いマルトース又はマルチトール純度を有するものであ
り、その成分組成は三糖以上のオリゴ糖又はオリゴ糖ア
ルコール含有量が少ないので、クロマト分離法が晶析分
蜜化などの公知の方法で更にマルトース又はマルチトー
ルの純度を向上させたり、公知の方法で直接結晶、・粉
末化させることも容易に可能である。
〔実施例〕
次に本発明を実施例により更に具体的に説明するが、
本発明は以下の実施例により限定されるものではない。
実施例−1 (工程−1)トウモロコシ澱粉を濃度32%、pH6.3に調
整し、耐熱液化酵素[長瀬産業(株)製、スピターゼH
S]20u/gDSを添加してジェットクッカーにて105℃で液
化した。液化酵素を失活させることによりDE12にて液化
を停止した。
(工程−2)次に、液化液をpH5.5に調整し、温度57℃
で1ml/gDSのフィンシュガー社製のスペイザイムBBA1500
及び1u/kgDSのノボ社製プルラナーゼ、プロモザイムTM2
00Lを添加して糖化反応を進め6時間目に液化酵素スピ
ターゼPN4を20u/gDS添加して合計36時間糖化反応を行っ
た。糖化開始後36時間目の糖組成を高速液体クロマトグ
ラフィーにて分析した結果は次の通りであった。
(一糖 1.0%) (二糖 72.8%) (三糖 21.2%) (四糖以上のオリゴ糖 5.0%) (工程−3)次いで、マルトゲニック−α−アミラーゼ
(ノボ社製、マルトゲナーゼ)10u/gDSを添加して更に3
6時間反応を続け高純度マルトース−を得た。反応終
了後の糖組成を高速液体クロマトグラフィーにて分析し
た結果は次の通りであった。
(一糖 9.8%) (二糖 84.1%) (三糖 1.9%) (四糖以上のオリゴ糖 4.2%) 実施例−2 トウモロコシ澱粉の濃度を25%に液化DEを6に変更し
た以外は実施例1の工程−1及び2と同様に操作して以
下の糖組成の液を得た。
(一糖 0.7%) (二糖 80.5%) (三糖 14.7%) (四糖以上のオリゴ糖 4.1%) 更に、 マルトゲナーゼの添加量を5u/gDSに変更した以外は実
施例1の工程−3と同様に操作して以下の糖組成を有す
る高純度マルトース−を得た。
(一糖 5.5%) (二糖 88.9%) (三糖 1.6%) (四糖以上のオリゴ糖 4.0%) 実施例−3 実施例−1で得た高純度マルトース−を常法に従っ
て脱色、脱塩、濃縮して濃度50%の濃縮糖液とし、その
20kgとラネーニッケル触媒200gを内容積25リットルのオ
ートクレーブに仕込み、水素圧を120kg/cm2に保ち、120
℃にて2時間撹拌して水素添加を行った。得られた反応
液を触媒と分離し、粒状活性炭のカラムを通した後、高
速液体クロマトグラフィーにて分析した結果は以下の通
りであった。
ソルビトール 10.3% マルチトール 83.8% 三糖以上のオリゴ糖アルコール 5.9% 実施例−4 実施例−2で得た高純度マルトース−を常法に従っ
て脱色、脱塩、濃縮して濃度50%の濃縮糖液とし、実施
例−3と同様に水素添加し、その後の精製操作の後、高
速液体クロマトグラフィーにて分析した結果は以下の通
りであった。
ソルビトール 5.7% マルチトール 88.5% 三糖以上のオリゴ糖アルコール 5.8% 〔発明の効果〕 以上の記載から明らかなように、本発明により、汎用
酵素及びマルトゲニック−α−アミラーゼを特定の条件
下で使用し、各工程を実施例することにより、容易な操
作で高純度マルトース又はマルチトールを収率良く得る
ことができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 //(C12P 19/14 C12R 1:125) (C12N 15/09 C12R 1:07)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】澱粉を液化した後、β−アミラーゼ、イソ
    アミラーゼ、プルラナーゼからなる群の中から選ばれる
    2種以上の酵素を使用して固形分中のマルトース純度を
    70重量%以上に調製したものに、バチルス・ステアロサ
    ーモフィルス(Bacillus stearothermophilus)の遺伝
    子のマルトゲニック−α−アミラーゼがコードされた部
    分を組み込んだプラスミドをバチルス・ズブティリス
    (Bacillus subtilis)に組込んで生産されたマルトゲ
    ニック−α−アミラーゼを添加して次式 の数値を与えるまで糖化することを特徴とする高純度マ
    ルトースの製造方法。
  2. 【請求項2】澱粉を液化した後、βアミラーゼ、イソ
    アミラーゼ、プルラナーゼからなる群の中から選ばれる
    2種以上の酵素を使用して固形分中のマルトース純度を
    70重量%以上に調製したものに、バチルス・ステアロサ
    ーモフィルス(Bacillus stearothermophilus)の遺伝
    子のマルトゲニック−α−アミラーゼがコードされた部
    分を組み込んだプラスミドをバチルス・ズブティリス
    (Bacillus subtilis)に組込んで生産されたマルトゲ
    ニック−α−アミラーゼを添加して次式 の数値を与えるまで糖化する第1工程、 得られた糖化物を還元する第2工程、 上記2工程を逐次的に実施することを特徴とする高純度
    マルチトールの製造方法。
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