JP2756360B2 - トレハルロースおよびパラチノースの製造法 - Google Patents
トレハルロースおよびパラチノースの製造法Info
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Description
に関する。更に詳しくはトレハルロースおよびパラチノ
ースを製造するに際し、トレハルロースを高濃度に含有
するシロップを製造する方法に関するものである。
料として現在、広く使用されており、天然には蜂蜜中の
成分として存在する。トレハルロースおよびパラチノー
スの工業的生産は蔗糖に微生物の生成するα−グルコシ
ルトランスフェラーゼを作用させ製造されている。従
来、蔗糖をパラチノースまたはトレハルロースに変換す
る酵素、α−グルコシルトランスフェラーゼ生成微生物
としてプロタミノバクター属,セラチア属、エルウイニ
ア属の菌株が知られている。例えば、ドイツ特許明細書
1,049,800号にはプロタミノバクター・ルブラム、セラ
チア・プリムチカ等の微生物由来酵素により蔗糖をパラ
チノースに変換する方法、特公昭57-10720にはプロタミ
ノバクター属又はセラチア属微生物を蔗糖溶液中で好気
的条件下で培養してパラチノースを製造する方法、特公
昭60-9797の固定化酵素によるイソマルチュロースの製
造法においてはエルウィニア属微生物を使用する方法が
記載されていおり、これらの方法においにてトレハルロ
ースが副産物として生成する。
チノースおよびトレハルロースの製造ではパラチノース
とトレハルロースの生成比率は6:1〜10:1程度である。
パラチノースは容易に結晶化するため、反応液を精製
後、濃縮し結晶化して製品とするが、トレハルロースは
結晶化しないのでパラチノース結晶を回収後の最終蜜に
残り、これを更に精製濃縮した液状製品のトレハルロー
スシロップが得られる。しかし前述の酵素反応において
は目的生産物のパラチノース、トレハルロース以外に副
生成物として単糖のグルコース、フルクトースやイソマ
ルトース、イソメレチトース等が生成する。これらの
内、単糖のグルコース、フルクトースの生成割合は反応
液中の糖組成の約5%存在する。これら単糖は製造工程
中の濃縮など繰り返し行われる加熱により製品の着色を
来し、以後の生産物回収工程において脱色工程が欠かせ
ない等、目的生産物の生産効率や製造工程上の問題があ
った。またこの工程で得られた製品を、低う蝕性の飲食
物を製造する際に糖質甘味料として使用した場合、パラ
チノースは水に対する溶解性がやや低いため、最終製品
中で結晶が析出する場合があり含有率に制限を受けるの
に対し、溶解性の高いトレハルロースを主成分とするシ
ロップではその問題がなくまた甘味の質も良い。この様
な事情があるにもかかわらず従来の製造方法ではトレハ
ルロースの生成量が少ないためトレハルロースシロップ
が不足がちであった。上記の状況からトレハルロースの
生産比率が高く、そして単糖の生成が少ない酵素生産菌
が望まれていた。
ースの生産比率の高い生産菌の探索を行ってきたが、タ
イ国ウドン県クムパワピー郡の製糖工場内で採集した土
壌から純粋分離したシユードモナス属メソアシドフィラ
(Pseudomonas mesoacidophila)に属する新規な微生物
MX-45が蔗糖から単糖のグルコース、フルクトースを殆
ど生成せずトレハルロースを主成分とし、パラチノース
を副産物として生成する。従来とは全く異なった糖組成
の非う蝕性のシロップを生産することを見出だし、本発
明を完成したものである。従来、シユードモナス属によ
るトレハルロースおよびパラチノースの製造法は知られ
ていない。なお本発明で使用されるトレハルロースおよ
びパラチノース生産菌としてはシユードモナス(Pseudo
monas)属に属し、トレハルロースおよびパラチノース
生産能を有するものであれば、いかなる微生物でもよ
い。例として本発明者らがタイ国ウドン県の土壌より採
取したシユードモナス属の細菌MX-45株があげられる。M
X-45株の菌学的性状は下記の通りである。
微鏡による観察および鞭毛染色を行った結果、MX-45は
単鞭毛を有する1.0×1.6〜2.6μmのグラム陰性桿菌
で、多形性を示さず、運動性があり、極鞭毛を有し、胞
子を形成しない。
mmの円形、隆起状、全縁の集落を形成する。表面は平
滑、不透明、灰白色を呈する。
菌体の一部が沈殿し、表面に薄い菌膜を形成する。
で、蛍光色素、ビオシアニン、カロチノイドなどの色素
生産は認められない。
ニユアル・オブ・システマティック・バクテリオロジー
(Bergey′s Manual of Systematic Bacteriology)Vol
ume2により分類学上の位置を照合した結果、本菌株,MX-
45は偏性好気性グラム陰性桿菌のシユードモナス属メソ
アシドフィラ(Pseudomonas mesoacidophila)と同定し
た。シユードモナス属メソアシドフィラ(Pseudomonas
mesoacidophila)MX-45は工業技術院微生物工業技術研
究所に「微生物寄託番号微工研菌寄託第11808号」とし
て寄託した。シユードモナス属に属する菌種が蔗糖をト
レハルロースおよびパラチノースに変換することは従来
全く知られていないことであり、この属の菌株を使用す
ることが本発明の重要な特徴である。以下に本発明に関
わるトレハルロースおよびパラチノースの製造法につい
て説明する。
ノースに変換する酵素は糖転移酵素の一種と考えられ、
培地中に蔗糖、フルクトース、パラチノースが存在する
ことにより誘導的に生産され菌体付随的に存在する。従
って工業的には酵素生産培地で菌体を培養後、菌体をそ
のまま固定化した固定化酵素を製造し、バイオリアクタ
ーに充填し、これに蔗糖溶液を連続的に通液して反応さ
せることによりトレハルロースおよびパラチノースを生
成させ、反応液を脱塩・精製、濃縮して目的生産物を得
る。
く、自然にも、人為的にも容易に変異が起こるが、シュ
ードモナス属細菌に由来するいかなる変異株であろうと
もパラチノース、トレハルロース生産能を有するもので
あれば本発明に使用することが出来る。
用の培地組成は炭素源としては、例えば蔗糖、洗糖蜜、
廃糖蜜、グルコース、フルクトース、マルトース、グリ
セロール、有機酸類が適宜使用されうるが、蔗糖、洗糖
蜜、廃糖蜜が好適に使用でき、培地中の量的割合として
は1〜15%(w/v)、特に好ましくは5〜13%(w/v)の
範囲で添加使用する。窒素源としては、微生物が使用し
うる酵母エキス、肉エキス、ペプトン、麦芽エキス、コ
ーンスチープリカー、尿素、硫酸アンモニユーム、硝酸
アンモニユーム、塩化アンモニユーム、リン酸アンモニ
ユーム、などの有機および無機窒素化合物が使用される
が、酵母エキス、コーンスチープリカーなどが特に好ま
しい。無機塩類としてはリン酸、マグネシウム、カルシ
ユウム、カリウム、鉄などの通常、細菌の培養に必要な
塩類が単独または適宜組合わせ使用される。さらに必要
により他の有機物、無機物が培地に添加される。
ましくは約25〜35℃の範囲である。また培地pHは5.0〜
7.0好ましくはpH6.0〜7.0の範囲で調整される。通常の
培養槽を用いる培養においては1/10〜1vvm程度の通気と
100〜600rpm程度の攪拌を行う。培養時間は16-80時間程
度である。培養終了後培養液を冷却し、遠心分離により
沈殿部分を回収する。固定化酵素とする場合は種々の方
法が適用出来るが、一例として、これをアルギン酸ナト
リユウムと混合して、塩化カルシウム溶液内に滴下して
粒状にゲル化させる。この粒状化酵素をさらにポリエチ
レンイミン、グルタールアルデヒドで処理して固定化酵
素とする。これをカラムに充填し濃度20〜60%w/wの蔗
糖溶液を温度約25℃pH5.5に調整して通液し反応させ
る。反応液は過後、イオン交換樹脂で脱塩してから濃
縮し製品とする。本法の製品中のパラチノースとトレハ
ルロースの生成比率は1:3〜1:10である。必要に応じて
この混合液をイオン交換樹脂を用いた通常のクロマト分
離などにより分画することによりさらに高純度のトレハ
ルロース製品を容易に得ることが出来る。
および製品である食品の品質の安定性改善を目的として
フルクトース、パラチノース、異性化糖、マルチトール
等の各種糖類と混合したり、甘味増強剤を添加し使用す
ることが出来る。
使用していたP.rubrum菌等に代えて新菌株シユードモナ
ス属メソアシドフィラ(Pseudomonas mesoacidophila)
MX-45を使用することにより、トレハルロースシロップ
の増産が可能となる。また本発明の方法では製品中の単
糖のフルクトース、グルコースの生成量がごく僅かであ
り、従って製造工程中の反応液の加熱による着色が少な
いので清浄工程が簡略化出来、着色度の低い清澄なトレ
ハルロースシロップが得られる。さらに従来菌に比較し
反応液糖組成のパラチノースの割合が低いので反応液か
らのパラチノースの晶出が避けられるので原料の蔗糖溶
液濃度を上昇させることが出来、工程中の微生物汚染の
回避並びに高濃度原料処理によるコストダウンが可能と
なる。
酸二ナトリウム2gおよび塩化ナトリウム3gを水に溶解し
て1とし、水酸化ナトリウム溶液でpH6.5〜7.0に調整
したものを培地とした。殺菌条件はオートクレーブで温
度120℃で20分間とした。500ml振とうフラスコに培地を
100ml入れ、P.mesoacidophila MX-45のスラントを接種
して、28℃、140rpmで24時間培養したものを種菌とし
た。容量5.0lのファーメンターに培地3lを入れて殺菌・
冷却して温度28℃とした後、種菌を接種し、通気速度1/
4vvm、430rpm攪拌下で約60時間培養した。培養中温度は
28℃、pHは約6.5に保った。培養液の糖転移酵素活性は3
0U/mlであった。1UはpH5.5の20%蔗糖溶液中で20℃で反
応させたとき、蔗糖の生産物への転換の初速が1分間に
1μモルとなる酵素量を1単位(U)とした。
て、上清液を捨て沈殿部分を回収した。沈殿は4%アル
ギン酸ナトリウム溶液と1:1(w/w)の割合で混合し、滴
下装置により孔径0.5mmのノズルから0.25M塩化カルシウ
ム溶液内に滴下して粒状にゲル化させ2時間エージング
した後、水洗し粒状化酵素とした。次いでこの粒状化酵
素を塩酸を加えてpH5.5に調整した2%のポリエチレン
イミン(PEI)溶液と1:1(w/w)の割合で混合して5分
間放置し、直ちに過してPEIを吸収した粒状化酵素を
回収し、続いて冷却して5℃とした0.5%グルタルアル
デヒド(GA)溶液中に投入して30分間ゆるやかに攪拌
後、混合物を過し、充分に水洗して固定化酵素200gを
製造した。本固定化酵素の特性を調査した結果、活性は
70U/gであり、温度25-50℃の酢酸カルシウムバッファー
溶液90mlに固定化酵素5gを18時間浸積した耐熱性試験で
は45℃以上では活性が急激に低下した。pHは5.0-7.0で
活性が高く、反応温度は15-30℃の実験では温度が低い
程トレハルロースの生成が多く、逆に温度が高くなると
パラチノースの生成量が増加し、グルコース、フルクト
ースの生成率が多くなった。
ラムに25g充填し、固形分50%(w/w)の蔗糖溶液を温度
25℃、流速8.5ml/hで通液し、カラムから固形分50%(w
/w)の流出反応液を得た。反応液の糖組成は以下の通り
であった。
交換樹脂塔に通液して脱塩精製し、濃縮してトレハルロ
ースを主成分としたシロップ製品を得た。本製品は従来
品に比べ単糖の含有量が少なく、清澄でトレハルロース
の含有率が高いシロップである。
Claims (4)
- 【請求項1】シュードモナス属に属する微生物またはそ
の生産する酵素を利用し、蔗糖をトレハルロースおよび
パラチノースに転換することを特徴とするトレハルロー
スおよびパラチノースの製造法。 - 【請求項2】シュードモナス属に属する微生物がシュー
ドモナス・メソアシドフィラMX-45(微工研菌寄託第118
08号)である特許請求の範囲第1項記載の方法。 - 【請求項3】シュードモナス属に属する微生物または該
微生物の生産する糖転移酵素が固定化されている特許請
求の範囲第1項または第2項記載の方法。 - 【請求項4】蔗糖をトレハルロースおよびパラチノース
に生産する能力を有するシュードモナス・メソアシドフ
ィラMX-45(微工研菌寄託第11808号)。
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DE4447472C2 (de) * | 1994-01-19 | 1996-04-11 | Suedzucker Ag | Organismen mit reduziertem Palatinose- und Trehalulosestoffwechsel |
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US20100267658A1 (en) * | 2009-04-15 | 2010-10-21 | Sudzucker Aktiengesellschaft Mannheim/Ochsenfurt | Trehalulose-containing composition, its preparation and use |
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DE102013011977A1 (de) | 2013-07-18 | 2015-01-22 | Südzucker Aktiengesellschaft Mannheim/Ochsenfurt | Optimiertes Verfahren zur Herstellung einer Isomaltulose-haltigen Zusammensetzung |
-
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- 1990-10-31 JP JP2294884A patent/JP2756360B2/ja not_active Expired - Lifetime
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