JP2796634B2 - 新規糖アルコール、その製造方法及びその利用 - Google Patents

新規糖アルコール、その製造方法及びその利用

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、新規な糖アルコール及びそれを製造するた
めの方法、さらにはその利用に関する。
この糖アルコールは生体内のビフィズス菌に対して優
れた増殖作用を有し、また、食物繊維、乳糖並びにラク
チトールと併用して摂取した場合、顕著な便秘改善作用
を示すことから、これらの作用を利用した生理活性剤と
しての有用性が期待される。
技術的背景 従来、ビフィズス菌の増殖を促進する物質(以下ビフ
ィズス菌増殖因子と称する)について多くの研究がなさ
れており、その増殖因子としてオリゴ糖が注目されてい
る。そして、このようなオリゴ糖として、乳糖又は乳糖
含有物に、アスペルギルス・オリゼの生産したβ−ガラ
クトシダーゼを作用させることで得られる、一般式 Gal−(Gal)−Glc (ただし、式中Galはガラクトース残基を、Glcはグルコ
ース残基を示し、nは1〜4の整数を示す)で表わされ
るオリゴ糖をビフィズス菌増殖因子として用いることが
提案されている(特開昭55−104885号)。
本発明者は、乳糖又は乳糖含有物にβ−ガラクトシダ
ーゼあるいはβ−グルコシダーゼを作用させて得られる
オリゴ糖中のグルコース残基を還元することにより、及
びラクチトール又はラクチトール含有物にβ−ガラクト
シダーゼ或はβ−グルコシダーゼを作用させることによ
り、新規な糖アルコールが得られること、そしてこの糖
アルコールがビフィズス菌の増殖作用及び乳糖や食物繊
維との併用摂取により顕著な便秘改善作用を有すること
の知見を得て本発明をなすに至った。
発明が解決しようとする課題 したがって、本発明は、如上の生理的作用を示す新規
糖アルコール及び該糖アルコールを製造するための方
法、更には、この糖アルコールを活性成分として含有す
るビフィズス菌増殖促進組成物と便秘改善用組成物を提
供することを課題とする。
課題を解決するための手段 本発明に係る糖アルコールは下記一般式(I)で表わ
される。
Gal−(Gal)−Sor (I) (ただし、式中Galはガラクトース残基を、Sorはソルビ
トール残基をそれぞれ示し、nは1〜4の整数を示す) 上記一般式(I)で表わされる糖アルコールは下記式
(1)〜(2)で表わされる各糖アルコールを包含す
る。
式(1) 0−β−D−ガラクトピラノシル−(1→6)−0−β
−D− ガラクトピラノシル−(1→4)−D−ソルビトール
(1) 式(2) 0−β−D−ガラクトピラノシル−(1→3)−0−β
−D− ガラクトピラノシル−(1→4)−D−ソルビトール
(2) これらの糖アルコールの物性及び構成糖と糖アルコー
ルを示すと次のとおりである。
(イ)分子量 質量分析計による測定では分子量506を有する。
(ロ)色調 乾燥、粉末化したものはいずれも白色を呈する。
(ハ)酸性、塩基性及び中性の区別 いずれも中性を示す。
(ニ)溶解性 いずれも水に可溶性であるが、ベンゼン、クロロホル
ム、アセトンに難溶である。
(ホ)呈色反応 硝酸銀反応 − アンスロン硫酸反応 + ニンヒドリン反応 − ビュレット反応 − (ヘ)構成糖及び糖アルコール 本発明に係る糖アルコールを0.5N−HClにより100℃の
温度で4時間加水分解して得られる生成糖及び糖アルコ
ールのモル比はガラクトース:ソルビトール=2:1であ
ることから、本発明に係る糖アルコールは2分子のガラ
クトースと1分子のソルビトールから成ることが確認さ
れた。
(ト)構成糖及び糖アルコールの結合態様 本発明に係る糖アルコールをそれぞれ高速液体クロマ
トグラフィー(HPLC)により分離精製した後、常法によ
りメチル化分析した結果表1に示す結合態様が確認され
た。
(チ)本発明の糖アルコールはβ−ガラクトシダーゼの
作用により、ガラクトースとソルビトールが生成するこ
とからβ−配位であることが確認された。
上述(イ)及び(ヘ)〜(チ)に示した性質に鑑み、
本発明に係る糖アルコールは前記式(1)〜(2)でそ
れぞれ表わされるものであると同定し得る。
次に、本発明に係る糖アルコールの製造方法について
説明する。
本発明による糖アルコールは、乳糖又は乳糖含有物に
β−ガラクトシダーゼあるいはβ−グルコシダーゼを作
用させて乳糖分子中のガラクトース残基に転移反応を行
わせることによりオリゴ糖を生成し、得られたオリゴ糖
のグルコース残基を還元することにより得られる。ま
た、この糖アルコールはラクチトール又はラクチトール
含有物にβ−ガラクトシダーゼ或はβ−グルコシダーゼ
を作用させることによっても得られる。
ここで用いるガラクトシダーゼ又はグルコシダーゼは
その起源を特に限定する必要がなく、また、高度に精製
されたものでなくてもよく、粗酵素の状態でも使用し得
る。
出発物質である乳糖又は乳糖含有物に上記酵素を作用
させるには、該出発物質の乳糖濃度を5〜50%に調整し
たものを基質とし、これにpH2〜8で酵素濃度0.1〜280
単位/mlにおいて10〜60℃の温度下に酵素を作用させる
のが適当である。
上記酵素反応により出発物質にガラクトース転移反応
が起こってオリゴ糖混合物が生成する。
次いで、オリゴ糖混合物を含有する反応液を90℃以上
の温度で30秒〜3分間加熱して酵素を失活させた後、活
性炭を含む吸着剤と接触させて(通常は、該吸着剤を充
填したカラムに通す)、該反応液中のオリゴ糖を吸着さ
せる。
次に、15〜50%濃度のエタノール溶液を用いて吸着し
たオリゴ糖を溶出してオリゴ糖を含む溶出液を得る。得
られた該溶出液は減圧濃縮し、必要に応じさらに乾燥す
る。
このようにして得られたガラクトオリゴ糖に、水溶液
又はアルコール液中で水素化ホウ素ナトリウムを作用さ
せてそのグルコース残基を還元し、ソルビトールに変換
する。この際、ガラクトオリゴ糖の濃度は1〜50%(W/
V)に、還元反応を用いる水素化ホウ素ナトリウムの濃
度を0.1〜5Mにそれぞれ調整することが好ましい。ま
た、上記還元反応は0〜50℃の温度で30分〜3時間行う
ことが適当である。
反応終了後、反応液中の過剰な水素化ホウ素ナトリウ
ムを酢酸もしくはアセトン等で分解した後、該反応液を
脱塩用樹脂、電気透析、限外濾過等で脱塩処理し、得ら
れた糖アルコールは減圧濃縮し、必要に応じ、凍結乾燥
等により乾燥して粉末状の目的糖アルコールを得る。
また、本発明では下記方法によってもオリゴ糖のグル
コース残基を還元して目的糖アルコールを製造すること
ができる。
上記の製造過程で得られたオリゴ糖含有溶出液を減圧
濃縮したものを高温高圧下においてラネーニツケルに代
表されるニツケル触媒を用い、水素と反応させることに
よりグルコース残基を還元してソルビトールに変換す
る。この際、ガラクトオリゴ糖の濃度は40〜70%(w/
v)に、触媒に用いるニツケル量を0.02〜5%(w/v)に
それぞれ調整することが好ましい。また、上記還元反応
は100〜200℃の温度で水素圧を50〜170atmにおいて20〜
5時間行うことが適当である。
反応終了後、反応液中の不純物を活性炭、イオン交換
樹脂等に通液することにより除去できる。
得られた糖アルコールは減圧濃縮し、必要に応じ凍結
乾燥などにより乾燥して粉末状の目的糖アルコールを得
る。
さらに、本発明では下記方法によっても目的糖アルコ
ールを製造することができる。
ラクチトール又はラクチトール含有物を出発物質とし
て用い、これにβ−ガラクトシダーゼ或はβ−グルコシ
ダーゼを作用させてラクチトールのガラクトース残基に
転移反応を行わせることにより目的糖アルコール(ガラ
クトシルラクチトール)が得られる。
ここで用いるβ−ガラクトシダーゼ又はβ−グルコシ
ダーゼは、前述した乳糖又はその含有物を出発物質とし
て用いる場合と同様に、その起源を特に限定する必要が
なく、また、高度に精製された必要もなく、粗酵素の状
態でも良い。
出発物質であるラクチトール又はβ−ラクチトール含
有物質に上記酵素を作用させるには該出発物質のラクチ
トール濃度5〜75%に調整したものを基質とし、これに
pH2〜8で酵素濃度0.1〜280単位/mlにおいて10〜60℃の
温度下に酵素を作用させるのが適当である。
上記酵素を作用させることにより、ラクチトールにガ
ラクトース転移反応が起って目的糖アルコール混合物が
生成するので、該糖アルコールを含有する反応混合液を
90℃以上の温度で30秒〜3分間加熱して酵素を失活させ
た後、活性炭を含む吸着剤と接触させて(通常は、該吸
着剤を充填カラムに通す)該反応混合液中の糖アルコー
ルを吸着させる。
次に、15〜50%濃度のエタノール溶液を用いて吸着し
た目的アルコールを溶出し、得られた溶出液を減圧濃縮
し、必要に応じ、凍結乾燥等により乾燥して粉末状の目
的糖アルコールを得る。
上述のようにして得られる糖アルコールは、既に言及
したごとく、生体内のビフィズス菌に対して優れた増殖
作用を有し、また食物繊維や乳糖等と併用して摂取する
と顕著な便秘改善作用を示すので、ビフィズス菌増殖促
進剤及び便秘改善剤の有効成分として利用することが可
能である。
次に、本発明に係る糖アルコールのビフィズス菌に対
する増殖促進効果及び便秘改善効果を試験した結果を示
す。
ビフィズス菌に対する増殖試験 試験方法: 10匹を1群とするカニクイサルを供試動物として用
い、その各々に乳糖を5重量%添加した市販育児用粉乳
を5週間与えた後、本発明による糖アルコール(粉末形
態)を5重量%添加した育児用粉乳を更に3週間与え、
その間各サルの糞便を採取して便中のビフィズス菌の割
合を測定した。結果は添付の図面に示すとおりである。
図にみられるとおり、乳糖を添加して与えた期間中の
糞便中のビフィズス菌の割合に比べ、本発明による糖ア
ルコールを添加して与えた期間中の糞便中のビフィズス
菌の割合は著しく上昇している。
すなわち、本発明による糖アルコールは生体内におけ
るビフィズス菌の増殖促進に極めて優れた効果を奏する
ものであり、また、人間の腸管内に生育する種々のビフ
ィズス菌、例えばビフィドバクテリウム・ロンガム、ビ
フィドバクテリウム・ブリーベ、ビフィドバクテリウム
・ビフィダム、ビフィドバクテリウム・アトレスセンテ
ィス、ビフィドバクテリウム・インファンティス等の広
範囲な種類のビフィズス菌に対して高い増殖活性を示す
ことが認められる。
したがって、本発明による糖アルコールは粉乳、発酵
乳のごとき乳製品に配合したり、また、整腸剤のごとき
薬剤の成分として添加して用いることができる。
因に、本発明による糖アルコールを2重量%添加した
乳飲料を調製し、これを健康成人30名に投与したとこ
ろ、これらの糞便中の全菌数に占めるビフィズス菌の比
率の増加は、乳糖を2重量%を添加した乳飲料を同様に
投与した場合に比較して約2倍であることが認められ
た。
便秘改善試験 試験方法: 上記により得た糖アルコール粉末を、日常的に便秘ぎ
みを訴える健康を老人20名を4名づつ5のグループに分
け、試験区No.1乃至No.5として、下記配合の糖アルコー
ルをそれぞれ経口投与した。
試験区 糖アルコール投与量(g) No. 1 5 No. 2 4 No. 3 3 No. 4 2 No. 5 0 各試験区ともに、上記量の糖アルコールをそれぞれ、
1日1回の割合で2週間投与して、投与前の2週間を投
与中の2週間における排便回数を各排便毎の糞便の硬さ
を官能的に評価した。結果は表2に示すとおりである。
表にみられるとおり、本発明による糖アルコールを投
与したグループはでは3g以上の投与において排便回数の
顕著な増加と糞便の軟化が認められた。因に、対照区で
は排便回数の増加及び糞便の軟化はほとんど認められな
かつた。
上述したとおり、本発明による糖アルコールの単独投
与により顕著な便秘改善の効果が認められるようにな
る。そして、このように効果は、ヒト小腸微絨毛に存在
するβ−ガラクトシダーゼが大きいため、本発明による
糖アルコールは小腸で分解されずに大腸まで到達し、そ
の結果、大腸内の浸透圧が高くなって糞便を軟化して便
秘を改善するものと推定される。
発明の効果 以上述べたとおり、本発明に係る糖アルコールは、ビ
フィズス菌に対して優れた増殖促進効果を示し、さら
に、便秘改善効果についても排便回数の増加及び糞便の
軟化をもたらすという優れた効果を示す。
以下実施例を示して本発明を具体的に説明する。
実施例1 糖アルコールの調製: 10kgの乳糖(市販品)を15kgの温水に溶解した溶液に
クエン酸を加えてpHを4.5に調整したものに、β−ガラ
クトシダーゼ5万単位を加えて、40℃で10時間反応させ
た。得られた反応混液を105℃で2秒間加熱して酵素を
失活させた。
次に、この液2kgを活性炭−セライト(2:1)カラム
(φ10cm×50cm)に通じて、乳糖と転移ガラクトオリゴ
糖の一部を吸着させた。次いで、15kgの水をカラムに通
じて単糖と未吸着の乳糖を溶出し、除去後、5%エタノ
ール20kgをカラムに通じて吸着した乳糖を完全に溶出
し、除去した。次に、40%のエタノール10kgをカラムに
通じて得られた溶出液を減圧濃縮後、凍結乾燥してガラ
クトオリゴ糖95重量%以上を含む粉末150gを得た。
次に、水素化ホウ素ナトリウム水溶液(10%W/V)3
に上記方法により得られたガラクトオリゴ糖粉末150g
を溶解し、室温にて3時間還元反応を行った。反応終了
後、酢酸を用いてpH7.0になるまで中和した。これによ
り反応液中に過剰に存在する未反応水素化ホウ素ナトリ
ウムを分解し得る。
次に、このものを減圧留去し3のメタノールに再度
懸濁し、再び減圧留去した。この操作を2回繰り返した
後、水1に溶解した液を脱塩樹脂に通液し脱塩を行っ
た。得られた溶液を減圧濃縮後、凍結乾燥することによ
り、前記式(1)及び(2)で表わされる糖アルコール
を含む糖アルコール粉末150gを得た。
実施例2 実施例1に記載したと同様の手順に従ってガラクトオ
リゴ糖95重量%以上を含む粉末150gを得、次いで該粉末
を濃度50%(w/v)に溶解し、これにラネーニツケル1
重量%を添加し、攪拌しながら温度90〜125℃に昇温
し、水素圧を20〜100kg/cm2にあげて水素化を完了させ
た後、ラネーニツケルを除去し、常法に従って活性炭、
イオン交換樹脂を用い、精製したものを減圧濃縮し、更
に凍結乾燥して前記式(1)及び(2)で表わされる糖
アルコールを含む糖アルコール粉末150gを得た。
実施例3 10kgのラクチトールを15kgの温水に溶解した溶液にク
エン酸を加えpH4.5に調整したものに、β−ガラクトシ
ダーゼ5万単位を加え、40℃で10時間反応させた。
得られた反応混液を105℃で2秒間加熱して酵素を失
活させた。
次に、この液2kgを活性炭−セライト(2:1)カラム
(φ10cm×50cm)に通してラクチトールと転移糖アルコ
ールを吸着させた。次いで、15kgの水をカラムに通し、
単糖とソルビトール未吸着のラクチトールを溶出し除去
後、5%エタノール20kgをカラムに通し吸着したラクチ
トールを完全に溶出し、除去した。次に、40%エタノー
ル10kgをカラムに通し得られた溶出液を減圧濃縮後、凍
結乾燥して前記式(1)及び(2)で表わされる糖アル
コールを含む粉末150gを得た。
【図面の簡単な説明】
添付図は、本発明による糖アルコールのビフィズス菌に
対する増殖促進効果を、乳糖との対比で示したものであ
る。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C07H 15/04 A61K 31/70 C12P 19/14 C12N 1/38 A23L 1/308 CA(STN) REGISTRY(STN) WPIDS(STN)

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式(I) Gal−(Gal)−Sor (I) (ただし、式中Galはガラクトース残基を、Sorはソルビ
    トール残基をそれぞれ示し、nは1〜4の整数を示す)
    で表わされる糖アルコール。
  2. 【請求項2】0−β−D−ガラクトピラノシル−(1→
    6)−0−β−D−ガラクトピラノシル−(1→4)−
    D−ソルビトールである請求項(1)に記載の糖アルコ
    ール。
  3. 【請求項3】0−β−D−ガラクトピラノシル−(1→
    3)−0−β−D−ガラクトピラノシル−(1→4)−
    D−ソルビトールである請求項(1)に記載の糖アルコ
    ール。
  4. 【請求項4】乳糖又は乳糖含有物にβ−ガラクトシダー
    ゼあるいはβ−グルコシダーゼを作用させて乳糖分子中
    のガラクトース残基に転移反応を行なわせることにより
    オリゴ糖を生成し、次いで得られたオリゴ糖のグルコー
    ス残基を還元することを特徴とする糖アルコールの製造
    方法。
  5. 【請求項5】オリゴ糖のグルコース残基の還元を、水溶
    液もしくはエタノール溶液中で水素化ホウ素ナトリウム
    と反応させることにより行なう請求項(4)に記載の糖
    アルコールの製造方法。
  6. 【請求項6】オリゴ糖のグルコース残基の還元を、ニッ
    ケル触媒を用い高温高圧下において水素と反応させるこ
    とにより行なう請求項(4)に記載の糖アルコールの製
    造方法。
  7. 【請求項7】ラクチトール又はラクチトール含有物にβ
    −ガラクトシダーゼあるいはβ−グルコシダーゼを作用
    させてラクチトール分子中のガラクトース残基に転移反
    応を行なわせることを特徴とする糖アルコールの製造方
    法。
  8. 【請求項8】一般式(I) Gal−(Gal)−Sor (I) (ただし、式中Galはガラクトース残基を、Sorはソルビ
    トール残基をそれぞれ示し、nは1〜4の整数を示す)
    で表わされる糖アルコールを活性成分として含有するビ
    フィドバクテリウム歯の増殖促進組成物。
  9. 【請求項9】一般式(I) Gal−(Gal)−Sor (I) (ただし、式中Galはガラクトース残基を、Sorはソルビ
    トール残基をそれぞれ示し、nは1〜4の整数を示す)
    で表わされる糖アルコールを活性成分として含有する便
    秘改善用組成物。
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