JP3094297B2 - 高純度マルトースの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、高純度マルトースの製造方法に関するもの
である。

（従来の技術） 一般に、糖類の純度を向上させる方法として最も普通
に行われており、設備が普及しているのは結晶化方法で
ある。

従来から高純度マルトース及びその結晶の製造方法は
数種類知られているが、何れも結晶化に供する水溶液中
のマルトース純度を高めることに主眼が置かれていた。
例えば特開昭55−85395号公報に開示されているよう
に、マルトースを製造するための原料として、高価な地
下澱粉、例えば馬鈴薯、甘薯、タピオカ澱粉を主に選
び、低濃度・低DEの液化物を調製して、ひきつづき糖化
方法としては比較的特殊な方法で糖化し、93重量％（本
明細書中、％は特に断らない限り重量％を表すものとす
る）以上という高い純度のマルトースにしておいて、マ
スキットを生成させ、その温度を50〜27℃の範囲におい
て次第に降下させ、且つその間に過飽和度を1.15〜1.30
の範囲内に維持しながら結晶の成長及び析出をさせた後
に分蜜して、97％以上の極めて高いマルトース純度の結
晶を得るなどの方法が提案されていた （発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来の方法ではマルトース純度がある
程度以下の場合では、マルトースの結晶が生成しない場
合が多く、又たとえマルトース結晶が生成したとして
も、結晶が微細で結晶の生成量が少ないため、結晶分離
が不可能とされていた。

例えば、量産されていてコストが安い従来の方法で製
造されたマルトースの純度は70％〜75％程度であるが、
このマルトース水溶液から商業的にマルトース結晶を得
ることはできない。

従って、マルトースの結晶を得るためには、結晶化の
前に高い純度のマルトースを得ることが必要とされてい
た。

そのためには、低い濃度で液化し、多種類の酵素を大
量に用いて酵素反応を複数回経由する必要があり、その
ため、製造工程が繁雑で、製造費用が高くなったり、ク
ロマト分画を経由した場合には高価なクロマト分離装置
を導入する必要があり、更に大量の水を除去する必要が
生じるために製造工程が長くなり、更に水の除去が要す
る費用が高くなったりする等の課題があった。

現在に至るまで、高い純度のマルトースを簡素な酵素
反応で製造することは困難とされており、従って、簡素
な酵素反応で得られた純度の低いマルトース含有組成物
から結晶化法により高純度マルトースを得る方法の開発
が望まれていた。

（課題を解決するための手段） 本発明者等は、前記課題を解決するためにマルトース
の結晶化方法について鋭意研究を続けた結果、マルトー
スに対する他糖の結晶生成阻害傾向が糖により異なるこ
とを見出した。

グルコースの場合、マルトース純度を１％減少させ、
ブドウ糖を１％増加させたときに、マルトースの飽和濃
度の上昇幅は0.6％程度になる。

例えば、温度20℃において、マルトース水溶液の固
形分（以下固形分をDSと略することがある）中の80％が
マルトースで、その他の20％がブドウ糖の場合には、DS
濃度を54％まで濃縮したときに、成分中のマルトースが
飽和濃度になる。それに対して、DS中の組成をマルトー
ス79％、ブドウ糖21％としたマルトース水溶液の場合
には、DS濃度を54.6％にしただけで成分中のマルトース
が飽和濃度になる。

これに対して、３糖以上のオリゴ糖が１％増加した場
合には、飽和濃度の上昇幅は１〜2.5％の割合である。

例えば、温度20℃において、上記マルトース水溶液
の場合にはマルトースの飽和濃度が54％であるが、マル
トース80％、ブドウ糖19％、３糖以上のオリゴ糖１％の
場合には、DS濃度を56.2％まで濃縮したときにやっとマ
ルトースが飽和濃度に達するのである。

以上のように知見を基にして更に鋭意研究を続けた結
果、例え純度が低くとも、そのマルトース含有組成物の
糖組成及び結晶化条件を調節することにより、マルトー
ス結晶を速やかに且つ比較的大きく成長させることが可
能であることを見出し、糖組成及び濃度を調整すること
によりろ液中のDS濃度72％以下にて結晶マスキットを生
成させ、遠心分離を可能とし、これによって高純度のマ
ルトース結晶を製造することに成功し、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。

本発明は、高純度マルトースを製造するに際し、DS
中の単糖１〜40％、マルトース60〜91％、三糖以上のオ
リゴ糖１〜８％からなるマルトース水溶液を使用して結
晶化し、結晶分離後のろ液中のDSが72％以下になるよう
に結晶化条件を調節することを特徴とする、高純度マル
トースの製造方法である。

また、本発明は、高純度マルトースを製造するに際
し、DS中の単糖５〜38％、マルトース65〜85％、三糖以
上のオリゴ糖２〜７％からなるマルトース水溶液を使用
して結晶化することを特徴とする、前記記載の高純度
マルトースの製造方法である。

また、本発明は、結晶分離後のろ液中の固形分が55
〜70％になるように結晶化条件を調節することを特徴と
する前記又は記載の高純度マルトースの製造方法で
ある。

更に、本発明は、マルトース水溶液のマルトース飽
和濃度を47〜70重量％に調節し、結晶化条件を結晶化開
始温度20〜65％、最終冷却温度０〜50℃、時間を24〜96
時間とすることを特徴とする。前記〜のいずれか１
つに記載の高純度マルトースの製造方法である。

本発明に使用するマルトース水溶液としては、そのDS
中のマルトース分が60〜91％、更に好ましくは65〜85％
であり、その他の糖組成が、単糖１〜40％、更に好まし
くは５〜38％、三糖以上のオリゴ糖１〜８％、更に好ま
しくは２〜７％の範囲に入っていれば、その原料や製造
方法は特に限定する必要がない。

本発明に使用し得るマルトース水溶液の原料として
は、地下澱粉である馬鈴薯、甘薯、タピオカ等由来の澱
粉は勿論、地上澱粉であるトウモロコシ等由来の澱粉も
使用可能である。

また、本発明に使用し得るマルトース水溶液は、例え
ば、トウモロコシ等由来の澱粉を濃度18％程度で、液化
酵素を使用して、DE2程度まで液化し、β−アミラーゼ
等の糖化酵素を使用して糖化し、糖化開始途中で少量の
液化酵素を添加して更に糖化を続け、次いで、グルコア
ミラーゼ等のオリゴ糖を加水分解する酵素を添加して更
にオリゴ糖の含有量を減少せしめることによって得るこ
とができる。

この様な工程を経由すると、一例を挙げれば、 のような程度の糖組成のものが得られる。

このようなマルトース水溶液を本発明に使用する場
合、精製工程を経たものが望ましいが、その糖液が未精
製であっても構わない。

本発明は、マルトースの結晶化に際して、その糖液の
組成が上記特定の範囲に入っていれば、本発明に使用す
るマルトース水溶液と同程度のマルトース純度またはそ
れよりも幾分高いマルトース純度の物を結晶化した場合
に較べて、マルトースの結晶が比較的速やかに生成し、
且つその結晶が比較的大きく成長するという知見に基づ
いて発明されたものである。

更に、前記マルトース水溶液を結晶化するにあたり、
その条件範囲は、結晶化に供するマルトース水溶液の濃
度が62〜87％が好ましいが、更に好ましくは65〜84％の
範囲であり、結晶化開始時の好ましい温度範囲は20〜65
℃、更に好ましくは30〜60℃である。

また、結晶化時間は各種結晶化条件での合計時間又は
連続的な結晶化操作時間が24〜96時間であることが好ま
しく、連続的な結晶化操作時間が24〜96時間の範囲に入
っていることが更に好ましい。

結晶化時の冷却最終温度は０〜50℃が好ましいが、更
に好ましくは０〜40℃であり、濾過後の濾液のDS濃度
は、濾過の難易と密接な関係を有するが、72％以下の範
囲が好ましく、更に好ましくは55〜70％の範囲である。

濾液の量は結晶化前の液重量を100倍とした場合に、
合計８〜75部が好ましいが、更に好ましくは10〜70部で
ある。

マルトース水溶液を結晶化するにあたり、結晶化に供
するマルトース水溶液の濃度が62％未満の場合には、他
の結晶化条件との兼ね合いにもよるが、結晶マスキット
の生成が困難であるか又は結晶生成量が少ない場合が多
いので実用的ではなく、一方、濃度が87％を超えた場合
には結晶の生成量が多過ぎて分蜜が困難になる場合が多
く、又結晶の成長速度が遅く、生成した結晶が微細であ
るために分蜜が困難になる場合が多い等の不都合がある
ので好ましくない。

また、結晶化方法及び結晶化時間は、結晶化方法は回
分式でも連続結晶化の方式でも採用可能であり、結晶化
時間は、数回に分けた時間の合計又は連続的に結晶化し
た時間が24〜96時間の範囲であれば良いが、濃度勾配
を必要とせず、常に一定の濃度条件でよいことやの結
晶製造装置が小さくてよいこと、更に、結晶形が、比
較的大型で、且つ一定の大きさになることなどの理由か
ら、連続結晶化方法で且つ連続的に結晶化した時間が上
記の範囲に入っていることが好ましい。

結晶化時間が24時間未満の場合には結晶の成長が不十
分な場合が多く、従って、結晶の収率が低かったり結晶
が微細なために分蜜が困難な場合が多いので好ましくな
い。

一方、結晶化時間が96時間を超えて結晶化することも
可能であるが、工程に要する時間が過度に長い場合は、
製造設備が不必要に大きくなってしまい、経済的に好ま
しくないことや、96時間を超えて結晶化しても結晶が殆
ど成長しないので製造上長い時間をかける意味が無く、
更に、あまり長時間工程中に保持することによって従来
以上の衛生上の配慮が要求されるなどの不都合があり好
ましくない。

結晶化開始時の温度範囲として20℃未満を採用するこ
とはできるが、微細な結晶が数多く発生してしまうので
好ましくなく、65℃を超えた温度を採用することも可能
であるが、マルトースを飽和濃度に達せしめる条件が厳
しくなってしまい、結果的に、マルトース結晶を析出さ
せることが困難になるので好ましくない。

結晶化の最終冷却温度として０℃未満を採用すること
はできるが、その場合には冷媒として最も手軽に使用可
能な水が採用出来ず、特殊な冷媒を要することや、０℃
未満まで冷却するためには一般に多大なエネルギーを要
求されること等から経済的に好ましくない。また、50℃
を超えた温度を最終冷却温度として採用することも可能
であるが、マルトースの溶解度を十分に下げることがで
きず、従って、結晶の収率が高まらないので好ましくな
い。

濾過後のろ液のDS濃度を55％未満にした場合には、マ
ルトース結晶の収量が少ない場合が多いので好ましくな
く、72％を超えた場合には分蜜前のマスキットが硬くて
取り扱いが困難であり、ろ液の粘度が高く、分蜜困難な
場合が多いので好ましくない。また、結晶化前の液重量
を100部とした場合にろ液の量が８部未満になるとマス
キットが硬くなり、取り扱いが困難になるので好ましく
なく、一方75部を超えた場合には高純度マルトースの収
率が低下するので好ましくない。

（実施例） 以下に実施例を掲げて発明の内容を更に具体的に説明
する。

実施例−１ コーンスターチを常法により液化及び糖化・精製し、
濃度81％まで濃縮した糖組成−１を有するマルトース水
溶液50kg （糖組成−１） ブドウ糖 19.0％ マルトース 75.3％ 三糖以上のオリゴ糖 5.7％ を容量約100リットルの横型攪拌機付きスウェンソン・
ウォーカ晶析器と同形式の自家製結晶化試験機（直径30
cm、長さ150cm、リボン型攪拌羽付き）に移し、40℃に
液温を調節した後、シードとしてマルトース結晶（１水
和物）［和光純薬（株）製］を１％（対DS）添加し、ゆ
っくりと攪拌しながら0.5℃／時間の速度で液温を下げ
てゆき、液の温度が20℃に達した後は一定に保ち、合計
72時間をかけて結晶マスキットを調製した。

結晶の成長が完了したマスキットを、バスケット型遠
心分離［国産遠心機（株）製、120A型］、（運転条件、
Ｇ＝1500、30分）を用いて分蜜した。

結晶ケーキの歩留まりは72.1％対原料DSで、そのケー
キの糖組成は、 ブドウ糖 13.8％ マルトース 81.4％ 三糖以上のオリゴ糖 4.8％ と純度が向上した。

また、分蜜後のろ液の水分は30.8％であった。

実施例−２ コーンスターチを常法により液化及び糖化・精製し、
濃度80％まで濃縮した糖組成−２を有するマルトース水
溶液を調製した。

（糖組成−２） ブドウ糖 9.8％ マルトース 83.8％ 三糖以上のオリゴ糖 6.4％ 得られたマルトース水溶液100kg（固形分80kg）を60
℃にして実施例−１と同じ結晶化試験機に導入し、ゆっ
くりと攪拌しながら１℃／時間の速度で冷却してゆき、
液温が40℃になった時に実施例−１と同様のマルトース
結晶をシードとして１％対DS添加し、温度20℃まで冷却
結晶化した。次いで、装置内の温度を20℃に保持し、濃
度80％に濃縮した該組成のマルトース水溶液を1.5kg/時
間の速度で、導入口から連続的に装置内に導入しなが
ら、マスキット取り出し口から同量の結晶の成長が完了
したマスキットを抜き出して連続結晶化操作を行った。

結晶の成長が完了したマスキットを、実施例−１と同
様に分蜜した。

結晶ケーキの歩留まりは68.7％対原料DSで、そのケー
キの糖組成は、 ブドウ糖 4.4％ マルトース 91.8％ 三糖以上のオリゴ糖 3.8％ と純度が向上した。

また、分蜜後のろ液の水分は35.0％であった。

実施例−３ コーンスターチを常法により液化及び糖化・精製し、
濃度80％まで濃縮した糖組成−３を有するマルトース水
溶液50kg （糖組成−３） ブドウ類 35.9％ マルトース 62.0％ 三糖以上のオリゴ糖 2.1％ を実施例−１と同じ結晶化試験機に移し、30℃に液温を
調節した後、シードとして実施例−１と同様のマルトー
ス結晶を１％（対DS）添加し、ゆっくりと攪拌しながら
96時間かけて０℃まで液温を下げてゆき、液の温度が０
℃に達した後は一定に保って結晶マスキットを調節し
た。

結晶の成長が完了したマスキットを、実施例−１と同
様に分蜜した。

結晶ケーキの歩留まりは80.3％対原料DSで、そのケー
キの糖組成は、 ブドウ糖 27.1％ マルトース 71.3％ 三糖以上のオリゴ糖 1.6％ と純度が向上した。

また、分蜜後のろ液の水分は30.3％であった。

比較例−１ コーンスターチから常法により得られ、濃度81％まで
濃縮した糖組成−４を有するマルトース水溶液50kg （糖組成−４） ブドウ糖 2.2％ マルトース 79.3％ 三糖以上のオリゴ糖類 18.5％ を実施例−１と全く同様に結晶化操作して結晶マスキッ
トを得た後、実施例−１と同様に遠心分離に供したが、
取り出し可能な結晶ケーキは得られなかった。

比較例−２ コーンスターチから常法により得られ、濃度81％まで
濃縮した糖組成−５を有するマルトース水溶液50kg （糖組成−５） ブドウ糖 3.8％ マルトース 70.0％ 三糖以上のオリゴ糖 26.2％ を実施例−１と全く同様に結晶化操作したが、結晶が生
成せず、結晶マスキットは得られなかった。

（発明の効果） 以上に説明したように、本発明を実施することによ
り、簡素な酵素反応で得られた純度の低いマルトース含
有組成物、例えば、従来はとても結晶化に供することが
できなかった程に低いマルトース純度のマルトース水溶
液からも結晶化することにより高純度マルトースを製造
することが可能になる。

従って、簡素な工程で、安価に高純度マルトースを得
ることができる。

更に、本発明を実施することにより、結晶化の際にマ
ルトース結晶を速やかに且つ比較的大きく成長させ、結
晶とろ液の遠心分離を可能にすることにより、高純度の
マルトースの結晶を製造することが可能になる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石井 良文 静岡県富士市大渕3369―５ (56)参考文献 特開 平２−23881（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C07H 1/00 - 23/00 C12P 19/00 - 19/64 ＢＩＯＳＩＳ（ＤＩＡＬＯＧ) ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高純度マルトースを製造するに際し、固形
   分中の単糖５〜38重量％、マルトース60〜85重量％、三
   糖以上のオリゴ糖１〜８重量％からなるマルトース水溶
   液を使用して結晶化し、結晶分離後のろ液中の固形分が
   55〜70重量％になるように結晶化条件を調節することを
   特徴とする、高純度マルトースの製造方法。
2. 【請求項２】高純度マルトースを製造するに際し、固形
   分中の単糖５〜38重量％、マルトース60〜85重量％、三
   糖以上のオリゴ糖１〜８重量％からなるマルトース水溶
   液を使用して結晶化する際、マルトース水溶液のマルト
   ース飽和濃度を47〜70重量％に調節し、結晶化条件を結
   晶化開始温度20〜65℃、最終冷却温度０〜50℃、時間を
   24〜96時間とし、結晶分離後のろ液中の固形分が72重量
   ％以下になるように結晶化条件を調節することを特徴と
   する、高純度マルトースの製造方法。
3. 【請求項３】マルトース水溶液のマルトース飽和濃度を
   47〜70重量％に調節し、結晶化条件を結晶化開始温度20
   〜65℃、最終冷却温度０〜50℃、時間を24〜96時間とす
   ることを特徴とする、請求項１に記載の高純度マルトー
   スの製造方法。