JP3481651B2 - ネオトレハロースの分離精製法 - Google Patents

ネオトレハロースの分離精製法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ネオトレハロースの分
離精製法に関する。さらに詳しくは、長鎖アルキル基を
化学結合させたシリカゲルを固定相とするカラムクロマ
トグラフィーによるネオトレハロースの分離精製法に関
する。ネオトレハロースは、O−α−D−グルコピラノ
シル β−D−グルコピラノシド構造あるいはO−β−
D−グルコピラノシル α−D−グルコピラノシド構造
を有する二糖類として古くから知られている。ネオトレ
ハロースは、庶糖の約1/4の甘味度を有し、非還元性
であり、水溶性ではあるが吸湿性・潮解性ではなく安定
であり、経口摂取される各種飲料、加工食品、嗜好物、
飼料、医薬品などに利用することができる。
【0002】
【従来の技術及びその課題】ネオトレハロースの製造法
としては化学的方法(Journal of the Chemical Societ
y, 1931, 2847-2850及び同, 1951, 285-287 )がある
が、操作が煩雑で収率も極めて低く実用的ではない。天
然物から調製する方法として、麹汁中に含まれる非発酵
性糖類をカーボンクロマトグラフィーにかけて得た二糖
類含有画分をフェニルヒドラジン処理し、沈澱物をろ別
し液中の糖をアセチル化し、二糖類のオクタアセテート
結晶を得た後、脱アセチル化する方法があるが(日本農
芸化学会誌,30巻,119〜123頁(1959
年))、麹汁中の含量が低く、精製工程も煩雑であり工
業的製造には不向きである。
【0003】一方、廉価な澱粉を原料とする生化学的方
法として、澱粉及びその分解物から選ばれる基質にサイ
クロデキストリン合成酵素を作用させることにより三糖
類のセントースとともにネオトレハロースを製造する方
法が提案されている(特開平4-179490号)。この方法で
は、反応液中にネオトレハロース以外の成分が多量に混
在し、特にネオトレハロースを同じ二糖類であるマルト
ース、イソマルトース、コージビオース等とネオトレハ
ロースを分離することは困難である。そのため、高純度
のネオトレハロースを得るにはネオトレハロース以外の
二糖類成分をアルカリ処理して分解し中和した後にカラ
ムクロマトグラフィーにより分画しているが、精製のた
めに他の成分を分解しなければならないという資源の浪
費及び操作的に煩雑であるなどの問題がある。
【0004】従って、本発明の課題は、ネオトレハロー
スを含有する混合液から、他の成分を分解することなく
ネオトレハロースを分離精製する方法を提供することに
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決すべく、充填剤(固定相)と溶媒(移動相)から
なる定常場において物質の両相との相互作用の差によっ
て生じる移動速度の差を利用する液体カラムクロマトグ
ラフィーによる分離方法について、特にネオトレハロー
ス及びその他の各種二糖類の構造に着目し検討した。
【0006】液体クロマトグラフィーによる二糖類の分
離については、Nikolov らがシリカゲルにアミノ基を化
学結合させた充填剤を用いる順相クロマトグラフィーに
よりアセトニトリル/水を移動相として二糖類の溶出時
間を検討しているが(J.Chrom., 207 (1985) 51-57)、
二糖類相互の溶出位置が近接し、特にネオトレハロース
は、マルトース及びコージビオースの溶出位置に近接す
ることにより、ネオトレハロースとこれら二糖類との有
効な分離手段となり得ない。また、移動相としてアセト
ニトリルを使用することは、価格的に不利となる。
【0007】本発明に関連するものとして、オクタデシ
ル基を化学結合させたシリカゲルカラム(ODSカラ
ム)を用いる逆相分配クロマトグラフィーにより、Norm
anらが水を移動相としてマルトオリゴ糖又はイソマルト
オリゴ糖の混合物の分離を調べている(J.Chrom., 209
(1981) 439-444)が、二糖類相互の分離については言及
していないし、その他ODSカラムによるネオトレハロ
ースと他の糖類相互の分離に関する報告はない。従っ
て、ネオトレハロースがその他の二糖類の混合物から分
離可能かどうかについては不明であった。
【0008】ネオトレハロースは、グルコース二分子が
α,β−1,1結合したもので、同じくグルコース二分
子よりなるマルトース(α−1,4)、ニゲロース(α
−1,3)、コージビオース(α−1,2)、イソマル
トース(α−1,6)等と比較すると立体構造が異なっ
ている。この立体構造の相違により、疎水性及び親水性
部分の分布が異なり、グルコースを構成糖とする二糖類
でも結合の違いにより分子表面に存在する疎水性あるい
は親水性の強弱に違いが生じると考えられる。そこで、
本発明者らはカラムクロマトグラフィーの固定相(分離
剤)として疎水性の置換基を有するものを使用し、移動
相(溶出剤)を選択することにより分離可能ではないか
と考え、ODSカラムについて溶出剤として水及び濃度
を変えた有機溶剤水溶液を使用して鋭意検討した。その
結果、移動相として水あるいはアルコール水溶液などを
使用することによりネオトレハロースと他の二糖類とが
分離できることを見出した。
【0009】さらに、ネオトレハロースとグルコースな
どの単糖類及びセントースなどの三糖類以上の分離はO
DSカラムでも可能であるが、ネオトレハロースを含有
する混合液の糖組成において単糖類及び三糖類以上の比
率が多い場合は、予め、塩型強酸性カチオン交換樹脂に
よるカラムクロマトグラフィーを用いて単糖類及び三糖
類以上を除去するとODSカラムへの負荷量が減り、一
層効率のよい分離精製ができることを確認した。
【0010】すなわち、本発明は 1)ネオトレハロースを含有する混合液を長鎖アルキル
基を化学結合させたシリカゲルを固定相とするカラムク
ロマトグラフィーにかけることを特徴とするネオトレハ
ロースの分離精製法、 2)オクタデシル基を化学結合させたシリカゲルを使用
する前記1に記載のネオトレハロースの分離精製法、 3)ネオトレハロースを含有する混合液を塩型強酸性カ
チオン交換樹脂によるカラムクロマトグラフィーにかけ
た後、長鎖アルキル基を化学結合させたシリカゲルを固
定相とするカラムクロマトグラフィーにかけることを特
徴とするネオトレハロースの分離精製法、 4)オクタデシル基を化学結合させたシリカゲルを使用
する前記3に記載のネオトレハロースの分離精製法、及
び 5)移動相として水または有機溶媒水溶液を使用する前
記1乃至4のいずれかに記載のネオトレハロースの分離
精製法を提供するものである。
【0011】本発明に係る分離精製法の原料であるネオ
トレハロースを含有する混合液は、例えば、澱粉及びそ
の分解物から選ばれる基質にサイクロデキストリン合成
酵素を作用させる方法などネオトレハロースを含有する
混合液が得られるいかなる方法で調製されたものでもよ
い。
【0012】本発明者らは、固定相のカラム充填剤とし
て、オクタデシル基を化学結合させたシリカゲルを使用
することでネオトレハロースと他の二糖類の分離が可能
であることを確認しているが、オクタデシル基以外の長
鎖アルキル基を結合させたシリカゲルに付いても同様の
効果が期待される。従ってオクタデシル基以外の長鎖ア
ルキル基を結合させたシリカゲルを使用する分離方法も
本発明に含まれるものである。
【0013】本発明の分離精製法で使用できるシリカゲ
ルカラムとしては、長鎖アルキル基としてオクタデシル
基の他ヘキサデシル基、テトラデシル基、ドデシル基、
デシル基等を化学結合したものが挙げられるが、好まし
いのはオクタデシル基である。 この様な長鎖アルキル
基を化学結合したシリカゲルカラムは、例えば、下記の
工程式に従って、塩酸処理、水洗乾燥したシリカ(シリ
カゾル)をトルエンにジメチルジクロロシラン(DMC
S)を溶かした溶液中で還流した後減圧ろ過し、ついで
濃塩酸中で所定量のシリコンモノマーRSiCl3 (R
は長鎖アルキル基を示す。)を加えて還流した後、水洗
乾燥して調製することができる。
【0014】
【化1】
【0015】例えば、オクタデシル基を化学結合したシ
リカゲルカラムは、株式会社ワイエムシィからYMC−
Packシリーズとして市販されているものを使用する
ことができる。
【0016】移動相としては、水、有機溶媒、あるいは
それらの混合液が使用できる。ここで、有機溶媒として
は、メタノール、エタノール、アセトニトリルなどが用
いられる。有機溶剤水溶液は極性が高いほうが二糖類相
互の分離が良い傾向にある。したがって、水を移動相と
して使用することが好ましい。また、水は価格的にも有
機溶媒より有利である。
【0017】本発明においては、長鎖アルキル基を化学
結合させたシリカゲルカラムを固定相とし、水または各
濃度の有機溶剤を移動相として使用することによりネオ
トレハロースと他の二糖類とが分離できる。特に水を移
動相として使用した場合、ネオトレハロースとマルトー
ス、イソマルトース、コージビオース、ニゲロースなど
の他のグルコースを構成糖とする二糖類との溶出時間が
大きく異なる。したがって、ネオトレハロースを含有し
た混合液よりネオトレハロースを効率よく分離すること
が可能であり、他の二糖類についても単独あるいは混合
液として回収できる。
【0018】単糖類及び三糖類以上の糖類についても、
同様にネオトレハロースの溶出位置と異なるので分離回
収できるが、ネオトレハロース含有液中の単糖類及び三
糖類以上の比率が多い場合は、予め塩型強酸性カチオン
交換樹脂によるカラムクロマトグラフィーにより同成分
の比率を下げてから上記の分離操作を実施するとさらに
効果的である。すなわち、塩型強酸性カチオン交換樹脂
によるカラムクロマトグラフィーにより、ネオトレハロ
ースの溶出位置が単糖類及び三糖類以上のものと異なる
ことを利用して、ネオトレハロース濃度を高めた後に長
鎖アルキル基を化学結合させたシリカゲルカラムによる
クロマトグラフィーを実施する。
【0019】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によればネ
オトレハロースが単糖類及び三糖類以上はもとより、マ
ルトース、イソマルトース、コージビオース、ニゲロー
ス、シュークロース、ラクトースなどの他の二糖類と混
在している混合液より、ネオトレハロースを他の成分の
分解なしに、カラムクロマトグラフィーにより容易に分
離精製することができ、ネオトレハロースの工業的生産
の道を開いたものである。本発明の方法により分離精製
されるネオトレハロースは、他の成分がほとんど含まれ
ない高純度品であり、シロップ、凍結乾燥、噴霧乾燥、
結晶などの形態で、各種飲料、加工食品、嗜好物、飼
料、医薬品などに利用できる。
【0020】
【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明をさらに具体
的に説明するが、本発明は以下の例に限定されるもので
はない。
【0021】実施例1:ODSカラムによる各標品の溶
出時間 ODSカラム(株式会社ワイエムシィ製、商品名YMC
−Pack ODS−AQ、4.6×250mm)に約
1%に調製したマルトース、コージビオース、ニゲロー
ス、イソマルトース、トレハロース、シュークロース、
ラクトース及びネオトレハロース標品を10μl注入し
それぞれの溶出時間を調べた。移動相は蒸留水及び5、
10%のメタノールを用い、 0.5ml/分の流速で行な
い、示差屈折計により検出した結果、表1に示す溶出時
間が得られた。
【0022】
【表1】
【0023】実施例2 (1)ネオトレハロース含有液の調製 マルトースを終濃度20%とし、バチルス・マセランス
Bacillus macerans)由来のサイクロデキストリン合
成酵素(天野製薬(株)製、商品名コンチザイム)を基
質グラム当り 1,000THU加えてpH 6.0、50℃で1
0日間反応させた後失活処理した。さらに、この溶液を
pH 4.5、50℃にしてグルコアミラーゼ(ノボノルデ
ィスクバイオインダストリィー(株)製、商品名AMG
300L)を基質グラム当り 1.5U加え24時間反応さ
せた後失活処理した。この溶液を活性炭及びイオン交換
樹脂で精製後、50%濃度に濃縮した。この溶液は固形
分当り約15%のネオトレハロースを含有していた。
【0024】(2)塩型強酸性カチオン交換樹脂による
ネオトレハロースの濃縮 実施例2(1)によって得られた溶液を塩型強酸性カチ
オン交換樹脂(三菱化成(株)製、商品名UBK−53
0、樹脂量11.8リットル)により分画し、固形分当りグ
ルコース10%、ネオトレハロース28%、マルトース
などのネオトレハロースを除く二糖類52%、三糖類1
0%の糖組成を有する糖液を得た。
【0025】(3)ネオトレハロースの調製 実施例2(2)によって得られた溶液を50%濃度に濃
縮後、固形分として5グラムをODSカラム(株式会社
ワイエムシィ製、商品名YMC−Pack ODS−A
Q、10×100cm×2本)に負荷した。移動相には
脱塩水を用い、250ml/分の流速で通液した。この
結果、固形分として 0.9グラムのネオトレハロース画分
を分取した。この時の分離パターンを図1に示す。
【0026】(4)ネオトレハロース画分の同定 実施例2(3)によって得られたネオトレハロース画分
を濃縮後凍結乾燥した標品は、還元力を示さず、1N−
硫酸で加水分解すると標品1モルよりグルコース2モル
を生成した。また、比旋光度及び融点を測定した結果、
以下の通りの値を示し、文献値及びこの画分より得られ
た結晶品の値と近似したことより、ネオトレハロースと
同定された。 比旋光度 [α]D 20 +94.3゜(C=1,H
2 O) 融点 145℃
【図面の簡単な説明】
【図1】 マルトースを基質とし、サイクロデキストリ
ン合成酵素を作用させ得られたネオトレハロースを含有
する混合液のODS(固定相)−水(移動相)による分
離パターンである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−70472(JP,A) 特開 平4−179490(JP,A) 特開 昭63−216492(JP,A) Carbohydrate Re s.,1987年,Vol.168,p.129− 135 J. Chromatogr.,1985 年,Vol.319, No.1,p.51 −58 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C12P 19/00 - 19/64 CA(STN) JSTPlus(JOIS) BIOSIS/WPI(DIALOG) PubMed

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ネオトレハロースを含有する混合液を長
    鎖アルキル基を化学結合させたシリカゲルを固定相とす
    るカラムクロマトグラフィーにかけることを特徴とする
    ネオトレハロースの分離精製法。
  2. 【請求項2】 オクタデシル基を化学結合させたシリカ
    ゲルを使用する請求項1に記載のネオトレハロースの分
    離精製法。
  3. 【請求項3】 ネオトレハロースを含有する混合液を塩
    型強酸性カチオン交換樹脂によるカラムクロマトグラフ
    ィーにかけ、ネオトレハロース高含有面分を得た後、長
    鎖アルキル基を化学結合させたシリカゲルを固定相とす
    るカラムクロマトグラフィーにかけることを特徴とする
    ネオトレハロースの分離精製法。
  4. 【請求項4】 オクタデシル基を化学結合させたシリカ
    ゲルを使用する請求項3に記載のネオトレハロースの分
    離精製法。
  5. 【請求項5】 移動相として水または有機溶媒水溶液を
    使用する請求項1乃至4のいずれかの項に記載のネオト
    レハロースの分離精製法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Carbohydrate Res.,1987年,Vol.168,p.129−135
J. Chromatogr.,1985年,Vol.319, No.1,p.51−58

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