JP3884493B2 - フッ化β−キシロビオシル及びキシロオリゴ糖の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、新規なフッ化β−キシロビオシル及びこれを出発原料とし、これにセルラーゼを作用させることを特徴とするキシロオリゴ糖の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
キシランは、植物の細胞壁成分の一つとして、広く分布しており、ヘミセルロースの主成分となる重要な天然多糖類であり、既に工業的に多量に使用されているセルロース、デンプンと同様、幅広い用途が期待される天然素材である。また、キシランよりも分子量の小さいキシロオリゴ糖も食品添加物、医薬品、臨床試験用酵素基質等の分野への利用が期待されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特にキシロオリゴ糖は、加水分解酵素によりキシランを部分的に加水分解することによって、生成されることが知られているが、この加水分解による方法は、（１）目的とするキシロオリゴ糖を得るために反応条件を厳密に制御する必要があること、（２）原料であるキシランには、通常、Ｌ−アラビノースや４−Ｏ−メチルグルクロン酸などのマイナー成分が含まれているため、これを加水分解しても、純粋なキシロオリゴ糖を得ることが困難である等の問題点がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記問題点を解消すべく鋭意検討を重ねた結果、新規なフッ化β−キシロビオシルを合成することに成功し、これを出発原料として、これにセルラーゼを作用することにより、キシロオリゴ糖を製造することに成功し、本発明に想到したものである。
【０００５】
すなわち、本発明は、下記構造式で示されるフッ化β−キシロビオシルを提供するものである。
【化２】
【０００６】
また本発明は、後述する反応式Ｉで示される一連の工程を含むフッ化β−キシロビオシルの製造方法を提供するものである。
【０００７】
さらに本発明は、アセトニトリルと緩衝液との混合液中で前記フッ化β−キシロビオシルにセルラーゼを作用させることを含むキシロオリゴ糖の製造方法を提供するものである。
【０００８】
フッ化β−キシロビオシル（４）の製造方法
フッ化β−キシロビオシル（４）は、以下の反応式（Ｉ）で示される経路により、合成することができる。
【化３】
以下に、この反応式Ｉに従って概略を説明する。
なお、以下の説明において物質名の後にかっこ書きで示した数字は、反応式Ｉ中においてかっこ書きで示した数字である。
【０００９】
キシロオリゴ糖混合物のピリジン溶液に無水酢酸を滴下反応させることを含む工程により、キシロビオースヘキサアセテート（１）を得る。
【００１０】
次に、キシロビオースヘキサアセテート（１）のクロロホルム溶液にＨＢｒ酢酸溶液を滴下反応させることを含む工程により、臭化２，３，２′，３′，４′−ペンタ−Ｏ−アセチル−α−キシロビオシル（２）を得た。
【００１１】
次に、臭化２，３，２′，３′，４′−ペンタ−Ｏ−アセチル−α−キシロジオシル（２）をアセトニトリル中、フッ化銀と反応させることを含む工程により、フッ化２，３，２′，３′，４′−ペンタ−Ｏ−アセチル−β−キシロビオシル（３）を得る。
【００１２】
次に、フッ化２，３，２′，３′，４′−ペンタ−Ｏ−アセチル−β−キシロビオシル（３）をメタノール中、ナトリウムメトキシドと反応させることを含む工程により、フッ化β−キシロビオシル（４）を得る。
【００１３】
キシロオリゴ糖の製造法
上記したフッ化β−キシロビオシルは、セルラーゼ存在下で重合し、下記構造式のキシロオリゴ糖が生成することに想到した。
【化４】
【００１４】
なお、キシロオリゴ糖の具体的製造方法は次の通りである。
すなわち、フッ化β−キシロビオシルをアセトニトリルと緩衝液（例えば、酢酸緩衝溶液）の混合液に溶解したものに、セルラーゼを例えば酢酸緩衝溶液に溶かしたものを加え、反応させる。反応終了後、反応液を加熱し、セルラーゼを失活させ、次いで溶媒を除去したものを精製・分離することによりキシロオリゴ糖が得られる。
【００１５】
【実施例】
実施例１
フッ化β−キシロビオシル（４）の製造法（上記反応式Ｉを参照して説明する）。
【００１６】
キシロビオースヘキサアセテート〔反応式Ｉの（１）〕
キシロオリゴ糖混合物（和光純薬）２０ｇを無水ピリジン（８０ｍｌ）に溶解し、そこへ無水酢酸４０ｍｌを０℃で滴下した。反応混合物を室温で２０時間攪拌した後、大量の氷水中に投入して白色沈澱を生成させた。ろ過後風乾し、さらに、減圧乾燥することによりキシロオリゴ糖アセテート混合物を得た（収量３１．４ｇ）。この混合物２０ｇをシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより、精製することにより、キシロビオースヘキサアセテート（１）を得た（収量１６．４ｇ）。
【００１７】
臭化２，３，２′，３′，４′−ペンタ−Ｏ−アセチル−α−キシロビオシル〔反応式Ｉの（２）〕
キシロビオースヘキサアセテート〔反応式Ｉの（１）〕４ｇのクロロホルム溶液（２５ｍｌ）に０℃で３０％ＨＢｒ酢酸溶液（７ｍｌ）を５ｍｌのクロロホルムで希釈し混合溶液を滴下し、４時間反応させた。過剰量のクロロホルムを加え、水で分液した。集めた有機層は無水硫酸マグネシウムにより乾燥した。次いで、溶媒を減圧下除去し、生成物を石油エーテルで浄化した後、減圧乾燥することにより臭化２，３，２′，３′，４′−ペンタ−Ｏ−アセチル−α−キシロビオシル〔反応式Ｉの（２）〕を得た（収量３ｇ）。
【００１８】
フッ化２，３，２′，３′，４′−ペンタ−Ｏ−アセチル−β−キシロビオシル〔反応式Ｉの（３）〕
アルゴン雰囲気下、臭化２，３，２′，３′，４′−ペンタ−Ｏ−アセチル−α−キシオビオシル〔反応式Ｉの（２）〕（３ｇ）のアセトニトリル溶液（４０ｍｌ）に微粉砕したフッ化銀（１．８ｇ）を加え、激しく室温で２０時間攪拌する。銀化合物をろ過により取り除き、アセトニトリルを除去するとオイル状の生成物を与える。これをクロロホルムに溶解させ、水で分液する。有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、溶媒を減圧下除去することにより、フッ化２，３，２′，３′，４′−ペンタ−Ｏ−アセチル−β−キシロビオシル〔反応式Ｉの（３）〕を得た。生成物はさらにシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した（収量２．７ｇ）。
【００１９】
フッ化β−キシロビオシル〔反応式Ｉの（４）〕
フッ化２，３，２′，３′，４′−ペンタ−Ｏ−アセチル−β−キシロビオシル〔反応式Ｉの（３）〕（８３０ｍｇ）を無水メタノール（３０ｍｌ）に溶解させ、０℃でナトリウムメトキシドのメタノール溶液（０．３μ）０．７ｍｌをゆっくり滴下し、０℃で１．５時間反応させた。適当量のAmberlite IR−１２０（Ｈ+ ）を加え、バッチ式で静かに攪拌した。反応系が中性になったことを確認した後、イオン交換樹脂をろ別し、溶媒を減圧下で除去することによりフッ化β−キシロビオシル〔反応式Ｉの（４）〕を得た（収量２５０ｍｇ）。
【００２０】
得られたフッ化β−キシロビオシル〔反応式Ｉの（４）〕の13Ｃ ＮＭＲは次の通りであった。
【００２１】
実施例２
フッ化β−キシロビオシルの酵素触媒重合によるキシロオリゴ糖合成
遠心管にフッ化β−キシロビオシル（４）（１．０ｇ）を入れ、酢酸緩衝溶液（０．０５Ｍ、ｐＨ５）１２．８ｍｌ、アセトニトリル（９７ｍｌ）の順に加えた。次に、セルラアーゼ(Trichoderma viride 由来）の酢酸緩衝溶液（６．４ｍｌ）をシリンジで滴下する。反応混合物を室温で２時間静置した後１００℃で１０分間加熱することによりセルラーゼを失活させた。
【００２２】
引き続きエバポレーターにより溶媒を除去し、粗反応生成物を得た。次にこの粗反応生成物を高性能液体クロマトグラフィーにより、分解しキシロオリゴ糖３７１ｍｇを得た。得られたキシロオリゴ糖の 1Ｈ ＮＭＲ、13Ｃ ＮＭＲは、図１、図２及び以下の通りであった。
【００２３】
【発明の効果】
上記したところから明らかなように、本発明によれば、キシロオリゴ糖の原料モノマーとして優れた特性を示すフッ化β−キシロビオシルが提供される。また、本発明を実施することによって得られるキシロオリゴ糖は、食品添加物、医薬品、臨床試験用酵素基質等として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によって得られたキシロオリゴ糖の 1Ｈ ＮＭＲスペクトルの結果を示すグラフである。
【図２】本発明によって得られたキシロオリゴ糖の13Ｃ ＮＭＲスペクトルの結果を示すグラフである。
【産業上の利用分野】
本発明は、新規なフッ化β−キシロビオシル及びこれを出発原料とし、これにセルラーゼを作用させることを特徴とするキシロオリゴ糖の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
キシランは、植物の細胞壁成分の一つとして、広く分布しており、ヘミセルロースの主成分となる重要な天然多糖類であり、既に工業的に多量に使用されているセルロース、デンプンと同様、幅広い用途が期待される天然素材である。また、キシランよりも分子量の小さいキシロオリゴ糖も食品添加物、医薬品、臨床試験用酵素基質等の分野への利用が期待されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特にキシロオリゴ糖は、加水分解酵素によりキシランを部分的に加水分解することによって、生成されることが知られているが、この加水分解による方法は、（１）目的とするキシロオリゴ糖を得るために反応条件を厳密に制御する必要があること、（２）原料であるキシランには、通常、Ｌ−アラビノースや４−Ｏ−メチルグルクロン酸などのマイナー成分が含まれているため、これを加水分解しても、純粋なキシロオリゴ糖を得ることが困難である等の問題点がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記問題点を解消すべく鋭意検討を重ねた結果、新規なフッ化β−キシロビオシルを合成することに成功し、これを出発原料として、これにセルラーゼを作用することにより、キシロオリゴ糖を製造することに成功し、本発明に想到したものである。
【０００５】
すなわち、本発明は、下記構造式で示されるフッ化β−キシロビオシルを提供するものである。
【化２】
また本発明は、後述する反応式Ｉで示される一連の工程を含むフッ化β−キシロビオシルの製造方法を提供するものである。
【０００７】
さらに本発明は、アセトニトリルと緩衝液との混合液中で前記フッ化β−キシロビオシルにセルラーゼを作用させることを含むキシロオリゴ糖の製造方法を提供するものである。
【０００８】
フッ化β−キシロビオシル（４）の製造方法
フッ化β−キシロビオシル（４）は、以下の反応式（Ｉ）で示される経路により、合成することができる。
【化３】
なお、以下の説明において物質名の後にかっこ書きで示した数字は、反応式Ｉ中においてかっこ書きで示した数字である。
【０００９】
キシロオリゴ糖混合物のピリジン溶液に無水酢酸を滴下反応させることを含む工程により、キシロビオースヘキサアセテート（１）を得る。
【００１０】
次に、キシロビオースヘキサアセテート（１）のクロロホルム溶液にＨＢｒ酢酸溶液を滴下反応させることを含む工程により、臭化２，３，２′，３′，４′−ペンタ−Ｏ−アセチル−α−キシロビオシル（２）を得た。
【００１１】
次に、臭化２，３，２′，３′，４′−ペンタ−Ｏ−アセチル−α−キシロジオシル（２）をアセトニトリル中、フッ化銀と反応させることを含む工程により、フッ化２，３，２′，３′，４′−ペンタ−Ｏ−アセチル−β−キシロビオシル（３）を得る。
【００１２】
次に、フッ化２，３，２′，３′，４′−ペンタ−Ｏ−アセチル−β−キシロビオシル（３）をメタノール中、ナトリウムメトキシドと反応させることを含む工程により、フッ化β−キシロビオシル（４）を得る。
【００１３】
キシロオリゴ糖の製造法
上記したフッ化β−キシロビオシルは、セルラーゼ存在下で重合し、下記構造式のキシロオリゴ糖が生成することに想到した。
【化４】
なお、キシロオリゴ糖の具体的製造方法は次の通りである。
すなわち、フッ化β−キシロビオシルをアセトニトリルと緩衝液（例えば、酢酸緩衝溶液）の混合液に溶解したものに、セルラーゼを例えば酢酸緩衝溶液に溶かしたものを加え、反応させる。反応終了後、反応液を加熱し、セルラーゼを失活させ、次いで溶媒を除去したものを精製・分離することによりキシロオリゴ糖が得られる。
【００１５】
【実施例】
実施例１
フッ化β−キシロビオシル（４）の製造法（上記反応式Ｉを参照して説明する）。
【００１６】
キシロビオースヘキサアセテート〔反応式Ｉの（１）〕
キシロオリゴ糖混合物（和光純薬）２０ｇを無水ピリジン（８０ｍｌ）に溶解し、そこへ無水酢酸４０ｍｌを０℃で滴下した。反応混合物を室温で２０時間攪拌した後、大量の氷水中に投入して白色沈澱を生成させた。ろ過後風乾し、さらに、減圧乾燥することによりキシロオリゴ糖アセテート混合物を得た（収量３１．４ｇ）。この混合物２０ｇをシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより、精製することにより、キシロビオースヘキサアセテート（１）を得た（収量１６．４ｇ）。
【００１７】
臭化２，３，２′，３′，４′−ペンタ−Ｏ−アセチル−α−キシロビオシル〔反応式Ｉの（２）〕
キシロビオースヘキサアセテート〔反応式Ｉの（１）〕４ｇのクロロホルム溶液（２５ｍｌ）に０℃で３０％ＨＢｒ酢酸溶液（７ｍｌ）を５ｍｌのクロロホルムで希釈し混合溶液を滴下し、４時間反応させた。過剰量のクロロホルムを加え、水で分液した。集めた有機層は無水硫酸マグネシウムにより乾燥した。次いで、溶媒を減圧下除去し、生成物を石油エーテルで浄化した後、減圧乾燥することにより臭化２，３，２′，３′，４′−ペンタ−Ｏ−アセチル−α−キシロビオシル〔反応式Ｉの（２）〕を得た（収量３ｇ）。
【００１８】
フッ化２，３，２′，３′，４′−ペンタ−Ｏ−アセチル−β−キシロビオシル〔反応式Ｉの（３）〕
アルゴン雰囲気下、臭化２，３，２′，３′，４′−ペンタ−Ｏ−アセチル−α−キシオビオシル〔反応式Ｉの（２）〕（３ｇ）のアセトニトリル溶液（４０ｍｌ）に微粉砕したフッ化銀（１．８ｇ）を加え、激しく室温で２０時間攪拌する。銀化合物をろ過により取り除き、アセトニトリルを除去するとオイル状の生成物を与える。これをクロロホルムに溶解させ、水で分液する。有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、溶媒を減圧下除去することにより、フッ化２，３，２′，３′，４′−ペンタ−Ｏ−アセチル−β−キシロビオシル〔反応式Ｉの（３）〕を得た。生成物はさらにシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した（収量２．７ｇ）。
【００１９】
フッ化β−キシロビオシル〔反応式Ｉの（４）〕
フッ化２，３，２′，３′，４′−ペンタ−Ｏ−アセチル−β−キシロビオシル〔反応式Ｉの（３）〕（８３０ｍｇ）を無水メタノール（３０ｍｌ）に溶解させ、０℃でナトリウムメトキシドのメタノール溶液（０．３μ）０．７ｍｌをゆっくり滴下し、０℃で１．５時間反応させた。適当量のAmberlite IR−１２０（Ｈ+ ）を加え、バッチ式で静かに攪拌した。反応系が中性になったことを確認した後、イオン交換樹脂をろ別し、溶媒を減圧下で除去することによりフッ化β−キシロビオシル〔反応式Ｉの（４）〕を得た（収量２５０ｍｇ）。
【００２０】
得られたフッ化β−キシロビオシル〔反応式Ｉの（４）〕の13Ｃ ＮＭＲは次の通りであった。
実施例２
フッ化β−キシロビオシルの酵素触媒重合によるキシロオリゴ糖合成
遠心管にフッ化β−キシロビオシル（４）（１．０ｇ）を入れ、酢酸緩衝溶液（０．０５Ｍ、ｐＨ５）１２．８ｍｌ、アセトニトリル（９７ｍｌ）の順に加えた。次に、セルラアーゼ(Trichoderma viride 由来）の酢酸緩衝溶液（６．４ｍｌ）をシリンジで滴下する。反応混合物を室温で２時間静置した後１００℃で１０分間加熱することによりセルラーゼを失活させた。
【００２２】
引き続きエバポレーターにより溶媒を除去し、粗反応生成物を得た。次にこの粗反応生成物を高性能液体クロマトグラフィーにより、分解しキシロオリゴ糖３７１ｍｇを得た。得られたキシロオリゴ糖の 1Ｈ ＮＭＲ、13Ｃ ＮＭＲは、図１、図２及び以下の通りであった。
【発明の効果】
上記したところから明らかなように、本発明によれば、キシロオリゴ糖の原料モノマーとして優れた特性を示すフッ化β−キシロビオシルが提供される。また、本発明を実施することによって得られるキシロオリゴ糖は、食品添加物、医薬品、臨床試験用酵素基質等として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によって得られたキシロオリゴ糖の 1Ｈ ＮＭＲスペクトルの結果を示すグラフである。
【図２】本発明によって得られたキシロオリゴ糖の13Ｃ ＮＭＲスペクトルの結果を示すグラフである。
Claims (3)
- 下記構造式で示される、フッ化β−キシロビオシル。
- キシロオリゴ糖混合物を出発原料とし、
該キシロオリゴ糖混合物のピリジン溶液に無水酢酸を滴下反応させることによりキシロビオースヘキサアセテートを得て、カラムクロマトグラフィーにより該キシロビオースヘキサアセテートを分離する工程と、
該キシロビオースヘキサアセテートのクロロホルム溶液にＨＢｒ酢酸溶液を滴下反応させることにより、臭化２，３，２′，３′，４′−ペンタ−Ｏ−アセチル−α−キシロビオシルを得る工程と、
該臭化２，３，２′，３′，４′−ペンタ−Ｏ−アセチル−α−キシロジオシルをアセトニトリル中、フッ化銀と反応させることにより、フッ化２，３，２′，３′，４′−ペンタ−Ｏ−アセチル−β−キシロビオシルを得る工程と、
該フッ化２，３，２′，３′，４′−ペンタ−Ｏ−アセチル−β−キシロビオシルをメタノール中、ナトリウムメトキシドと反応させることにより、フッ化β−キシロビオシルを得る工程と
より成るフッ化β−キシロビオシルの製造方法。 - アセトニトリルと緩衝液との混合液中で請求項１のフッ化β−キシロビオシルにセルラーゼを作用させることを特徴とするキシロオリゴ糖の製造方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05220295A JP3884493B2 (ja) | 1995-03-13 | 1995-03-13 | フッ化β−キシロビオシル及びキシロオリゴ糖の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP05220295A JP3884493B2 (ja) | 1995-03-13 | 1995-03-13 | フッ化β−キシロビオシル及びキシロオリゴ糖の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08245676A JPH08245676A (ja) | 1996-09-24 |
| JP3884493B2 true JP3884493B2 (ja) | 2007-02-21 |
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ID=12908201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05220295A Expired - Fee Related JP3884493B2 (ja) | 1995-03-13 | 1995-03-13 | フッ化β−キシロビオシル及びキシロオリゴ糖の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3884493B2 (ja) |
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1995
- 1995-03-13 JP JP05220295A patent/JP3884493B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH08245676A (ja) | 1996-09-24 |
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