JP4005240B2 - 特別な形態のマルチトール結晶、それを含む結晶組成物及びその調製方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特定の形態のマルチトール結晶、及びそれらを含む結晶状組成物に関する。本発明はまた、これらの結晶及び組成物を得るための特定の方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
長い間、マルチトールは低濃度のシロップの形態でのみ存在していた。
そこで、マルチトールは非結晶状の粗精製パウダーの形態で取り引きされていた。
【０００３】
出願人の会社の知見によると、マルチトールの結晶が有名になったのは、およそ1980年になってからのみであった。以前はこのポリオールは容易に結晶を形成することが周知ではなかった。
【０００４】
マルチトールに対する今までに周知の結晶状の形態は無水物形態のみであり、それにたいしてはHAYASHIBARA会社のために広範囲の特許の保護が与えられている（米国特許第4,408,041号）。
【０００５】
一方で"masse"法と呼ばれ、他方で水結晶化の方法と呼ばれるものが、今日の産業の使用におけるほとんど唯一の方法である。それ故得られた産物は、大変可変的な結晶性であり、チューインガムまたはチョコレートのように特定の応用にほとんど全く適していない。
【０００６】
一方、これらの産物が全く満足とはいえない他の応用が存在する。これは例えば、カプセル、水溶性パウダー型の医薬品、錠剤及び非溶解性であるパウダー形態の食料調整物のような製薬学的乾燥形態において、サッカロース及びラクトースを置換するためにマルチトールを使用することが必要とされている場合である。これはまた、パウダー状飲料、デザート、ケーキ調製物あるいはチョコレート香味料またはバニラ香味料の朝食パウダーのような甘味料における同種の置換に作用することが必要とされている場合である。
【０００７】
これらの特定の応用、特に"masse"法によって低い程度に得られた偽結晶状マルチトールパウダー、水中での結晶化によって得られた結晶状マルチトールパウダーは、特に例えば容易に流動しない、共に塊または一団になりがちである、水に大変遅くしか溶解しない、圧縮に対して適していない媒体である、または異なる調剤書によってセットされた同定または純度に基準が合わないという一つ以上の欠点を持つことに注意されねばならない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術のものの改良を望んで、本出願人会社は、周知のマルチトールパウダーによって提示された流動性、固体化、溶解または圧縮の欠点を持たない完全なマルチトール組成物を発見した。疑いの余地もなく、他のポリオールとの同定された必要性に適合することが可能であるように考えられる。しかし、これは、それらの全てが溶解性、甘味香味料、及びマルチトールと同じようにサッカロースに対して選択されるものの融合、の性質を持たないためでは明らかにない。
【０００９】
そしてこれらの組成物を完成させる研究の過程で、出願人会社は、驚くべき及び予期せぬ方法で、2の特定のマルチトール結晶の形態、一つは二重ピラミッド型及び他のものはプリズム型のものを単離できた。
【００１０】
大規模な研究の後、出願人会社はマルチトール結晶のこれらの2の形態の存在の説明に成功したことは、出願人会社の功績である。あらゆる予想に反して、マルチトール結晶の形態は、結晶化を企図されたマルチトールシロップのマルトトリイトール含有物の相関的要素であることが実際に説明された。出願人会社は、マルチトールシロップのマルトトリイトール含有物をコントロールすることによって、このマルチトールシロップが結晶化工程を受けた場合に、該形態の一つまたは他の一つ、あるいは2の形態の混合物に向けて、マルチトール結晶の形態を向けることが可能であることを知見した。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
結果として、第一の面にしたがって、本発明は修飾されたマルチトール結晶に関し、それらはおよそ50から500μmの幅を持つ四角形の切断面によって並置された2の正四面体を含む形態の二重ピラミッド構造であり、それ故およそ50から500μmの辺の長さを持つ正八面体を構築することを特徴とする。
【００１２】
第二の面にしたがって、本発明は修飾されたマルチトール結晶に関し、それらは四面体を構築する平面で終わる、形態においてプリズム型であり、それらは約100から400μmの長さで約20から100μmの幅であることを特徴とする。
【００１３】
結晶化の形態（二重ピラミッド型またはプリズム型）は必ず、製造品に対しても応用に対しても有意な影響を持つ。それ故、プリズム型結晶のあるパーセンテージを含む半結晶化マルチトール塊は、他の面に関しては全く等しい二重ピラミッド型結晶の同じパーセンテージを含む塊よりも粘性があり、該結晶が有意なサイズで存在する場合に特にそうである。
【００１４】
それ故、粉々にしたマルチトールを調製するために、マルトトリイトールが大変低い含有量で、さらに固まることを避けるためにプリズム型結晶よりもむしろ二重ピラミッド型を含む懸濁液を調製することが好ましい。他の面として、二重ピラミッド型マルチトール結晶の使用は、チョコレート（精製される前のより厚い塊）、チューインガム（パウダー状マルチトールの大容量を用いて柔軟な質感を維持しているのもの可能性）、製薬的乾燥形態（循環へのより協調性）等の生産において利便性を提供する。
【００１５】
一方、プリズム型形態はより圧縮可能であり、時々必要とされるような（チューインガム、糖をコートするためのチューインガムセンター）低結晶含有量の塊が可能である。
【００１６】
本発明の他の性質及び利点は、添付された図面を参考にして、以下の記載を読むことにより十分に明らかとなろう。
【００１７】
【発明の実施の形態】
それ故、本発明は第一に、図1から４に記載された全ての二重ピラミッド型及びプリズム型結晶より成る。
【００１８】
JEOL JFC 1100 E金属噴霧器（100オングストロームの厚さにコートする）を用いた結晶の金属メッキの後、JEOL 5410走査型電子顕微鏡の助けを借りて観察を実施した。
【００１９】
該結晶を2及び5kVの電圧の下で観察した。250倍（図１）、500倍（図２）、50倍（図３）及び200倍（図４）の倍率を用いて顕微鏡で写真を撮り、それから印刷の間乾燥させた。しかしながら、結晶の現実のサイズを示すために、写真に刻まれた目盛りが存在する。
【００２０】
図１及び２の結晶は、大きな二重ピラミッド型の形態である。より正確には、それらはおよそ50から500μmの幅を持つ四角形の切断面によって並置された2の正四面体を含む形態の二重ピラミッド構造を持ち、それ故およそ50から500μmの辺の長さを持つ正八面体を構築している。
【００２１】
図３は、本発明に応じた結晶が、共に固まったり小凝集クラスターに配列されたりせず、それに反してそれぞれに対する関係で完全に解離しており個々で存在することを示す。
【００２２】
図４における結晶は、尖った末端でロッドのように見える。より正確には、それは四面体を構築する平面で終わる、幅より長い（幅よりおよそ５倍長い）、形態においてプリズム型である。このロッドは約100から400μmの長さで約20から100μmの幅である。
【００２３】
本発明はさらに、結晶状マルチトール組成物に関し、以下のもので構成されることを特徴とする：
−本発明に応じた二重ピラミッド型結晶による
−または本発明に応じたプリズム型結晶による
−または二重ピラミッド型及びプリズム型結晶の両者による。
【００２４】
本発明にしたがったマルチトール組成物の第一の必須の性質は、それらに湿度に対する高い安定性を与えるように結晶化されているという事実に存在する。結果として、それらは共に固まったり集合体になる傾向をわずかしか持たない。そのためそれらの使用が容易であり、この危険から保護するために厳しい予防措置を与える必要はない。
【００２５】
これらの結晶状マルチトール組成物は全て、87%以上、好ましくは92%以上、より好ましくは96%以上のマルチトール含有量を有し、有利にはマルトシル-1・6マルチトールの減少した含有量を有する。
【００２６】
それらをそれぞれから本質的に区別するものは、マルトトリイトール含有量である。
【００２７】
それ故、結晶状マルチトール組成物が、二重ピラミッド携帯のマルチトール結晶によって構築される場合、それは乾燥物質の重量で1%より低いマルトトリイトール含有量を有する。
【００２８】
結晶状マルチトール組成物が、プリズム形態のマルチトール結晶によって構築される場合、それは乾燥物質の重量で4%以上のマルトトリイトール含有量を有する。
【００２９】
そして結晶状マルチトール組成物が、二重ピラミッド及びプリズム形態の両者のマルチトール結晶によって構築される場合、それは乾燥物質の重量で1から4%の間のマルトトリイトール含有量を有する。
【００３０】
含有量の概念は、本発明の場合においては、結晶状マルチトール組成物に存在する全炭化水素に関する乾燥／乾燥重量として表されるマルチトールのパーセンテージに相当するものとして理解されなければならない。該炭化水素は、特にソルビトール、マルトトリイトール及びマルトテトライトールのようなポリオールであろう。
【００３１】
本発明に応じた結晶状マルチトール組成物は、例えば強力な甘味料、色素試薬、色素、香料、香味料、ビタミン、ミネラル、微量元素、活性製薬学的または獣医学的成分、脂肪酸のエステル、有機または無機酸及びその塩類、そしてタンパク質、アミノ酸及び酵素のようなタンパク質性物質のような特定の物質を、これらの組成物の結晶性を有意に変えない範囲で含む。
【００３２】
結晶状マルチトール組成物は、87%以上、好ましくは92%以上、より好ましくは96%以上のマルチトール含有量を有するマルチトールシロップの結晶化によって得られ、得ることが望まれる組成物にしたがってマルトイトールの含有量が、乾燥物質の重量において1%より少ない、1から4%の間、4%より多いものである。
【００３３】
それ故、本発明の必須の性質の一つは、マルトシル-1,6マルチトールの減少した濃度を簡便に維持する一方で、結晶化されるマルチトールシロップのマルトイトール含有量を変化することである。
【００３４】
本発明がさらに、結晶化されるマルチトールシロップのマルトトリイトール含有量を調節することより成ることを特徴とする、マルチトール結晶の形態に向けられた方法に関するのはこのためである。結晶化されるマルチトールシロップのマルトトリイトール含有量のこのコントロールを、結晶化工程の上流及び／または下流で実施する。
【００３５】
結晶化工程の上流では：
マルトトリイトールを加水分解する酵素を用いてマルトースの製造の間、及び／または：
−水素との化合を企図されたマルトースシロップの分子ふるい分けを実施し、それから結晶化を実施することによる、及び／または：
−結晶化を企図されたマルチトールシロップの分子ふるい分けを実施することによる及び／または：
−結晶化を企図されたマルチトールシロップの酵素的加水分解を実施するこ とによる。
【００３６】
結晶化工程の下流では：
−水に結晶状マルチトール組成物を再溶解することによる、及びそれにより得られたシロップに対して分子ふるい分けを実施することによる及び／または酵素的加水分解を実施する及び／または
−水に結晶状マルチトール組成物を再溶解し、再結晶後、必要のあるマルトトリイトール含有物を持つ本発明に応じた新たな結晶状マルチトール組成物を得るために必要とされる量のマルトトリイトールを加える。
【００３７】
マルトトリイトール含有量をコントロールするための全てのこれらの可能性は、それぞれ単一でまたはお互いに組み合わせて用いられる。
【００３８】
それ故、先行していることから、本発明に応じて、マルチトール結晶の形態に向けた方法は、使用における大きな可変性を提供することが引き続く。実際、二重ピラミッド形態の結晶から、プリズム形態の結晶へ等しくよくスイッチングが可能であり、逆もまた然りである。
【００３９】
結晶化の後、本発明に応じた組成物が得られることが可能であるマルチトールシロップを調製するために、以下に記載される方法または同等な方法が用いられる。
【００４０】
本方法の第一の工程は本質的に周知である。それは、いかなる植物起源のものでもデンプンスラリーを液化することより成る：それは例えばトウモロコシ、メイズ、またはジャガイモ由来である。
【００４１】
このデンプンまたはコムギスラリーは、酸性液化と呼ばれる場合に加えられる酸を持ち、または酵素的液化と呼ばれる場合に加えられるα−アミラーゼを持つ。
【００４２】
本発明に応じた方法において、低転換割合で液化されるデンプンスラリーを得るために、デンプンスラリーのコントロールされる加水分解を実施することが好ましい。この方法においては、当業者に周知である温度、pH、酵素及びカルシウム含有量の条件は、DE(Dextrose Equivalent)が10より小さい、好ましくは6より小さい、及びさらに特には4より小さいように得ることができるように決定される。
【００４３】
好ましくは、液化工程は2のサブ工程で実施され、第一はα−アミラーゼ（NOVO会社によって販売されるTERMAMYL^R 120L型）及びカルシウムベースアクチベーターの存在下で、数分間105から108℃の間の温度で、デンプンスラリーを熱することより成り、第二はそれ故、1から2時間、95から100℃の間の温度で処理したデンプンスラリーを熱することより成る。
【００４４】
当業者に周知である乾燥物質含有量、pH、酵素及びカルシウム含有量の条件で、一度液化工程が完成したら、次の工程はα−アミラーゼの阻害である。α−アミラーゼのこの阻害は、好ましくは熱的に、液化工程の終了で始まることによって、130℃以上の温度で数秒間継続する熱ショックを実施する。
【００４５】
これに引き続き、糖化工程が実施される。この工程の間、液化デンプンスラリーは最初に、Maltogenase^Rの名称で、NOVO会社によって販売されているようなマルトース性α−アミラーゼの働きを受ける。この第一の糖化工程の間、マルトース性α−アミラーゼを単一の投与または複数の投与で加えうる。
【００４６】
本方法のこの工程で、マルトトリオース含有量の相関的要素としてマルトース性α−アミラーゼの量を調節することによる、デンプンの加水分解の間に形成されたマルトトリオース（水素との化合の後にマルトトリイトールに導かれる）含有量をコントロールすることが既に可能であり、それ故得ることが望まれるマルチトール結晶の形態をコントロールすることも可能である。
【００４７】
次なる工程は、マルトース性α−アミラーゼの反応が許容された後、SPEZYME^R BBA 1500の名の下でGENENCOR会社によって販売されているようなβ−アミラーゼを用いた液化したデンプンスラリーの糖化である。
【００４８】
これらの工程の間、マルトース性機能酵素（マルトース性α−アミラーゼ及びβ−アミラーゼ）、及びα-1,6デンプン結合を特異的に加水分解する酵素を組み合わせることが適している。分解酵素のこの添加は、一方で加水分解反応を同時に逆反応を加速化することなく加速化することを可能にし、他方でマルトース性酵素の機能に対して通常抵抗性の強く結びついたオリゴサッカリドの量を減少することを可能にする。
【００４９】
この分解酵素を、マルトース性α−アミラーゼが加えられるのと同時に、またはβ−アミラーゼが加えられるのと同時に加えうる。
【００５０】
この分解酵素は、プルラナーゼ及びイソアミラーゼによって構成された群より選択される。
【００５１】
プルラナーゼは例えば、PULLUZYME^Rの名の下でABM会社によって販売されているものがある。
【００５２】
イソアミラーゼは例えば、HAYASHIBARA会社によって販売されているものがある。
【００５３】
該方法はイソアミラーゼの存在下で有利に実行されるが、出願人会社は、プルラナーゼによるものより高いマルトース含有量を持つマルトースシロップが得られるだけではなく、マルトシル-1,6マルトースの減少した含有量を持ち、それ故水素との化合後マルトシル-1,6マルチトールの減少し多含有量を持つマルトースシロップが得られることに気がついた。
【００５４】
糖化工程はまた、菌のα−アミラーゼの存在下で、全体的にまたは部分的に実施されうる。
【００５５】
糖化の最後に、少量のα−アミラーゼを加えることが可能であり、それは一般的に後の濾過工程を改良する。デンプンスラリーの液化及び糖化工程で用いられる異なる酵素の機能の量及び条件は、デンプンの加水分解に対するに対して提示されており、当業者に周知である。
【００５６】
糖化は、マルトース加水分解物がマルトースの重量に対して、少なくとも87%、好ましくは少なくとも92%、より好ましくは少なくとも96%を含むまで実施される。
【００５７】
それからそのように糖化された加水分解産物を、プレコートフィルターを通して、または膜を通したミクロ−濾過によって濾過し、それから鉱物質を除去する。
【００５８】
本方法のこの工程で、糖化及び精製加水分解産物に対して、マルトース結晶化または分子ふるい分けの工程を実施することが可能であり、この分子ふるい分け工程は、マルトースシロップのマルトトリオース含有量をコントロールすることが可能である、即ち多かれ少なかれまたは完全にマルトトリオースのマルトースシロップを激減することが可能である。それ故、この分子ふるい分け工程はまた、以下のものの回収が可能である：
−マルトース及び高オリゴサッカリドが豊富な第一の画分、そしてグルコースが豊富な第二の画分；
−または高オリゴサッカリドが豊富な第一の画分、そしてマルトース及びグルコースが豊富な第二の画分；
−または最後に、高オリゴサッカリドが豊富な第一の画分、マルトースが豊富な第二の画分、そしてグルコースが豊富な第三の画分。
【００５９】
この分子ふるい分け工程は例えば、クロマトグラフィー分離工程または膜による分離工程より成る。
【００６０】
クロマトグラフィー分画工程は、カルシウムまたはマグネシウムのようなアルカリ金属またはアルカリ度類金属イオンの助けを借りて、しかしより好ましくはナトリウムイオンの助けを借りて、好ましくは荷電された、カチオン性樹脂タイプの吸着剤、または高酸性ゼオライト上に、不連続的なまたは連続的な（シュミレートされた液体ベッド）ものである、本質的に周知の方法で実施される。
【００６１】
クロマトグラフィー分離工程の代わりに及びそれに変えて、膜を用いたナノ−濾過による分離工程を実施することが可能である。様々な孔の直径の膜が、ポリスルフォン、ポリアミド、ポリアクリロニトレート、ポリカーボネート、ポリフランタイプ、等の数多くのポリマー及びコポリマーから生産されている。
【００６２】
上記膜の使用の例としては、US-A-4,511,654、US-A-4,429,122及びWO-A-95/10627の書面に特に記載されている。
【００６３】
それからそのように得られたマルトース加水分解産物を、触媒的に容易に水素と化合させる。
【００６４】
上記加水分解物の水素化は、例えばグルコースからソルビトールの生産を導く本分野のルールに応じて実施される。
【００６５】
この工程に対して、触媒に基づくルテニウムが、ラネーニッケル触媒と同様に用いられ得る。しかしながら、ラネーニッケル触媒の使用は、それらがあまり高価でないため好ましい。
【００６６】
実際に、水素化を受ける加水分解物の乾燥重量に比較して触媒の重量の1から10%が用いられる。水素化は、15から50%の間、実際には30から45%の範囲の乾燥重量で、20から200バールの間の水素圧で、加水分解物に対して好ましくは実施される。それは継続的にまたは非継続的に実施される。
【００６７】
操作が非継続的である場合、用いられる水素圧は一般的に30から60バールの間であり、水素化が生じる温度は100から150℃の間である。例えば水酸化ナトリウムまたは炭酸ナトリウムの添加によって水素と化合する溶媒のpHを維持することに注意すべきであり、しかしpHを9.0を越えるようにすべきではない。上記方法は、分解蒸留の出現または異性化産物の出現を避けることが可能である。
【００６８】
反応溶媒の等含有量の減少が1%以下、好ましくは0.5%以下、より好ましくは0.1%以下に落ちたら、該反応を停止する。
【００６９】
反応溶媒を冷却した後、触媒を濾過によって除去し、そうして得られたマルチトールシロップをカチオン性またはアニオン性樹脂上で鉱物質を除去する。この工程で、該シロップは少なくとも約85%のマルチトールを含む。
【００７０】
本方法の第一のバージョンにしたがって、一連の工程を以下の先行する水素との化合工程で得られたマルチトールシロップに適用する：
−マルチトールリッチ画分、及び必要とされる結晶の形態の相関的要素として、 多かれ少なかれマルトリイトール画分を得るために、本質的に周知のクロマ トグラフィー分画をできる限り実施すること；
−マルチトール富化画分を濃縮すること；
−結晶化すること及び形成されたマルチトール結晶を分離すること；
−クロマトグラフィー分画工程の上流で結晶化母体液体をリサイクルすること。
【００７１】
本方法の第二のバージョンにしたがって、一連の工程を以下の先行する水素との化合工程で得られたマルチトールシロップに適用する：
−マルチトールシロップを濃縮すること；
−結晶化すること及び形成されたマルチトール結晶を分離すること。
【００７２】
本方法の第三のバージョンにしたがって、一連の工程を以下の先行する水素との化合工程で得られたマルチトールシロップに適用する：
−いかなる存在する可能性のあるマルトリイトールがマルチトールに変換しないように、例えば固定化したまたは固定化しないアミログルコシダーゼを用いて、マルチトールシロップの酵素的加水分解をできる限り実施すること；
−そうして得られたマルチトールシロップを濃縮すること；
−結晶化すること及び形成されたマルチトール結晶を分離すること。
【００７３】
本方法のもう一つのバージョンにしたがって、一連の工程を以下の先行する水素化工程で得られたマルチトールシロップに適用する：
−マルチトール富化画分、及び多かれ少なかれマルトリイトール画分を得る ために、本質的に周知のクロマトグラフィー分画をできる限り実施すること ；
−マルトース富化画分を水素と化合すること；
−結晶化すること及び形成されたマルチトール結晶を分離すること。
【００７４】
本発明は以下の実施例の助けを借りて記載され、該実施例は説明のため及び非限定的なものとしてのみ提供される。
【００７５】
【実施例】
1. 試験条件
結晶化されるシロップは、80%の乾燥重量に濃縮され、実験用結晶化皿に置かれ、50℃の温度で安定化され、それから1%/乾燥重量の割合でMALTISORB^R（出願人会社で販売されている結晶化マルチトール）の最初の核が加えられ、結晶化皿を20℃で低速の撹拌の下で、１時間当たり0.3℃の割合で冷却する。エタノールを用いた回転及び洗浄の後に、結晶を乾燥させ、走査型電子顕微鏡で観察する。
【００７６】
2. 結果
異なるベースを用いる；それらの組成物及び得られた結晶の形態は、以下の表に要約されている。
【表１】

DP1H=ソルビトール
DP2H=マルチトール
DP3H=マルトトリイトール
DP4H=マルトテトライトール
Sup.=マルトテトライトール及び上位のホモローグ
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は本発明に応じた二重ピラミッド形態の結晶の走査型電子顕微鏡による写真である。
【図２】 図２は本発明に応じた二重ピラミッド形態の結晶の走査型電子顕微鏡による写真である。
【図３】 図３は図１及び図２のものと同一の結晶の走査型電子顕微鏡によるあまり拡大していない写真である。
【図４】 図４は本発明に応じたプリズム形態の結晶の走査型電子顕微鏡による写真である。

Claims (5)

1. マルチトール結晶の形態を、二重ピラミッド形態、プリズム形態、またはこれらの 2 つの形態の混合体に導く方法であって、前記方法が、結晶化しようと意図するマルチトールシロップのマルトトリイトール含有量をコントロールすることからなることを特徴とする方法。
2. 前記マルチトール結晶の形態を二重ピラミッド形態に導くために、前記マルチトールシロップのマルトトリイトール含有量を乾燥物質の重量で 1% 未満にすることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記マルチトール結晶の形態をプリズム形態に導くために、前記マルチトールシロップのマルトトリイトール含有量を乾燥物質の重量で 4% 以上にすることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
4. 前記マルチトール結晶の形態を、二重ピラミッド形態及びプリズム形態の混合体に導くために、前記マルチトールシロップのマルトトリイトール含有量を乾燥物質の重量で 1 から 4% の間にすることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
5. マルチトール結晶の形態を、二重ピラミッド形態、プリズム形態、またはこれらの 2 つの形態の混合体に変換またはコントロールするためのマルトトリイトールの使用であって、マルチトール結晶の所望の形態を得るために必要とされる量のマルトトリイトールを、結晶化しようと意図するマルチトールシロップに加えることによる使用。

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