JP5093472B2 - オリゴ糖の製造方法 - Google Patents
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<マンナン、キシランおよびリグノセルロースのうちの少なくとも一種の化合物を含有するバイオマス>
本発明に用いられるバイオマスは、マンナン、キシランおよびリグノセルロースのうちの少なくとも一種の化合物を含有する。ただし、本発明により製造するオリゴ糖がマンノオリゴ糖である場合には、上記バイオマスは、マンナンを含有する。本発明により製造するオリゴ糖がキシロオリゴ糖である場合には、上記バイオマスは、キシランを含有する。本発明により製造するオリゴ糖がセロオリゴ糖である場合には、上記バイオマスは、リグノセルロースを含有する。
本発明に用いられるマンナンは、広くd−マンノースからなる多糖を意味する。単糖d−マンノースはアルドヘキソースであり、d−グルコース中のカルボキシル基に隣接する炭素に結合している水酸基の立体配置が逆になっているものである。
本発明に用いられるキシランは、広くキシロースからなる多糖を意味する。キシランは、ヘミセルロースの主成分である。
本発明に用いられるリグノセルロースは、リグニンとセルロースとが結合したものである。リグノセルロースを糖類の原料として用いる場合には、通常、セルロースやヘミセルロースと強固に結合しているリグニンを分離するために、糖化処理に先立って高温高圧での蒸煮処理、薬剤処理等が行われる。リグニンは、植物の繊管束細胞壁成分として存在する無定形高分子物質であって、フェニルプロパン系の構成単位が複雑に縮合したものである。
本発明に用いられるコーヒー抽出残渣は、大気条件中で抽出した後のいわゆるコーヒー抽出粕を意味する。そして、本発明に用いられるコーヒー抽出残渣は、通常の液体コーヒーまたはインスタントコーヒー製造工程において抽出されたものであれば、特に限定されない。また、常圧下抽出であっても、加圧下抽出であってもよい。また、いかなる起源、製法のコーヒー抽出残渣であっても使用することができる。
本発明に用いられるモミガラは、稲の収穫後、食することができるようになるまでの過程に発生する産業廃棄物の一つを意味する。なお、稲の種類は、特に限定されない。
本発明に用いられるスギチップは、スギの伐採後に発生する産業廃棄物の一つを意味する。スギの伐採後に発生する産業廃棄物であれば、間伐材から発生するものであっても、間伐されなかった木材から発生するものであっても、本発明に含まれる。なお、スギの種類は、特に限定されない。
本発明のオリゴ糖の製造方法は、マンナン、キシランおよびリグノセルロースのうちの少なくとも一種の化合物を含有するバイオマスからオリゴ糖を製造する方法であって、125℃以上、145℃以下の範囲内の温度で、上記バイオマスに過酸化水素を添加する第1工程と、145℃以上、165℃以下の範囲内の温度で加熱する第2工程とを含み、上記第2工程での加熱時間が、1時間以上、1.5時間以下の範囲内である。
本発明により製造されたオリゴ糖は、飲食品原料、医薬品の原料等として利用することが可能である。
<第1工程(第1水熱処理)>
コーヒー抽出残渣(片岡物産株式会社製、商品名:「モンカフェ マイルドブレンド」)約3.5gを濃度1.5重量%の過酸化水素水(片山化学社製)30mlに懸濁させ、内容積50mlの回分式反応容器(日東高圧社製)に装填して、電気炉(日東高圧社製)により125℃まで加熱した。
内容物は、ろ過により固体残渣と溶液に分別した。溶液は、糖分析用容器(サンプルビン)に保存した。固体残渣は、水洗した後、再度反応容器に装填して、水:固体の比が約1:10になるように水を加えて糖化のための水熱処理反応を行った。
<第1,2工程(第1,2水熱処理)>
実施例1と同様の方法で、第1,2水熱処理を行った。
実施例1で得た残渣は、オイル成分が多く、べとつくような粉末となっている。これをエタノールで洗浄したところ、約10%の質量減少が見られた。さらに、水洗してアルコール分を除去した原料0.65gを9.6mlの水に懸濁させて、内容積約15mlの反応容器に装填して、245℃で1.5分間水熱処理を行った。
<第1工程(第1水熱処理)>
モミガラ(福岡県産)約3.5gを30mlの過酸化水素水に懸濁させ、内容積50mlの回分式反応容器に装填して、実施例1に示した第1水熱処理を行った。
内容物は、ろ過により固体残渣と溶液とに分別した。そして、実施例1と同様に、溶液は廃棄した。固体残渣は、水洗した後、再度反応容器に装填して、水:固体比が約1:10になるように水を加えて糖化のための反応を行った。
<第1,2工程(第1,2水熱処理)>
実施例3と同様の方法で、第1,2水熱処理を行った。
実施例3と同様にして得た残渣を原料として、0.65gを9.6mlの水に懸濁させて、内容積約15mlの反応容器に装填して、240℃で30秒間保持後、265℃で30秒間水熱処理を行った。
<第1工程(第1水熱処理)>
粒径2〜4mmのスギチップ約3.5gを30mlの過酸化水素水に懸濁させ、内容積50mlの回分式反応容器に装填して、電気炉により145℃まで加熱した。
<第1,2工程(第1,2水熱処理)>
実施例5と同様の方法で、第1,2水熱処理を行った。
実施例5と同様にして得た残渣を原料として、0.65gを9.6mlの水に懸濁させて、内容積約15mlの反応容器に装填して、240℃で60秒間保持後、285℃で15秒間水熱処理を行った。
<第1,2工程(第1,2水熱処理)>
実施例6と同様の方法で、第1,2水熱処理を行った。
実施例6と同様にして得た残渣を原料として、0.65gを9.6mlの過酸化水素水に懸濁させて、内容積約15mlの反応容器に装填して、230℃で60秒間保持後、295℃で30秒間水熱処理を行った。
実施例2の第3水熱処理のみにより、マンノオリゴ糖を製造した。全体としての単糖化率は10%で、水熱処理原料1gあたりの糖の生成量は300mg/gであった。
実施例2において、第2水熱処理後、アルコール洗浄を行わずに、第3水熱処理によりマンノオリゴ糖を製造した。全体としての単糖化率は19%で、水熱処理原料1gあたりの糖の生成量は263mg/gであった。
実施例3において、過酸化水素添加による第1水熱処理を行わずに、第2水熱処理のみによりキシロオリゴ糖を製造した。全体としての単糖化率は11%で、水熱処理原料1gあたりの糖の生成量は44mg/gであった。
未処理のモミガラ原料0.8gを9.6mlの蒸留水に懸濁させて、内容積約15mlの反応容器に装填して、240℃で60秒間保持後、265℃で30秒間水熱処理を行った[第3工程(第3水熱処理)]。
第1水熱処理を実施例5と同様に行い、それによって得た残渣を原料として、第2水熱処理を155℃、30分としてマンノオリゴ糖を製造した。
第1水熱処理および第2水熱処理を実施例6と同様に行い、それによって得た残渣を原料として、0.65gを9.6mlの蒸留水に懸濁させて、内容積約15mlの反応容器に装填して、260℃で60秒間水熱処理を行った[第3工程(第3水熱処理)]。
未処理のスギチップ原料0.8gを用いて第3水熱処理によるセロオリゴ糖の抽出を行った。第3水熱処理の処理条件は、実施例7の第3水熱処理と同じ230℃、1分、295℃、30秒とした。ただし、過酸化水素は添加しなかった。
第1水熱処理を行わずに、未処理のスギチップ原料3.0gを30mlの蒸留水に懸濁させて、内容積約15mlの反応容器に装填して、実施例5と同じ処理条件である155℃、1.5時間の水熱処理を行った。
実施例2と比較例1とを比較すると、実施例2のマンノオリゴ糖の生成量は、単糖換算で364mg/gであった。一方、比較例1のマンノオリゴ糖の生成量は、単糖換算で300mg/gであった。つまり、バイオマスを1段階で加熱せずに、3段階で加熱し、かつバイオマスに過酸化水素を添加することにより、高収率でオリゴ糖を生成することができるという結果になった。また、実施例2を示す図2と比較例1を示す図7とを比較すると、実施例2のマンノオリゴ糖の純度は、比較例1のマンノオリゴ糖の純度よりも高くなった。つまり、バイオマスを1段階で加熱せずに、3段階で加熱し、かつバイオマスに過酸化水素を添加することにより、高純度でオリゴ糖を生成することができるという結果になった。
Claims (7)
- マンナン、キシランおよびリグノセルロースのうちの少なくとも一種の化合物を含有するバイオマスからオリゴ糖を製造する方法であって、
125℃以上、145℃以下の範囲内の温度で、上記バイオマスに過酸化水素を添加する第1工程と、
145℃以上、165℃以下の範囲内の温度で加熱する第2工程とを含み、
上記第2工程での加熱時間が、1時間以上、1.5時間以下の範囲内であることを特徴とするオリゴ糖の製造方法。 - さらに、230℃以上、295℃以下の範囲内の温度で加熱する第3工程を含み、
上記第3工程での加熱時間が、1分以上、1.5分以下の範囲内であることを特徴とする請求項1に記載のオリゴ糖の製造方法。 - 上記第2工程と上記第3工程との間に、アルコールを添加する工程を含むことを特徴とする請求項2に記載のオリゴ糖の製造方法。
- 上記第3工程では、過酸化水素を添加することを特徴とする請求項2または3に記載のオリゴ糖の製造方法。
- 上記バイオマスが、マンナンを含有するコーヒー抽出残渣であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のオリゴ糖の製造方法。
- 上記バイオマスが、キシランを含有するモミガラであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のオリゴ糖の製造方法。
- 上記バイオマスが、リグノセルロースを含有するスギチップであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のオリゴ糖の製造方法。
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