JP6105680B2 - 超高純度ガラクトオリゴ糖を製造する方法 - Google Patents
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Description
GOS=ガラクトオリゴ糖
(a)サッカロミセス・セレビシエを用いる発酵ステップと、
(b)ストレプトコッカス・サーモフィルスを用いる発酵ステップと、
(c)サッカロミセス・セレビシエを用いる発酵ステップと、
を含む。
これは、外部標準との比較を使用するHPLC法である。HPLC測定器を、アイソクラティックポンプ、オートサンプラー、カラム温度調節用のペルティエ(Peltier)オーブン、屈折率検出器、及び類似のプレカラムを備えたTransgenomicのカラムであるICE−SEP ICE−ION300(製品コード、ICE−99−9850)と共に使用する。以下の操作条件下で分析を行った。
カラム温度:40℃
注入量:20μl
移動相:H2SO4 0.015N
流速:0.4ml/分
分析時間36分
積分器:Perkin Elmerのトータルクロム(Totalchrom)ワークステーション
GOS1:約9.3分にピーク
GOS2:約9.7分にピーク
GOS3:約10.3分にピーク
GOS4:約11.3分にピーク
GOS5:約12.4分にピーク
GOS6:約13.6分にピーク
として識別し、同定した。
%=As×CSTD×V×100/ASTD×Ws
式中、
AC=サンプル溶液におけるピーク面積
CSTD=標準溶液における糖濃度の割合(%)
Ws=グラム単位でのサンプル重量
ASTD=標準溶液における糖ピーク面積
80kgのラクトース一水和物(0.22kmol)を、120lの水に懸濁させ、ラクトースが完全に溶解するまで、穏やかな攪拌下で70℃に加熱した。
この溶液を、50℃で温度調節し、そのpHを、27mlの75%リン酸で5.5〜5.0に調整した。
266gのバシルス・サーキュランス由来のラクターゼを添加した(1500U/g)。
反応をHPLCによってモニタリングし、22時間後、GOSの形成、並びにグルコース及びガラクトースの出現が検出され、結果的に、ラクトースの面積パーセント純度が40%未満に低下した。
200kgの40%粗GOS溶液を得た。その溶液のHPLCトレースを図1に示し、また、下に表形式で提示する。
前述の出発混合物を、250mlの75%リン酸でpH3.0に酸性化させた。このpH条件下で、周囲温度での保存が可能であった。
46kgの40%粗GOS溶液(バッチ番号01449IN9)を、140lの水で希釈し、37℃で温度調節した。溶液のpHを、600mlの24%アンモニアでpH2.8〜pH7.0に調整した後、200gの凍結乾燥されたビール酵母を添加した。HPLCによってモニタリングした脱グルコシル化ステップは、24時間の激しい攪拌後に完了した。
混合物を、70℃で約5分間低温殺菌してから、40℃で温度調節した。
図2は、下には表形式で提示した、低温殺菌後の混合物のHPLCトレースを示す。
2.5g/lの酵母エキスを、(ステップ1からもたらされた)上述の混合物に添加し、pHを、400mlの15%水酸化ナトリウムでpH5.2〜pH6.6に調整した。混合物に5gのストレプトコッカス・サーモフィルスを接種した。pHスタットにより15%水酸化ナトリウムを添加することによって、pH6.4〜6.5で発酵を進行させた。HPLCによってモニタリングした反応は、26時間後に終了に達し、その時の混合物中のラクトース含量は、3面積%未満であった。
混合物を、70℃で約5分間低温殺菌してから、37℃で温度調節した。
図3は、下には表形式で提示した、低温殺菌後の混合物のHPLCトレースを示す。
200gの凍結乾燥されたビール酵母を、ステップ2からもたらされた混合物に添加した。20時間の激しい攪拌後、HPLCによってモニタリングした脱ガラクトース化ステップは完了した。
pH3.0に達するまで、5lの50%硫酸を添加することによって、反応を止めた。
図4は、下には表形式で提示した、脱ガラクトース化後の混合物のHPLCトレースを示す。
次いで、低分子量の発酵副生成物(乳酸、グリセリンなど)を、ナノ濾過によって除去した。
次いで、溶液を炭素で脱色し、直列に配置された一組のイオン交換樹脂、すなわち、強カチオンのもの(アンバーライト(Amberlite)C−200 H+形、3l)と弱アニオンのもの(IRA−96 遊離塩基形、3l)で塩分を除いた。
次いで、脱塩した溶液をマイクロ濾過し、75°ブリックスという検糖計濃度が得られるまで、真空中で濃縮した。
純度95%以上の9kgのGOS混合物を得た。該方法の最後に得られたGOS混合物のHPLCトレースを、図5に示し、下には表形式で提示する。
表1は、実施例1の様々なステップの結果の概要を示す。
%濃度=重量/重量%単位での濃度
%純度=HPLCピークにより定められた面積パーセント
相対%=GOSの純度/GOS、ラクトース、グルコース及びガラクトースの純度の合計
200gのプリムンGOS(GO−P90)、バッチ番号20081217を、1800mlの水に可溶化した。図6は、そのクロマトグラムを示し、また、溶液のHPLCを、下に表形式で提示する。
5g/lの酵母エキスを添加し、pHを、0.3mlの15%水酸化ナトリウムでpH4.9〜pH6.4に調整した。75mgのストレプトコッカス・サーモフィルスを接種した後、pHスタットにより15%水酸化ナトリウムを添加することによって、pH6.3〜6.5で発酵を進行させた。HPLCによってモニタリングした反応は、15時間後に終了に達し、その時の混合物中のラクトース含量は、GOSの面積パーセントの合計に対して、面積パーセントで5%未満であった。
%濃度=重量/重量%単位での濃度
%純度=HPLCピークにより定められた面積パーセント
相対%=GOSの純度/GOS、ラクトース、グルコース及びガラクトースの純度の合計
427gのビビナルGOS60、バッチ番号6297770を、1600mlの水に可溶化した。溶液のHPLCデータを、下に表形式で示す。
菌株であるK.マルキシアヌスATCC56497を、オートクレーブ滅菌した酵母用YPD寒天培地を含有するプレート上で培養し、30℃のインキュベーター内に48時間置いた。
予備発酵混合物を調製するために、100mlのYPD液体培地を調製し、オートクレーブ滅菌し、次いで、事前に調製したプレートから取り出したコロニーを接種した。微生物を、30℃の温度で振盪機内で増殖させ、200rpmで24時間振盪した。
実施例1と同じ出発溶液、すなわち、1.41lの水で希釈した460gの40%粗GOS溶液(バッチ番号01449IN9)で、試験を行った。
溶液のpHを、15%水酸化ナトリウムでpH2.8〜pH5.4に調整した後、溶液を30℃で温度調節した。
全部の予備発酵混合物を接種のために使用した。pHスタットにより15%水酸化ナトリウムを添加することによって、pH5.2〜5.4で発酵を進行させた。混合物のサンプル抽出を、48時間後に行ったが、下に提示する、表にされたHPLCデータ(図8も参照されたい)から分かるように、反応が完了に達したことが示されている。
Claims (7)
- 消化性糖質であるラクトース、グルコース及びガラクトースの全割合が5%以下である、純度95%以上のGOS混合物を、より低純度のGOS混合物から出発して調製するための方法であって、前記より低純度のGOS混合物は、純度95%未満のGOS混合物を含み、前記方法は、ストレプトコッカス・サーモフィルスを用いる1つの発酵ステップと、サッカロミセス・セレビシエを用いる少なくとも1つの発酵ステップと、を含み、前記純度は、GOS及び前記消化性糖質を識別・定量化できる任意の分析法によって算出される、方法。
- S.サーモフィルスを用いる前記発酵ステップの後に、S.セレビシエを用いる発酵ステップが行われる、請求項1に記載の方法。
- 出発GOS混合物のグルコース含量がHPLC面積パーセントで5%以下である場合、S.サーモフィルスを用いる発酵ステップの後に、S.セレビシエを用いる発酵ステップが行われる、請求項2に記載の方法。
- 出発GOS混合物のグルコース含量がHPLC面積パーセントで5%を超える場合、S.サーモフィルスを用いる発酵ステップの前に、S.セレビシエを用いる発酵ステップが行われる、請求項2に記載の方法。
- S.セレビシエを用いる発酵ステップは、出発GOSの乾燥重量1kgあたり40〜15gの脱水されたS.セレビシエを用いてpH6.5±0.5、温度35±5℃で少なくとも12時間行われる、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- S.サーモフィルスを用いる発酵ステップは、塩基の添加によりpHを6.0〜6.5に維持して、出発GOSの乾燥重量1kgあたり1〜0.4gの脱水されたS.サーモフィルスを用いて温度40±5℃で少なくとも15時間行われる、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 発酵ステップの後、前記混合物は、セラミック限外濾過、ナノ濾過、炭素を用いる脱色、及びイオン交換樹脂での脱イオンによるさらなる処理にかけられる、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
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