JP6215833B2 - 糖蜜からベタインを回収する方法 - Google Patents

Description

本発明は、糖蜜から実質的になる原料からベタインを回収する方法に関する。

そのような方法は、米国特許第Ａ−５１２７９５７号明細書から知られている。当該公知の方法において、ビート糖蜜の供給原料溶液は、疑似移動床クロマトグラフィー系に供給される。水が溶離剤として使用される。このクロマトグラフ分離は、種々の画分、とりわけ、増加したベタイン含有量を有する画分および増加したスクロース含有量を有する画分の形成に繋がる。米国特許第Ａ−５１２７９５７号明細書の実施例１において、増加したベタイン含有量を有する画分は、７０．９重量％のベタイン（乾燥物質に基づく）および１１．１重量％のスクロース（乾燥物質に基づく）を有し、増加したスクロース含有量を有する画分は、８６．６重量％のスクロース（乾燥物質に基づく）および３．３重量％のベタイン（乾燥物質に基づく）を有する。

公知の方法における不利な点は、糖蜜中の他の画分からのベタインの分離が必ずしも最適ではないことである。

前記不利益を緩和することが本発明の目的である。

この目的は、本方法が、
ｉ．糖蜜中の塩の総量を２重量％未満（全乾燥物質に基づく）にあるレベルに至らせる脱塩ステップと、
ｉｉ．糖蜜をフルクタン形成酵素の作用に供してフルクタン含有糖蜜（フルクタン糖蜜）を形成する変換ステップと、
ｉｉｉ．フルクタン糖蜜をクロマトグラフ分離に供し、それによってベタイン含有画分を得る分離ステップと
を含み、ステップ（ｉ）がステップ（ｉｉｉ）の前に行われ、かつステップ（ｉ）がステップ（ｉｉ）の前、ステップ（ｉｉ）の間、またはステップ（ｉｉ）の後に行われ得ることを特徴とすることにより達成される。

高純度のベタイン含有画分がより効率的に得られ得ることが本発明の方法の利点である。

本方法の重要なさらなる画分、すなわち、フルクタン含有画分は、公知の方法におけるスクロース含有画分と比較すると、公知の方法のその対応するスクロース含有画分よりも高い価値を有し得ることが、本発明の方法のさらなる利点である。

Ｉｒａｊ Ｇｈａｚｉ ｅｔ ａｌ．は、Ｊ．Ａｇｒｉｃ．Ｆｏｏｄ Ｃｈｅｍ．，２００６，５４（８），ｐｐ ２９６４−２９６８において、ビート加工からの糖シロップおよび糖蜜を、フルクトオリゴ糖（ＦＯＳ）の酵素による合成のための低コストの利用可能な基質としてどのように評価したかを開示している。フルクトシル基転移活性（ｔｒａｎｓｆｒｕｃｔｏｓｙｌａｔｉｎｇ ａｃｔｉｖｉｔｙ）の存在により特徴付けられる、市販のペクチナーゼ（Ｐｅｃｔｉｎｅｘ Ｕｌｔｒａ ＳＰ−Ｌ、アスペルギルス・アクレアトゥス（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ａｃｕｌｅａｔｕｓ）由来）が生体触媒として使用された。

本発明の方法は、ベタインの回収に関する。本明細書で言う場合、ベタインは、グリシンベタインまたはＮ，Ｎ，Ｎ−トリメチルグリシンというその意味で使用され、これは、とりわけテンサイ（ベタ・ウルガリス（Ｂｅｔａ ｖｕｌｇａｒｉｓ））において見出される、構造式（Ｉ）：

を有する両性イオンである。

知られているように、ベタインは、浸透圧寄与物（ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｏｒ）であること、およびメチル供与体として機能することなど、哺乳動物において多くの機能を有する。こうした機能により、ベタインに対する需要があるという状況がもたらされており、したがって、効率的な方法でベタインを生成物として得ることが望ましい。１つの知られているベタイン供給源群は、ベタイン含有糖蜜（例えば、テンサイ糖蜜など）群である。

本発明の方法において、原料が使用される。主要な実施形態において、原料は、糖蜜から実質的になる。

本明細書で使用される場合、用語「実質的に（ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ）」、「から実質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔ（ｉｎｇ） ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」、「実質的に全ての（ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ａｌｌ）」および相当する語句は、別段の指示のない限り、ある組成または方法ステップに関して、その組成または方法ステップにおいて、逸脱が、その組成または方法ステップの本質的な特徴および効果がそのような逸脱の影響を実質的に受けないような程度までにすぎないが、生じ得るという通常の意味を有する。

糖蜜という用語は、本明細書で使用される場合、スクロースを調製する過程において、特に結晶化段階において形成される副産物であるというその一般的な意味を有し、さらに、糖蜜は、本発明に従う方法において使用される場合、ベタインを含有するものであるべきである。本明細書で使用される場合、糖蜜という用語は、スクロースを調製する過程において得られる糖蜜のこと、またはそれの希釈された形態のことをいい、ここで、その希釈は好ましくは水相で行われる。糖蜜という用語はまた、本明細書で言う場合、著しい量のスクロース、ベタインおよび塩を依然として含有し続けるが１つまたは複数の前処理に供されたものである糖蜜も包含する。そのような前処理の一例は、スクロース量を１０、２０、または３０〜５０、６０、またはさらには７０％の間だけ減少させることであり、そのような前処理の別の例は、カルシウム量を１０、２０、３０、または４０〜５０、６０、またはさらには７０％の間だけ減少させることが意図された、所謂軟化ステップである。１つの実施形態において、糖蜜は、水で希釈され、別の実施形態において、糖蜜は、蒸留残渣（ｖｉｎａｓｓｅ）で希釈される。１つの実施形態において、糖蜜は、部分発酵させた蒸留残渣に完全に置き換えられ、ここで、この蒸留残渣は変換ステップが行われるために十分な量のスクロースを有するものであるべきである。好ましくは、糖蜜は、テンサイ糖蜜である。知られているように、テンサイ糖蜜は、希釈されておらずかつ前処理されていない形態の総重量に基づき４５〜６５重量％の間のスクロースと、典型的に３〜８重量％の間のベタインと、典型的に６〜１０重量％の間のアミノ酸、ペプチド、またはタンパク質と、約１重量％のより少量の非スクロース炭水化物（フルクトースおよびグルコースなど）と、かなりの量の他の化合物（例えば、有機塩および無機塩）とを典型的に含有し得る。

本発明に従う方法は、糖蜜中の有機および無機の両方の塩の総量を２重量％未満（全乾燥物質に基づく）にあるレベルに至らせる脱塩ステップ（ｉ）を含む。脱塩ステップはそれ自体公知であり、このステップを行う１つの方法は、例えばイオン交換樹脂などの樹脂を用いる、クロマトグラフィーによる。脱塩ステップは、２つの連続するステップ、すなわち、第１の「主要」ステップおよび第２の「ポリッシング」ステップの形態で行われ得る。当業者に知られているように、強酸カチオン交換樹脂などのイオン交換樹脂が脱塩ステップで使用され得るのであるが、ここで、典型的に、樹脂中のカチオンは、主として交換されるために存在しているのではなく、非イオン化合物（例えば、炭水化物）からのイオン化合物（例えば、塩）の分離を達成することを助けることにおいて役割を果たすために存在しているということに特に言及される。カチオン樹脂が脱塩ステップ（ｉ）で使用される場合は、樹脂のカチオン型は、糖蜜中に存在する１種または複数種の主要カチオンを主として反映するものであることが好ましく、多くの場合、実際上これは、カリウム型および／またはナトリウム型の樹脂が好都合に使用され得ることを意味するであろう。脱塩ステップにおいて、ベタインは、これは両性イオンではあるが、典型的に、非イオン化合物の画分に入ることが見出された。

好ましくは、糖蜜中の塩の総量は、糖蜜中の全乾燥物質の１．５、１．０、０．７５、０．６０、０．５０、０．４０、０．３０、０．２５、０．２０、０．１５、０．１０重量％未満、またはさらには０．０８、０．０５、０．０４、０．０３、０．０２、もしくは０．０１重量％未満にあるレベルに至らされる。同時に、糖蜜から分離除去される塩を含有する１つまたは複数の画分中への糖蜜からのベタインのいかなる喪失も、最小限に抑えられるべきである。好ましくは、脱塩ステップ（ｉ）に入ったベタインの総量の４０、３５、３０、２５、２０重量％以下、またはさらには１５もしくは１０重量％以下が、糖蜜から分離除去される塩を含有する１つまたは複数の画分中に失われる。同様に、糖蜜から分離除去される塩を含有する１つまたは複数の画分中への糖蜜からの炭水化物の喪失は、最小限に抑えられるべきである。好ましくは、脱塩ステップ（ｉ）に入った炭水化物の総量の４０、３５、３０、２５、２０重量％以下、またはさらには１５もしくは１０重量％以下が、糖蜜から分離除去される塩を含有する１つまたは複数の画分中に失われる。

脱塩ステップ（ｉ）における糖蜜からのベタインおよび／または炭水化物の喪失の制限は、それ自体公知の手段によって（例えば、好ましくは、クロマトグラフ分離の通常の最適化によって）達成され得る。

糖蜜中の塩の量の減少は、本発明の方法において後に行われる分離ステップ（ｉｉｉ）の効率に有利な効果をもたらすことが見出された。さらに、脱塩ステップ（ｉ）は、食品品質の生成物、すなわちヒト消費に適した生成物が、より効率的に調製され得るという利点を有し得ることが見出された。

本発明に従う方法において、糖蜜は、変換ステップ（ｉｉ）で、フルクタン形成酵素の作用に供される。これは、それ自体公知の手段によって達成され得る。糖蜜は、それだけで存在しても、希釈された形態で存在してもよく、好ましくは、糖蜜は、希釈された形態で存在し、その希釈は水を用いて行われたものであることが好ましい。ある特定の希釈、または希釈の増加が、使用される酵素の効率低下に繋がるのであれば、その場合は、その特定の状況に対する最適条件を確立するために、希釈による利益が、当業者により通常のやり方でその効率低下と比較検討されるべきである。１つの実施形態において、適切な酵素は、遊離形態であり、糖蜜と完全に混合され、その酵素含有糖蜜は、酵素が適切な活性を示すような温度およびｐＨの条件に至らされる。あるいは、最初に糖蜜が、酵素が適切な活性を示し得るような温度およびｐＨの条件に至らされ、続いて酵素が混合される。別の実施形態において、酵素は固定化された形態で利用可能であり、糖蜜は、固定化酵素に沿って流れさせられ、その間同様に、適切な温度およびｐＨ条件に至らされたものとなっている。

本発明に従う方法において使用される酵素は、スクロースからのフルクタンの形成を触媒することができるべきである。遊離グルコースが副産物として形成され得る。

フルクタンという用語は、本明細書で使用される場合、グルコース開始部分を任意選択で有する主にフルクトシル−フルクトース結合からなる炭水化物物質に関する包括的な用語であるというその一般的な意味を有する。フルクタンの意味は、より具体的な化合物である、フルクトシル−フルクトース結合が主にβ（２→１）型のものであるイヌリン、およびフルクトシル−フルクトース結合が主にβ（２→６）型のものであるレバンを包含する。イヌリンおよびレバンは両方とも、直鎖または分岐したものであり得、両方とも、多分散型、すなわち様々な重合度の混合物の形態、または単分散型であり得る。

イヌリンは、通常、多分散であり、すなわち、個々の化合物の重合度（ＤＰ）が２〜１００またはそれ以上の範囲であり得る様々な鎖長の化合物の混合物である。ｎ個のフルクトース部分からなる個々のイヌリン化合物は、多くの場合、式Ｆ_ｎで表され、一方、グルコース開始部分およびｍ個のフルクトース部分を有する個々のイヌリン化合物は、多くの場合、式ＧＦ_ｍで表される。ＦＯＳと略されるフルクトオリゴ糖という用語は、本明細書で使用される場合、個々の化合物のＤＰが２〜１０、実際上はしばしば２〜９、または２〜８もしくは２〜７の範囲である、単分散または多分散のいずれかの特定の形態のイヌリン材料を示す。市販のＦＯＳは、通常、約２〜５の数平均重合度

を有する多分散材料である。スクロースから合成されたＦＯＳ化合物は、典型的に、大多数について、式ＧＦ_ｍを有する化合物からなり、ここで、ｍは、化合物の重合度から１を引いた値である。

実際には、ＦＯＳはオリゴフルクトースとも称される。本明細書で使用される場合、フルクトオリゴ糖およびオリゴフルクトースという用語は、同義語であると見なされる。

スクロースからのフルクタンの形成は、フルクトシルトランスフェラーゼ活性を有する酵素を選択することにより達成され得る。そのような酵素は、例えば酵素分類番号ＥＣ２．４．１．９９またはＥＣ２．４．１．９に分類されているように、それ自体公知である。そのような酵素の初期の開示は、“Ｔｈｅ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｆｒｕｃｔｏｏｌｉｇｏｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ ｆｒｏｍ Ｉｎｕｌｉｎ ｏｒ Ｓｕｃｒｏｓｅ Ｕｓｉｎｇ Ｉｎｕｌｉｎａｓｅ ｏｒ Ｆｒｕｃｔｏｓｙｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅ ｆｒｏｍ Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｆｉｃｕｕｍ”，Ｂａｒｒｉｅ Ｅ．Ｎｏｒｍａｎ ＆ Ｂｉｒｇｉｔｔｅ Ｈｏｊｅｒ−Ｐｅｄｅｒｓｅｎ，Ｄｅｎｐｕｎ Ｋａｇａｋｕ ｖｏｌ ３６，Ｎｏ．２，ｐｐ １０３−１１１（１９８９）にある。

さらに、一部のβ−フルクトフラノシダーゼまたはインベルターゼ、すなわちＥＣ３．２．１．２６に分類される酵素もまた、フルクトシルトランスフェラーゼ活性を有し得るので、本発明に従う方法において好適であり得るであろうことが分かっている。

さらに、エンドイヌリナーゼ活性を有する酵素（例えば、ＥＣ３．２．１．７に分類されている酵素）もまた、スクロースの存在下において、特にそれらが４０もしくは５０重量％スクロースまたはそれ以上という高スクロース含有量を有する混合物において作用する場合は、フルクタン（例えば、ＦＯＳ）の形成を生じさせ得る。

なおさらに、レバンスクラーゼ活性を有する酵素（例えば、ＥＣ２．４．１．１０に分類されている酵素）は、本発明に従う方法における使用に好適であり得る。

また、イヌリン合成酵素活性を有する酵素（例えば、欧州特許出願公開第Ａ−１２９８２０４号明細書に開示されている酵素など）は、本発明に従う方法における使用に好適であり得る。

本発明の変換ステップにおける使用のための好ましい酵素の一例は、エンドイヌリナーゼＮｏｖｏｚｙｍｅ ９６０（供給業者：Ｎｏｖｏｚｙｍｅｓ）である。本発明の変換ステップにおける使用のための好ましい酵素の別の例は、Ｐｅｃｔｉｎｅｘ Ｕｌｔｒａ ＳＰ−Ｌ（供給業者：Ｎｏｖｏｚｙｍｅｓ）である。本発明によれば、酵素は、フルクトシルトランスフェラーゼ活性および／またはエンドイヌリナーゼ活性を有する２種以上の酵素の組み合わせであることも可能である。

本発明の主要な実施形態において、糖蜜は、スクロースからのフルクトオリゴ糖（ＦＯＳ）の形成を触媒することが可能な酵素に接触させられる。したがって、この主要な実施形態は、変換ステップで糖蜜をエンドイヌリナーゼ活性および／またはフルクトシルトランスフェラーゼ活性を有する酵素の作用に供してフルクトオリゴ糖含有糖蜜（ＦＯＳ糖蜜）を形成し、そしてそのＦＯＳ糖蜜に対して分離ステップを行う、本発明に従う方法に関する。

本発明に従う方法において必要とされる酵素の量は、様々なそういうものとして知られている要因（例えば、作業温度、原料の量、ｐＨ、許容作業継続時間、および所望の変換率）によって決まる。これらの要因および他の関連要因は、当該技術分野において一般に認められている手順に従って、当業者により本発明の方法について決定され得る。

本発明に従う方法において、酵素は、フルクタン含有糖蜜、好ましくはＦＯＳ含有糖蜜を生成するのに十分に長い時間の間、糖蜜に対して作用することが可能にされる。本発明に従うこのステップの実施継続時間は、フルクタン、好ましくはＦＯＳの所望される量の関数として主に選択される。当業者には分かるように、この継続時間は、多くの場合、０．５または１〜７２時間の間、好ましくは１．５または２〜５０時間の間、より好ましくは３または４〜３６時間の間の範囲内であり、その間に、フルクタン含有糖蜜（フルクタン糖蜜）、好ましくはＦＯＳ含有糖蜜（ＦＯＳ糖蜜）が形成される。

変換ステップ（ｉｉ）において、糖蜜中の５重量％〜１００重量％の間のスクロースが変換されることが好ましい。より好ましくは、少なくとも１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、または９０重量％のスクロースが変換される。実質的に全てのスクロースを変換することが特に好ましい。変換されるスクロースの割合が高まると、その後のベタインの回収がより効率的に行われ得ることが見出された。

フルクタン糖蜜、好ましくはＦＯＳ糖蜜の形成の完了時、遊離の非固定化酵素が使用され糖蜜中に混合された場合においては、確実に酵素を失活させることが望ましいことがあり得る。もしそうであれば、その場合は、酵素失活ステップが実施され得る。酵素の失活は、酵素のそれぞれの特定の種類ごとに異なり得るそれ自体公知の方法によって達成され得る。そのような失活方法の一例は、例えば約８０、８５または９０℃のレベルへの、温度の上昇であり、そのような上昇させた温度における５〜３０分の間の滞留時間が後に続く。そのような温度への曝露によるさらなる利益は、存在し得るあらゆる細菌の量が減少することである。酵素失活方法のさらなる例は、ＵＨＴ（超低温殺菌）処理である。

本発明の方法は、脱塩ステップ（ｉ）が最初に行われ、次いで続いて変換ステップ（ｉｉ）が行われる場合に機能し得ることが見出された。しかしながら、本発明の方法は、変換ステップ（ｉｉ）が最初に行われ、次いで続いて脱塩ステップ（ｉ）が行われる場合にも機能し得ることが見出された。ステップ（ｉ）および（ｉｉ）はまた、同時にも行われ得ることが企図される。

本発明の方法において、分離ステップ（ｉｉｉ）は、フルクタン糖蜜に対して行われる。分離ステップは、変換ステップの間または変換ステップの後のいずれかにおいて行われる。好ましくは、分離ステップは、変換ステップの後に行われる。分離ステップにおいて、フルクタン糖蜜は、クロマトグラフ分離に供される。知られているように、クロマトグラフ分離に物質を供することにより、物質を種々の画分に分離させ得る。本発明に従う分離は、ベタイン含有画分が形成されるように行われるべきである。クロマトグラフ分離における固定相の個々の選択が、分離性能に影響を及ぼし得ることが、当業者に知られている。クロマトグラフ分離は、フルクタン糖蜜に樹脂上を通過させるなどの、それ自体公知の手段によって行われ得る。

本発明の主要な実施形態において、分離ステップは、イオン交換クロマトグラフィーに典型的な樹脂の使用によって行われる。知られているように、種々の樹脂が、この目的のために利用可能である。本発明の方法の１つの好ましい実施形態において、強酸カチオン交換樹脂が選択される。そのような樹脂の一例は、スチレン−ＤＶＢ樹脂、すなわち、ジビニルベンゼンＤＶＢと共重合させたスチレンに基づく構造を有する樹脂（例えば、Ｄｏｗｅｘ（商標）樹脂）である。

前に脱塩ステップ（ｉ）においてそうであったように、分離ステップ（ｉｉｉ）においてもまた、イオン交換樹脂を用いる目的は、イオンを交換することが主ではなく、実際のところ、フルクタン糖蜜は、非常に少ない量のイオンを有するであろう。むしろ、イオン交換樹脂は、ベタイン含有画分および任意選択で他の有用な画分を得ることに向けて分離効率に好都合に影響を及ぼし得ることが見出された。また、（強酸）カチオン交換樹脂が選択される場合は、カチオンの選択が、分離効率に影響を及ぼし得ることも見出された。本発明の１つの実施形態においては、実質的にナトリウム型のカチオン交換樹脂が好ましい。本発明のさらなる実施形態においては、実質的にカリウム型のカチオン交換樹脂が好ましい。本発明のなおさらなる実施形態においては、実質的にカルシウム型のカチオン交換樹脂が好ましい。さらなる好ましい実施形態は、マグネシウム型または鉄型の樹脂を含む。

本発明の主要な実施形態において、混合形態のカチオン交換樹脂が使用され、これは、分離ステップが、異なる形態の（すなわち、少なくとも樹脂のカチオン型が異なる）樹脂の混合物からなる樹脂系を用いることによって行われることを意味する。この主要な実施形態におけるカチオンの好ましい選択は、マグネシウム、鉄、ナトリウム、カリウム、およびカルシウムである。より好ましくは、ナトリウム、カリウム、およびカルシウムが使用される。

カルシウム型の樹脂の存在の増加は、ベタインの改善された分離効率に寄与し得ることが見出されたが、しかしながら、カルシウム型の樹脂の非常に高い割合は、樹脂からのベタインの放出が糖蜜中のあらゆる他の化合物の放出のはるか後に遅れているという状態をもたらし得ることも見出され、これは、高純度のベタイン含有画分を直接得ることを可能にし得るのでそういうものとしては好ましい特徴であるが、それは、場合によっては、例えばベタイン含有画分の所望の純度が極めて高いわけではない場合には、より多くの量の溶離剤が使用される必要があるという点で不利ともなり得る。したがって、１つの好ましい実施形態においては、５〜８０重量％の間の樹脂系がカルシウム型の樹脂からなるカチオン交換樹脂系が使用され、その場合、９５〜２０重量％の間の樹脂系は、ナトリウム型および／またはカリウム型の樹脂からなることが好ましい。好ましくは、樹脂系中の６、７もしくは８〜７８、７６、７４、７２もしくは７０重量％の間、または１０〜６５もしくは６０重量％の間、または１２もしくは１４〜５５もしくは５０重量％の間、または１５〜４５もしくは４０重量％の間、または１８、２０もしくは２２〜３５もしくは３０重量％の間の樹脂が、カルシウム型である。したがって、対応して、その場合、樹脂系中の２２、２４、２６、２８もしくは３０〜９４、９３もしくは９２重量％の間、３５〜４０〜９０重量％の間、４５もしくは５０〜８８もしくは８６重量％の間、５５もしくは６０〜８５重量％の間、または６５もしくは７０〜８２、８０もしくは７８重量％の間の樹脂が、ナトリウム型および／またはカリウム型であることが好ましい。

本発明の分離ステップ（ｉｉｉ）の上述の主要な実施形態において特定の所望のカチオン組成を有しかつ維持することが好ましいことを考えると、上記の脱塩ステップ（ｉ）の主要なおよび好ましい実施形態において記載したように、脱塩ステップ（ｉ）は、糖蜜中のカチオンが、いかなる残りのカチオンも分離ステップ（ｉｉｉ）における樹脂系のカチオン組成に著しく影響を及ぼさない程度まで除去されるような形で好ましくは行われるべきであるということになる。好ましくは、脱塩ステップ（ｉ）は、分離ステップ（ｉｉｉ）において得られる１つまたは複数の画分が、２８重量％で水に入れられた場合に、２ｍＳ／ｃｍ以下の、好ましくは１．５、１または０．５ｍＳ／ｃｍ以下の導電率を有するように行われる。より好ましくは、導電率は、それよりもさらに低く、４００、３００、２００、またはさらには１００μＳ／ｃｍ以下の値である。

樹脂が分離ステップで使用される場合において知られているように、例えば樹脂中の架橋度を変更することによる、特定の通常の最適化が、樹脂の最適な種類を選択するために必要とされ得る。

好ましくは、クロマトグラフ分離は、疑似移動床（ＳＭＢ）系、またはＳＭＢ系のさらなる開発物（例えば、連続疑似移動床（ＳＳＭＢ）または改良型疑似移動床（ＩＳＭＢ））で行われる。これは、分離ステップおよび／またはベタイン含有画分の回収が連続的に行われ得るという利点を有する。１つの実施形態において、複数の画分の同時生成を可能にする系（例えば、ＮＭＣＩ系）が選択される。

驚くべきことに、高純度のベタイン含有画分がフルクタン糖蜜から回収され得ることが見出された。いかなる理論にも拘束されることを望むものではないが、クロマトグラフ分離におけるフルクタン、特にＦＯＳ、および恐らくはさらにグルコースの挙動は、それがスクロースのピークよりも鋭く広がりの少ないピークとして流出し、恐らくはそれによって、高純度のベタインを得るのに有利になるように特定の他の化合物の溶出挙動にも影響を及ぼすようなものであり得ることが予想される。

本発明の方法において、ベタイン含有画分が得られる。本明細書で言う場合、ベタイン含有画分は、分離ステップに入るフルクタン糖蜜に比べてベタインと他の乾燥物質成分との比が高められた画分を意味する。好ましくは、ベタインと他の乾燥物質成分との比は、少なくとも２５：７５に、より好ましくは４０：６０、５０：５０、６０：４０、７０：３０、８０：２０に、またはさらには少なくとも９０：１０もしくは９５：５に高められる。

本発明の方法において得られる１つまたは複数のベタイン含有画分は、そのように所望される場合、それ自体公知の手段（例えば、蒸発または膜技術などの手段により溶離剤の量を減少させるまたはさらには実質的にゼロに至らせる濃縮ステップと、恐らくはそれに続く結晶化ステップとによるなど）によってさらに加工され得る。

本発明の方法はまた、１つまたは複数のフルクタン含有画分を得ることに繋がり得る。フルクタン含有画分を得る１つの方法は、ＳＭＢ系、または供給原料から同時に複数の生成物画分を得るように設計された関連系（例えば、公知のＮＭＣＩ系）で分離ステップを行うことによる。フルクタン（例えば、好ましくはＦＯＳ）の存在により、そのような画分は、種々の用途（例えば、動物飼料またはヒト食料）においてかなりの価値を有し得る。

本発明の１つの実施形態において、分離ステップは、非常に少ない乃至さらには実質的に存在しない量のベタインと合わせて、非常に高い純度のフルクタン含有画分が得られるような形で行われる。この実施形態において好ましいのは、ベタインの量が０．０４重量％以下（フルクタン含有画分の全乾燥物質に基づき測定した場合）、好ましくは０．０３、０．０２重量％以下、またはさらには０．０１重量％以下である、少なくとも７０または８０、またはさらには９０、９５、９８、またはさらには９９重量％（全炭水化物乾燥物質に基づき測定した場合）のフルクタン量を有するフルクタン含有、好ましくはＦＯＳ含有画分である。

しかしながら、本発明の別の実施形態においては、分離ステップは、フルクタンとベタインとの好都合な組み合わせを有するフルクタン含有画分が得られるような形で行われる。したがって、本発明はまた、少なくとも１０重量％（全炭水化物乾燥物質に基づき測定した場合）のフルクタン、好ましくはフルクトオリゴ糖を含有する、変換されたテンサイ糖蜜生成物に関する。好ましくは、変換されたテンサイ糖蜜生成物は、少なくとも２０、３０、４０、５０、６０、６５、７０、７５重量％、またはさらには少なくとも８０重量％のフルクタン（全炭水化物乾燥物質に基づき測定した場合）、好ましくはフルクトオリゴ糖を含有する。フルクタン、好ましくはフルクトオリゴ糖の量は、好ましくは９８または９５重量％以下（全炭水化物乾燥物質に基づき測定した場合）である。

本発明の変換されたテンサイ生成物は、さらに、０．０５〜２．０重量％の間のベタイン（変換されたテンサイ糖蜜生成物の全乾燥物質に基づき測定した場合）を含有する。これは、変換されたテンサイ生成物の栄養プロファイルはフルクタンのみからなる生成物と比較して向上しているという利点を有する。ベタインの量は、好ましくは０．１〜１．５重量％の間（全乾燥物質に基づく）である。

本発明の変換されたテンサイ生成物は、少ない量の有機塩および無機塩を有しており、これは、脱塩ステップが実施される本発明の方法によって生成物が得られる場合に達成され得る。好ましくは、本発明の変換されたテンサイ生成物は、２８重量％で水に入れられた場合に、２ｍＳ／ｃｍ以下、好ましくは１．５、１、または０．５ｍＳ／ｃｍ以下の導電率を有する。より好ましくは、導電率は、それよりもさらに低く、４００、３００、２００、またはさらには１００μＳ／ｃｍ以下の値である。

本発明の変換されたテンサイ糖蜜生成物は、好ましくは少なくとも２、２．５、３、３．５、またはさらには４重量％（テンサイ糖蜜の全乾燥物質に基づき測定した場合）のベタイン含有量を有するテンサイ糖蜜から得ることでき、好ましくはそのようなテンサイ糖蜜から得られる。好ましくは、変換されたテンサイ糖蜜生成物は、２５、２０、１５、１０、５、４、３、２、またはさらには１重量％以下のスクロース（全炭水化物乾燥物質に基づき測定した場合）を含有する。好ましくは、変換されたテンサイ糖蜜生成物は、１．０、０．９、０．８、０．７、０．６、または０．５重量％以下のベタイン（全乾燥物質に対して）を含有する。さらに、変換されたテンサイ糖蜜生成物は、好ましくは３５、３０、２５、２０、１５、１０、５、もしくは４もしくは３重量％以下、またはさらには２．０、１．５、１．０、もしくは０．５重量％以下のグルコース（全炭水化物乾燥物質に基づき測定した場合）を含有する。１つの実施形態において、変換されたテンサイ糖蜜生成物は、歯に対する優しさ（ｔｏｏｔｈｆｒｉｅｎｄｌｉｎｅｓｓ）の基準を満たしている。本明細書で言う場合、生成物は、公知のｐＨ遠隔測定試験（ｐＨ Ｔｅｌｅｍｅｔｒｙ ｔｅｓｔ）で試験した場合にその生成物が５．７またはそれ以下のレベルへの口内ｐＨの低下をもたらさないならば、歯に優しいと見なされる。

上で言及したように、本発明の方法の分離ステップは、複数の画分（例えば、ベタイン含有画分およびフルクタン含有画分）を得ることに繋がり得る。分離ステップがこのやり方で行われる場合は、さらなる画分、すなわち、典型的に変換ステップの間にかなりの量で形成されたものであるグルコースが主要乾燥物質寄与物である画分もまた、典型的に、形成されるであろう。

本発明の代替的な主要な実施形態において、当該方法は、糖蜜それ自体ではなく、濃厚汁または濃厚汁と糖蜜との混合物を原料として使用する。本明細書で使用される場合、濃厚汁という用語は、希薄汁に対して行われる蒸発ステップから得られる液体流れであるという、スクロース製造業においてそれが一般的に有している意味を有する。知られているように、希薄汁という用語は、薄切りしたテンサイの水抽出から得られる精製原料汁をいう。

脱塩ステップ（ｉ）のための原料が濃厚汁を含有するまたはさらには濃厚汁からなる場合は、炭水化物、特にスクロースの量は、原料が糖蜜から実質的になるものである場合に比べて、典型的により高いであろう。しかしながら、それ以外は、本発明のステップは、上に記載したように行われ得る。濃厚汁と糖蜜との混合物が原料として使用される場合は、濃厚汁と糖蜜との間の比は、好ましくは、５：９５〜９５：５の間、より好ましくは３０：７０〜７０：３０の間で変化する。

本発明の方法を、以下の実施例によって説明するが、この実施例は、本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。

実施例１
脱塩ステップ
カルシウム除去したテンサイ糖蜜（固形分６０ブリックス）を、ＩＳＭＢでのクロマトグラフィーによる脱塩に供した。クロマトグラフィーカラム中の固相は、部分的にカリウム型でありかつ部分的にナトリウム型である、カチオン交換樹脂系（Ｄｏｗｅｘ（商標）９９／３２０）であった。総樹脂体積は９．０４Ｌであり、溶出液は水であり、溶出液／糖蜜比は５．５であり流量は毎時０．５床体積（ＢＶ）であり、温度は８０℃であった。

ＩＳＭＢに供給された糖蜜の組成を表１に示す。ＩＳＭＢを、２つの画分、すなわち塩富化画分および可能な限り少ない塩を有する生成物画分が得られるように設定した。これらの２つの画分の組成を表２に示す。

変換ステップ
脱塩ステップから得られた生成物画分を、変換ステップに供した。この変換ステップにおいて、生成物画分を、エンドイヌリナーゼであるＮｏｖｏｚｙｍｅｓ ９６０に接触させた。これを、ｐＨ６．４、温度５６℃で、２４時間行った。結果として生じた変換された生成物画分の組成を表３に示す。

分離ステップ
変換ステップで得られた変換された生成物画分を、分離ステップに供した。このステップを、ＮＭＣＩ（Ｎｅｗ ＭＣＩ、三菱化学株式会社および日本錬水株式会社により独自に開発された）で行い、使用した樹脂系は、樹脂の２０重量％がカルシウム型でありかつ樹脂の８０重量％がカリウム型である、Ｄｏｗｅｘ（商標）９９／３２０からなった。ＮＭＣＩを、３つの画分、すなわちＦＯＳ画分、ベタイン画分および糖画分が得られるように設定した。主要な操作条件は、温度６０℃、流量０．５ＢＶ／時間、溶離剤（水）／変換された生成物画分比７．０１であった。結果として生じた３つの画分の組成を表４に示す。

表４から明らかなように、高純度のベタイン画分を得た。この純度は、動物飼料用途におけるこの生成物の使用に十分である。さらに、得られたＦＯＳ画分は、本発明に従う変換されたテンサイ糖蜜生成物である。

Claims (8)

1. ３〜８重量％のベタインを含有する糖蜜からベタインを回収する方法において、前記方法が、
   ｉ．前記糖蜜中の塩の総量を２重量％未満（全乾燥物質に基づく）にあるレベルに至らせる脱塩ステップであって、前記脱塩ステップがクロマトグラフ分離として行われ、強酸カチオン樹脂が前記クロマトグラフ分離において固相として使用されるステップと、
   ｉｉ．前記糖蜜をフルクタン形成酵素の作用に供してフルクタン含有糖蜜（フルクタン糖蜜）を形成する変換ステップと、
   ｉｉｉ．前記フルクタン糖蜜をクロマトグラフ分離に供し、それによってベタイン含有画分を得る分離ステップであって、前記分離ステップで強酸カチオン交換樹脂が使用されるステップとを含み、
   ステップ（ｉ）がステップ（ｉｉｉ）の前に行われ、かつステップ（ｉ）がステップ（ｉｉ）の前、ステップ（ｉｉ）の間、またはステップ（ｉｉ）の後に行われ得ることを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法において、前記脱塩ステップで、塩の前記総量を、全乾燥物質に基づき０．５重量％以下に減少させることを特徴とする方法。
3. 請求項１または２に記載の方法において、前記フルクタン形成酵素が、エンドイヌリナーゼ活性を有する酵素、フルクトシルトランスフェラーゼ活性を有する酵素、およびそれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする方法。
4. 請求項1乃至３の何れか一項に記載の方法において、前記強酸カチオン交換樹脂が、２０〜９５％の間がナトリウム型またはカリウム型でありかつ５〜８０％の間がカルシウム型である樹脂からなる樹脂系であることを特徴とする方法。
5. 請求項１乃至４の何れか一項に記載の方法において、前記変換ステップで前記糖蜜をエンドイヌリナーゼ活性および／またはフルクトシルトランスフェラーゼ活性を有する酵素の作用に供してフルクトオリゴ糖含有糖蜜（ＦＯＳ糖蜜）を形成し、そして前記ＦＯＳ糖蜜に対して前記分離ステップを行うことを特徴とする方法。
6. 請求項１乃至５の何れか一項に記載の方法において、前記分離ステップが、疑似移動床（ＳＭＢ）クロマトグラフィー系で行われることを特徴とする方法。
7. 請求項１乃至６の何れか一項に記載の方法において、前記分離ステップで、前記ベタイン含有画分に加えてフルクタン含有画分も得られることを特徴とする方法。
8. 請求項１乃至７の何れか一項に記載の方法において、前記原料が、濃厚汁を含有するまたは濃厚汁から実質的になることを特徴とする方法。