JP6289380B2 - デンプンからのマルトース製造方法 - Google Patents

Description

本発明はマルトースが豊富であるシロップ剤を製造するための方法、及び本方法によって入手可能な製品に関する。

マルトースが豊富なシロップ剤の製造を可能にする方法はすでによく知られている。

米国特許第５，１４１，８５９号は、高純度のマルトースを、デンプンの液化と、液化した基質の一般的な目的の酵素による糖化と、更に、三糖以上のオリゴ糖を加水分解する酵素による糖化との工程を通して製造することを可能にする。液化物は、ベータ−アミラーゼ、イソ−アミラーゼ及びプルラナーゼからなる群より選択される、少なくとも２つの酵素を用いて糖化される。次の工程にて、マルトジェニックアルファ−アミラーゼ又はグルコ−アミラーゼを適用する。糖化工程を、マルトースの純度が平衡になるまでの標準期間、通常２４〜７２時間を設定して実施可能である。

米国特許第６，２８４，４９８号は、マルトースが豊富なシロップ剤を得るために、スターチミルクの液化を実施することと、マルトジェニックアルファ−アミラーゼの存在下、液化したスターチミルクの糖化を実施することと、ベータ−アミラーゼと、プルラナーゼ及びイソ−アミラーゼからなる群より選択される少なくとも１つの脱分岐酵素との存在下、液化したスターチミルクの乳化を続けることとを含む、マルトースの豊富なシロップ剤を製造する方法に関する。本方法により、８６％マルトースの豊富さを有し、６．６％のグルコースと、７．４％のＤＰ３＋を含むシロップ剤を得ることを可能にする。

米国特許第６，３４６，４００号は、マルトースが豊富なシロップ剤を得るために、液化と、ベータアミラーゼと、プルラナーゼ及びイソ−アミラーゼの群から選択される少なくとも１つの脱分岐酵素との存在下での糖化と、マルトースが豊富な画分を回収するための、液化したスターチミルクの分子ふるいを実施することと、及びマルトースが豊富な前記画分を、マルトジェニックアルファ−アミラーゼと接触させることと、を含む、マルトースが豊富なシロップ剤の調製のための工程に関する。

マルトースが豊富で、ＤＰ１が低く、好ましくは更にＤＰ３が低いシロップ剤を提供する工程を有する要求が存在する。

本発明は、シロップ剤を含むマルトースを調製するための方法に関し、以下の連続する工程を含む。

ａ）スターチミルクの液化を実施すること、
ｂ）液化したスターチミルクを、アルファ−アミラーゼと、ベータアミラーゼと、プルラナーゼ、イソ−アミラーゼ及びこれらの混合物から選択される脱分岐酵素との存在下、糖化を実施すること、
ｃ）乾燥物に基づいて、少なくとも８５％のマルトースと、乾燥物に基づいて１．５％未満のグルコースを含むマルトース含有シロップ剤を得るために、更に、マルトジェニックアルファ−アミラーゼ及び／又はイソ−アミラーゼを加えること。

ここで、工程ｂ）において、糖化は、工程ａ）の液化にて適用した残余量のアルファ−アミラーゼの存在下、好ましくは、液化にて適用されたアルファ−アミラーゼの総量の１％〜４％の残余活性の存在下、実施される。

本発明は更に、乾燥物に基づいて少なくとも８５％マルトース、乾燥物に基づいて１．５％以下のグルコースを含み、２５〜７５％の乾燥物含量を有する、マルトース含有シロップ剤に関し、前記マルトース含有シロップ剤は、本発明の方法によって得られる。

本発明は、シロップ剤を含むマルトースを調製するための方法に関し、以下の連続する工程を含む。

ａ）スターチミルクの液化を実施すること、
ｂ）液化したスターチミルクを、アルファ−アミラーゼと、ベータアミラーゼと、プルラナーゼ、イソ−アミラーゼ及びこれらの混合物から選択される脱分岐酵素との存在下、糖化を実施すること、
ｃ）乾燥物に基づいて、少なくとも８５％のマルトースと、乾燥物に基づいて１．５％未満のグルコースを含むマルトース含有シロップ剤を得るために、更に、マルトジェニックアルファ−アミラーゼ及び／又はイソ−アミラーゼを加えること。

ここで、工程ｂ）において、糖化は、工程ａ）の液化にて適用した残余量のアルファ−アミラーゼの存在下、好ましくは、液化にて適用されたアルファ−アミラーゼの総量の１％〜４％の残余活性の存在下、実施される。

液化は、アルファ−アミラーゼの存在下で実施される。

デンプンの液化及び糖化は、様々な方法にて実施可能であるが、本発明は、液化を特定の糖化工程と組み合わせることにより、乾燥物に基づいて、少なくとも８５％のマルトース（＝ＤＰ２）、少なくとも８７％、少なくとも９０％のマルトース、乾燥物に基づいて、１．５％未満のグルコース（＝ＤＰ１）、好ましくは乾燥物に基づいて１％未満のグルコースを含み、好ましくは１０％未満のＤＰ３を含み、より好ましくは１０％未満の、重合度３以上のオリゴ糖（＝ＤＰ３＋）を含む、マルトースシロップ剤を得ることが可能であることを示している。

液化は、任意の植物由来のデンプン上で実施される。例えば、小麦、トウモロコシ又はジャガイモから由来して良い。

液化は、好ましくは、アルファ−アミラーゼのような酵素の存在下、低転化率にて、液化したスターチミルクを得るために、スターチミルクの制御された加水分解として考慮されるべきである。したがって、温度、ｐＨ、酵素（型並びに濃度）の条件が、６以下、好ましくは４〜５のＤＥ（デキストロース当量）を得ることを可能にするような方法で、選択される。

好ましくは、液化は、３段階で実施され、第一段階は、１０５〜１０８℃の範囲内の温度にて、温度安定アルファ−アミラーゼの存在下、数分間、典型的には８〜１５分間、ただし２０分以下で、スターチミルクを加熱することにある。第二の段階は、１４０〜１６０℃の範囲内、好ましくは１４５〜１５５℃の範囲内の温度にて、数分間、５〜８分間、ただし２０分以下で、スターチミルクを加熱することにある。約９５〜１００℃まで冷却した後、第二の少用量アルファ−アミラーゼを加え、液化を更に３０〜５０分間続け、したがって、４〜６、好ましくは４〜５のＤ．Ｅ．のデンプンスラリーを達成するように調整する。

本発明にしたがった液化によって、４〜６、好ましくは４〜５のＤ．Ｅ．が調製可能であり、ここで、オリゴ糖（ＤＰｎ）の組成が、続く糖化に対して微調整される。

一旦液化工程が終了したならば、アルファ−アミラーゼの部分的阻害のみが実行されるように、制御された阻害を実施する。好ましくは、部分阻害は、１００℃以下の温度にて、ｐＨ ３．５〜４にて実施される。部分阻害は、１〜１０分間の時間で実施される。残余（残っている活性）アルファ−アミラーゼが更に、続く糖化工程にて使用される。好ましくは、残余アルファ−アミラーゼは、液化の第二投与に加えた総量の５〜１５％に相当する。最終的に、残余アルファ−アミラーゼは、液化の第二投与に加えた総量の７％〜１２％に相当する。液化の間に加えたアルファ−アミラーゼの実際の総量（＝用量１＋第二用量）と比較して、これは、１〜４％、好ましくは１．４％〜３％のアルファ−アミラーゼ総量の残余活性に相当する。

好ましくは、液化したスターチミルクの糖化は、アルファ−アミラーゼと、ベータ−アミラーゼと、脱分岐酵素として、プルラナーゼとの存在下で実施され、ここで、糖化は、工程ａ）の液化にて適用した残余量のアルファ−アミラーゼの存在下、液化で適用したアルファ−アミラーゼ総量の残余活性の１％〜４％の存在下、又は１．４％〜３％の存在下で実施される。

糖化を次いで、ベータ−アミラーゼと、プルラナーゼ、イソ−アミラーゼ及びこれらの混合物の群より選択された脱分岐酵素とを加えることによって続ける。好ましくは、プルラナーゼを加える。脱分岐酵素の添加により、１，６−結合を加水分解し、ついで、高く分岐したオリゴ糖の量を減少させることが可能である。好ましくは、ベータ−アミラーゼの脱分岐酵素に対する比は、１：１〜１：４である。好ましくは、ベータ−アミラーゼのプルラナーゼに対する比は、１：１〜１：４である。１：１〜１：５、更に１：１０までの比が、本発明の一部である。好ましくは、脱分岐酵素としてのプルラナーゼの適用において、ベータ−アミラーゼのプルラナーゼに対する比は、１：２〜１：４であり、好ましくは１：３〜１：４のより高い上限が適用される。

マルトジェニックアルファ−アミラーゼ及び／又はイソ−アミラーゼを、総糖化時間の内約２０〜５０％消化時間にて、好ましくは約２５〜３５％、好ましくは総糖化時間の約２５％〜３０％消化時間にて、ここまで処理されたスターチミルクに加える。マルトジェニックアルファ−アミラーゼは、１，４−アルファ−グルコシド結合のエキソ加水分解に関与する、エキソ活性アルファ−アミラーゼである。イソ−アミラーゼは、１，６−結合を加水分解し、反転製品の量を減少させる、脱分岐酵素である。

典型的な方法において、総糖化時間が、約１６〜３０時間、好ましくは、２０〜２４時間であり、マルトジェニックアルファ−アミラーゼ及び／又はイソ−アミラーゼは、総糖化時間の７〜８時間が経過した後に加えられる。

したがって、糖化は、乾燥物に基づいて、少なくとも８５％、又は少なくとも８７％、少なくとも９０％のマルトースを、そして乾燥物に基づいて、１．５％未満のグルコースを、好ましくは乾燥物に基づいて１％未満のグルコースを含む、マルトースが豊富なシロップ剤が得られるまで続ける。

より好ましくは、糖化を、マルトースが豊富なシロップ剤が、乾燥物に基づいて少なくとも８５％マルトースと、乾燥物に基づいて１．５％未満のグルコースを含む、好ましくは乾燥物に基づいて１％未満のグルコースと、乾燥物に基づいて、１０％未満のＤＰ３又は１０％未満の重合度３以上のポリマー（＝ＤＰ３＋）、好ましくは５％未満のＤＰ３＋を含むように得られるように実施する。より好ましくは、３より高い重合度を有するポリマーがごく少量であり、重合度３を有するポリマーの量が、シロップ剤の乾燥物に基づいて、５％より低い、より好ましくは３％より低い、最も好ましくは１％より低い。

最終的に、糖化工程の最後に向かうにつれ、追加のアルファ−アミラーゼを加える。この特別に低い量は更に、続く下流工程を改善しうる。アルファ−アミラーゼを、総糖化時間の約７０〜８５％消化時間、好ましくは総糖化時間の約８０〜８３％消化時間にて加える。これは、糖化工程の終了の約４時間前に相当する。

本発明の方法により、グルコースの含量が、１．５％より少なく、低ＤＰ３含量であり、長鎖オリゴ糖の存在が減少する一方で、非常に高い含量（＝少なくとも８５％、又は少なくとも８７％、少なくとも９０％）のマルトースを有する製品を得ることが可能となる。ＤＰｎの組成は、通常液化及び糖化の後に得られる組成とは異なる。とりわけ、続く糖化工程における残余アルファ−アミラーゼの使用と、糖化の終了に向けてのアルファ−アミラーゼの更なる添加が、ＤＰｎ（オリゴ糖）画分の組成の変化に寄与する。より高いオリゴ糖（＝より長い鎖）の量が減少する。

したがって、得られた糖化シロップ剤は、イオン交換樹脂を適用することによってのような、公知の脱塩工程にしたがって精製可能である。あるいは、糖化シロップ剤を、プレコートフィルタ上で、又は膜上での精密濾過によって濾過し、次いで脱塩してもよい。

本発明は更に、乾燥物に基づいて少なくとも８５％のマルトースと、乾燥物に基づいて１．５％未満のグルコース、好ましくは乾燥物に基づいて１％未満のグルコースとを含み、２５〜７５％、好ましくは３０〜６５％、より好ましくは３５〜６０％の乾燥物含量を有するマルトース含有シロップ剤に関し、前記マルトース含有シロップ剤は、本発明の方法によって得られる。驚くべきことに、本発明の方法を適用することによって、更なる精製工程なしに直接、乾燥物上の本組成を有するマルトースシロップ剤が得られたことが発見された。

好ましくは、シロップ剤は、少なくとも８７％のマルトース、より好ましくは少なくとも８９％、少なくとも９０％の乾燥物に基づいたマルトース、及び１％未満のグルコースを含む。最終的に、シロップ剤は、シロップ剤の乾燥物に基づいて、１０％未満のＤＰ３、又は好ましくは１０％未満の、３より大きな重合度を有するポリマー、より好ましくは８％未満のＤＰ３＋（＝重合度３以上のオリゴ糖）、また５％未満のＤＰ３＋を含む。本シロップ剤は、２５〜７５％、好ましくは３０〜６５％、より好ましくは３５〜６０％の乾燥物含量を有する。

ここまでで、低量のグルコースを含む、高マルトース（〜８０％）シロップ剤が得られ、並びに有意な残存グルコース（５〜７％）を含む非常に高いマルトース（〜９０％）が得られる。本発明により、本方法にしたがった液化を適用し、これと、本発明で請求するような糖化工程を組み合わせることによって、驚くべきことに、非常に高含量のマルトース（少なくとも８５％）と、低量のグルコース（１．５％未満）を有するマルトースシロップ剤を得ることが可能であることが示された。また最終的に、ＤＰ３の含量は低く、１０％未満、好ましくは５％未満である。更に、ＤＰ４から開始するＤＰｎ画分が、長鎖オリゴ糖の量が減少するように、有意に異なる組成を有する。この変化した組成により、本発明の最終製品が、より安定になり、これは、水素化を通したマルチトール製造のより良好な前駆体である。

本発明の方法を通して得たこのマルトースが豊富なシロップ剤は、食品用途又は工業用途で使用可能であり、又はマルチトールの前駆体として、又は結晶質マルトースの前駆体として、又は分子ふるいにおけるフィード材料として使用可能である。

マルチトールの前駆体として、脱塩した糖化シロップ剤を、マルチトールが豊富なシロップ剤を得るために、直接水素化可能である。

更に、マルトースが豊富なシロップ剤を、分子ふるいにおけるフィード基質として適用可能であり、又は結晶質マルトースを得るために、直接結晶化可能である。

本発明は、以下の実施例に従う形態で例示される。

（実施例１）
液化
乾燥物含量２７〜３５％ ｄｓ（＝乾燥物）でのデンプンスラリーを、ｐＨを５．８（±１）にて調節した後、及び１０８℃にてジェットクッカーによって０．０８〜０．１％のアルファ−アミラーゼ（Ｓｐｅｚｙｍｅ（Ｇｅｎｅｎｃｏｒ））の投与の後、液化した。８〜１５分後、糊化温度を、大気フラッシュによって、１００℃まで減少させ、次いでスラリーを１５２℃にて第二ジェットに送った。糊化の５〜８分後、スラリーを１００℃まで冷却し、同一のアルファ−アミラーゼの第二用量（０．０２５％）を加え、この量を４〜６ＤＥ（標的４．５）に達するために、調整する。

１００℃での撹拌カラム上での３０〜５０分の反応後、アルファ−アミラーゼの一部を阻害するために、液化物のｐＨを、１００℃にて最大１０分間、３〜４（標的３．５〜４）に調節した。本処理の後、第二用量として加えた７〜１０％のアルファ−アミラーゼを維持した。

（実施例２）
糖化−レシピ１
実施例１の製品を使用した。糖化は、残余アルファ−アミラーゼと、０．１％のベータ−アミラーゼ（Ｏｐｔｉｍａｌｔ ＢＢＡ（Ｇｅｎｅｎｃｏｒ））、及び０．４％のプルラナーゼ（Ｐｒｏｍｏｚｙｍｅ Ｄ２（Ｎｏｖｏｚｙｍｅ））の存在下、ｐＨ ４．８〜５．０にて開始した。７〜８時間反応後、０．０２％のマルトジェニックアルファ−アミラーゼ（Ｍａｌｔｏｇｅｎａｓｅ（Ｎｏｖｏｚｙｍｅ））を加えた。

サッカリフィケーターをアンローディングする少なくとも４時間前に、０．１〜０．２％のアルファ−アミラーゼ（Ｌｉｑｕｏｚｙｍｅ Ｘ（Ｎｏｖｏｚｙｍｅ））を加えた。２４〜３０時間の総糖化時間の後、以下の組成に到達した。グルコース＜１％、マルトース（＝ＤＰ２）８５〜８７％、ＤＰ３（＝重合度３のオリゴ糖）７〜１０％、ＤＰ４＋（重合度４以上のオリゴ糖）＜５％。

精製を、通常のグルコースシロップ剤に対する精製と同様に実施する。

（実施例３）
糖化−レシピ２
実施例１の製品を使用した。糖化を、残余アルファ−アミラーゼと、０．１％のベータ−アミラーゼ（Ｏｐｔｉｍａｌｔ ＢＢＡ（Ｇｅｎｅｎｃｏｒ））と、０．４％のプルラナーゼ（Ｐｒｏｍｏｚｙｍｅ Ｄ２（Ｎｏｖｏｚｙｍｅ））と、０．１％のイソ−アミラーゼとの存在下、ｐＨ ４．８〜５．０にて開始した。７〜８時間反応後、０．１％のマルトジェニックアルファ−アミラーゼ（Ｍａｌｔｏｇｅｎａｓｅ（Ｎｏｖｏｚｙｍｅ））を加えた。

サッカリフィケーターをアンローディングする少なくとも４時間前に、０．１〜０．２％のアルファ−アミラーゼ（Ｌｉｑｕｏｚｙｍｅ Ｘ（Ｎｏｖｏｚｙｍｅ））を加えた。２４〜３０時間の総糖化時間の後、以下の組成に到達した。グルコース＜１％、マルトース（＝ＤＰ２）８７〜９０％。ＤＰ３は４〜６％である。

更に、本発明は下記の実施の態様を包含する：
（１）マルトース含有シロップ剤を調製するための方法であって、以下の連続する工程：
ａ）デンプン牛乳の液化を実施する工程と、
ｂ）液化したデンプン牛乳を、アルファ−アミラーゼと、ベータアミラーゼと、プルラナーゼ、イソ−アミラーゼ及びこれらの混合物から選択される脱分岐酵素との存在下、糖化を実施する工程と、
ｃ）乾燥物に基づいて、少なくとも８５％のマルトースと、乾燥物に基づいて１．５％未満のグルコースを含むマルトース含有シロップ剤を得るために、更に、マルトジェニックアルファ−アミラーゼ及び／又はイソ−アミラーゼを加える工程と、を含み、
ここで、工程ｂ）において、糖化は、工程ａ）の液化にて適用した残余量のアルファ−アミラーゼの存在下、好ましくは、液化にて適用されたアルファ−アミラーゼの総量の１％〜４％の残余活性の存在下、実施される、方法。
（２）工程ｂ）において、ベータ−アミラーゼの脱分岐酵素に対する比が、１：１〜１：４である、前記（１）に記載の方法。
（３）工程ｂ）において、前記脱分岐酵素がプルラナーゼである、前記（１）又は（２）に記載の方法。
（４）工程ａ）において、液化が、６以下のＤ．Ｅ．まで実施される、前記（１）〜（３）のいずれか一項に記載の方法。
（５）工程ｃ）において、マルトジェニックアルファ−アミラーゼ及び／又はイソ−アミラーゼの前記添加が、総糖化時間の２０〜５０％消化時間にて実施される、前記（１）〜（４）のいずれか一項に記載の方法。
（６）工程ｃ）の後、更なるアルファ−アミラーゼが添加される、前記（１）〜（５）のいずれか一項に記載の方法。
（７）前記アルファ−アミラーゼが、総糖化時間の約７０〜８５％消化時間にて加えられる、前記（５）に記載の方法。
（８）工程ｃ）において、前記マルトース含有シロップ剤が、乾燥物に基づいて、少なくとも８５％のマルトースと、乾燥物に基づいて、１．５％未満のグルコースと、乾燥物に基づいて、１０％未満のＤＰ３とを含む、前記（１）〜（７）のいずれか一項に記載の方法。
（９）乾燥物に基づいて少なくとも８５％のマルトースと、乾燥重量に基づいて１．５％未満のグルコースとを含み、２５〜７５％の乾燥物含量を有する、マルトース含有シロップ剤であって、前記（１）〜（８）のいずれか一項に記載の方法によって得られる、マルトース含有シロップ剤。
（１０）前記シロップ剤が、乾燥物に基づいて１０％未満のＤＰ３を含む、前記（９）に記載のマルトース含有シロップ剤。
（１１）前記シロップ剤が、乾燥物に基づいて少なくとも８９％のマルトースを含む、前記（９）又は（１０）に記載のマルトース含有シロップ剤。
（１２）前記シロップ剤が、乾燥物に基づいて１％未満のグルコースを含む、前記（９）〜（１１）のいずれか一項に記載のマルトース含有シロップ剤。
（１３）前記シロップ剤が、乾燥物に基づいて５％未満のＤＰ３を含む、前記（９）〜（１２）のいずれか一項に記載のマルトース含有シロップ剤。

Claims (4)

1. マルトース含有シロップ剤を調製するための方法であって、以下の連続する工程：
   ａ）アルファ−アミラーゼの存在下にスターチミルクの液化を実施し、ＤＥ４〜６のデンプンスラリーを生じる工程と、
   ｂ）液化したスターチミルクを、アルファ−アミラーゼと、ベータアミラーゼと、プルラナーゼ、イソ−アミラーゼ及びこれらの混合物から選択される脱分岐酵素との存在下に糖化を実施する工程と、
   ｃ）更に、マルトジェニックアルファ−アミラーゼ及び／又はイソ−アミラーゼを加えて、乾燥物に基づいて、少なくとも８５％のマルトースと、乾燥物に基づいて１．５％未満のグルコース、乾燥物に基づいて１０％未満のＤＰ３（＝重合度３のオリゴ糖）及び乾燥物に基づいて５％未満のＤＰ４＋（重合度４以上のオリゴ糖）を含むマルトース含有シロップ剤を生じさせる工程と、を含み、
   ここで、工程ａ）において、液化の終了後、アルファ−アミラーゼの部分的阻害のみが実行され、最終的に、第二投与として加えた７％〜１２％のアルファ−アミラーゼが維持され、
   工程ｂ）において、糖化は、工程ａ）の液化にて適用した残余量のアルファ−アミラーゼの存在下に実施され、そして
   工程ｃ）の後、更なるアルファ−アミラーゼが添加され、
   上記アルファ−アミラーゼが、総糖化時間の７０〜８５％消化時間にて加えられる、
   上記方法。
2. 工程ｂ）において、ベータ−アミラーゼの脱分岐酵素に対する比が、１：１〜１：４である、請求項１に記載の方法。
3. 工程ｂ）において、前記脱分岐酵素がプルラナーゼである、請求項１又は２に記載の方法。
4. 工程ｃ）において、マルトジェニックアルファ−アミラーゼ及び／又はイソ−アミラーゼの前記添加が、総糖化時間の２０〜５０％消化時間にて実施される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。