JP6602934B1 - 糖カルボン酸の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、一般的に反応液のpHを一定に保つ技術として、pH緩衝液(バッファ)を添加して、反応液全体のpHを保持する手法が知られている。
糖質酸化時に過酸化水素を副生する糖質酸化酵素剤を、カタラーゼ製剤の存在下、前記澱粉分解物或いは転移反応物を含む原料基質に作用させる工程を含み、
前記作用工程の反応液総量が、1L以上であり、
塩基性化合物を、前記作用工程中に所定量添加するとともに、
前記作用工程開始時に、前記塩基性化合物として、炭酸塩、または炭酸水素塩を、前記所定量の5%以上の相当質量で添加する糖カルボン酸の製造方法。
前記塩基性化合物の所定量添加は、
前記作用工程開始時に、炭酸塩、または炭酸水素塩である第一の塩基性化合物を、前記所定量の5%以上100%未満の相当質量で添加し、
前記作用工程における前記作用工程開始時以外の時に、前記第一の塩基性化合物と同一または異なる第二の塩基性化合物を、前記作用工程開始時添加分を除いた残量相当質量で添加するものである(1)記載の糖カルボン酸の製造方法。
糖質酸化時に過酸化水素を副生する糖質酸化酵素剤を、カタラーゼ製剤の存在下、前記澱粉分解物或いは転移反応物を含む原料基質に作用させる工程を含み、
前記作用工程の反応液総量が、1L以上であり、
塩基性化合物を、前記作用工程中に所定量添加するとともに、
前記作用工程開始時に、前記塩基性化合物として、pKbが1.3超8以下である塩基性化合物を、前記所定量の5%以上の相当質量で添加する糖カルボン酸の製造方法。
前記塩基性化合物の所定量添加は、
前記作用工程開始時に、前記塩基性化合物として、pKbが1.3超8以下である第一の塩基性化合物を、前記所定量の5%以上の相当質量で添加し、
前記作用工程における前記作用工程開始時以外の時に、前記第一の塩基性化合物と同一または異なる第二の塩基性化合物を、前記作用工程開始時添加分を除いた残量相当質量で添加するものである(3)記載の糖カルボン酸の製造方法。
前記糖化活性が前記原料基質中の還元糖量に対して0.9u/g以下である量で存在する(1)から(11)のいずれかに記載の糖カルボン酸の製造方法。
前記糖化活性が前記原料基質中の還元糖量に対して0.9u/g以下である量で存在する(1)から(11)のいずれかに記載の糖カルボン酸の製造方法。
糖質酸化時に過酸化水素を副生する糖質酸化酵素剤を、カタラーゼ製剤の存在下、澱粉分解物或いは転移反応物を含む原料基質に作用させる工程を含み、
前記作用工程の反応液総量が、1L以上であり、
塩基性化合物を、前記作用工程中に所定量添加するとともに、
前記作用工程開始時に、前記塩基性化合物として、炭酸塩、または炭酸水素塩を、前記所定量の5%以上の相当質量で添加する糖カルボン酸の製造方法である。
糖質酸化時に過酸化水素を副生する糖質酸化酵素剤を、カタラーゼ製剤の存在下、澱粉分解物或いは転移反応物を含む原料基質に作用させる工程を含み、
前記作用工程の反応液総量が、1L以上であり、
塩基性化合物を、前記作用工程中に所定量添加するとともに、
前記作用工程開始時に、炭酸塩、または炭酸水素塩である第一の塩基性化合物を、前記所定量の5%以上100%未満の相当質量で添加し、
前記作用工程における前記作用工程開始時以外の時に、第一の塩基性化合物と同一または異なる第二の塩基性化合物を、前記作用工程開始時添加分を除いた残量相当質量で添加する糖カルボン酸の製造方法である。
糖質酸化時に過酸化水素を副生する糖質酸化酵素剤を、カタラーゼ製剤の存在下、澱粉分解物或いは転移反応物を含む原料基質に作用させる工程を含み、
前記作用工程の反応液総量が、1L以上であり、
塩基性化合物を、前記作用工程中に所定量添加するとともに、
前記作用工程開始時に、前記塩基性化合物として、pKbが1.3超8以下である塩基性化合物を、前記所定量の5%以上の相当質量で添加する糖カルボン酸の製造方法である。
糖質酸化時に過酸化水素を副生する糖質酸化酵素剤を、カタラーゼ製剤の存在下、澱粉分解物或いは転移反応物を含む原料基質に作用させる工程を含み、
前記作用工程の反応液総量が、1L以上であり、
塩基性化合物を、前記作用工程中に所定量添加するとともに、
前記作用工程開始時に、pKbが1.3超8以下である第一の塩基性化合物を、前記所定量の5%以上100%未満の相当質量で添加し、
前記作用工程における前記作用工程開始時以外の時に、第一の塩基性化合物と同一または異なる第二の塩基性化合物を、前記作用工程開始時添加分を除いた残量相当質量で添加する糖カルボン酸の製造方法である。
本発明方法を使用して製造される糖カルボン酸は、重合度2以上、好ましくは重合度4以上の澱粉分解物又は転移反応物の還元末端側のアルデヒド基が酸化されたものであれば、特に限定されない。澱粉分解物又は転移反応物の重合度は、例えば、2〜100、好ましくは4〜100等であってもよい。より具体的には、糖カルボン酸は、マルトデキストリン酸化物、粉飴酸化物、水飴酸化物、マルトヘキサオン酸、マルトテトラオン酸、マルトトリオン酸、マルトビオン酸、イソマルトデキストリン酸化物、パノース酸化物、イソマルトトリオン酸、イソマルトビオン酸、ニゲロビオン酸、コージビオン酸などが挙げられる。これらのうち、糖カルボン酸は、遊離の酸であってもよく、ラクトンであってもよく、その塩類であってもよい。
本発明において原料に用いる糖質は、還元末端にグルコース残基を有する重合度2以上の澱粉分解物或いは転移反応物であり、マルトース、イソマルトース、マルトトリオース、イソマルトトリオース、マルトテトラオース、マルトヘキサオース、パノース、マルトオリゴ糖、イソマルトオリゴ糖、水飴、粉飴、デキストリン、分岐デキストリン、イソマルトデキストリン等が挙げられる。原料糖質は、単一の重合度である必要はなく、異なる重合度の糖質が混合された原料糖質としてもよい。
本発明で言う糖質酸化酵素製剤とは、還元末端にグルコース残基を有する重合度2以上の糖質を酸化し、副生成分として過酸化水素を発生するものをいう。Microdochium属に属する微生物由来の糖質酸化酵素製剤や、Acremonium属に属する微生物由来の糖質酸化酵素製剤などが挙げられ、具体的には、Acremonium chrysogenumに由来する糖質酸化酵素などが挙げられる。
0.15%(w/v)フェノール及び0.15%(w/v)トリトンX−100を含む0.1Mリン酸一カリウム−水酸化ナトリウム緩衝液(pH7.0)2ml、10%マルトース一水和物溶液0.5ml、25U/mlペルオキシダーゼ溶液0.5ml、及び0.4%(w/v)4−アミノアンチピリン溶液0.1mlを混合し、37℃で10分保温後、酵素溶液0.1mlを添加し、反応を開始した。酵素反応進行と共に、波長500nmにおける吸光度の増加を測定することにより糖質酸化活性を測定した。なお、ブンランクには0.1Mリン酸緩衝液(pH7.0)を使用し、1分間に1μmolのマルトース一水和物を酸化するのに必要な酵素量を1単位とし、以下の計算式より活性を算出する。
マルトース酸化活性 (U/ml)
={(A5−A2)−(Ab5−Ab2)}× 2.218 ×n
A2, A5 : 反応開始後、2分後および5 分後の吸光度 (検体)
Ab2, Ab5 : 反応開始後、2 分後および5 分後の吸光度 (ブランク)
n:酵素液の希釈倍率
本発明で言うカタラーゼ製剤とは、Aspergillus属や、Micrococcus属などの微生物由来のカタラーゼ製剤などが挙げられ、具体的には、Aspergillus nigr又はMicrococcus lysodeikticus由来のカタラーゼ製剤が挙げられる。また、副活性としてカタラーゼ活性を有する市販のグルコースオキシダーゼ製剤を選択して用いることも含まれる。
本発明で言う中和剤とは、反応液中のpHを調整するために用いられるものであり、作用工程中に添加される。中和剤の一例としては、塩基性化合物を用いることができる。
また、pKbの典型的な例としては、25℃における水を溶媒としたpKbは、0以上、0超、0.5以上、1以上、1超、1.3以上、1.3超、1.5以上、2以上、2.5以上、3以上、3.5以上、4以上、または4.5以上であり、1以下、1未満、1.5以下、2以下、3以下、4以下、4.5以下、5以下、5.5以下、6以下、6.5以下、7以下、または8以下である。
例えば、中和剤が2価のイオンであれば、原料となる糖質中の還元糖と中和剤のモル比が2:1となるようにして、中和に必要なモル数が算出される。また、中和剤が1価のイオンであれば、モル比が1:1となるようにして、中和に必要なモル数が算出される。
本明細書において、中和剤の「所定量」とは、原料となる糖質中の還元糖の中和に必要な中和剤の総モル数を100%とする量である。
そして、中和に使用する際の中和剤の質量(本明細書において、相当質量ということがある)は、中和に必要なモル数と、中和剤の分子量とから、常法に従って計算することができる。
一例として、複数種類の中和剤を使用する際、ある中和剤Xを所定量のY%の分について作用させようとする場合には、その添加する中和剤Xの質量は、(糖原料固形分)[g]÷(糖原料平均分子量)×(中和剤Xの分子量)÷(中和剤Xのイオン価数)×(Y/100)、によって計算することができる。中和剤のイオン価数は、例えば中和剤が2価のイオンを生成するものである場合には、上記式に2を代入し、中和剤が1価のイオンを生成するものである場合には、上記式に1を代入して計算される。
ここで、作用工程開始時以外に添加される中和剤は、上述した塩基性物質から選ばれ、作用工程開始時の中和剤と、同じであっても異なっていてもよい。
なお、残量を添加する回数に制限はなく、1回でも、複数回の添加(分割添加)であってもよい。
作用工程開始時に添加する中和剤には、特定の塩基性化合物を用いることができる(第一の塩基性化合物ということがある)。
一方、作用工程開始時以外の作用工程期間中に添加する中和剤(第二の塩基性物質ということがある)は、上記した特定の塩基性物質(第一の塩基性物質)に限らず、上述した塩基性化合物から広く選択することができる。
すなわち作用工程開始時以外の作用工程期間中に添加する中和剤(第二の塩基性物質)は、作用工程開始時に添加する中和剤(第一の塩基性物質)と同じ塩基性化合物であっても、異なる塩基性化合物であってもよい。
そして、作用工程開始時における添加量が所定量の100%未満である場合には、作用工程開始時以外の作用工程の期間中に、上記作用工程開始時に加えた中和剤(所定量の5%以上の量)の残量、すなわち所定量の95%以下の量、が添加される。
具体的に、残量として添加する中和剤の質量(本明細書において、残量相当質量ということがある)は、残りの中和に必要なモル数と、残量として添加する中和剤の分子量を用いて、常法により、計算することができる。
なお、残量を添加する回数に制限はなく、1回でも、複数回の添加(分割添加)であってもよい。
また、反応系が、複数の中間体を経る高度な反応系である可能性も考えられる。
その所定時間は、典型的には0.25時間以上、0.5時間以上、または1時間以上である。この所定時間は、反応液調製段階直後の反応液の全体撹拌がある程度進行する時間として必要な時間として考えられる。
また、上記所要時間は、典型的には、8時間以下、7時間以下、6時間以下、5時間以下、4時間以下、3時間以下、2時間以下、または1時間以下である。この所定時間は、作用工程開始時に添加した中和剤の添加量に依存し、作用工程開始時に、所定量に対して充分な量の中和剤が添加された場合には、相対的に長い時間でよく、作用工程開始時に、所定量に対して相対的に少ない量の中和剤が添加された場合には、相対的に短い時間となる。これは作用工程開始時に添加する中和剤が、作用工程期間中に、中和のために消費されることによるものである。
糖質酸化酵素とカタラーゼの反応工程での反応温度は、例えば20〜60℃程度の条件下で行うのが好ましく、より好ましくは、25〜40℃の範囲である。
本発明の酸化反応では、反応系に酸素が必要となるため、空気や酸素を通気することが好ましい。また、反応の結果、酸素は消費されるため、反応液中の酸素が欠乏した領域に対して、酸素をより多く含む領域の反応液を供給する必要があるから、常時撹拌することが好ましい。従って、空気や酸素を所定量通気しながら、所定量の速度で撹拌することが最も望ましい。
後述する実施例に示すように、例えば作用工程の全期間にわたって、溶存酸素量を1ppm以上とすることにより、90%以上の収率を得ることができる。その方法は、例えば、酸素ボンベから酸素を通気しながら攪拌することで達成される。または、エアーコンプレッサーから散気装置を通すことで微細な空気を通気しながら、反応液をバブリングすることでも達成される。また反応容器の形状にもよるが、スクリュー型攪拌機、プロペラ型攪拌機のような供給される空気を高速撹拌することで微細な空気へせん断供給する方法でも達成される。
なおここで、溶存酸素量は、単に通気によって反応液に溶け込んだ酸素だけではなく、カタラーゼ製剤が反応中に生成する酸素等をも含んだ、合計の溶存酸素量である。
(反応開始前還元糖量−反応液還元糖量)/反応開始前還元糖量×100=酸化率(%)
本発明では、夾雑酵素を所定範囲で含むカタラーゼ製剤を用いることもできる。具体的には、カタラーゼ製剤中のカタラーゼ活性(A)に対する糖化活性の含有比率(B/A)が0.005以下であるカタラーゼ製剤を用いる。好ましくは、B/Aは、0.0045以下、0.003以下、0.002以下、0.0015以下、0.001以下、0.0005以下、0.0004以下である。
酵素反応後の残存過酸化水素をチオ硫酸ナトリウムで滴定する方法に従う(小崎道雄監修「酵素利用ハンドブック」、地人書館昭和60年版、p404〜410)。すなわち、市販の30重量%過酸化水素を50mMリン酸緩衝液(pH7.0)で800倍に希釈した基質溶液5mlを容器にとり、30℃の恒温水槽に15分入れ恒温とする。これに30℃に保温した検体酵素液1mlを加え、正確に5分後に0.5N硫酸2mlを加えよく振り混ぜ酵素作用を止める。これに10重量%ヨウ化カリウム溶液1mlと1%モリブデン酸アンモニウム1滴及び指示薬として0.5%デンプン試薬5滴を加え、この溶液を撹拌しながら、0.005Nチオ硫酸ナトリウム溶液(定量用)で滴定し、ブランクは試料の代わりに水1mlを添加し、ブランクの値から検体の値を差し引いてカタラーゼ作用によって分解された過酸化水素の量を算出し、標準曲線から検体酵素液のカタラーゼ活性を求める。なお、1Uは1分間に1μmolの過酸化水素を分解する活性を示している。
カタラーゼ活性(U/ml)=A×n
n:希釈倍率
A:標準曲線のグラフよりy=(T0−TS)×24.18/T0×2.5×fのx軸の値Aを求める
f:0.005Nチオ硫酸ナトリウムのファクター
T0:ブランクの滴定値(ml)
TS:サンプルの滴定値(ml)
24.18/T0:初発基質濃度による活性測定変化に対する補正値
2.5:0.005Nチオ硫酸ナトリウム溶液1mlは過酸化水素2.5μmolに相当
キッコーマン社製の糖化力測定キットを使用する場合、4−ニトロフェニルβ−マルトシドを含有する基質溶液0.5mlにβ−グルコシダーゼを含有する酵素溶液0.5mlを混ぜ、37℃で5分間予備加温を行った後、測定試料0.1mlを加え、混合して37℃で10分間反応させる。反応停止は、炭酸ナトリウムを含有する酵素停止液2mlを加え混合する。反応終了後の液を波長400nmで定量することにより糖化力を測定し、以下の計算式より活性を算出する。
糖化力活性 (U/ml)=(Es−Eb)× 0.171×n
Es:測定試料の吸光度
Eb:ブランクの吸光度
n:酵素液の希釈倍率
試験例1 炭酸塩中和剤添加方法の比較(作用工程開始時の添加量、及び作用工程期間中の添加方法の検討)
(実施例1〜3、及び比較例1)
<実施例1>
ジャーファメンター(容量4L、エイブル株式会社製)に対し、マルトース70.3wt%に加えて、グルコース1.2wt%、マルトトリオース15.0wt%及びマルトテトラオース(重合度4)以上のマルトオリゴ糖13.5wt%を含むハイマルトース水飴(Bx.75%、サンエイ糖化株式会社製)800gに蒸留水1200gを加え、30wt%となるように溶解させた後、炭酸カルシウム(和光純薬工業株式会社製)78g(所定量の100%に相当する量)、Acremonium chrysogenum由来糖質酸化酵素製剤(糖質酸化活性300u/ml)4.0ml(1200u、2u/g基質)と、Aspergillus属由来のカタラーゼ製剤E(カタラーゼ活性53800u/ml、糖化活性2.2u/ml、糖化活性/カタラーゼ活性比=0.00004)1.56ml(84000U、140u/g基質)を加え、35℃、500rpm、空気通気1L/分で通気攪拌(孔径10μmの焼結フィルターを装着した配管より連続的に通気)を行った。反応開始から4時間後に、糖質酸化酵素剤4.0ml(1200u、2u/g基質)を追加添加し、酸化反応を行った。
実施例2として、原料糖質や酵素量、反応温度や空気通気条件は、実施例1と同様の条件で酸化反応を行い、炭酸カルシウム78g(所定量の100%に相当する量)を3分割(作用工程開始時に所定量の50%、8時間後に所定量の40%、22時間後に所定量の10%)で添加しながら、酸化反応を行った。
実施例3として、原料糖質や酵素量、反応温度や空気通気条件は、実施例1と同様の条件で酸化反応を行い、所定量の10%に相当する質量の炭酸カルシウム(7.8g)を、作用工程開始時に添加した後、反応開始1時間後から、pHを6.0となるように、残量90%に相当する質量の炭酸カルシウム(70.2g)を15%wt溶液として逐次添加しながら、酸化反応を行った。ここで、逐次添加は、pHをリアルタイムで計測し、マイクロポンプを用いて中和剤を添加するものである。
比較例1として、原料糖質や酵素量、反応温度や空気通気条件は、実施例1と同様の条件で酸化反応を行い、酸化反応により低下するpHを6.0となるように、15%wt炭酸カルシウムを、作用工程開始時から作用工程期間中にわたって、逐次添加しながら、酸化反応を行った。
なお比較例1における作用工程開始時の炭酸カルシウムの添加量は、マイクロポンプの記録データより、所定量の1%に相当する質量であることが計算された。
(反応開始前還元糖量−反応液還元糖量)/反応開始前還元糖量×100=酸化率(%)
(実施例4)
ジャーファメンター(容量4L、エイブル株式会社製)に対し、マルトース70.3wt%に加えて、グルコース1.2wt%、マルトトリオース15.0wt%及びマルトテトラオース(重合度4)以上のマルトオリゴ糖13.5wt%を含むハイマルトース水飴(Bx.75%、サンエイ糖化株式会社製)800gに蒸留水1200gを加え、30wt%となるように溶解させた後、炭酸マグネシウム(和光純薬工業株式会社製)63g(所定量の100%に相当する量)、Acremonium chrysogenum由来糖質酸化酵素製剤(糖質酸化活性300u/ml)4.0ml(1200u、2u/g基質)と、Aspergillus属由来のカタラーゼ製剤E(カタラーゼ活性53800u/ml、糖化活性2.2u/ml、糖化活性/カタラーゼ活性比=0.00004)1.56ml(84000U、140u/g基質)を加え、35℃、300rpm、空気通気2L/分(孔径10μmの焼結フィルターを装着した配管より連続的に通気)で通気攪拌を行った。また、反応開始から4時間後に、糖質酸化酵素剤4.0ml(1200u、2u/g基質)を追加添加し、酸化反応を行った。
なお、この時の糖化活性/カタラーゼ活性比=0.00004(すなわち0.005以下)であり、且つ糖化活性が原料基質の還元糖あたり0.013u/g(すなわち0.9u/g以下)であった。
(反応開始前還元糖量−反応液還元糖量)/反応開始前還元糖量×100=酸化率(%)
(実施例5、及び比較例2)
ジャーファメンター(容量4L、エイブル株式会社製)に対し、マルトース70.3wt%に加えて、グルコース1.2wt%、マルトトリオース15.0wt%及びマルトテトラオース(重合度4)以上のマルトオリゴ糖13.5wt%を含むハイマルトース水飴(Bx.75%、サンエイ糖化株式会社製)534gに蒸留水1466gを加え、20wt%となるように溶解させた後、炭酸水素ナトリウム(和光純薬工業株式会社製)50g(所定量の100%に相当する量)、Acremonium chrysogenum由来糖質酸化酵素製剤(糖質酸化活性300u/ml)2.67ml(800u、2u/g基質)と、Aspergillus属由来のカタラーゼ製剤E(カタラーゼ活性53800u/ml、糖化活性2.2u/ml、糖化活性/カタラーゼ活性比=0.00004)1.04ml(56000U、140u/g基質)を加え、35℃、300rpm、空気通気2L/分(孔径10μmの焼結フィルターを装着した配管より連続的に通気)で通気攪拌を行った。反応開始から4時間後に、糖質酸化酵素剤2.67ml(800u、2u/g基質)を追加添加し、酸化反応を行った。
なお、この時の糖化活性/カタラーゼ活性比=0.00004(すなわち0.005以下)であり、且つ糖化活性が原料基質の還元糖あたり0.013u/g(すなわち0.9u/g以下)であった。
(反応開始前還元糖量−反応液還元糖量)/反応開始前還元糖量×100=酸化率(%)
一方、pKbが1未満の塩基性化合物である水酸化ナトリウムで逐次添加した比較例2では、実施例5よりも反応開始時、及び反応期間中のいずれでもpHが低いにも関わらず、28時間で酸化率60%未満に留まり、酸化率、すなわち工業生産における収率において、著しく低い数値となった。
すなわち、塩基性化合物であっても、作用工程の開始時に加える塩基性化合物として、pKbが1未満である塩基性化合物は、工業生産には適さないことが分かる。
(実施例6)
ジャーファメンター(容量4L、エイブル株式会社製)に対し、マルトース70.3wt%に加えて、グルコース1.2wt%、マルトトリオース15.0wt%及びマルトテトラオース(重合度4)以上のマルトオリゴ糖13.5wt%を含むハイマルトース水飴(Bx.75%、サンエイ糖化株式会社製)800gに蒸留水1200gを加え、30wt%となるように溶解させた後、所定量の50%に相当する量の炭酸カルシウム39g(和光純薬工業株式会社製)、Acremonium chrysogenum由来糖質酸化酵素製剤(糖質酸化活性300u/ml)4.0ml(1200u、2u/g基質)と、Aspergillus属由来のカタラーゼ製剤E(カタラーゼ活性53800u/ml、糖化活性2.2u/ml、糖化活性/カタラーゼ活性比=0.00004)1.56ml(84000U、140u/g基質)を加え、35℃、300rpm、空気通気1L/分で通気攪拌(孔径10μmの焼結フィルターを装着した配管より連続的に通気)を行った。反応開始から4時間後に、糖質酸化酵素剤4.0ml(1200u、2u/g基質)を追加添加し、酸化反応を行った。
なお、この時の糖化活性/カタラーゼ活性比=0.00004(すなわち0.005以下)であり、且つ糖化活性が原料基質の還元糖あたり0.013u/g(すなわち0.9u/g以下)であった。
(反応開始前還元糖量−反応液還元糖量)/反応開始前還元糖量×100=酸化率(%)
(実施例7)
ジャーファメンター(容量4L、エイブル株式会社製)に対し、マルトース70.3wt%に加えて、グルコース1.2wt%、マルトトリオース15.0wt%及びマルトテトラオース(重合度4)以上のマルトオリゴ糖13.5wt%を含むハイマルトース水飴(Bx.75%、サンエイ糖化株式会社製)800gに蒸留水1200gを加え、30wt%となるように溶解させた後、所定量の50%相当の量の炭酸水素ナトリウム(和光純薬工業株式会社製)37g、Acremonium chrysogenum由来糖質酸化酵素製剤(糖質酸化活性300u/ml)4.0ml(1200u、2u/g基質)と、Aspergillus属由来のカタラーゼ製剤E(カタラーゼ活性53800u/ml、糖化活性2.2u/ml、糖化活性/カタラーゼ活性比=0.00004)1.56ml(84000U、140u/g基質)を加え、35℃、300rpm、空気通気1L/分で通気攪拌(孔径10μmの焼結フィルターを装着した配管より連続的に通気)を行った。反応開始から4時間後に、糖質酸化酵素剤4.0ml(1200u、2u/g基質)を追加添加し、酸化反応を行った。
なお、この時の糖化活性/カタラーゼ活性比=0.00004(すなわち0.005以下)であり、且つ糖化活性が原料基質の還元糖あたり0.013u/g(すなわち0.9u/g以下)であった。
(反応開始前還元糖量−反応液還元糖量)/反応開始前還元糖量×100=酸化率(%)
(実施例8、実施例9、比較例3)
ジャーファメンター(容量4L、エイブル株式会社製)に対し、マルトース70.3wt%に加えて、グルコース1.2wt%、マルトトリオース15.0wt%及びマルトテトラオース(重合度4)以上のマルトオリゴ糖13.5wt%を含むハイマルトース水飴(Bx.75%、サンエイ糖化株式会社製)800gに蒸留水1200gを加え、30wt%となるように溶解させた後、炭酸カルシウム(和光純薬工業株式会社製)78g(所定量の100%に相当する量)、Acremonium chrysogenum由来糖質酸化酵素製剤(糖質酸化活性300u/ml)4.0ml(1200u、2u/g基質)と、Aspergillus属由来のカタラーゼ製剤E(カタラーゼ活性53800u/ml、糖化活性2.2u/ml、糖化活性/カタラーゼ活性比=0.00004)1.56ml(84000U、140u/g基質)を加え、35℃で孔径10μmの焼結フィルターを装着した配管より連続的に通気と攪拌機による攪拌することで酸化反応を行った。また、反応開始から4時間後に、糖質酸化酵素剤4.0ml(1200u、2u/g基質)を追加添加した。通気攪拌条件を変えることで溶存酸素による影響を評価した。
なお、この時の糖化活性/カタラーゼ活性比=0.00004(すなわち0.005以下)であり、且つ糖化活性が原料基質の還元糖あたり0.013u/g(すなわち0.9u/g以下)であった。
(反応開始前還元糖量−反応液還元糖量)/反応開始前還元糖量×100=酸化率(%)
(実施例10)
横型2.2kWのプロペラ翼式撹拌機(株式会社竹内製作所製)を装着したジャケット付きSUS型反応槽(容量10000L、八洲化工機株式会社製)に対し、マルトース70.3wt%に加えて、グルコース1.2wt%、マルトトリオース15.0wt%及びマルトテトラオース(重合度4)以上のマルトオリゴ糖13.5wt%を含むハイマルトース水飴(Bx.70%、サンエイ糖化株式会社製)3.3tに水道水4.4tを加え、30wt%となるように溶解させた後、炭酸カルシウム(三共精粉株式会社製)300kg(所定量の100%に相当する量)、Acremonium chrysogenum由来糖質酸化酵素製剤(糖質酸化活性315u/ml)14.6L(4599945u、2u/g基質)と、Aspergillus属由来のカタラーゼ製剤F(カタラーゼ活性68250u/ml、糖化活性23.6u/ml、糖化活性/カタラーゼ活性比=0.000035)3.385L(231000000U、100u/g基質)を加え、35℃、200rpm、空気通気800L/分(微細気泡発生装置より連続的に通気)で通気攪拌をおこなった。反応開始から12時間後と24時間後に、糖質酸化酵素剤3.651L(1150065u、0.5u/g基質)とカタラーゼ製剤0.677L(46200000u、20u/g基質)をそれぞれ追加添加し、酸化反応を行った。
なお、この時の糖化活性/カタラーゼ活性比=0.000346(すなわち0.005以下)であり、且つ糖化活性が原料基質の還元糖あたり0.11u/g(すなわち0.9u/g以下)であった。
(反応開始前還元糖量−反応液還元糖量)/反応開始前還元糖量×100=酸化率(%)
Claims (7)
- 還元末端にグルコース残基を有する重合度2以上の澱粉分解物又は転移反応物の還元末端側のアルデヒド基が酸化された糖カルボン酸の製造方法であって、
糖質酸化時に過酸化水素を副生する糖質酸化酵素剤を、カタラーゼ製剤の存在下、前記澱粉分解物或いは転移反応物を含む原料基質に作用させる工程を含み、
前記作用工程の反応液総量が、1L以上であり、
塩基性化合物を、前記作用工程中に所定量添加し、
前記所定量は、原料となる糖質中の還元糖の中和に必要な前記塩基性化合物の総モル数を100%とする量であり、
前記塩基性化合物の所定量添加は、
前記作用工程開始時に、炭酸塩、または炭酸水素塩である第一の塩基性化合物を、前記所定量の5%以上100%未満の相当質量で添加し、
前記作用工程における前記作用工程開始時以外の時に、前記第一の塩基性化合物と同一または異なる第二の塩基性化合物を、前記作用工程開始時添加分を除いた残量相当質量で添加するものであり、
前記作用工程期間のうち、酸化率が0%から50%である期間、溶存酸素量が、1ppm以上7.25ppm以下となるよう、前記作用工程中に酸素を供給する糖カルボン酸の製造方法。 - 還元末端にグルコース残基を有する重合度2以上の澱粉分解物又は転移反応物の還元末端側のアルデヒド基が酸化された糖カルボン酸の製造方法であって、
糖質酸化時に過酸化水素を副生する糖質酸化酵素剤を、カタラーゼ製剤の存在下、前記澱粉分解物或いは転移反応物を含む原料基質に作用させる工程を含み、
前記作用工程の反応液総量が、1L以上であり、
塩基性化合物を、前記作用工程中に所定量添加し、
前記所定量は、原料となる糖質中の還元糖の中和に必要な前記塩基性化合物の総モル数を100%とする量であり、
前記塩基性化合物の所定量添加は、
前記作用工程開始時に、pKbが1.3超8以下である第一の塩基性化合物を、前記所定量の5%以上100%未満の相当質量で添加し、
前記作用工程における前記作用工程開始時以外の時に、前記第一の塩基性化合物と同一または異なる第二の塩基性化合物を、前記作用工程開始時添加分を除いた残量相当質量で添加するものであり、
前記作用工程期間のうち、酸化率が0%から50%である期間、溶存酸素量が、1ppm以上7.25ppm以下となるよう、前記作用工程中に酸素を供給する糖カルボン酸の製造方法。 - 前記炭酸塩は、水に対する溶解度が、0超0.01mol/L以下である請求項1に記載の糖カルボン酸の製造方法。
- 前記炭酸塩は、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ドロマイト、または卵殻カルシウムである請求項3記載の糖カルボン酸の製造方法。
- 前記pKbが1.3超8以下である化合物は、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、または炭酸水素アンモニウムである請求項2に記載の糖カルボン酸の製造方法。
- 前記作用工程の反応液総量が、50kg以上である請求項1から5のいずれかに記載の糖カルボン酸の製造方法。
- 前記糖カルボン酸は、マルトビオン酸である請求項1から6のいずれかに記載の糖カルボン酸の製造方法。
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