JPH0112463B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明の対象はロイクロースの製造方法に関す
る。

ロイクロース（５−Ｏ−α−Ｄ−グルコピラノ
シル−Ｄ−フルクトース）は、従来サツカロース
溶液にロイコノストツクメンテロイド類を作用さ
せてデキストランを合成する場合の望ましくない
副産物としてしか見られていない（U.ベーレン
ス、M.リングフアイル著「微生物源のボリ糖類」
アカデミー出版ベルリン、1964、37−39頁参照）。
Ｄ、ロバイトおよびエクルントの研究（炭水化物
研究121（1983）279−286頁によるとフルクトース
はフルクトース：サツカロースの１：１なる比の
場合、約85％のデキストランと、2.2％のロイク
ロースとイソマルトースの混合物が得られてい
る。

その混合物からロイクロースを分離精製するこ
とは極めて困難であるので、この二糖類の性質は
実際上まだ研究されておらず、報告されていな
い。その分離精製はロイクロースが工業的に実施
さできるポリスチロールスルホン酸塩カチオン交
換樹脂では、そのカルシウム型でクロマトグラフ
上グルコースやサツカロースと同様の態度を示
し、それ故、それら２つの成分を実質上除去出来
ない故に殊に困難である。

JACS78、2514−2518（1956）にはデキストラ
ン製造の副生物としてのロイクロースの、原料サ
ツカロースに対して7.9％なる収率での分離が説
明されている（2516頁第２欄第４完全項参照）。
その後の２つの項には「ロイクロースの性質」な
る題目でこのロイクロースはそれほど甘くはな
い」という報告がある。この記載は極めて漠然と
している。何故ならば、例えばサツカロースと比
較した相対甘味度を全く記載していないからであ
る。それほど甘くない糖類とは、甘味がサツカロ
ースの約30％である、例えばラクトースを意味し
ている。糖類の約50％の甘味度を持つグルコース
ですら既に甘いと言われている。ラクトースの低
い甘味度の故に、ラクトースは甘味剤としてでは
なく、主として充填剤、芳香増強剤および錠剤充
填剤として使用されている。

出願人により行われた相対的甘味度の新しい測
定によつて初めて、ロイクロースの甘味度がサツ
カロースの約50〜60％位であり、従つてグルコー
スよりは少し上に位することが判つた。文献中に
見られた「それほど甘くない」という記載が、食
品工業において、何人をもロイクロースの製造方
法に開発する様に動機づけしなかつたことは間違
いない。

ビオヘミー79巻549−553頁（1961）は、ストレ
プトコツカスボービスによるデキストラン生成に
際しての副生物を説明している。ロイクロースは
サツカロースに対して1.5％なる収率で収得され
た（第１表参照）。この文献はロイクロースの性
質および利用の可能性に就いては全く言及してい
ない。

「炭水化物研究」62巻（1978）281−287頁には
グルコースを原料としてのロイクロースの化学的
全合成法が説明されている。この合成法の収率
は、全工程で約３％である。53％なる収率は、合
計13工程の僅かに最終工程だけのものでしかな
い。その全合成法は科学的な興味だけのものでし
かなく、未だ嘗て経済的なロイクロースの合成法
が問題になつたことはない。

「栄養」第８巻523−531頁（1964）はデキスト
ラン分解物（ablaeufen）の糖類および動物消化
器官中でのそれらの、特にロイクロースを顧慮し
ての出来高を報告している。このデキストランの
分解物（Ablaufe）はJACS78 2514−2518頁
（1956）に説明されているものに対応しているの
で、サツカロースに対して約８％の収率と考えて
よい。この引用文献の前書きには、成程デキスト
ラン製造に際して得られる母液はダイエツトの目
的に使用できる旨の指摘がある。しかしながら、
それは人間の栄養物として利用できる筈の、主成
分たるフルクトースを考慮していることは疑いな
い。その調査の目的は、そのデキストラン分解物
のその他の成分が生理的に認容性であるかどう
か、それ故、前以つて分離することなしに人間の
栄養物として使用出来るかどうかを明らかにする
ことであつた。

今、純粋のロイクロースを大量製造する工業的
に利用できる方法を開発することに始めて成功し
た。更にこの調査により、ロイクロースがカリエ
ス原となることなく、糖尿病患者にも適当でエネ
ルギー論的に充分に利用出来、完全に認容性のあ
る甘味剤として使用できるというこのものの性質
が明らかになつた。

即ち、ストレプトコツカス ムタンスでのカリ
エスに対する標準テストで、酸の生成は全く観察
されないことが観察された。更にロイクロース
は、グルコースの受容体ではないので、懸念され
たプラグー（Plaque）生成を起こすデキストラ
ンを全く生成しない。腸内菌での試験によつてロ
イクロースは、マルトースの分解速度の約１／５
〜１／３に相当する速度で分解することが判つ
た。

ロイクロースはこうして、エネルギー論的に完
全に利用可能な炭水化物である。そしてサツカロ
ースやマルトースに比べて分解速度が低い。それ
故サツカロースやマルトースによる血中グルコー
スの典型的に嶮しい上昇を起こすことがない。そ
れ故、ロイクロースは、サツカロースやマルトー
スに対比してインシユリン分泌を全く起こさせな
いか、本質的に僅か許り起こさせるだけであると
期待できる。それ故、ロイクロースは糖尿病患者
にとつても、殊に適当である様に思われる。腸内
菌による分解に際しては、グルコースの血液像に
直接影響を与えるグルコースを50％しか生成せ
ず、そしてフルクトースが50％生成する。フルク
トースは、周知の様にグルコースの血液像に少な
くともある限界内でしか負荷を与えることがな
い。フルクトースは肝臓を経由して著しく新陳代
謝され、グルコースの生成に関与している。

腸内菌によるロイクロースの分解は極めて急速
に進行するので、分解しない極く僅のものしか、
大腸には到達せず、極めて遅い新陳代謝による下
痢を起こすことがない。このことは、殊に子供の
場合、そして糖尿病患者の場合にも極めて重要で
ある。今初めて明らかにされた正確な測定結果に
より、初めてロイクロースはサツカロースの約38
％の速度でしか分解せず、それ故、糖尿病患者に
とつて糖代替物質として適切であることが確認さ
れた。

ロイクロースを大量に経済的に製造し、精製す
ることが今や可能となつた為、この糖体を食料−
嗜好品及び飼料用の甘味剤として固形、又は液状
で使用する可能性が生じた。その際、甘味剤のロ
イクロース含量は少なくとも50重量％であるべき
である。しかし乍ら本発明によると、ロイクロー
スは少なくとも98％なる純度で製造することが直
ちに可能である。但し、ロイクロースをカリエス
原でなく、糖尿病に適したエネルギー源的に充分
に利用できる認容性の良好な甘味剤として使用す
る場合、少なくとも98重量％の純度で既に充分で
ある。

ロイクロースの本発明による製造方法の場合、
デキストラン及びイソ−マルトオリゴ糖類、並び
に幾らかのフルクトースの混合物として生成す
る。デキストラン及びイソ−マルトオリゴ糖類は
少なくとも部分的には容易に分離可能であるか
ら、ロイクロースは少なくとも50重量％の含量で
生成する。フルクトースも低級のイソ−マルトオ
リゴ糖類も甘味剤として使用できるので、一連の
使用目的にとつてはロイクロース、果糖及び低級
のイソ−マルトオリゴ糖類からなる直接生成混合
物はそのまま使用できる。しかし乍ら、フルクト
ースもデキストラン及びイソ−マルトオリゴ糖類
をもクロマトグラフイーにより大部分分離できる
ので、少なくとも95、殊に98重量％なる純度でロ
イクロースが得られる。

しかし乍ら、所望によつては、ロイクロースは
他の公知の甘味剤と混合することも出来る。その
場合サツカロース、チクラマート、アセスルフア
ムＫ、アスパルタム及びタリンの様な甘味剤を考
慮することができる。ある種の他の使用目的とし
ては、しかし砂糖代替物、ソルビツト、マンニツ
ト、マルチツト、キシリツト、パラチニツト
（Ｒ）及びリカジン（Ｒ）との混合物も問題にな
る。

少なくとも50重量％の純度を持つロイクロース
の本発明による製造方法は、サツカロースを
1000I.U.酵素当たり、少なくとも100ｍmolのフル
クトースの存在下、α−（１−６）−グルコシール
トランスフエラーゼと混合し、デキストランと
イソ−マルトオリゴ糖類を少なくとも部分的に分
離することを特徴とするものである。その反応
は、265〜310Kなる温度範囲、4.5−8.0なるPH値
で実施するのが良い。サツカロースの濃度は経済
的な理由から出来るだけ高く選択される。原則的
には、70％のサツカロースの濃度も可能である
が、その様な高いサツカロースの濃度の場合はそ
の反応速度が低下する。20％以下の濃度では収率
が低下し、後の処理において、不要のエネルギー
支出を必要とする。それ故、35−50％のサツカロ
ース濃度で操作するのが良い。

アクセプターとしての使用フルクトースはサツ
カロースを原料とするこの方法の過程中で生成す
るので、その方法の間中フルクトース濃度は実質
的に一定に保持されている。グルコースは更に本
質的に、より良好なアクセブターであるから、生
成したグルコースは極めて急速にイソ−マルトオ
リゴ糖類及びデキストランへと更に反応する。こ
の反応の終結後はこうして、実際上、サツカロー
スやグルコースが最早存在しないので、それらを
分離する必要は最早全くない。デキストランとイ
ソ−マルトオリゴ糖類は少くとも部分的には自体
公知のやり方、例えばクロマトグラフイーによ
り、その混合物から分離出来る。カルシウム型の
ポリスチロールスルホン酸塩カチオン交換樹脂を
用いて、これら副生物およびフルクトースを実質
的に完全に除去することが出来る。

この方法はサツカロースの水溶液をフルクトー
スと酵素との混合物に添加し、添加したサツカロ
ースを出来るだけ急速に反応させ、反応混合物中
の濃度が常に低いままである様に実施するのが良
い。

別の優れた実施態様はグルコシルトランスフエ
ラーゼを担体に固定するか若しくは多孔性の担体
に閉じ込める点に存する。担体への酵素の結合は
原則的に酵素を担体に結合する全ての常法によつ
て行うことが出来る。但し、その結合によつて酵
素の活性が余り著しく減少してはならない。酵素
は多孔性担体中に閉じ込められていても良い。例
えば、ピース状のアルギナート中に入れ、その形
でフルクトースおよびサツカロースと反応させる
ことも出来る。この場合も1000I.U.酵素に対して
少なくとも100、殊に300ｍmolのフルクトースが
存在する様に注意すべきである。サツカロースに
対するロイクロースの収率は本発明によると40
％、またはそれ以上である。副生物として生成す
るデキストラン及びイソ−マルトオリゴ糖類は常
法で使用出来、この方法の経済性を高くする。

分離方法としては、殊に「ザイツエクスクルー
ジヨンゲル」でのクロマトグラフイーまたはカル
シウム型のポリスチロールスルホン酸塩カチオン
交換樹脂が用いられる。殊に、デキストランおよ
び高分子のイソ−マルトオリゴ糖類はクロマトグ
ラフイーに先立つて、例えば膜分離法、例えば超
ろ過で分離出来る。殊に、カルシウム型のポリス
チロールスルホン酸塩カチオン交換樹脂でのクロ
マトグラフイーはフルクトースの除去をも可能に
する。フルクトースは所望により、更に、その方
法中に加えることが出来る。というのはフルクト
ースは常に同じ量で生成され、従つて触媒機能は
引き受けている様に思われるからである。

以下、記載の実施例は本発明によるロイクロー
スの製法および精製法を更に詳細に説明するもの
である。

実施例 １ 4000ｇの結晶フルクトースを298Kで、7500I.
U.／１の活性を持つ酵素α−（１−66）−グルコ
シル−トランスフエラーゼの水溶液６に溶解す
る。この溶液のPHは5.4であつた。この溶液にPH
5.4の40％サツカロース溶液30を加えた。48時
間の後サツカロースの含有量は乾燥物中１％より
少なかつた。そしてロイクロースの含有量は30.1
％であつた。それは仕込みサツカロースに対して
40.1％の収率に相当する。

実施例 ２ 320I.U.なる活性を持つデキシトランサツカラ
ーセ溶液40mlを４％のナトリウムアルギネート溶
液に入れ撹拌した。この酵素／アルギネート溶液
を１％塩化カルシウム 溶液にピペツトで滴々加
えた。そうすることにより、アルギナートはゲル
化してビース状の粒子を造る。これを蒸留水で洗
浄した。このデキシトランサツカラーセを含むこ
のアルギネートビーズをカラムにいれ、196mlの
ゲル床を造る。酵素活性は1.3I.U.／mlアルギネー
トゲルである。このゲル床を通して100ｇ溶液当
たり45ｇのサツカロースと10ｇのフルクトースを
含有するサツカロース／フルクトース水溶液８
ml／ｈをポンプで注入する。ゲル床から流出した
溶液は32.8％のロイクロースを含んでいた。これ
はサツカロースに対して40.0％ｋ収率に対応して
いる。

実施例 ３ 例１により得られたロイクロースを含み35％の
乾燥物を有する水溶液18Kgを、カルシウムイオン
を負荷したポリスチロールスルホン酸塩カチオン
交換樹脂の高さ６ｍの分離塔に入れた。１時間当
たり蒸留水35／ｈを注入することにより、分離
塔にあるサツカロースを溶出した。511の初流の
のち、次の381の間に幾らかのデキストランとイ
ソ−マルトオリゴ糖類が溶出した。次の31のフラ
クシヨンは112ｇのロイクロース及び39ｇのその
他の糖類を含んでいた。それに続く12のフラク
シヨンは96.1％なる純度のロイクロース1041ｇを
含んでいた。次の3lには50ｇのフルクトース及び
２ｇのグルコースの他に、158ｇのロイクロース
を更に溶出した。

こうして得られたロイクロース溶液は所望の場
合、甘味剤としてそのまま利用できる。更にシロ
ツプに濃縮することも出来る。固形のロイクロー
スは例えばその溶液を凍結乾燥することにより得
ることができる。

参考例 １ 例３により得られ、第２回目のクロマトグラフ
イーにより98.1％なる純度に精製したロイクロー
スのフラクシヨンをストレプトコツカス ムタン
ス NCTC10449を用いて酸生成の試験をした。
その際、プロトン生成は酸性化試験におけるPHの
低下を記録するか、自動逆滴法によるアルカリ消
費（一定PHで）を記録することにより調べた。ロ
イクロースは酸を全く生成しないことが判つた。
ロイクロースはグルコースにとつては悪い基質で
あるから、デキストランも全然生成しなかつた。
腸内菌での試験の結果、ロイクロースの分離速度
は、マルトースの分離に比べて、約１／５〜１／
３であることが判つた。分離生成物、フルクトー
スとグルコースとはかくして小腸で現れ、エネル
ギーとして完全に利用されることができる。分離
していないロイクロースは実際上大腸には全く到
達しなかつた。

実施例 ４ 7500I.U.／ｌなる活性を持つ酵素α−１−６−
グルコシル−トランスフエラーゼ（デキストラン
サツカラーゼ）の水溶液1.6l中に2000ｇの結晶フ
ルクトースを298Kで溶解した。この溶液のPH−
値は5.4であつた。この溶液中に、5200ｇのサツ
カロースを含むサツカロース水溶液13を70時間
以内にポンプで入れた。サツカロース添加終了２
時間後、サツカロースの含有量は、反応混合物の
乾燥物の１％以下であり、ロイクロースの含量は
38.1％であつた。それは仕込サツカロースに対し
52.7％の収率に相当する。

そのロイクロースを75〜80％なる乾燥物に濃縮
した溶液に結晶核を加え、除々に（１〜３度／
時））に冷却した。こうしてロイクロースが融点
159〜160℃；［α］²⁰ _D＝−6.8゜で斜方晶形の一水化
物として得られた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ サツカロースを、1000I.U.の酵素当たり少な
   くとも100ｍmolのフルクトースの存在下、α−
   （１−６）グリコシールトランスフエラーゼと反
   応させ、デキストランおよびイソ−マルトオリゴ
   糖類を少なくとも部分的に除去することを特徴と
   する少なくとも50重量％の純度を持つロイクロー
   スの製造方法。 ２ 純度を少なくとも95重量％に高める為、ロイ
   クロースからフルクトースおよびイソ−マルトオ
   リゴ糖類をクロマトグラフイーで除去することを
   特徴とする特許請求の範囲１の製造方法。