JPH01191693A - デンプンの連続的糖化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、デンプンを酵素で加水分解してグルコースを
製造する方法の改良に関するものである。

さらに詳しくいえば、本発明は、耐熱性グルコアミラー
ゼを用いてデンプンを高温で加水分解するとともに、そ
の反応混合物からダイナミック膜を通して生成したグル
コースを連続的に分離回収することにより、デンプンを
効率よく糖化する方法に関するものである。

従来の技術 近年、バイオテクノロジーの進歩に伴って多種多様の有
用物質が酵素反応を利用した工業的規模の方法により生
産されているが、これらの方法においては、目的物質の
分離、精製は必要不可欠の工程であり、この工程を簡素
化することが製品のコストの低下や省エネルギーに直接
関係する重要な条件となっている。

ところで、この分離法については、半透膜を用いた分離
手段が最近著しく発達してきており、これは加熱を必要
としないため、熱変性が問題とされる生化学物質の分離
、精製には有利であり、微生物利用工業や食品工業にお
いて広く取り入れられている。

一般に、工業的製法においては、目的物質の生成と同時
にそれを分離し、連続的に生産するのが望ましいので、
バイオテクノロジーの分離においてもこの種の研究がな
されている。

そして、デンプンの糖化においても、グルコアミラーゼ
により分解した反応混合物を、高分子限外ろ過膜を通し
てろ過し、グルコースを分離、回収することが試みられ
ている〔［バイオテクノロジー・アンド・バイオエンジ
ニアリング（ＢｉｏＬｅｃｂ。

ａｎｄ　Ｂｉｏｅｎｇ、）Ｊ　、第２６巻、第５３ペー
ジ〕。

しかしながら、この方法において用いる限外ろ過膜は、
高分子材料で作られているため、機械的強度、耐久性な
どに問題があり、特に耐熱性酵素を用い比較的高温で行
う反応において、長時間にわたって使用する場合、耐久
性が著しく低下するのを免れない。

発明が解決しようとする問題点 本発明は、デンプンを酵素を用いて比較的高温において
、生成するグルコースを連続的に分離、回収しながら糖
化する際に、長期間にわたって安定した状態で操業しう
るように改良した方法を提供することを目的としてなさ
れたものである。

問題点を解決するための手段 本発明者らは、酵素を用いるデンプンの連続的糖化方法
に関し、種々研究した結果、デンプンの加水分解生成物
からグルコース゛を分離、回収するためのろ過膜として
、ダイナミック膜を用いることにより、長期間にわたり
安定した状態で、しかモ高収率でグルコースを得ること
ができることを見出し、この知見に基づいて本発明をな
すに至った。

すなわち、本発明は、デンプン水溶液にグルコアミラー
ゼを加え、５０〜６０℃で反応させ、生成したグルコー
スをダイナミック膜・を通して連続的に分離回収するこ
とを特徴とするデンプンの連続的糖化方法を提供するも
のである。

本発明方法における原料としては、デンプンが用いられ
るが、このデンプンは、とうもろこしデンプン、ばれい
しょデンプン、かんしょデンプン、小麦デンプンなどの
中から任意に選ぶことができる。これらのデンプンは、
水溶液又は懸濁液として用いられるが、その濃度として
は２〜１５％の範囲が適当である。

次に、デンプンを加水分解するための酵素としては、グ
ルコアミラーゼが用いられるが、このものは至適温度５
０°Ｃ以上の耐熱性酵素が好ましい。

このグルコアミラーゼは、デンプンの水溶液又は懸濁液
１悲当り０．０１〜１．０ｇの割合で用いられる。

また、本発明においては、ろ過膜としてダイナミック膜
を用いることが必要である。このダイナミック膜は動的
に形成された膜のことであり、例えば多孔質支持体上に
高分子物質、コロイド、金属の含水酸化物などを加圧下
で循環させ、支持体表面に溶質阻止機能をもつゲル層を
形成させることにより製造することができる。この際の
ダイナミック膜形成材料としては鉄、ジルコニウム、ト
リウム、スズ、ウランのような金属の水酸化物やポリア
クリル酸、ポリビニルアルコール、メチルセルロースの
ような高分子物質が用いられる。本発明においては、平
均孔径０．０５〜２．５μｍをもつ厚さ１〜２ｍｍの多
孔質セラミックス支持体に、水酸化ジルコニウムを含む
水溶液を循環させて厚さ０．１〜１００μｍの層を形成
させたものを用いるのが有利である。

デンプンの加水分解条件としては、温度５０°Ｃ以上、
好ましくは５０〜６５°０ｓｐＨ６〜８において、圧力
１　、５〜５　、０　ｋｇｆ／　ｃｍ２で生成したグル
コースをろ過させながら行うのがよい。

次に添付図面に従って本発明の好適な実施態様を説明す
ると、第１図は本発明方法を行うのに適した装置の説明
図でフィードタンク１にデンプン及びグルコアミラーゼ
を含む原料溶液を入れて反応させ、ポンプ２により膜モ
ジュール３に反応液を圧入する。反応液中のグルコース
は、ダイナミック膜を通して受器４に捕集される。他方
、グルコアミラーゼと未反応のデンプン及びグルコース
以外の分解生成物を含む水溶液はダイナミック膜を通過
せずに、バイパス５を通ってフィードタンク７へ戻され
る。膜モジユール内の圧力は圧力計６及び圧力調節バル
ブ７により適正値に調節され、またフィードタンク内の
温度は保温用タンク８により適正温度に調節されている
。９はＰｉｌｌメータである。

第２図は、膜モジュール３の構造を示す断面図であり、
モジュール３の内部には、スペーサーｌＯを介して支持
体１１が配設されている。この支持体１１は、一端が閉
塞したチューブ状をなし、その表面にダイナミック膜１
２が担持され、モジュール３内に反応液を圧入するとグ
ルコースのみがダイナミック膜を通過し、チューブ内部
に達する構造になっている。

この図においては膜モジュール３は１本であるが、これ
を複数本集束した形で用いることもできる。

発明の効果 本発明によると、５０°Ｃ以上という高い温度で反応し
うるため、４０°Ｃ前後で行う従来方法の場合にみられ
る雑菌の繁殖による生成物の汚染を抑制することができ
、しかも耐久性のよいろ過材を用いているため、長期間
にわたって安定した操業を行うことができ、効率よくグ
ルコースを製造することができる。

実施例 次に実施例により本発明をさらに詳細に説明する。

参考例　膜モジュールの製造 一端を閉塞した多孔質セラミックスチューブ（外径５　
ｍｍ、内径２　ｍｍ、長さ５０ｃｍ、有効表面積７４ｃ
ｍ”、平均孔径Ｏ，ＯＳμｍ）を用いて、これを第１図
に示すように組み込み、透過液がこのチューブの外側か
ら内側に流れるようにした。

次いで、オキシ塩化ジルコニウムを濃度０．０５ｍｏｌ
／ｎで含む水溶液を、水酸化ナトリウム水溶液でｐＨ７
に調整したのち、モジュール内に循環させて、厚さ０．
１〜１００μｍの水酸化ジルコニウム層をセラミックス
チューブの表面に形成させた。

この際の液に印加される圧力としては２ｋｇ（／ｃｍ３
が用いられた。

実施例１ とうもろこしデンプン９０９／Ｑ、グルコアミラーゼ（
リゾプスジェヌス株由来）０．３３ｇ／ＩＩを含有する
懸濁液を、参考例で作成した装置を用いて連続糖化した
。この際の条件は、温度５５°Ｃ１圧力２　ｋｙｆ／　
ｃｍ”、供給速度０．８ｍ八であった。

透過液中のグルコース濃度を経時的に測定し、その結果
をグラフとして第３図に示す。図中の矢印は、デンプン
の補充時点を意味する。

実施例２ 次表に示す条件で実施例１の実験を繰り返すことにより
、次表に示す結果を得た。

なお、比較のために、従来の高分子膜を用いて行った実
験結果を併記した。従来法においては、高分子膜が損傷
するため、反応温度４０°Ｃとした。

／

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を行うのに適した装置の１例を示す
説明図、第２図は膜モジュールの構造を示す断面図、第
３図は実施例におけるグルコース濃度の経時的変化を示
すグラフである。 図中符号ｌはフィードタンク、２はポンプ、３は膜モジ
ュール、５はバイパス、８は保温用タンクである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　デンプン水溶液にグルコアミラーゼを加え、５０〜
   ６０℃で反応させ、生成したグルコースをダイナミック
   膜を通して連続的に分離回収することを特徴とするデン
   プンの連続的糖化方法。