JPH02156893A - ガラクトオリゴ糖の製造法 - 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、乳糖にβ−ガラクトシダーゼを作用させて一
般式Ｇａ１−（Ｇａｌ）ｎ−Ｇｌｃ　（但し式中Ｇａｌ
はガラクトース残基、Ｇｌｃはグルコース残基、ｎは１
〜４の整数を、それぞれ表す）で示されるガラクトオリ
ゴ糖（以下、ガラクトオリゴ糖という）を製造する方法
に関するものである。

〔従来の技術〕

ガラクトオリゴ糖は母乳オリゴ糖の主要構成成分であり
、且つヒト腸内に生息する有用細菌・ビフィドバクテリ
ウム菌の増殖促進因子として有用なものである。

ガラクトオリゴ糖の従来の製造法としては、乳糖にアス
ペルギルス・オリゼのβ−ガラクトシダーゼを作用させ
る方法（特公昭５８−２０２６６号公報）が代表的なも
のである。この製法は、温度２０〜５０°Ｃ１乳糖濃度
約１０〜５０ｖ／ｖ％、ｐＨ３〜８、酵素濃度１〜１０
０単位／ｍｌを推奨反応条件とする。上記乳糖濃度の上
限は、アスペルギルス・オリゼのβ−ガラクトシダーゼ
の作用適温および乳糖の溶解度と関係がある。

すなわち、乳糖は溶解度があまり高くなく、用いるβ−
ガラクトシダーゼの作用適温である３７°Ｃ前後では約
４０％しか水に安定に溶解させることができない。した
がって、たとえば特開昭５８−１９０３８８号公報記載
の方法のように固定化酵素を用いて上記転移反応を行う
場合、あえて高温高濃度の乳糖溶液にして反応させると
、固定化酵素カラム内で温度が低下したとき乳糖が析出
し、操業を不可能にするなどの障害を招く。

一般に、糖転移反応は基質濃度が高いほど高率で起こる
ことが知られている。そこで、乳糖のガラクトシル転移
反応によりガラクトオリゴ糖を製造する場合においても
、２０％台に止どまっていたガラクトオリゴ糖の対乳糖
収率を向上させるため、より高い濃度の乳糖溶液を酵素
処理する方法が検討され、特開昭６３１０９７８９号の
方法が提案された。この方法は、酵素反応液の初期乳糖
濃度を５０〜９０％（ｗ／ｖ）とし、さらに反応温度を
５５°Ｃ以上ただし反応液中におけるβ−ガラクトンダ
ーゼの失活温度以下の温度とするものであって、β−ガ
ラクトシダーゼが高濃度乳糖溶液中では通常の作用適温
の上限をこえる高い温度においても失活することなく乳
糖からオリゴ糖への転移反応を触媒するという事実を利
用している。そして、反応温度を５５°Ｃ以上にするこ
とによって乳糖濃度は一応５０％以上に高くすることが
でき、それによりガラクトオリゴ糖の対乳糖収率を３０
％以上に向上させることに成功している。しかしながら
、単に温度を高くすることによって乳糖濃度を高め、か
つ飽和濃度またはそれ以上の過飽和状態にするこの方法
は、反応開始前に部分的にでも冷却されたとき乳糖結晶
の析出が起こり、意図した高い乳糖濃度を維持できなく
なることがあるという問題があった。また、いったん乳
糖の析出が起こると、乳糖結晶が反応槽や配管に固着し
、それを除去するのに非常な手間を要することになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、高濃度乳糖溶液にβ−ガラクトシダー
ゼを作用させてガラクトオリゴ糖を製造する場合におけ
る上述のような問題点を解決し、乳糖析出の恐れなしに
原料乳糖濃度を高くして高収率でガラクトオリゴ糖を製
造することを可能にすることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明が採択した手段は、乳
糖にβ−ガラクトンダーゼを作用させてガラクトオリゴ
糖を製造するに当たり、上記酵素反応終了後の反応液ま
たはその分画物であって上記ガラクトオリゴ糖を含有す
る画分を一部分取し、これを乳糖に加えて混合したもの
より次の酵素反応の原料乳糖溶液を調製することを特徴
とする。

この方法によれば、１００’Ｃ！付近の高温で調整した
飽和乳糖溶液を酵素反応温度まで冷却しても安定な過飽
和状態が維持され、乳糖結晶の析出が防止される。

その理由は定かでないが、作用物質はガラクトオリゴ糖
であると考えられ、したがって、反応液そのもののほか
、その任意の精製段階にあるガラクトオリゴ糖含有画分
も、同様に使用することができる。

乳糖析出防止のために原料乳糖に混合する酵素反応液の
量は、多いほど高濃度溶液からの乳糖析出の危険性は減
るが、あまり多いとガラクトオリゴ糖の循環量が増えて
反応装置あたりの収量が少なくなるので、固形分として
、原料乳糖の約５〜１０重量％が適当である。ガラクト
オリゴ糖が濃縮された両分を用いるときは、これよりも
少ない量ですむ。

本発明の方法によりガラクトオリゴ糖を製造する場合、
乳糖にβ−ガラクトシダーゼを作用させる反応条件や用
いるβ−ガラクトシダーゼの種類に制限はないが、乳糖
析出の恐れがないことにより、反応効率上有利な５０％
（ｗ／ｖ）以上の高乳糖濃度を採用することができる。

たとえば、１００℃付近で調製した約８０％（ｖ／ｖ）
の飽和乳糖溶液を酵素反応の適温まで冷却して反応させ
ることもできる。言うまでもなく、原料乳糖に混合する
酵素反応液は、遅くとも、調製した高濃度原料乳糖溶液
の冷却開始前に乳糖と混合しなければならない。バッチ
反応による場合、反応終了後、酵素を熱失活させ、反応
液の一部を反応槽に残して大部分を精製工程に移し、反
応槽に残った反応液に水および乳糖を加えて加熱するこ
とにより次の酵素反応の厚材溶液を調製するのが最も簡
単である。

〔発明の効果〕

本発明の製造法は、飽和ないし過飽和状態の乳糖溶液を
反応に用いても乳糖析出の恐れがない。そして、反応液
添加によりガラクトオリゴ糖収率に悪影響が及ぶことも
ない。したがって、原料乳糖溶液調製法や反応装置のい
かんに拘わらず、従来は採用困難であったような高い乳
糖濃度を安心して採用することができる。

初期乳糖濃度を高くすることは、単に反応装置利用効率
の向上や製品濃縮費の低減が可能になるだけでなく、オ
リゴ糖収率の向上や反応時間の短縮、さらには酵素使用
量の節減に有効であるから、本発明の製造法を採用する
ことにより、ガラクトオリゴ糖を従来よりも容易かつ安
価に製造することが可能になる。

乳糖析出の恐れがない本発明の製造法は、乳糖析出があ
ると特に被害が大きい固定化酵素法すなわちβガラクト
シダーゼを充填したカラムにより乳糖を連続的に処理し
てガラクトオリゴ糖を製造する場合に威力を発揮する。

また、固定化酵素法では反応温度が低いとカラム内で雑
菌が増殖するトラブルが起き易いが、本発明の製造法に
おいては乳糖濃度を高くしてβ−ガラクトシダーゼの熱
安定性を高めることができるため、反応温度を高くして
雑菌繁殖を防ぐことができる。

〔実施例〕

以下、実験例および実施例を示して本発明を説明する。

実施例１ 乳糖６２５ｇに水３７５ｍ１を加え、沸騰浴中で還流下
に加熱して乳糖を完全に溶解した後、７０°Ｃに冷却し
た。その後、直ちにアスペルギルス・オリゼのβガラク
トシダーゼ（ラクターゼＹ−４００，株式会社ヤクルト
本社製品）６２５０単位を加え、そのまま３時間反応さ
せた。次いで反応液を９０°Ｃに１０分間加熱し、酵素
を失活させた。得られた反応液（反応液Ｉ）の糖組成を
高速液体クロマトグラフィーにより調べたところ、ガラ
クトオリゴ糖３０％、二糖類４５％、単糖類２５％であ
った。

この後、新たな乳糖６２５ｇに上記反応液ｌ５０ｇおよ
び水３７５ｍ１を加え、以下、上記の反応の場合と同様
にして乳糖を溶解させ、７０°Ｃに冷却した。この原料
糖液からは、上記冷却過程およびその後２４時間の保存
中、乳糖結晶の析出は生じなかった。上記反応の場合と
同様にして酵素反応を行なって得られた反応液は、ガラ
クトオリゴ糖３０％、二糖類４５％、単糖類２５％であ
り、反応液Ｉの添加による悪影響は認められなかった。

反応液Ｉを得た上記最初の反応のために調製した原料乳
糖溶液と同組成の乳糖溶液を、調製後７０’Ｏに冷却し
てから、同温度に２４時間保持したところ、多量の乳糖
結晶が槽壁等に析出してそのまま反応させることはでき
ず、再溶解も困難であった。

実施例２ 乳糖６２５ｇに水３７５ｇおよび実施例１の反応液１１
００ｇを加え、以下、実施例１と同様にして乳糖を溶解
させ、７０℃に冷却した。この冷却過程およびその後３
日間のタンク内静置において、乳糖結晶の析出は認めら
れなかった。この原料糖液を、以下実施例１の場合と同
様にして反応させ、糖組成がガラクトオリゴ糖３０％、
二糖類４５％、単糖類２５％の糖液を得　Ｉこ　。

実施例３ 乳糖５００ｇに水５００ｍ１を加え、以下、実施例１と
同様にして酵素反応を行い、ガラクトオリゴ糖含有糖液
を得た。この糖液に５０　ｋｌの乳糖と水５．０αを加
え、１００°Ｃに加熱して乳糖を溶解した後、５５°Ｃ
で保存した。

この糖液を、アスペルギルス・オリゼのβ−ガラクトシ
ダーゼを固定した反応カラムに５Ｖ１５／Ｈｒで通液す
ることにより、ガラクトオリゴ糖の製造を連続的に行な
った。得られた糖液の糖組成は、ガラクトオリゴ糖２９
％、二糖類４７％、単糖類２４％であった。

この糖液の約１０％はこの連続的ガラクトオリゴ糖製造
における厚材乳糖の溶解タンクに戻し、原料糖液に混入
した。残りの糖液は、常法により脱色精製して濃縮し、
ガラクトオリゴ糖シロップを得た。

上記連続的酵素反応を１カ月問おこなったが、原料糖液
の貯槽や配管内での乳糖析出は全く認められなかった。

実験例 乳糖にβ−ガラクトシダーゼを作用させて得られた反応
液およびその構成成分が乳糖溶液からの結晶析出を防止
する作用を調べた。試料は次のとおりである。

被検乳糖溶液： 乳糖６０重量部と水４０重量部の混合物を１００°Ｃに
加熱し、乳糖を完全に溶解したもの酵素反応液：実施例
１による反応液■ ガラクトオリゴ糖：実施例１による反応液■を分画して
得られた三糖類似上のオリゴ糖画分 グルコース、ガラクトース：試薬 単糖類混合物ニ ゲルコース／ガラクトース＝４７１の混合物被検乳糖溶
液以外の糖も固形分濃度が６０ｗ【％になるように水に
溶解し、得られた糖溶液を被検乳糖溶液に５〜３０ｗ【
％加えてよく混合した。その後、５５°Ｃに保温して３
日間静置保存し、結晶生成の程度を観察した。その結果
を表１に示す。

表１　糖液添加乳糖溶液における乳糖結晶生成酵素反応
液 ガラクトオリゴ糖 グルコース ガラクトース ２＋ ＋ ± ３＋ ２＋ ２＋ ± ３＋ ２十 ２＋ ±

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 乳糖にβ−ガラクトシダーゼを作用させて一般式Ｇａｌ
   −（Ｇａｌ）＿ｎ−Ｇｌｃ（但し式中Ｇａｌはガラクト
   ース残基、Ｇｌｃはグルコース残基、ｎは１〜４の整数
   を、それぞれ表す）で示されるガラクトオリゴ糖を製造
   するに当たり、上記酵素反応終了後の反応液またはその
   分画物であって上記ガラクトオリゴ糖を含有する画分の
   一部を分取し、これを乳糖に加えて混合したものより次
   の酵素反応の原料乳糖溶液を調製することを特徴とする
   ガラクトオリゴ糖の製造法。