JPH029796B2 - - Google Patents

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JPH029796B2
JPH029796B2 JP59108547A JP10854784A JPH029796B2 JP H029796 B2 JPH029796 B2 JP H029796B2 JP 59108547 A JP59108547 A JP 59108547A JP 10854784 A JP10854784 A JP 10854784A JP H029796 B2 JPH029796 B2 JP H029796B2
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JP
Japan
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galactooligosaccharide
culture
galactopyranosyl
glucose
lactose
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JP59108547A
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Osamu Ozawa
Akira Tano
Kotaro Ootsuka
Shuichi Ooki
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Nissin Sugar Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Nissin Sugar Manufacturing Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガラクトオリゴ糖の製造方法に関す
る。更に詳しくは、下記(A)(B)の両方またはいずれ
か一方を含むガラクトオリゴ糖をクリプトコツカ
ス属に属する微生物を利用して製造する方法に関
する。
(A) O−β−D−ガラクトピラノシル−(1→4)
−O−β−D−ガラクトピラノシル−(1→4)
−O−β−D−グルコース (B) O−β−D−ガラクトピラノシル−(1→4)
−O−β−D−ガラクトピラノシル−(1→4)
−O−β−D−ガラクトピラノシル−(1→4)
−O−β−D−グルコース 近年ガラクトース残基を含むオリゴ糖がビフイ
ズス菌増殖因子として注目されており、乳糖また
は乳糖含有物にアスペルギリス・オリーゼの生産
したβ−ガラクトシダーゼを作用させることによ
つて得られる一般式Gal−(Gal)n−Glc(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の整数を表わす)で示されるオリゴ糖
や一般式O−β−D−Gal−(1→4)−[O−β
−D−Gal−(1→6)]−D−Glc(式中Galはガラ
クトース残基、Glcはグルコース残基)で示され
るオリゴ糖をビフイズス菌増殖因子として用いる
ことが提案されている(特公昭58−20266、特開
昭58−99497)。
これら従来の方法は、乳糖にβ−ガラクトシダ
ーゼを作用させる時に起きるガラクトース転移反
応(ガラクトシド結合の転移)によつてガラクト
ース残基を含むオリゴ糖を生成させるものであつ
て、この方法では使用するβ−ガラクトシダーゼ
を製造する必要があり、加えて反応生成物中に乳
糖の分解物生成物であるグルコースやガラクトー
スなどの単糖類がかなりの量含まれており、ガラ
クトース残基を含むオリゴ糖のみを精製するのが
困難である。またこの方法ではガラクトース残基
を含むオリゴ糖が10数種程度生成してくるので、
単位物質としてのガラクトース残基を含むオリゴ
糖を分離することは極めて難しく、実用性に乏し
い。
一方、ガラクトース残基を含むオリゴ糖を生成
する微生物を培養して、その培養物からガラクト
ース残基を含むオリゴ糖を製造する公知の方法と
しては、 Penicillium ChrysogenumによるO−β−
D−Gal−(1→6)−O−β−D−Gal−(1→
4)−D−Glc(Tetrahedron、1960、vol.9、
p125〜129) Sporobolomyces SingularisによるO−β−
D−Gal−(1→4)−O−β−D−Gal−(1→
4)−D−Glc、O−β−D−Gal−(1→4)−
O−β−D−Gal−(1→4)−O−β−D−
Gal−(1→4)−D−Glc(Can.J.Chemistry、
1964、vol.42、p1341〜1344) Bacillus sp.No177−8によるガラクトース、
グルコース(β−D−結合)からなる三糖類
(特開昭56−115796) (以上、Galはガラクトース残基、Glcはグルコ
ース残基を表わす) などの微生物による方法が報告されているが、こ
れらの方法はオリゴ糖の収率が低いか、培養条件
が限定されているなど、実用化の要請に応じられ
ないものである。
本発明者らは、ビフイズス因子として有用であ
ると考えられているガラクトース残基を含むオリ
ゴ糖の生産能の強い微生物を求めて、広く自然界
より微生物の検索を行なつた結果、クリプトコツ
カス(Cryptococcus)属の微生物が培養物中に
ガラクトース残基を含むオリゴ糖であるガラクト
オリゴ糖を大量に蓄積することを認め本発明にい
たつた。
本発明は下記式()()で示されるガラク
トオリゴ糖の(A)及び(B)の両方またはいずれか一方
を含むガラクトオリゴ糖の製造方法であつて、ク
リプトコツカス属に属し、上記ガラクトオリゴ糖
を生産する能力を有する微生物を培養し、培養物
中に上記ガラクトオリゴ糖を蓄積せしめ、次いで
培養物中より上記ガラクトオリゴ糖を分離、採取
するものである。
(A) 式 を有するO−β−D−ガラクトピラノシル−
(1→4)−O−β−D−ガラクトピラノシル−
(1→4)−D−グルコース。
(B) 式 を有するO−β−D−ガラクトピラノシル−
(1→4)−O−β−D−ガラクトピラノシル−
(1→4)−O−β−D−ガラクトピラノシル−
(1→4)−D−グルコース。
本発明に使用する微生物と前記従来の製造方法
に用いる微生物とは、微生物の分類学上明らかに
異なる属に属するものであつて、本発明に使用す
る微生物を用いたガラクトオリゴ糖の製造方法は
過去に報告された例がなく全く新規な製造方法で
ある。
本発明によるガラクトオリゴ糖の製造方法は、
ガラクトオリゴ糖を大量に培養液中に蓄積させる
ばかりか、ガラクトオリゴ糖以外の単糖類、オリ
ゴ糖の生成が極めて少ない製造方法であり、ガラ
クトオリゴ糖の分離、精製、固形化、結晶化が非
常に容易である点からも、従来の欠点を全てカバ
ーした優れたガラクトオリゴ糖の製造方法であ
る。
更に本発明による製造方法においては、培養条
件を適宜コントロールすることにより、前記(A)(B)
のガラクトオリゴ糖を単独または混合物として任
意に生成せしめることが可能である。
以下、本発明のガラクトオリゴ糖の製造方法に
ついて詳述する。
本発明において用いる微生物は、ガラクトオリ
ゴ糖生産能を有するものであり、クリプトコツカ
ス(Cryptococcus)属に属する菌種である。そ
の一例としてクリプトコツカス・ローレンテイ・
バラエテイ・ローレンテイ(Cryptococcus
laurentii var.laurentii)OKN−4(以下OKN−
4という)は上記の特性を有し、ガラクトオリゴ
糖を生産するものであつて、本発明者らにより栃
木県那須群の土壌中より発見された菌種であり、
工業技術院微生物工業技術研究所へ微工研菌寄第
7629号として寄託されている。
OKN−4は次の菌学的性質を有する。
なお、以下に記載の菌学的諸性質の試験は、 J.Lodder;The Yeast(1970) 飯塚広、後藤昭二;酵母の分類同定法
(1969) 長谷川武治;微生物の分類と同定(1975) に準拠し、また分類方法はJ.Lodder;The
Yeast(1970)に準拠して行なつた。
<OKN−4の菌学的性質> (a) 各培地における生育状態 MY液体培地:25℃3日間培養で、細胞の形態
は球、楕円形、伸長形 大きさは(3.0〜5.3)×(4.0〜5.3)μ 多極出芽、islet状の皮膜形成 培地はにごり沈澱を形成 MY寒天培地:25℃1か月培養で、コロニーは
淡いオレンジ色から黄褐色 光沢があり、軟質で、粘稠である。
スライド培養:ポテト・デキスローズ培地で菌
糸、偽菌糸は形成しない。
(b) 子のう胞子の形成: 通常の胞子形成培地上では認められない。
(c) 射出胞子の形成: MY寒天平面培養で認められない。
(d) 生理的性質 (1) 最適生育条件:PH6〜7、温度30℃ (2) 生育の範囲:PH3〜9、温度20〜40℃ (3) 硝酸塩の同化:同化しない (4) 指肪の分解:分解しない (5) 尿素の分解:分解する (6) ゼラチンの液化:液化しない (7) カロチノイドの生成:生成しないか生成し
てもごく僅か (8) 有機酸の生成:生成しない (9) デンプン様多糖類の生成:生成する (10) ビタミンの要求性:ビタミン欠培地で生育
しない (11) アルブチンの分解:分解する (12) シクロヘキシミド耐性:生育しない (13) 37℃での生育:生育する (14) 50%グルコース酵母エキス培地での生
育:生育しない (e) 各炭素源に対する同化性 (1) D−アラビノース + (2) L−アラビノース + (3) D−リボース + (4) D−キシロース + (5) D−グルコース + (6) D−ガラクトース + (7) L−ラムノース + (8) L−ソルボース + (9) 麦芽糖 + (10) シヨ糖 + (11) 乳糖 + (12) メリビオース + (13) セロビオース + (14) トレハロース + (15) ラフイノース + (16) メレジトース + (17) α−メチル−D−グルコシド + (18) 可溶性デンプン ± (19) イヌリン − (20) エタノール + (21) アドニツト + (22) エリトツクス + (23) イノシツト + (24) D−マンニツト + (25) D−ソルビツト + (26) ズルシツト + (27) グリセリン + (28) DL−乳酸塩 − (29) コハク酸塩 + (30) クエン酸塩 − (31) サリシン + (+:よく同化する±:同化が疑わしい−:同
化しない) なお、糖類に対する発酵性はない。
以上の菌学的性質により本菌株はクリプトコツ
カス・ローレンテイ・バラエテイ・ローレンテイ
に属するものと同定された。
本発明における使用微生物としてはOKN−4
はその一例であり、その自然的及び人工的変異株
は勿論、クリプトコツカス属に属する菌種でガラ
クトオリゴ糖生産能を有する微生物は総て本発明
方法において使用することができる。
本発明方法によるガラクトオリゴ糖生産菌の培
養は、通常用いられる固体培地または液体培地が
使用される。本発明に使用される培地は、本倍養
としては炭素源として乳糖若しくは全乳、脱脂乳
のように乳糖を一成分として含有する物質を含む
が、前培養、保存培養としては微生物が同化し得
る炭素源及び消化し得る窒素源、無機塩類、栄養
源などを適宜に含有した培地を用いることができ
る。例えば、炭素源として、ブドウ糖、ソルビト
ール、蔗糖、麦芽糖などを用い、使用菌を充分生
育せしめた後、乳糖及び乳糖含有物質を加えて培
養することも可能である。窒素源としては、酵母
エキス、カゼイン、コーンスチープリカー、大豆
粉、綿実粉、小麦グルテン、ペプトン、肉エキス
などの窒素化合物や(NH42SO4、NH4Cl、尿素
などの無機窒素化合物を、無機塩類としてナトリ
ウム塩類、カリウム塩類、マグネシウム塩類、リ
ン酸塩類などを適宜に用いることができる。更に
ビタミン類や微量金属塩を追加して使用菌の生育
を良好ならしめることができる。
炭素源としての乳糖の濃度は1〜40%の範囲
で、好ましくは3〜30%であり、培養温度はガラ
クトオリゴ糖を生産する範囲内で適宜変更し得る
が、20〜40℃、最適温度としては30℃付近にあ
る。培養液のPHはPH2〜9の範囲内で、好ましく
はPH3〜6であり、培養時間は条件によつて異な
るが1日から6日間程度である。静置培養または
通気攪拌、振とう培養のいずれの方法でも行なう
ことができる。
このようにして得られたガラクトオリゴ糖を含
有する培養物は第1図及び第3図に示すように原
料である乳糖と生成物である前記(A)及び(B)のガラ
クトオリゴ糖が高濃度に蓄積された組成の培養物
であつて、単糖類や上記ガラクトオリゴ糖以外の
オリゴ糖の生成が極めて少ない。
このため、次に述べる通常の分離、分画、精
製、固形化、結晶化手段を容易ならしめ、単位物
質としてのガラクトオリゴ糖を効率よく得ること
ができる。
培養が終了した培養物は菌体を除去してガラク
トオリゴ糖を分離採取する。即ち、培養物中の生
成されたガラクトオリゴ糖の大部分は、菌体外培
養物中に含まれているので、まず培養液を遠心分
離またはケイ藻土濾過などの手段によつて固形物
を除去し、得られる上澄液または濾液よりガラク
トオリゴ糖を採取する。ガラクトオリゴ糖の分
画、精製方法は公知の手段を適宜に利用して行な
うことができる。例えば上記の上澄液または濾液
をイオン交換樹脂で処理して、不純物質を交換体
に吸着させて除去した後、これを減圧濃縮し、濃
縮物を活性炭粉末1:セライト1の混合物をカラ
ムに充填してこれを吸着させ、水で十分に洗浄し
て乳糖及び不純物を除去し、次にエタノールを10
%含む溶出液にてガラクトオリゴ糖の第1溶出物
(以下GO−1という)を溶出させる。次いでエ
タノールを25%含む溶出液にてガラクトオリゴ糖
の第2溶出物(以下GO−2という)を溶出させ
る。
また、上記培養物または上澄液、濾液に乳糖を
同化する微生物を接種し培養して乳糖を消費させ
れば、ガラクトオリゴ糖を容易に高純度にまです
ることもできる。
かくして得られたGO−1の溶出液とGO−2
の溶出液は、常法により、例えば混合したものを
減圧濃縮した後、真空乾燥法、凍結乾燥法により
ガラクトオリゴ糖を固形化することができる。
なお、イオン交換樹脂処理後の液を濃縮して、
シラツプ状となすか、更にこれを真空乾燥法、ス
プレードライ法、凍結乾燥法などにより固形化
し、ガラクトオリゴ糖含有糖混合物とすることも
できる。
GO−1の溶出液を減圧濃縮し、これに含水メ
タノール、アセトンを加えることにより、GO−
1を結晶化することができる。このようにして得
られた結晶は白色の針状結晶で、薄層クロマト法
により単位物質である。
一方、GO−2の溶出液を減圧濃縮し、これを
凍結乾燥すると白色の粉末が得られる。この粉末
は薄層クロマト法により単位物質である。
これらのGO−1(結晶)、GO−2(凍結乾燥粉
末)の理化学的性質は下記の通りである。
<ガラクトオリゴ糖の理化学的性質> (1) 元素分析値: GO−1 C:42.47%H:6.30% GO−2 C:42.81%H:6.40% (2) 分子量: GO−1 504 GO−2 666 分子量はGO−1、GO−2の完全メチル化
体及び完全アセチル化体のマススペクトルより
求めた。
(3) 構成糖の比率: GO−1 グルコース:ガラクトース=1:2 GO−2 グルコース:ガラクトース=1:3 1NHClを用いて加水分解し、生成する単糖
をグルコースはGlucoseB−Test wako(和光
純薬製)法にて、ガラクトースはF−キツト乳
糖/ガラクトース(ベーリングマンハイム山の
内製薬製)にて定量し、その比を求めた。
(4) 全糖に対する還元糖の比率: GO−1 全糖:還元糖=3:1 GO−2 全糖:還元糖=4:1 全糖はフエノール硫酸法にて測定し、還元糖
はソモギー・ネルソン(Somogyi−Nelson)
法にて測定した。
(5) 融点: GO−1 229.5〜230.5℃ (6) 比旋光度: GO−1 [α]25 D+61゜→+39゜ GO−2 [α]25 D+36゜ (7) 紫外線吸収スペクトル: GO−1、GO−2とも特異な吸収はない。
(8) 赤外線吸収スペクトル: KBr法によるGO−1の赤外線吸収スペクト
ルは第2図に示す通りである。
(9) 溶媒に対する溶解性: GO−1、GO−2とも水に易溶、アセトン、
アルコール、クロロホルム、ベンゼンに不溶
で、含水アルコールに難溶である。
(10) 呈色反応: GO−1、GO−2ともアニリン、フタル酸
反応及びアンモア、硝酸銀反応は陽性でニンヒ
ドリン反応及び塩化第二鉄反応は陰性である。
(11) 塩基性、酸性、中性の区別: GO−1、GO−2とも中性である。
(12) 結合様式: (イ) GO−1、GO−2の水素化ホウ素ナトリ
ウム還元物を1NHClを用いて加水分解し、
この加水分解物を薄層クロマトグラフイーで
分析したところ、ガラクトースとソルビツト
が検出された。これにより還元末端はグルコ
ースである。
(ロ) GO−1、GO−2をメチル化分析するこ
とによつて 2,3,4,6−テトラ−O−メチル−
1,5−ジ−O−アセチルガラクチトール 2,3,6−トリ−O−メチル−1,
4,5−トリ−O−アセチルガラクチトー
ル 2,3,6−トリ−O−メチル−1,
4,5−トリ−O−アセチルグルシトール
の3種のアルジトールアセテートが検出さ
れた。
(ハ) GO−1の完全メチル化体の核磁気共鳴ス
ペクトルを分析したところ α−アノマー: δ4.77(1H、J=3.60Hz、H−1(α)) δ4.29(1H、J=6.90Hz、H−1′(β)) δ4.58(1H、J=6.75Hz、H−1″(β)) β−アノマー: δ4.14(1H、J=7.50Hz、H−1(β)) δ4.34(1H、J=6.90Hz、H−1′(β)) δ4.59(1H、J=6.75Hz、H−1″(β)) (ニ) GO−2にβ−ガラクトシダーゼ(ホラ貝
由来、生化学工業製)を作用させると、ガラ
クトース、グルコースに分解された。
一方、α−ガラクトシダーゼ(Morti
erella vinacea由来、生化学工業製)を作用
させても、変化はなかつた。
以上(ロ)、(ハ)、(ニ)の結果より、GO−1、GO
−2の糖−糖間の結合様式はβであることが判
つた。
(13) 物質の色: GO−1 白色の針状結晶 GO−2 白色の紛末 上記の理化学性質からGO−1は前記()式
で示されるO−β−D−ガラクトピラノシル−
(1→4)−O−β−D−ガラクトピラノシル(1
→4)−D−グルコース、GO−2は前記()
式で示されるO−β−D−ガラクトピラノシル−
(1→4)−O−β−D−ガラクトピラノシル−
(1→4)−O−β−D−ガラクトピラノシル−
(1→4)−D−グルコースであることが確認され
た。
以下に本発明を実施例によつて具体的に説明す
るが、本発明はこれに何ら限定されるものでな
い。実施例における、全糖量はフエノール硫酸法
によりグルコース換算で示し、乳糖及びガラクト
オリゴ糖の定量は高速液体クロマトグラフイー
(ポンプは日立製作所製655型、検出器は昭和電工
製SE−31、カラムはLichrosorb−NH2(5μm)
CicaMerk製、溶媒はアセトニトリル:水=65:
35を用い、流速は0.7ml/min)を実施し、ピー
ク面積値より求めた。
実施例 1 500ml容坂口フラスコに滅菌した下記組成Aの
培地80mlを入れたもの10本に、MY寒天斜面培地
に予め2〜3日前培養した前記OKN−4(微工研
菌寄第7629号)を各々一白金耳ずつ植菌し、30℃
で4日間ロータリー振とう培養器で培養した。
培地の組成A ラクトース 50g NH4Cl 2g 酵母エキス 0.2g KH2PO4 0.8g Na2HPO4・12H2O 0.3g MgSO4・7H2O 0.02g 水 1 PH 6.0 得られた培養液800mlを遠心分離機(8000rpm)
により遠心分離を行ない、菌体等の固形物と上澄
液とに分ける。同様にして得たこの上澄液の高速
液体クロマトグラフを第1図に示した。次いで上
澄液を0.45ミクロンのフイルターで濾過した後、
減圧濃縮し、濃縮液100mlを得た。この濃縮液中
には全糖約33g中、乳糖約13g、GO−1約20g
が含まれていた。この濃縮液を直径50mm×高さ
740mmの活性炭カラム(クロマト用活性炭とセラ
イトを1:1に混合し、水でスラリー形態にした
もの)へ300ml/時間の流速で通液した。次いで
4.5の水を500ml/時間の流速で通液し、乳糖及
び不純物を溶出させた後、10%濃度のエタノール
液7を1000ml/時間の流速で通液し、上記活性
炭に吸着されているGO−1を溶出させた。得ら
れた溶出液を減圧濃縮後、凍結乾燥して白色の粉
末15.3gを得た。この粉末にはGO−1であるO
−β−D−ガラクトピラノシル−(1→4)−O−
β−D−ガラクトピラノシル−(1→4)−D−グ
ルコースが約99重量%含まれていた。
実施例 2 実施例1と同様にして得たガラクトオリゴ糖を
含む10%エタノール溶出液を減圧濃縮後、これに
含水メタノール及びアセトンを加えて、約5日間
冷蔵庫に保存すると、白色の針状結晶が得られ、
更に濾過後に結晶を採集してガラクトオリゴ糖の
結晶を約7.8g得た。このものは薄層クロマト法
にて単位物質であつた。得られたGO−1の結晶
のKBr法による赤外線吸収スペクトルを第2図
に示した。
実施例 3 500ml容坂口フラスコに滅菌した下記組成Bの
培地を入れたもの10本にMY寒天斜面培地に予め
3日前培養した前記OKN−4(微工研菌寄第7629
号)を各々一白金耳ずつ植菌し、30℃で6日間ロ
ータリー振とう培養器で培養した。
培地の組成B ラクトース 50g NH4Cl 2g 酵母エキス 3g KH2PO4 0.8g Na2HPO4・12H2O 0.3g MgSO4・7H2O 0.02g 水 1 PH 6.0 得られた培養液をケイ藻土真空濾過により、菌
体等の固形物と濾過液に分けた。同様にして得た
濾過液の高速液体クロマトグラフを第3図に示し
た。濾過液を減圧濃縮し、濃縮液100mlを得た。
この濃縮液中には全糖約30g中、乳糖約9g、
GO−1約13g、GO−2約8gが含まれていた。
この濃縮液を直径50mm×高さ740mmの活性炭カラ
ム(クロマト用活性炭とセライトを1:1に混合
し、水でスラリー形態にしたもの)へ300ml/時
間の流速で通液した。次いで、4.5の水を500
ml/時間の流速で通液し、乳糖及び不純物を溶出
させた後、10%濃度のエタノール液7を1000
ml/時間の流速で通液し、上記活性炭に吸着され
ているGO−1を溶出させた。次いで25%濃度の
エタノール液5を1000ml/時間の流速で通液
し、活性炭に吸着されているGO−2を溶出させ
た。得られたGO−1を含む溶出液とGO−2を
含む溶出液を一緒に減圧濃縮後、凍結乾燥して白
色の粉末15.8gを得た。
実施例 4 実施例3と同様にして得たGO−2を含む25%
エタノール溶出液を減圧濃縮後、凍結乾燥して、
GO−2の白色粉末約4gを得た。このものは薄
層クロマト法にてワンスポツトを示した。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例1で得た培養液中の糖組成を示
す高速液体クロマトグラフ、第2図は実施例2で
得られた結晶GO−1の赤外線吸収スペクトルを
示すグラフ、第3図は、実施例3で得た培養液中
の糖組成を示す高速液体クロマトグラフである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 下記式()()で示されるガラクトオリ
    ゴ糖の(A)及び(B)の両方またはいずれか一方を含む
    ガラクトオリゴ糖の製造方法であつて、 クリプトコツカス属に属し、上記ガラクトオリ
    ゴ糖を生産する能力を有する微生物を培養し、培
    養物中に上記ガラクトオリゴ糖を蓄積せしめ、次
    いで培養中より上記ガラクトオリゴ糖を分離、採
    取することを特徴とするガラクトオリゴ糖の製造
    方法。 (A) 式 を有するO−β−D−ガラクトピラノシル−
    (1→4)−O−β−D−ガラクトピラノシル−
    (1→4)−D−グルコース。 (B) 式 を有するO−β−D−ガラクトピラノシル−
    (1→4)−O−β−D−ガラクトピラノシル−
    (1→4)−O−β−D−ガラクトピラノシル−
    (1→4)−D−グルコース。 2 前記微生物が、クリプトコツカス・ローレン
    テイ・バラエテイ・ローレンテイ
    (Cryptococcus laurentii var.laurentii)OKN−
    4である特許請求の範囲第1項に記載のガラクト
    オリゴ糖の製造方法。
JP59108547A 1984-05-30 1984-05-30 ガラクトオリゴ糖の製造方法 Granted JPS60251896A (ja)

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