JPH03139289A - グルコースの増収方法 - 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］ 本発明はグルコアミラーゼを用いた澱粉糖化において、
グルコースの増収を図る方法に関するものである。

［従来の技術］ グルコースは、通常、澱粉を酸分解あるいはα−アミラ
ーゼを用いた酵素的分解で液化したのち、バッチ方式で
生産されている。更に酵素固定化方式に関しても検討さ
れている。バッチ方式とは、液化澱粉に糸状菌（アスペ
ルギルス属菌、あるいはリゾプス属菌）の産生ずるグル
コアミラーゼを作用させて糖化する方法であり、この糖
化の際に技切り酵素を併用することもある。酵素固定化
方式とは、グルコアミラーゼを種々の担体（キチン、キ
トサン、セラミック、セルロース、イオン交換樹脂ある
いは各種のゲル等）に固定化し、液化澱粉を連続的に糖
化する方法であるが、現状ではグルコースの生成量が９
２〜９３％程度であり、さらにはグルコアミラーゼの逆
合成による二ｍｌの生成がバッチ方式と比べて多いこと
などの多くの問題があり、開発が遅れている。

グルコアミラーゼは澱粉のα−１，４グルコシド結合と
α−１，６グルコシド結合を加水分解できるので、希薄
な澱粉溶液に対しては、完全なグルコースへの分解が期
待できる。しかし、工業的規模における３０〜３５％も
の高濃度の条件下では、生成グルコース量はある一定時
間でピークに達し、その後グルコアミラーゼ自体の逆合
成反応が起こり、生成したグルコースが重合してグルコ
ースの生成量は減少し、通常９３〜９５％程度である。

グルコースの増収を図るために、α−１，６グルコシド
結合を分解する能力を持つ技切り酵素（イソアミラーゼ
又はプルラナーゼ等）を存在させて、澱粉を糖化すると
糖化反応が促進され、グルコースの収量が０．５〜５％
高まることが知られている（特公昭５４−２９５７０．
特公昭５７−３９．特開昭５７−１７４０８９他）。

［発明が解決しようとする問題点］ 澱粉糖化におけるグルコースの収量は上記のように糖化
業界では非常に重要であり、従来よりも更に高収率のグ
ルコースの製造方法が待ち望まれていた。更に詳細には
グルコアミラーゼによる逆合成を抑え、従来よりも更に
グルコースの収量を増す糖化方法の開発が望まれていた
。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らはグルコアミラーゼを用いて、澱粉を糖化す
るに際し、グルコアミラーゼの逆反応によるグルコース
の重合を抑える方法を鋭意検討したところ、糖化の際に
、ムタロターゼ （ＥＣ５，１，３，３）を添加することによって上記の
問題点を解決し本発明を完成した。

グルコアミラーゼは澱粉の非還元末端よりグルコース単
位で加水分解するエキソタイプの酵素であり、このとき
生成する糖のアノマー型はβ−型のみである。また、グ
ルコアミラーゼはグルコースに作用して二＄１！［（マ
ルトースやイソマル）　−ス等）を逆合成する反応をも
触媒するが、このときの反応の基質となるのはβ−Ｄ−
グルコースのみでα−Ｄ−グルコースは反応しない（澱
粉科学。

第２巻、２号、７６〜９２頁、　１９７３年）。

グルコースは溶液状態ではα−型とβ−型が通常は平衡
状態にある。しかし、グルコアミラーゼを用いた糖化反
応によって生成したβ−Ｄ−グルコースは上記に述べた
ようにグルコアミラーゼの逆合成の基質となるため、溶
液中で増大するにしたがって、グルコアミラーゼの逆合
成反応が起こり、生産の目的とするグルコースを逆に消
費してしまうこととなる。そのためα−型及びβ−型の
平衡を触媒するムタロターゼを糖化の場に使用すること
によって、グルコアミラーゼによって生成したβ−Ｄ−
グルコースを速やかに逆合成の基質とはならないα−Ｄ
−グルコースとの平衡状態に移行して二Ｉ！類の生成を
減少させることができる。

本発明は上記の知見を基にして、澱粉またはその派生物
をグルコアミラーゼで糖化してグルコースを製造する方
法において、ムタロターゼを存在させることを特徴とす
るグルコースの増収方法に関する。換言すれば、本発明
は澱粉をグルコースを含むシロップに変換する方法を提
供するものであり、この方法は好ましくはあらかじめ澱
粉に液化工程を施して、澱粉加水分解生成物を形成して
から前記のムタロターゼ並びにグルコアミラーゼ等の糖
化酵素、必要に応じて枝切り酵素よりなる酵素系の存在
下で糖化を行う方法に関する。

本発明の方法について更に詳細に説明する。本発明を使
用する好ましい態様は、澱粉加水分解生成物の乾燥固形
分は少なくとも３０重量％であり、その糖化は通常５５
〜６５°Ｃ，ＰＨ３，５〜５．５で行われるが、使用す
るグルコアミラーゼ、ムタロターゼあるいは枝切り酵素
の作用温度、ｐＨによって適宜変更し、グルコースの収
量が多くなる条件を選ぶことができる。グルコアミラー
ゼの添加量は通常の糖化工程で使用される量でよい。好
ましくは枝切り酵素を通常使用される量、併用してもよ
い。

ムタロターゼの添加量は、糖化条件、各種酵素の組合せ
の変化に応じて添加量を変化させることもできるが、通
常澱粉加水分解生成物中の乾物１ｇ当り０．１〜３単位
が使用される。ムタロターゼは各種糖化酵素と同時に添
加しても良いし、糖化途中で添加することもできる。ま
た、必要に応じて、糖化途中で追加することもできる。

本発明に使用されるムタロターゼは酵素番号でＥＣ５，
１，３，３に分類される酵素であり、種々の動物の腎臓
、植物、微生物などから高度に精製されている。具体的
には、豚腎臓、トウガラシ、アスペルギルス属菌、アシ
ネトバクタ−属菌、ペニシリウム属菌あるいは大腸菌な
どから得られるムタロターゼが知られている。これらの
酵素の諸性質に関しては以下の文献に記載されている。

豚腎臓よりの酵素（Ｆｅｄｅｒａｔｉｏｎ　Ｐｒｏｃｅ
ｅｄｉｎｇｓ＋　２３巻、１６２頁。

１９６４年）、トウガラシよりの酵素（Ｊｏｕｒｎａｌ
　ｏｆＢｉｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ＋　
２４２巻、４２６３−４２６９頁。

１９６７年）、アスペルギルス属の酵素（Ｂｉｏｃｈｉ
ｍｉｃａａｔ　Ｂｉｏｐｈｙｓｉｃａ　Ａｃｔａ、６６
２巻、２８５−２９０頁、　１９８１年）、アシネトバ
クタ−属の酵素（特開昭６ｌ−６７４８７）及びペニシ
リウム属の酵素（Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｂｉｏｌｏｇ
ｉｃａｌＣｈｅｍｉｓｔｒｙ、　２３５巻、　１２１９
−１２２４頁、　１９６０年）等。

本発明にはグルコースの収量が増大するムタロターゼで
あればいずれでも使用できるが、糖化の条件に応じて適
宜選択あるいは組み合わせて用いることもできる。酵素
の純度は、糖化反応に影響を与えない程度に精製されて
いれば良く、必要に応じて安定化剤を添加しても艮い。

本発明が用いられる糖化方式としてはバッチ方式、酵素
固定化方式のいずれにも使用可能であるが、ムタロター
ゼを添加する作用原理やムタロターゼの至適ｐＨや安定
性などを考慮すると酵素固定化方式がより有効と考えら
れる。酵素固定化方式としては糖化に使用される酵素の
１つ以上を適当な担体（キチン、キトサン、セラミック
、セルロース、イオン交換樹脂あるいは各種のゲル等）
に固定化し、カラムや膜としてリアクターに使用して、
液化澱粉を流して糖化を行う。酵素を固定化した担体は
混合して使用するか、固定化していない酵素を液化澱粉
に混合してこの液を固定化酵素担体に流してもよい。酵
素の固定化方法は通常用いられる方法が採用できる。以
下、試験例及び実施例で本発明の詳細な説明するが、本
発明はこれらに限定されるものではない。

試験例１　グルコアミラーゼの逆合成反応に及ぼすムタ
ロターゼの影響 β−Ｄ−グルコース（３０％）１ｍｌを基質としてグル
クザイムＡＦ−６（天野製薬味製）　　（１０ｍｇ／ｄ
）０．５−を作用させる際に、ムタロターゼ（シグマ社
製　豚腎臓由来）０．５ｍｌの存在下と非存在下でのグ
ルコアミラーゼの逆合成反応による二Ｉ！類の生成量を
比較した。反応はｐＨ４，８，２５°Ｃで行い、反応停
止は２％スルホサリチル酸溶液を添加後、加熱した。生
成した三糖類の量はＨＰＬＣを用いて定量した。その結
果を第１図に示す。

これよりムタロターゼを添加した場合は無添加と比較し
て明らかにグルコアミラーゼの逆合成反応が少ないこと
が判る。

試験例２　固定化グルコアミラーゼを用いたマルトース
及びバインデックス＃４の糖化 におけるムタロターゼの影響 アスペルギルス属菌由来グルコアミラーゼ剤グルクザイ
ムＮＬ３　（製品名　天野製薬■製）を限外濾過膜を使
用して１０ｍＭ酢酸緩衝液（ｐＨ５，５）にて脱塩・透
析を行い、同緩衝液で平衡化したＤＥＡＥ−）ヨパール
（製品名　■東ソー製）に吸着させ、更に同緩衝液で洗
浄する。この固定化グルコアミラーゼをジャケット付き
のカラムに充填し、５０°Ｃに保ちながら同緩衝液に溶
解したマルトース及びバインデックス＃４（製品名　松
谷化学■製）（ＤＩＥ２０）を流し、生成物をＨＰＬＣ
（カラム５ＣＲ−１０１Ｎ　　島津製を使用）で分析し
た。ムタロターゼ（天野製薬■製　豚腎臓由来）を終濃
度２単位／戚となるようにマルトースあるいはパインデ
ックス＃４に加えた液も同様に操作してＨＰＬＣで分析
した。尚、マルトースの濃度は３０重量％とじ、パイン
デックス＃４の濃度は２２．５重量％とじ、流速は１時
間当りカラム容量の１．５倍量とした。その結果を第１
表に示す。

第１表 以上のように、固定化酵素方式での糖化においてムタロ
ターゼを使用した時の方がＧｌＣ単ｔ！’）の生成量が
増大することが判る。

試験例３　アスペルギルス属菌由来のムタロターゼの製
造及びこれを用いたグルコアミ ラーゼの逆合成反応に及ぼす影響 アスペルギルス・ニガー（ＩＦＯ−４０６８）　ヲ前記
の文献（Ｂｉｏｃｈｉｍｉｃａ　ｅｔ　Ｂｉｏｐｈｙｓ
ｉｃａ　Ａｃｔａ、６６２巻、２８５−２９０頁、１９
８１年）に記載された方法に従って培養、精製して精製
ムタロターゼを得た。

試験例Ｉのムタロターゼ（シグマ社製）に換えてアスペ
ルギルス由来の精製ムタロターゼを使用して試験例１と
同様に操作した。

その結果は第１図と同様な結果となった。これよリアス
ペルギルス属由来のムタロターゼを添加した場合も試験
例１と同様に無添加と比較して、グルコアミラーゼの逆
合成反応が少ないことが判る。

実施例１ ５０％コーンスターチにアミラーゼＡＨｒアマノ」（製
品名　天野製薬■製）を添加し、蒸気と混合後、９５°
Ｃで１時間反応させ、コーンスターチ液化液を調製した
。得られたコーンスターチ液化液（ＤＨ７，８８χ３３
）にグルクザイムＡＦ−６（天野製薬味製）を乾燥澱粉
１ｇ当り５単位添加し、更にムタロターゼ（天野製薬味
製　豚腎臓由来）を乾燥澱粉１ｇ当り０．３単位添加し
、ｐ）１５．６，５０″Ｃにて糖化を行った。ムタロタ
ーゼは２４時間毎に同単位追加した。同時にムタロター
ゼを添加しない糖化条件と比較した。各条件で３回測定
を繰り返しその平均の反応時間と生成したＧ１及びＧ２
の組成の変化を第３図に示す。糖組成の分析は試験例２
に従った。

これより、ムタロターゼを添加して糖化した場合、明ら
かにＧｌ（単ＩＪりつまりグルコースの生成量が多くな
り、しかも時間経過によってグルコアミラーゼの逆合成
反応で生成するＧ２（二ｔＪりつまりイソマルトースの
生成を抑えていることが判る。

実施例２ 実施例１において使用したムタロターゼの代わりに試験
例３において調製した精製ムタロターゼを使用し、実施
例１と同様に操作した。

その結果、実施例１と同様な結果が得られた。

実施例３ 実施例１で調製したコーンスターチ液化液にグルクザイ
ムＡＰ−６を乾燥澱粉１ｇ当り５単位添加し、プルラナ
ーゼ「アマノ」　（製品名　天野製薬■製　クレブシェ
ラ・ニューモニエ由来のプルラナーゼ）を乾燥澱粉１ｇ
当り０．１単位、更にムタロターゼを乾燥澱粉１ｇ当り
０．３単位添加し、ｐ）１５．６．５０°Ｃにて糖化を
行った。ムタロターゼは２４時間毎に同単位追加した。

同時にグルコアミラーゼのみを用いる糖化条件とグルコ
アミラーゼと技切り酵素を使用する糖化条件と比較した
。各条件で３回測定を繰り返しその平均の反応時間と生
成したＧ１及びＧ２の組成の変化を第２図に示す。

１！組成の分析は実験例２に従った。

これより、技切り酵素を添加する糖化条件においても更
にムタロターゼを添加して糖化する事によって、明らか
にＣｔつまりグルコースの生成量が多くなり、しかも時
間経過によってグルコアミラーゼの逆合成反応で生成す
る０２つまりイソマルトースの生成を抑えていることが
判る。

実施例４ 実施例３において使用したムタロターゼの代わりに試験
例３において調製した精製ムタロターゼを使用し、実施
例３と同様に操作した。

その結果、実施例３と同様な結果が得られた。

［発明の効果］ 本発明により、澱粉糖化においてムタロターゼを併用す
ることによってグルコアミラーゼの逆合成を抑えグルコ
ースの収量を増大することが可能となり、糖化業界に多
大な効果をもたらすものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は試験例１の結果を示すものであり、Ｏ−はムタ
ロターゼが添加されたときの三糖類の生成量を示し、−
・−はムタロターゼが添加されないときの三糖類の生成
量を示し、−八−はその比率を示すものである。第２図
は実施例１の結果を示すものであり、−〇−はムタロタ
ーゼが添加されたときの０１の生成量を示し、−ローは
ムタロターゼが添加されないときのＧｌの生成量を示し
、−・−はムタロターゼが添加されたときのＧ２の生成
量を示し、−閣一はムタロターゼが添加されないときの
０２の生成量を示すものである。 第３図は実施例２の結果を示すものであり、−〇−はグ
ルコアミラーゼ、プルラナーゼ及びムタロクーゼが添加
されたときの０１の生成量を示し、−ローはグルコアミ
ラーゼ及びプルラナーゼが添加されたときのＧ１の生成
量を示し、−へ一はグルコアミラーゼのみのときのＧ１
の生成量を示し、−・−はグルコアミラーゼ、プルラナ
ーゼ及びムタロターゼが添加されたときの０２の生成量
を示し、−ム一はグルコアミラーゼ及びプルラナーゼが
添加されたときのＧ２の生成量を示すものであり、−■
−はグルコアミラーゼのみのときのＧ２の生成量を示す
ものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）澱粉またはその派生物をグルコアミラーゼで糖化し
   てグルコースを製造する方法において、ムタロターゼを
   存在させることを特徴とするグルコースの増収方法。