JPH03292895A - イソマルトオリゴ糖含有シラップおよびイソマルトオリゴ糖の製造方法 - Google Patents

イソマルトオリゴ糖含有シラップおよびイソマルトオリゴ糖の製造方法

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JPH03292895A
JPH03292895A JP2093717A JP9371790A JPH03292895A JP H03292895 A JPH03292895 A JP H03292895A JP 2093717 A JP2093717 A JP 2093717A JP 9371790 A JP9371790 A JP 9371790A JP H03292895 A JPH03292895 A JP H03292895A
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剛裕 海野
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  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

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、甘味料並びに健康食品として用いられるイソ
マルトオリゴ糖含有シラップおよびイソマルトオリゴ糖
の製造方法に関する。
[従来の技術J 近年、イソマルトースやパノースなどの分岐オリゴ糖が
難消化性で、しかも抗う触性を有する非発酵性糖質とし
て、また、ヒト腸内有用細菌であるビフィズス菌の増殖
因子として注目を集めている。また、α−1,6−グル
コシド結合のみから構成されるグルコ3糖であるイソマ
ルトトリオースも、抗う触性甘味料、ヒト腸内のビフィ
ズス菌増補因子、あるいは研究用試薬、また、保温性が
極めて高いので有効な保温剤などとしての用途が期待で
き、その効率的な製造方法の開発が望まれている。
従来、分岐オリゴ糖の製造方法としては、例えばイソマ
ルトースの場合、マルトースまたはマルトースシラップ
などを原料として、アスペルギルス・= i −(組匣
I上」曲直)などのカビ起源のトランスグルコシラーゼ
(α−グルコシダーゼ)を作用させる方法[J、H,P
azur and T、Ando。
Methods in Carbohydrate C
hemistry、 Vol、  I 。
319 (1962) 、  特開昭61−21934
5号参照]、あるいは、50%以上の高濃度グルコース
溶液にグルコアミラーゼを作用させて調製する方法(特
開昭61−124389号、特開昭61−219392
号参照)などが採用されている。
「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、これらの方法で生成される分岐オリゴ糖
は、a−1,6−グルコシド結合からなるイソマルトー
スおよびa−1,4−グルコシド結合と(12−1,6
−グルコシド結合からなるパノースなどが主成分であり
、α−1,6−グルコシド結合のみがら構成されるイソ
マルトオリゴ糖だけを生成させることは、不可能であっ
た。
また、α−1,6−グルコシド結合を多く含むグルコー
スポリマーであるアミロペクチン、グリコーゲン、プル
ランまたはデキストランなどを原料として、酵素または
酸を用いる加水分解後、各種の分画技術、例えばゲル濾
過クロマトグラフィーカチオン交換樹脂クロマトグラフ
ィーおよびカーボンカラムクロマトグラフィーなどを適
用して調製する方法も知られている。
しかしながら、上記の方法で得られるa−1,6グルコ
シド結合のみからなるイソマルトオリゴ糖の収率は非常
に低く、がっ生産コストも高いという問題点があった。
したがって、本発明の目的は、イソマルトオリゴ糖を高
純度かつ高収率で製造できるようにしたイソマルトオリ
ゴ糖含有シラップおよびイソマルトオリゴ糖の製造方法
を提供することにある。
[課題を解決する手段」 上記目的を達成するため、本発明のイソマルトオリゴ糖
含有シラップの製造方法は、デキストランを酸処理して
デキストラン分子中のα−1,6−グルコシド以外の結
合を選択的に分解する工程と、この酸処理したデキスト
ラン溶液に、エンドデキストラナーゼまたは担体に固定
化したエンドデキストラナーゼを作用させて酵素反応を
行う工程とを含むことを特徴とする。
この場合、上記生成糖は、グルコース、イソマルトース
、イソマルトトリオースおよび高級イソマルトデキトリ
ンからなり、糖組成中におけるイソマルトオリゴ糖の含
有量が70%fw/w)以上であることが好ましい。
また、本発明のイソマルトオリゴ糖の製造方法は、デキ
ストランを酸処理してデキストラン分子中のα−1,6
−グルコシド以外の結合を選択的に分解する工程と、こ
の酸処理したデキストラン溶液に、エンドデキストラナ
ーゼまたは担体に固定化したエンドデキストラナーゼを
作用させて酵素反応を行う工程と、この酵素糖化液を分
画用カラムまたは分画用膜に通過させる工程とを含むこ
とを特徴とする。
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明において、原料として用いられるデキストランは
、グルコースが主にa−1,6−グルコシド結合で連結
した多糖であるが、その分子中にはσ−1,2−,a−
1,3−およびa−1,4−グルコシド結合も一部存在
することが明らかにされている[R,L。
Sidebotham、 Adv、Carbohydr
、Chem、Biochem、、 30゜371+19
741 ?照]。したがって、デキストラン分子にデキ
ストラナーゼを直接作用させた場合には、a−1,6−
グルコシド結合以外の結合箇所で反応が停止し、せいぜ
い30%程度の分解率しが得られない。
すなわち、第1図には、0.25%濃度および2.0%
濃度の各デキストラン溶液に、糸状菌フザリウム(Fu
sariuml属起源の新規エンドデキストラナーゼ(
特願平1−224262号参照)を直接作用させた場合
における、反応時間と分解率との関係が示されている。
図中、Aは0.25%濃度のデキストラン溶液を用いた
場合の結果であり、Bは20%濃度のデキストラン溶液
を用いた場合の結果である。このように、デキストラン
にエンドデキストラナーゼを直接作用させた場合には、
その分解率がほぼ30%付近で停止することがわかる。
そこで、本発明者らは、鋭意検討した結果、先ず、デキ
ストラン分子中のα−1,6−グルコシド以外の結合、
すなわちα−1,2−、α−1,3−およびα−1,4
−グルコシド結合を酸処理により選択的に分解した後に
、例えば上記の糸状菌フザリウムiFusariuml
属起源の新規エンドデキストラナーゼを作用させること
により、グルコース、イソマルトース、イソマルトトリ
オースおよび高級イソマルトデキトリンからなり、糖組
成中におけるイソマルトオリゴ糖の含有量が70%fw
/w)以上である酵素糖化液が得られることを見いだし
た。また、この酵素糖化液を分画用カラムまたは分画用
膜を通過させ、それぞれのイソマルトオリゴ糖画分を集
めることにより、イソマルトオリゴ糖を高収率で生産で
きることを見いだした0本発明は、これらの事実に基づ
いてなされたものである。
本発明の原料であるデキストランは、例えば[デキスト
ランT2O00J  (商品名、ファルマシア/ LK
B社製)などの市販品を使用することができる。また、
デキストラン生合成菌であるロイコノストック・メツセ
ンチロイデス(Leuconostoc+++esen
teroides )などを用いて、下記文献記載の方
法により、スクロースを炭素源として、培養することに
より調製することも可能である[E、J。
Hehre、 5cience、 93.237 (1
941)、  E、J、Hehreand J、Y、S
ugg、 J、Exptl、med、、 75.339
 (19421゜A、Jeanes et al、、 
J、Biol、Chem、、 176、603T194
81参照]。
本発明においては、デキストランを酸処理してデキスト
ラン分子中の(2−1,6−グルコシド以外の結合を選
択的に分解する。この場合、酸としては塩酸、硫酸など
各種のものが使用できる。また、酸の濃度は0.04〜
0.5Nが好ましく、さらには0.05〜0.3Nが好
ましい。処理温度は、90〜io。
℃が好ましく、95〜100℃がより好ましい。さらに
処理時間は、1〜10時間程度が好ましく、2〜7時間
がより好ましい。したがって、酸処理は、所定の規定濃
度の酸に一定濃度にデキストランを溶解し、上記のよう
な条件下で処理することにより行なうことができる。な
お、各種のα−グルコビオースを0.IN塩酸を用いて
、99.5士0.1°Cで処理した場合、それぞれの結
合様式の酸分解における速度を、擬−次反応の速度定数
にで比較すると、a −1,2−、a−1,3−および
a−1,4−グルコシド結合が、a−1,6−グルコシ
ド結合に先立って選択的に分解される[M、L、Wol
from et al、、 CerealCheIll
、、 40.82 f1963)、千葉ら、澱粉科学、
25゜105 f19781参照]。
次に、上記のようにして酸処理したデキストラン溶液を
アルカリで中和した後、エンドデキストラナーゼ (1
,6−a −D−Glucan 6−glucano−
hydrolase、 EC3,2,1,11] によ
る酵素反応を行う。
本発明で使用するエンドデキストラナーゼは、デキスト
ランを加水分解し、主としてイソマルトトリオースを生
成する酵素で1例えば糸状菌フザリウム(Fusari
uml属に属するエンドデキストラナーゼ生産菌または
その突然変異株を培養培地に接種し、所定の培養条件下
で培養後、当該培養物から採取することができる。かか
るエンドデキストラナーゼ生産菌としては、例えばFu
sarium sp。
株(特願平1−224262号参照)が好ましく採用さ
れる。この菌株は、工業技術院微生物工業技術研究所に
、微工研菌寄第10976号(FERM P−1097
6+として寄託されている。
本菌株を用いたエンドデキストラナーゼの製造は、例え
ば次のようにして行うことができる。まず、1.0%デ
キストラン(8糖70) 、 0.3%ポリペプトン、
03%イーストエクストラクト、 0.2%NH4NO
3,0,05%Mg5044H20,0,04%CaC
l2・2H20,0,1%に82P04からなる培養借
地(pH5,51312を、5I2のジャーファメンタ
ーに仕込み、糸状菌Fusarium sp  の前培
養液(25℃、3日間培養) I00++1を添加して
、1.lvvm、 110rpmにて25℃、5日間培
養する。培養後、培養液を高速冷却連続遠心分離にかけ
て菌体を除去し、無細胞上演液を得る0本上清液を限外
濾過膜で約20倍に濃縮して、粗酵素液として用いるこ
とができる。
なお、デキストランを加水分解して、主としてイソマル
トトリオースを生成するデキストラナーゼ生産菌として
は、前記したフザリウム(FusariumJ属以外に
、アスペルギルス・カルネウス(知且肛担1堕s ca
rneusl [D、Tsuru et旦1.J。
Biochem、、 71.653 f19721] 
、ブレビバクテリウム°フスクム(Brevibact
erium fuscum var。
dextranlyticu+wl [M、Sugiu
ra et al、、 Biochem。
Biophys、 Acta、 350.6N1974
1] 、フラボバクテリウム属(Flavobacte
rium sp、l  [M、Kobayasi et
al、、 Agric、 Biol、f:hem、、 
47.2585(198311などが知られており、本
発明の場合、いずれの起源の酵素でも有効に使用するこ
とができる。
フザリウム(Fusariuml属起源の新規エンドデ
キストラナーゼ(特願平1−224161号)の反応条
件について述べると、反応液のpnは、好ましくは5.
0〜8.0、より好ましくは6.0〜7.0がよい。
また、反応温度は、好ましくは25〜45℃、より好ま
しくは30〜40℃がよい、また、基質であるデキスト
ランに対するエンドデキストラナーゼの添加量は、基質
IB当り、好ましくは0.04単位以上、より好ましく
は0.4単位以上とする。なお、本発明において、酵素
力価を示す1単位とは、最終濃度0.25%の[デキス
トランT2O00Jを基質とし、30℃、pH6,4で
酵素反応を行い、1分間に1μmolのグルコースに相
当する還元力を生成する酵素量を示すものとする。
また、基質として用いるデキストラン溶液の濃度は一般
に、0.1〜4.0%が好ましく、より好ましくは0.
25〜2.5%が有効である。反応時間は、上記の条件
下で通常3〜24時間である。
また、酵素反応は、デキストラン溶液に酵素液を添加し
て回分式で行ってもよいが、特定の担体に固定したエン
ドデキストラナーゼにデキストラン溶液を通液して連続
式で行うこともできる。エンドデキストラナーゼを固定
化する担体としては、例えば[タイヤイオンHP−50
J  (商品名、三菱化成工業)や「デュオライトS−
761J  (商品名、ダイヤモンドジャムロック社製
)や、キトサンビーズ(商品名[キトパール BCII
  3005゜3006゜3007.3505.350
7J 、富士紡績製)などの市販の吸着樹脂を用いるこ
とができる。
このようにして得られた反応液中には、通常、イソマル
トトリオースを主体とし、その他イソマルトースなどの
α−1,6−グルコシド結合のみからなるイソマルトオ
リゴ糖が70%(w/m1以上含まれており、それ以外
はグルコースと高級イソマルトデキストリンとからなっ
ている。また、イソマルトトリオースは、通常、50%
fw/w1以上含有されている。なお、ここで高級イソ
マルトデキストリンとは、グルコースの重合度4以上の
イソマルトデキストリンを意味する。
この糖液は、例えば活性炭による脱色およびイオン交換
樹脂による脱イオンを行って、そのままシラップとして
、また、還元処理して糖アルコルとして使用することが
できる。
さらに、必要により、ゲル濾過クロマトグラフィー、カ
ーボンカラムクロマトグラフィー、カチオン交換樹脂カ
ラムクロマトグラフィーを用いたり、または、膜分画法
や晶析法などを用いることにより、高純度のイソマルト
オリゴ糖を容易に調製することができる。
「実施例」 実施例1 市販デキストラン「デキストランT2O00J  (商
品名、ファルマシア/ LKB社製)20gを0.2N
塩酸320mβに溶解した後、沸騰水浴中(100℃)
で4時間処理し、デキストランの加水分解を行った。次
いで、2M水酸化ナトリウムを用いて中和後、蒸留水を
加えて全量を400mβとし、5%FW/Vl 溶液を
調製して基質溶液とした。
次いで、上記基質溶液150mβに、等量の25 mM
Mcllvaine緩衝液(pH6,41に溶解した前
記糸状菌Fusarium sp、起源の新規エンドデ
キストラナーゼ溶液(特願平1−2241.61号記載
の酵素)300単位を添加し、35℃で20.40分間
、1.3.6.20時間、それぞれ反応を行った1反応
液中の生成糖組成の経時的な変化を、高速液体クロマト
グラフィーにより分析した結果を第2図に示す。
第2図から明らかなように、本実験条件下では、所要の
イソマルトオリゴ糖生成に要する反応時間は3時間で十
分であり、反応3時間内に生成された糖組成を第1表に
示す。
なお、高速液体クロマトグラフィーの条件は、以下の如
くである。
カラム:4m1nex HPX−42A(7,8mm 
 x 300mm1移動相:脱イオン水 流 速: 0.6mff /mim ミロカラム 30 kg/cm” カラム温度ニア0℃ 検出器:示差屈折計(■島津製作所製、商品名rRID
−6AJ ) 分岐生成糖は、デキストランの酸による部分加水分解物
を標準物質として、ベーパークロマトグラフィーおよび
高速液体クロマトグラフィーにより構造確認を行ったと
ころ、すべてα・1.6−グルコシド結合からなるイソ
マルトオリゴ糖であった。
実施例2 実施例1で用いた基質溶液150IIIβに、等量の2
511!! Mcllvaine緩衝液(pH6,41
に溶解した、前記糸状菌Fusarium sp、起源
の新規エンドデキストラナーゼ溶液30単位を添加し、
35℃で24時間反応を行った。反応終了後の反応液中
の生成糖組成を実施例1と同様の方法で分析した。得ら
れた結果を第1表に示す。
実施例3 実施例1で得られた反応液(250nIp!、)を活性
炭で脱色後、イオン交換樹脂で脱イオンした。さらに、
ロータリーエバポレーターにより濃度60%FW/Vl
 にまで濃縮した。次いで、ジャケット付きカラム(2
,Ox  120cm)にカチオン交換樹脂rDowe
x 99J  (Na”型、ダウケミカル社製)を充填
した後、樹脂量当り5.9%(w/vlの固形分量を負
荷し、温度75℃、空間速度(SV、 5paceVe
locitylO,34hr”の条件下で分画し、それ
ぞれの2イソマルトオリゴ糖画分を集めた。その際の生
成糖組成を第1表に示す。
実施例4 固定化用担体として[キトバールB(J 3505J(
商品名、富士紡績■製)を用い、25mMMcllva
ine緩衝液(pH6,4)で充分に平衡化した後、担
体1gf湿重量)当り、前記糸状菌Fusarium 
sp、起源の新規エンドデキストラナーゼ(特願平1−
224161号)を同上緩衝液に溶解して1000単位
添加し、室温で1時間往復振盪(120ストロ一ク/分
、3 cm幅)して、担体に酵素を吸着させた。その後
、濾紙で濾過し、得られた固定化酵素を上記緩衝液でタ
ンパク質が溶出しなくなるまで洗浄した。
こうして得られた固定化酵素10mβをガラスカラム(
1,5X  10 crn  l に充填した、次に、
実施例1の場合と全く同一条件下で調製した基質溶液に
、防腐剤としてアジ化ソーダを、ロー02%濃度になる
よう添加した。この基質溶液を上記カラムに温度45℃
、空間速度0.2〜0.3hr−’の条件下で連続通液
した。7日間にわたる連続通液後の反応液の糖組成を第
1表に示す。また、40日間連続通液し、固定化酵素の
半減期を計算した結果、約40日であった。
第1表  糖組成  [%(w/wl ]上記第1表の
結果から、イソマルトースおよびイソマルトトリオース
を合わせた量が糖組成中の70%(w/wl Jd上で
あり、イソマルトトリオースの量は50%fw/w1以
上であることがわかる。
実施例5 実施例1で調製した基質溶液70 mj2に等量の25
mM Mcllvaine緩衝液(pH6,41に溶解
した前記Fusariua+ sp、起源の新規エンド
デキストラナーゼ溶液140単位を添加し、35℃で2
4時間反応を行った0反応終了後、反応液を100℃、
 10分間加熱処理して、酵素反応を停止した。
上記処理液を水冷後、高速冷却遠心分離(1500Xg
、20分間)にかけて不溶性物質を除去し、さらにグラ
スフィルター(G3)を通過させることにより、透明な
生成糖溶液を調製した。次いで、全試料溶液(約140
mりをカーボン−セライトカラム(5,OX  50 
ca+ )にのせ、エチルアルコールの濃度を段階的に
上昇させ、■溶出分画を5(l mβとして、各イソマ
ルトオリゴ糖を分画精製した。
それぞれの分画中に含まれる全糖をフェノール硫酸法[
M、Dubois et al、、 Anal、にhe
m、、 28.350(1956)l照]を用いて、グ
ルコース換算として定量した結果を第3図に示す。図中
、−・−はイソマルトトリオース、−■−はイソマルト
ース。
−口−はグルコース、−〇−は高級イソマルトデキスト
リンのそれぞれの生成率を表わす。
また、この実験の結果、イソマルトース(5% EtO
Hで溶出される画分)およびイソマルトトリオース(1
0% EtOHで溶出される画分)を、それぞれ380
a+gおよび]、600mgの収量で得た。そして1両
イソマルトオリゴ糖のカーボン−セライトカラム法によ
る回収率は、いずれも95%以上であった。
「発明の効果」 以上説明したように、本発明によれば、デキストランを
酸処理してデキストラン分子中のa−1,6−グルコシ
ド以外の結合を選択的に分解し、この酸処理したデキス
トラン溶液に、エンドデキストラナーゼまたは指体に固
定化したエンドデキストラナーゼを作用させて酵素反応
を行うことにより、イソマルトトリオースを主体とし、
その化イソマルトースなどのα−1,6−グルコシド結
合のみからなるイソマルトオリゴ糖が70%(W/m1
以上含まれており、それ以外はグルコースと高級イソマ
ルトデキストリンとからなるイソマルトオリゴ糖含有シ
ラップを高収率で生産することができる。また、上記の
酵素糖化液を分画用カラムまたは分画用膜に通過させて
、それぞれのイソマルトオリゴ糖両分を集めることによ
り、精製イソマルトオリゴ糖を高収率で得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、0.25%および2.0%デキストラン溶液
を基質としてFusarium sp起源のエンドデキ
ストラナーゼを作用させた場合の分解率の経時変化を示
す図である。 第2図は、酸処理後の2.5%デキストラン溶液を基質
としてFusarium sp、起源のエンドデキスト
ラナーゼを作用させた際に得られる生成糖組成の経時変
化を示す図である。 第3図は、本発明の実施例5で得られた酵素糖化液のカ
ーボンカラムクロマトグラフィーにおける溶出パターン
を示す図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)デキストランを酸処理してデキストラン分子中の
    α−1,6−グルコシド以外の結合を選択的に分解する
    工程と、この酸処理したデキストラン溶液に、エンドデ
    キストラナーゼまたは担体に固定化したエンドデキスト
    ラナーゼを作用させて酵素反応を行う工程とを含むこと
    を特徴とするイソマルトオリゴ糖含有シラップの製造方
    法。
  2. (2)特許請求の範囲第1項において、生成糖が、グル
    コース、イソマルトース、イソマルトトリオースおよび
    高級イソマルトデキトリンからなり、糖組成中における
    イソマルトオリゴ糖の含有量が70%(w/w)以上で
    あるイソマルトオリゴ糖含有シラップの製造方法。
  3. (3)デキストランを酸処理してデキストラン分子中の
    α−1,6−グルコシド以外の結合を選択的に分解する
    工程と、この酸処理したデキストラン溶液に、エンドデ
    キストラナーゼまたは担体に固定化したエンドデキスト
    ラナーゼを作用させて酵素反応を行う工程と、この酵素
    糖化液を分画用カラムまたは分画用膜に通過させる工程
    とを含むことを特徴とするイソマルトオリゴ糖の製造方
    法。
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