JPH0377896A - 糖混合物からの高純度オリゴ糖の製造方法 - 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） 本発明はオリゴ糖を含む糖混合原液から高純度のオリゴ
糖を製造する方法に関する。

（従来の技術） オリゴ糖は低カロリー食品や、ビフィズス菌増殖因子ど
して、或いは食品のボディ・−材として最近注目されて
いる。

斯かるオリゴ糖は天然に存在するものの他に、各種酵素
反応及び化学反応によって製造される。

しかｌノながら、これらオリゴ糖は多量の非オリゴ糖成
分（例えばフラクトオリゴ糖の場合は、Ｑ！、糖及び２
糖、イソマルトオリゴ糖の場合は単糖）を含んでいる。

このため非オリゴ糖成分を除去１ノで高純度のオリゴ環
とする必要があり、その方法として従来からクロマトグ
ラフィー法や結晶法が使われている。

クロマトグラフィー法は、イオン交換や各種ゲルを用い
、各糖分子間の分子量の違いを利用１ノて分子篩の原理
でオリゴ環と単糖等を分離するようにしたものであり、
結晶法は各糖分子の溶解度の違いを利用し、糖混合液を
次第に加熱濃縮して析出した成分をその都度除くように
したものである。

またオリゴ糖の製法ではないが高純度のマルト−スを膜
を利用して得る方法とｌノで特開昭４８−４６４１号及
び特１用昭５２−５７３４４号に開示される方法が知ら
れている。

これらの方法はマルトースを低分子量糖類混合物として
半透膜、或いはある程度溶質を透過するルーズ逆浸透膜
を透過１ｔしめ、へイマルトースシラップからマルト・
−スを分〔するようにしたものである。

（発明が解決Ｉ〕ようとする課題） 上述した従来法のうちクロマトグラフィーは、分離後の
ｍ縮操作が面倒であり、結晶法は結晶化作業に多大な熱
量を要しエネルギーコスト面で不利があり且つ各糖分子
間の分離性能が低いため歩留りが悪く工業化の点で不利
である。

一方、膜を用いた従来法をその＊まオリゴ糖の分離精製
に利用しようどしても、オリゴ環と非オリゴ糖（低分子
量糖類）とは重合度が近接し分子量に大きな差がないた
め、オリゴ糖を含んだ精混合液から単糖のみ、或いは単
糖と２糖のみを効率良く分離することはでき・ず、特に
１０ｗ／ｖ本（溶液１００ｃｃ中の糖ｇ数）以上の高濃
度領域における糖混合溶液からのオリゴ糖の選択的分離
が現在のオリゴ糖の分離精製における最大の課題となっ
ている。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決すべく本発明者は、所定範囲の食塩阻止
率を示すルーズ逆浸透膜を用いれば高い選択比でもって
単１１Ｆｒシ＜は単糖と２糖をオリゴ糖混合原液から分
離できること、更には従来の膜分離にあっては透過流束
が増大すれば阻止率は低下するが上記のルーズ逆浸透膜
を用いてオリゴ糖の分離を行う場合には、所定の濃度範
囲では透過流束が増大しているにもかかわらず阻止率も
高くなる部分があるという知見に基づき本発明を成した
ものである。

即ち本発明の要旨は、濃度が１０〜５０　ｗ／ｖ零で温
度が１０〜７０℃のオリゴ糖混合原液を調整し、この原
液を１５〜１００　ｋｇｆ／ｃ■２の圧力でもって食塩
阻止率が１０〜７０％を示すルーズ逆浸透膜を備える膜
モジエールに供給し、クロスフロー濾過方式にて単糖或
は単糖と２１１の低分子量糖類を透過せしめて排除する
ようにした。

（作用） ルーズ逆浸透膜を備える膜モジエールの１次側に所定圧
で原液を供給すると、原液中の低分子量糖類が膜を透過
する。したがりて蒸発や凝固等の相変化や熱的変化を伴
わずに、非透過液中のオリゴ糖純度を高めることができ
る。

（実施例） 以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図は本発明方法を実施する分離装置の全体図であり
、図中１はリザーバタンク、２はポンプ、３は膜モジュ
ール、４はリザーバタンク内の原−液の温度を一定に保
持する恒温装置、５は水供給タンク、６は圧力ゲージ、
７は調整バルブ、８はフローメータであり、膜モジュー
ル３は逆浸透膜と限外濾過膜の中間的な性格をもつルー
ズ逆浸透膜９を備え、その形態としては平膜型、スパイ
ラル型、チエ−ブラー型及び中空系型等を目的に合せ任
意に選択する。

以上の如き分離装置を用い、例えばオリゴ環（ＧＦｎ）
と低分子量糖類（Ｇ）とが混合した原液をリザーバタン
ク１から膜モジエール３め１次側に供給し、原液中の低
分子量糖類（Ｇ）については膜モジュール３のルーズ逆
浸透膜９を通過せしめて除去し、非透過液については再
びリザーバタンク１に戻すとともに透過液に相当する量
だけの水を水供給タンク５からリザーバタンク１に加え
る定容連続濾過方式によって原液中のオリゴ環（ＧＦｎ
）の割合を高める。

そして、上記の方法を実施するにあたっては以下の条件
で行う。

原液中に含まれるオリゴ糖混合物はグルコース、フルク
トース、ガラクトース、マンノース及びキシロースのう
ちの少なくとも１種以上を含むものを選定し、またオリ
ゴ環としてはマルトオリゴ糖、イソマルトオリゴ糖、ラ
ミナリオリゴ糖、セロオリゴ糖、ガラクトオリゴ糖、キ
シロオリゴ糖、フラクトオリゴ糖、大豆オリゴ糖又はグ
アーオリゴ糖のうちのいずれかを選定する。

原液の糖濃度については１０〜５０ｗ／ｖ！（１０〜５
０”　Ｂｒ１ｘ）　トｔ、る。この理由を以下のｃ表１
］及び第３図に基づいて説明する。ここで第３図は横軸
を原液の濃度、縦軸を透過流束及び阻止率としたグラフ
である。

［表１］ ［表１］及び第３図から明らかなように、糖濃度が１０
ｗ／ｖ零未満となると透過流束については大きくなるが
、阻止率及び選択比（Ａ／Ｂ）が低下し、ルーズ逆浸透
膜を透過する水の量が多くなり過ぎ、コスト面から不利
となる。また糖濃度が５０　ｗ／ｖ零を超えると透過流
束が極端に低下し、且つ阻止率も大幅に低下するため、
目的とするオリゴ糖の透通見が５くなる。したがりて原
液の糖濃度は１０−・５　Ｏｗ／ｖ！にとすべきであり
、特に選択比（Ａ／Ｂ）が極大となる３０胃／Ｖち付近
が最も好ましい。尚［表１］において濃度５０ｗ／時に
おける低分子量糖類（Ｇ）の透過率が１００を超えてい
るのは、水分子よりも低分子量糖類の方が先（多量）に
ルーズ逆浸透膜を透Ａしたことを示す。

原液の温度は１Ｏ−７０℃とする。これは１０℃未満に
すると原液の粘度が高くなりすぎてポンプによる供給が
困難どなり、逆に７０℃を超えると膜モジュール３を構
成する部品の耐熱性に問題が生じることによる。

膜モジュール３に供給する原液の圧力（膜モジ５、−ル
の１次側圧力）は１５〜１００　ｋｇｆ／ｃｍ”とする
。この理由は圧力を１５　ｋｇｆ／ｃ１２未満どした場
合には上記の濃度範囲での浸透圧に打ち勝つことができ
ず、低分子量糖類を透過させることとができず、また１
　Ｏ０Ｊｆ／ｅｓ＋２を超える場合には膜モジ５．−ル
の耐久力の点で連続的な濾通が出来なくなるおそれがあ
ることによる。

またルーズ逆浸透膜としては食塩の阻止率が１０〜７０
％を示すものを用いる９以上の食塩阻止率としたのは、
この範囲の阻止率のルーズ逆浸透膜を用いることで、単
糖のみ又は単旧と２糖のみを原液から分前除去できるこ
とによる。尚、単糖のみ、、、或いは単糖と２糊のみと
いっても濾過方式である以上透過液中にはオリゴ環も含
まれる。

要は選択比（Ａ／Ｂ）の問題である。モして、ルーズ逆
浸透膜の食塩阻止率を目的とするオリゴ糖の種類に応じ
て上記の範囲で変更する。例λばフラク（・オリゴ糖を
得る場合には低めの阻止率のルーズ逆浸透膜を選定して
主に単糖及び２糖を除去し、イソマルトオリゴ着を得る
場合には高めの阻止率のルーズ逆浸透膜を選定して主に
ＪＰ−糖を除去する。

以上の要求を満足するルーズ逆浸透膜の具体例としては
東し５Ｏ−２００，ＤＤＳＨＣ−５０，日東電工ＮＴド
ア２５０、　Ｎ’！：Ｒ＝７４５０．三菱レイａ　：ｚ
ｔ４８Ｇ−５，Ｄｅｓａｌｉ−ｎａｔｉｏｎ　Ｇ−１０
等がある。

第２図は本発明方法を実施する他の分離装置の全体図を
示すものであり、第１図に示１）た装置にあっては非透
過液については再びリザーバタンク１に戻す循環方式を
採用したが、、第２図に示ず装置にあフては膜量ジコ、
−ル３を複数個直列に配置し、上流側の膜モジ５．−ル
の非透過液を上流側の膜モジコ、−ルに供給するように
している。尚この実施例にあっても各膜モジコ、−・ル
３に供給する液の糖濃度を一定範囲内に維持するため水
供給タンク５から水を供給するように１７でいる。

次に実施例１として単糖の除去、実施例２として単糖及
び２糖の除去の具体的結果を示す。

［実施例１−単糖除去］ （１）市販酸糖化水アメ（ＤＥ；５０＝−６０゜Ｄ　Ｅ
　ｔｘ　ｄｅｘｔｒｏｓｅ　ａｑｕｌｖａｒａｎｔ）か
らの単糖の除去市販水アメ（８５°Ｂｘ）を逆浸透ＩＮ
！処理水（以下ＲＯと呼ぶ）にて３０’　Ｂｘに希釈し
、温度５０℃において圧力３０　ｋｇｆ／ｃｍ”の条件
で定容連続濾過を実施した。

（２）マルトオリゴ糖を含む糖混合物からの単糖の除去 市販イソマル１−５００　（７５”　Ｂｘ）をＲ，Ｏ水
にて３０°Ｂｘに希釈し、（１）と同条件により定容連
続濾過を実施１．また。

（３）セロオリ；了粘を含む糖混合物からの単糖の除去 セルロースの酸加水分解物（３０°Ｂ］ζ）を用い（１
）と同条件により定容連続濾過？実施ｌノた。

（４）キシロオリゴ粘合む糖混合物からのル糖の除去 キシランの酸加水分解物（５０°Ｂｘ）をＲ８０水にて
３０＠Ｂｘに希釈１ノ、（１）と同条件により定容連続
濾過を実施した。

（５）ラミナオリゴ糖を含む糖混合物からの単糖の除去 カードランの酸加水分解物（５０°Ｂｘ）をＲＯ水にて
３０°Ｂｘに希釈１．、（１）と同条件により定容連続
濾過を実施した。

実施例１の結果を１表２］に示す。

［表２］ ［表２］において例えば酸アメの４糖類以上の数値にお
いて、濃縮後の割合（３５，９）に回収率（６８，５）
をかければ、原液中の割合（１６，６）になるはずであ
るが、見かけ上はこれよりも多くなっている。これは液
体クロマトグラフィーによって定量分析を行ったので相
対的な割合は正確であるが、絶対的な量に多少誤差が生
じたためである。

［実施例２−単糖及び２糖除去］ （１）フラクトオリゴ糖を含む糖混合液からの単糖及び
２糖の除去 市販ネオシュガーＧ（７５°Ｂｘ）をＲＯ水にて３０°
Ｂｘに希釈し、温度５０℃において圧力３０　ｋｇｆ／
ｃｍ’の条件で定容連続濾過を実施した。

（２）大豆オリゴ糖を含む糖混合物からの単糖及び２糖
の除去 市販大豆オリゴ糖（７７，７°Ｂｘ）をＲＯ水にて３０
°Ｂｘに希釈し、（１）と同条件により定容連続濾過を
実施した。

（３）ガラクトオリゴ糖を含む糖混合物からの単糖及び
２糖の除去 市販ガラクトオリゴ環（７２°Ｂｘ）をＲＯ水にて３０
”　Ｂｘに希釈し、（１）と同条件により定容連続濾過
を実施した。

尚、実施例２にあっては、各オリゴ糖とも定容連続濾過
時間を異ならせた二種類の実験を行い、一方については
単糖の割合が０になるまで行い、他方については単糖が
多少残る程度まで行うようにした。その結果を以下の［
表３］に示す。

［表３］ ローコストで工学的に高純度のオリゴ糖を製造すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明方法の実施に用いる分離装置
の全体概略図、第３図は原液の糖濃度と透過流束及び阻
止率この関係を示すグラフである。 尚、図面中１はリザーバタンク、２はポンプ、３は膜ぞ
ジュール、４は恒温装置、５は水供給タンク、９はルー
ズ逆浸透膜である。 （発明の効果）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）オリゴ糖を含む原液を膜モジュールに供給し、原
   液中の低分子量糖類を透過除去するようにした糖混合物
   からの高純度オリゴ糖の製造方法において、前記原液の
   濃度を１０〜５０ｗ／ｖ％、温度を１０〜７０℃とし、
   前記膜モジュールには食塩阻止率が１０〜７０％を示す
   ルーズ逆浸透膜を組込み、更にこのルーズ逆浸透膜の１
   次側の圧力を１５〜１００ｋｇｆ／ｃｍ＾２としたこと
   を特徴とする糖混合物からの高純度オリゴ糖の製造方法
   。 （２）前記ルーズ逆浸透膜の透過を阻止された非透過液
   を再び原液中に戻すとともに、透過液量に相当する量の
   水を原液に添加するようにしたことを特徴とする請求項
   （１）に記載の糖混合物からの高純度オリゴ糖の製造方
   法。 （３）前記膜モジュールは直列に複数設けられ、上流側
   の膜モジュールの非透過液を下流側の膜モジュールに供
   給するようにしたことを特徴とする請求項（１）に記載
   の糖混合物からの高純度オリゴ糖の製造方法。 （４）前記原液を構成する糖分子はグルコース、フルク
   トース、ガラクトース、マンノース及びキシロースのう
   ちの少なくとも１種以上の糖残基を含むことを特徴とす
   る請求項（１）に記載の糖混合物からの高純度オリゴ糖
   の製造方法。 （５）前記原液中のオリゴ糖はマルトオリゴ糖、イソマ
   ルトオリゴ糖、ラミナリオリゴ糖、セロオリゴ糖、ガラ
   クトオリゴ糖、キシロオリゴ糖、フラクトオリゴ糖、大
   豆オリゴ糖又はグアーオリゴ糖のいずれかであることを
   特徴とする請求項（１）に記載の糖混合物からの高純度
   オリゴ糖の製造方法。 （６）前記ルーズ逆浸透膜を透過せしめて除去する低分
   子量糖類は主として単糖としたことを特徴とする請求項
   （１）に記載の糖混合物からの高純度オリゴ糖の製造方
   法。 （７）前記ルーズ逆浸透膜を透過せしめて除去する低分
   子量糖類は主として単糖と２糖の混合物としたことを特
   徴とする請求項（１）に記載の糖混合物からの高純度オ
   リゴ糖の製造方法。 （８）得られる高純度オリゴ糖の主成分は２以上の糖残
   基から成り、この糖残基としてはグルコース、フルクト
   ース、ガラクトース、マンノース及びキシロースのうち
   の少なくとも１種であることを特徴とする請求項（６）
   に記載の糖混合物からの高純度オリゴ糖の製造方法。 （９）得られる高純度オリゴ糖の主成分はマルトオリゴ
   糖、イソマルトオリゴ糖、ラミナリオリゴ糖、セロオリ
   ゴ糖、キシロオリゴ糖、ガラクトオリゴ糖、フラクトオ
   リゴ糖、大豆オリゴ糖又はグアーオリゴ糖のいずれかで
   あり、且つ各オリゴ糖は２以上の糖残基から成ることを
   特徴とする請求項（６）に記載の糖混合物からの高純度
   オリゴ糖の製造方法。（１０）得られる高純度オリゴ糖
   の主成分は３以上の糖残基から成り、この糖残基として
   はグルコース、フルクトース、ガラクトース、マンノー
   ス及びキシロースのうちの少なくとも１種であることを
   特徴とする請求項（７）に記載の糖混合物からの高純度
   オリゴ糖の製造方法。 （１１）得られる高純度オリゴ糖の主成分はマルトオリ
   ゴ糖、イソマルトオリゴ糖、ラミナリオリゴ糖、セロオ
   リゴ糖、キシロオリゴ糖、ガラクトオリゴ糖、フラクト
   オリゴ糖、大豆オリゴ糖又はグアーオリゴ糖のいずれか
   であり、且つ各オリゴ糖は３以上の糖残基から成ること
   を特徴とする請求項（７）に記載の糖混合物からの高純
   度オリゴ糖の製造方法。 （１２）得られる高純度オリゴ糖がフラクトオリゴ糖含
   量７５ｗ／ｖ％以上であることを特徴とする請求項（７
   ）に記載の糖混合物からの高純度オリゴ糖の製造方法。