JPH0430277B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は分枝を有するシクロデキストリンの新
規な製造方法に関する。詳しくは、シクロデキス
トリンと還元性末端の炭素原子にフツ素原子を結
合して有するグルコース又はマルトオリゴ糖とを
特定のプルラナーゼの存在下に反応させるグルコ
ース又はマルトオリゴ糖を分枝状に結合したシク
ロデキストリンの製造方法である。 〔従来技術及び発明が解決しようとする問題点〕 シクロデキストリンは食品添加物、医農薬の安
定化剤、化粧品添加剤等に使用される公知の化学
物質で種々の種類のものが知られている。しか
し、これらのシクロデキストリンはその種類によ
り溶解度が異なり、しかも水に対する溶解度が小
さい欠点を有するため工業的な用途に制約があ
る。例えば、グルコースを６個環状に結合したα
−シクロデキストリンは水への溶解度が約15％、
同じく７個環状に結合したβ−シクロデキストリ
ンは同じく２％及び８個のグルコースを環状に結
合したγ−シクロデキストリンは約23％と報告さ
れている。 そのために上記シクロデキストリンの溶解度を
改良する技術は種々試みられ、既に提案されてい
る。例えばそのうちの１つにシクロデキストリン
に分枝状にグルコース又はオリゴ糖を結合し、こ
れらの分枝した基の働きで溶解度を改善する方法
がある（澱粉科学、第30巻第２号（1983）236
頁）。この技術は確かにすぐれているが該分枝状
にグルコース又は、オリゴ糖を結合したシクロデ
キストリンを製造する方法として工業的に満足で
きる技術の確立をみていない。また、α−シクロ
デキストリンとマルトースとをプルラナーゼの存
在化に反応させ、反応生成物からマルトースを分
枝状に結合したα−シクロデキストリンを抽出精
製して得る方法が知られている（日本農芸化学
会、59年度大会講演要旨集、175頁）。しかし、こ
の方法で得られる分枝状にマルトースを結合した
α−シクロデキストリンは数日の反応にもかかわ
らず２〜３％の収率でしか製造することができな
い。 〔発明の解決手段〕 本発明者等は単糖又はオリゴ糖を分枝状に結合
したシクロデキストリンの製造につき鋭意研究を
重ねてきた結果、反応原料として還元性末端の炭
素原子にフツ素原子を結合して有するグルコース
又はマルトオリゴ糖を、特定の性状を有するプル
ラナーゼの存在下に反応させることにより、著し
く反応速度及び収率を改良できる知見を得て、本
発明を完成し、ここに提案するに至つた。 即ち、本発明は、シクロデキストリンと還元性
末端の炭素原子にフツ素原子を結合して有するグ
ルコース又はマルトオリゴ糖とを下記性質を有す
るプルラナーゼの存在下に反応させる、グリコー
ス又はマルトオリゴ糖を分枝状に結合したシクロ
デキストリンの製造方法である。 プルラナーゼ性質； () エアロバクター・エアロゲネスによつて細
胞外に生産される。 () 至適PHが6.0〜6.5であり、安定範囲がPH5.0
〜11.5である。 () 至適作用温度が50℃であり、熱安定性が50
℃までである。 () Mn²⁺，Ag⁺で阻害されず、SH試薬による
阻害が小さい。 () Ca²⁺により活性化される。 () 分子量が約70000でシステインを含まない。 尚本発明に於いて分枝状シクロデキストリンと
はグルコーシ又はマルトオリゴ糖を１つ又は複数
個分枝状に結合したシクロデキストリンの略記で
ある。 シクロデキストリンはグルコース分子がα−
１，４結合で環状に結合した非還元性のマルトオ
リゴ糖である。本発明で使用するシクロデキスト
リンは特に限定されず公知のものが原料として使
用できる。一般には、特に、グルコース単位が６
個で構成される、所謂α−シクロデキストリン、
グリコース単位が７個で構成されるβ−シクロデ
キストリン、グリコース単位が８個で構成される
γ−シクロデキストリン等が好適に使用される。
シクロデキストリンは上記の他にグルコース単位
が９〜12個で構成されるようなものが公知である
が、本発明にあつてはこれらのシクロデキストリ
ンの使用も必要に応じて選びうる。また既に分枝
状に単糖又はオリゴ糖が結合されているシクロデ
キストリンに更に多くの分枝状のグルコース又は
マルトオリゴ糖単位を結合させる場合にも本発明
を応用することができ、しばしば好ましい本発明
の態様となりうる。 また本発明の他の原料は還元性末端の炭素原子
にフツ素原子を結合して有するグルコース又はマ
ルトオリゴ糖である。該フツ素原子を結合して有
するグルコース又はマルトオリゴ糖は公知の物質
である。該フツ素原子の結合は例えば下記構造式
のように還元性末端炭素原子の１の位置（以下単
にＣ−１位と略記する場合もある。）に結合され
るものが好適に用いられる。 フツ素原子が結合する炭素原子Ｃ−１位のアノ
マー型はα又はβ型のいずれもが本発明の原料と
なりうる。 上記グルコースとしては一般にα−Ｄ−グルコ
シルフルオライドが最も好適に使用される。 本発明の最大の特徴は前記分枝状シクロデキス
トリンを製造する原料としてシクロデキストリン
と還元性末端の炭素原子にフツ素原子を結合して
いるグルコース又はマルトオリゴ糖とを原料とし
て使用する点と反応に際し特定の性質のプルラナ
ーゼを用いる点である。該グルコース又はマルト
オリゴ糖の分子内に結合されたフツ素原子が上記
反応に如何なる反応機構で関与しているのか現在
なお明確ではないが、本発明者等は特定のプルラ
ナーゼが両原料から脱フツ化水素の反応によつて
シクロデキストリンのグルコース又はマルトオリ
ゴ糖の転移効率を上昇させているものと推測して
いる。そのために従来公知の脱水反応による分子
状シクロデキストリンの製造とは本質的に反応機
構が異なり、反応速度及び収率の向上に関連して
いると考えている。 上記酵素反応の条件は特に限定されず、原料、
反応生成物及びアミラーゼが分解或いは失活しな
い限り、如何なる方法を採用してもよい。一般に
工業的に好適に採用される条件を例示すれば次の
通りである。 本発明において使用されるプルラナ−ゼはエア
ロバクター・エアロゲネスが細胞外に生産するプ
ルラナーゼであることが必須である。プルラナー
ゼは種々の起源を異にするものが知られている。
本発明で使用する上記特定のプルラナーゼが起源
を異にするプルラナーゼに比べて後述する実施例
で示すように特に顕著な効果を発揮するのかその
機構は不明であるが極めて特異な現象である。前
記エアロバクター・エアロゲネスが細胞外に生産
するプルラナーゼの性質は前記した通りであるが
更に詳細に該性質を他のプルラナーゼの代表的な
ものであるバチルス・アシドプルリテイカス由来
のプルラナーゼと対比して示せば第１表の通りで
ある。

【表】

【表】

〔発明の効果〕

本発明は前記説明したように、グルコース又は
マルトオリゴ糖を分枝状に結合したシクロデキス
トリンを高反応速度で高収率で得ることができ
る。また該シクロデキストリンに結合した分枝状
物の数も必要に応じて制御できる利点を有する。
本発明の完成により、工業的に分枝状デキストリ
ンを製造できるようになり、低コストのシクロデ
キストリンの供給とあいまつてその利用分野がま
すます広がりうる。 〔実施例〕 以下本発明を具体的に説明するため実施例を挙
げて説明するが本発明はこれらの実施例に限定さ
れるものではない。 実施例 １ α−シクロデキストリン90ｍＭ、α−マルトシ
ルフルオライド40ｍＭを含む100ｍＭ酢酸緩衝液
（PH5.7）にエアロバクター由来のプルラナーゼを
３単位／mlとなるように加え、40℃で１時間反応
させた。分枝状シクロデキストリンを含む反応液
を高速液体クロマトグラフイーにより分離し、分
枝状シクロデキストリンを含む２画分を分取し
た。それぞれの画分を濃縮後、エアロバクター・
エアロゲネスが細胞外に生産するプルラナーゼ
（その性質は前記第１表に示す通りである）を８
単位／mlとなるように加え、100ｍＭ酢酸緩衝液
（PH5.7）中で40℃、２時間反応させた。加水分解
反応により生成したα−シクロデキストリンを高
速液体クロマトグラフイーで定量することによ
り、分枝状シクロデキストリンの濃度を求めた。 生成した分枝状シクロデキストリンはモノマル
トシル−α−シクロデキストリンとジマルトシル
−α−シクロデキストリンで濃度はそれぞれ25.0
ｍＭ、4.5mMであつた。 比較例 １ α−マルトシルフルオライドをα−マルトース
に代えた以外は実施例１と同様の条件で反応させ
たところ0.4ｍＭのモノマルトシル−α−シクロ
デキストリンを生成した。この濃度はα−マルト
シルフルオライドの場合（実施例１）の約1/60で
あつた。また、ジマルトシル−α−シクロデキス
トリンは検出限界以外であつた。 比較例 ２ 実施例１で用いたプルラナーゼをバチルス・ア
シドプルリテイカス由来のプルラナーゼ（その性
質は前記第１表に示す通りである）に代えた以外
は実施例１と同様の条件で反応させたところ、生
成した分枝状シクロデキストリンはモノマルトシ
ル−α−シクロデキストリン9.4ｍＭとジマルト
シル−α−シクロデキストリン1.0ｍＭであつた。
この濃度は実施例１の場合の1/2以下であつた。 実施例 ２ α−シクロデキストリン90ｍＭをβ−シクロデ
キストリン100mg／mlに代えた以外は実施例１と
同様の条件で反応させた。生成した分枝状シクロ
デキストリンは、モノマルトシル−β−シクロデ
キストリンと2.6ｍＭ、ジマルトシル−β−シク
ロデキストリン1.5ｍＭ、及びトリマルトシル−
β−シクロデキストリン0.2ｍＭであつた。 実施例 ３ α−シクロデキストリンをγ−シクロデキスト
リンに代えた以外は実施例１と同様の条件で反応
させたところ、モノマルトシル−γ−シクロデキ
ストリン8.4ｍＭ、ジマルトシル−γ−シクロデ
キストリン2.9ｍＭ、トリマルトシル−γ−シク
ロデキストリン0.4ｍＭを生成した。 実施例 ４ α−シクロデキストリン100ｍＭ、α−マルト
トリオシルフルオライド30ｍＭを含む100ｍＭ酢
酸緩衝液（PH5.7）に実施例１で使用したものと
同じプルラナーゼを５単位／mlとなるように加
え、40℃で１時間反応させた。生成した分枝状シ
クロデキストリン画分をHPLCで分取し、濃縮後
プルラナーゼ消化し、生成するα−シクロデキス
トリン濃度より求めたマルトトリオシル−α−シ
クロデキストリンの濃度は6.7ｍＭであつた。 実施例 ５ モノマルトシル−α−シクロデキストリン50ｍ
Ｍ、α−マルトシルフルオライド20ｍＭを含む
100ｍＭ酢酸緩衝液（PH5.7）に実施例１で使用し
たものと同じプルラナーゼを５単位／mlとなるよ
うに加え、40℃で２時間反応させたところジマル
トシル−α−シクロデキストリン5.9ｍＭを生成
した。 実施例 ６ α−シクロデキストリン80ｍＭ、α−グルコシ
ルフルオライド40ｍＭを含む100ｍＭ酢酸緩衝液
（PH5.7）に実施例１で用いたものと同じプルラナ
ーゼを６単位／mlとなるように加え、40℃で４時
間反応させた。生成したモノグルコシル−α−シ
クロデキストリンを高速液体クロマトグラフイー
で定量したところ3.1ｍＭであつた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シクロデキストリンと還元性末端の炭素原子
   にフツ素原子を結合して有するグルコース又はマ
   ルトオリゴ糖とを下記性質を有するプルラナーゼ
   の存在下に反応させることを特徴とするグルコー
   ス又はマルトオリゴ糖を分枝状に結合したシクロ
   デキストリンの製造方法。 プルラナーゼ性質； () エアロバクター・エアロゲネスによつて細
   胞外に生産される。 () 至適PHが6.0〜6.5であり、安定範囲がPH5.0
   〜11.5である。 () 至適作用温度が50℃であり、熱安定性が50
   ℃までである。 () Mn²⁺，Ag⁺で阻害されず、SH試薬による
   阻害が小さい。 () Ca²⁺により活性化される。 () 分子量が約70000でシステインを含まない。 ２ シクロデキストリンがα−、β−、又はγ−
   シクロデキストリンである特許請求の範囲１記載
   の製造方法。 ３ マルトオリゴ糖が２〜４のグルコース単位で
   構成されている特許請求の範囲１記載の製造方
   法。