JPH04503750A - キシロース含有混合物からのキシリトールの製造方法 - 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】 キシロース含有混合物からのキシＩＪ　ｌ−−ルの製造方法本発明はキシロース および／またはキシラン−含有原料からの、特に、バイオマス　ヘミセル口・− ス水解物からのキシリトールの製造方法に関する。本発明の特定の一面は、遊離 のキシロースをキシリトールに転化することのできる酵母菌株でのバイオマス　 ヘミセルロース氷解物の醗酵、および結晶化のためのクロマトグラフィーでの分 離によるキシリトール濃度の濃縮によるキシリトールの製造方法に関する。

三価アルコールであるキシリトールは、キシロース（Ｃ，１１，、Ｏ５＞の還元 から誘導される糖アルコールである。キシリトールは自然に存在し、砂糖と同じ 甘さおよびカロリー含有量（４Ｋｃａｌ／ｇ）を有する五炭糖アルコールである 。キシリトールは多くのグループや野菜の中に少量見出され、人体において通常 の代謝で作られる。キシリトールは、ある種の知られた代謝の、歯科のおよび技 術的な特性を有し、それらはキシＵ　ｌ−−ルを多様な背景において魅力ある砂 糖式”　用品にしている。

キシリトールはインスリンとは独立して代謝されるので、非インスリン依存性糖 尿病患者に安全に使用されることができる。さらにキシＩＪ　）−ルは、胃が空 になるのを遅らせ、かつ食物の摂取を抑制することが示され、このことは、減量 のための治療食においてキシリトールが重要な役目を有するであろうことを意味 する。

キシリトールはまた、非う食原性で、かつ抗う食性物質である。

口内で、スクロースおよび他の炭水化物はストレプトコッカス・ミュータンス（ Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ　ｍｕｔａｎｓ）および他の細菌によって醗酵され 、酸を生産し、その酸がｐＨを下げ歯のエナメル質を脱灰し、歯のう食を招く。

ストレプトコッカス・ミュータンスおよび他の細菌は、しかしながら、むし歯の 原因となる酸副産物を醗酵によって生ずるキシリトールを醗酵させない。研究は また、キシリトールが積極的に新しいう食の形成を抑制し、再石灰化を誘発する ことにより存在する病変を置換さえすることを示唆するデータを示した。

味の観点からは、キシＵ　ｌ−−ルは一般的に他の砂糖代用品のような不快な後 味を示さず、かつキシリトール１ｇ当たりの溶解に要する高いエネルギーのため にキシＩＪ　ｌ−−ルは口内に快適な冷却効果を作り出す。

キシリトールの有利性にもかかわらず、商業的規模でのキシリトールの利用は、 商業的規模でのその製造が困難であるための、その比較的高い費用によって限ら れていた。キシリトールは一般的に、キシラン−含有原料から、特にヘミセルロ ースの氷解物から製造される。ヘミセルロースは、すべての地上のおよび淡水性 の植物の一次および二次細胞壁に見出され、よく特徴づけられた多糖類の大きな グループである。ヘミセルロースは糖残渣から形成され、中でも、Ｄ−キシロー スおよびＤ−マンノース、Ｄ−グルコース、Ｄ−ガラクトースおよびＬ−アラビ ノースを含む糖残渣から形成される。

先行技術の方法では、キシリトールはキシラン−含有原料から、その原料を加水 分解してキシロースを含む単糖類の混合物を製造することによって製造される。

キシロースは一般的にラネーニッケルのようなニッケル触媒の存在下で、キシリ トールに転化される。先行技術は、キシラン−含有原料からのキシロースおよび ／またはキシリトールの製造のための多くの方法を示している。このような先行 技術の方法には、米国特許第３．７８４．４０８号（Ｊａｆｆｅ等）、米国特許 第４．０６６、７１１号（Ｍｅｌａｊａ等）、米国特許第４．０７５．４０５号 （Ｍｅｌａｊａ等）、米国特許第４．００８．２８５号（Ｍｅｌａｊａ等）およ び米国特許第３．５８６．５３７号（Ｓｔｅｉｎｅｒ等）が含まれる。

これらの先行技術の方法は、しかしながら、比較的高価で非効率的な、複雑な多 工程の方法である。その先行技術は、この背景における重要な問題の１つが、充 分な純度のキシリールを得るために、ポリオールおよび加水分解の他の副産物か らの効率的で完全なキシロースおよび／またはキシリトールの分離であることを 認めている。

この重要な関心事に取り組むために、機械的な濾過およびクロマトグラフィーに よる分離を含む多工程分離技術が一般的に要求される。

加えて、先行技術は、例えば、商業的規模でのキシリトールの製造の時間と経費 を一般的に増大させるリグニンを沈澱させるための酸の使用のような、他の精製 方法の使用を教示している。

ある種の酵母が、Ｄ−キシロースの代謝における第１工程として、Ｄ−キシロー スが還元されてキシリトールになる反応を触媒する酵素であるキシロースレダク ターゼを有することが知られている。実験的規模での研究では、Ｄ−キシロース または細胞を除いたキシロースレダクターゼを含有する抽出物を醗酵させて、Ｄ −キシロースの豊富な出発原料からキシＩＪ　）−ルを製造することのできる酵 母細胞を利用する。ゴング等（Ｇａｎｇ）　、Ｑｕａｎｔｉｔａｉｖｅ　Ｐｒｏ ｄｕｃｔｉｎ　ｏｆＸｙｌｉｔｏｌ　Ｆｒｏｍ　Ｄ−Ｘｙｌｏｓｅ　Ｂｙ　ａ　 ｆｌｉｇｈ　Ｘｙｌｉｔｏｌ　Ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ　ＹｅａｓｔＭｕｔａ　ｎｔ 　Ｃａｎｄｉｄａ　Ｔｒｏｐｉｃａｌｉｓ　ＨＸＰ２．　Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ ｏｇｙ　Ｌｅｔｔｅｒｓ、Ｖｏｌ。

３、　Ｎｏ、　３．１２５−１３０（１９８１）　；キトプレーチャバニッシュ 等（Ｋｉｔｐｒｅｅｃｈａｖａｎｉｓｈ、Ｖ、）　：　Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ　 ｏｆ　Ｄ−Ｘｙｒｏｓｅ　Ｉｎｔｏ　ＸｙｒｉｔｏｌＢｙ　Ｘｙｒｏｓｅ　Ｒｅ ｄｕｃｔａｓｅ　Ｆｒｏｍ　Ｃａｎｄｉｄａ　Ｐｅ１ｌｉｃｕｌｏｓａ　Ｃｏｕ ｐｌｅｄ　Ｗｉｔｈ　ｔｈｅＯｘｉｄｏ−ｒｅｄｕｃｔａｓｅ　Ｓｙｓｔｅｍ　 ｏｆ　Ｍｅｔｈａｎｏｇｅｎ　５ｔｒａｉｎ　ＨＵ、　ＢｉｏＬｅｃｈｎｏｌｏ ｇｙＬｅｔｔｅｒｓ、　Ｖｏｌ、　１０．６５１−６５６（１９８４）：マツク ラケンとゴング（ＭｃＣｒａｃｋｅｎａｎｄ　Ｇｏｎｇ）、Ｆｅｒｍｅｎｔａｔ ｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｅ１ｌｕｌｏｓｅ　ａｎｄ　ｌｌｅｍｉｃｅｌｌｕｌｏｓｅＣ ａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅｓ　ｂｙ　Ｔｈｅｒｍｏｔｏｌｅｒａｎｔ　Ｙｅａｓｔ ｓ、Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄＢｉｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｓｙ ｍｐ、Ｎｏ、　１２．　ＰＰ、９１−１０２　（Ｊｏｈｎ　Ｗｉｌｅｙ　＆　５ ｏｎｓ１９８２）、　Ｄ−キシロースの醗酵から高収量のキシＩＪ　）−ルを製 造することのできる酵母菌株が存在するにもかかわらず、例えば、ヘキソースお よび他の不純物に加えてキシロースを含むバイオマスヘミセルロース氷解物から の、商業的規模でのキシＩＪ　）−ルの完全な製造方法は先行技術には開示され ていない。

しかしながら、本発明は、キシロースをキシリトールに、かつ存在するヘキソー スのほとんどをエタノールに転化することのできる酵母菌株を利用して、キシロ ース−含有出発原料から純粋なキシリトールを製造する簡単で効率的な方法を開 示している；このような醗酵はキシリトールを豊富に含む溶液を製造し、そこか らキシリトールが拡張した高価な分離手段のいずれにも頼らずに、簡単にかつ効 率よく精製されうる。一般的にキシリトールはクロマトグラフィーによる分離に よる一工程で精製され、その後結晶化されて純粋なキシリトールを形成する。少 量のエタノールは容易に蒸発または同様の手段によって除去され、それにより、 加水分解および慣用の水素化によって製造されキシリトールを豊富に含む溶液中 に存在するヘキシトールや他の糖から、キシリトールを分離するための拡張した 手段の必要性が避けられる。

本発明はグルコースのようなヘキソースおよび他の不純物もまた含む水性キシロ ース溶液からの、実質的に純粋なキシリトールの製造方法を企図する。本発明は 前記溶液を、実質的に前記の遊離キシロースのすべてをキシＩＪ　）−ルに、か つ前記の遊離ヘキソースのほとんどをエタノールに転化することのできる酵母菌 株を使って醗酵することを企図する。醗酵された生産物は濾過、遠心分離または 他の適当な手段によって、該溶液から酵母細胞を除去することにより、および蒸 発または蒸留によりエタノールを除去することにより精製される。クロマトグラ フィーによる分離は、純粋なキシリトールを結晶化することのできる１または複 数のキシリトールに富んだ分画を生ずる。

幾つかの場合、水性キシロース溶液の前処理が利用される。このような前処理は 、キシロースをキシリトールに転化するのに使われる酵母に対して毒性のあるお よび／または有害な成分または後続の醗酵および分離工程に悪い影響を与える他 の不純物を除去するために、加水分解後工程および／または分離工程を含んでも よい。このような前処理工程は、クロマトグラフィーによる分離の技術を含むこ とができる。

本発明はキシロースをキシリトールに、およびヘキソースをエタノールに還元す ることのできる酵母を利用する。このような酵母は、限定はされないが、カンジ ダ（Ｃａｎｄｉｄａ）属、ビチア（Ｐｉｃｈｉａ）属およびバチソレン（Ｐａｃ ｈ　ｉｓｏ　１ｅｎ）属およびデバリオマイセス（Ｄｅｂａｒｙｏｍｙｃｅｓ） 属を含む。これらの属の中で、カンジダおよびデバリオマイセスは好ましく、さ らにカンジダ・トロピカリス（Ｃａｎｄｉｄａ　ｔｒｏｐｉｃａｌｉｓ）および デバリオマイセス・ハンセニイ（口ｅｂａｒｙｏｍｙｃｅｓ　ｈａｎｓｅｎｉｉ ）は特に好ましい。１つのよい例は、Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｔｙｐｅ　Ｃｕ１ｔｕ ｒｅ　Ｃｏ１１ｅｃｔｉｏｎ　に寄託され、受理番号９９６８が与えられている カンジダ・トロピカリス菌株である。

本発明の方法で使用する出発原料は、はとんどいかなるキシラン−含有原料をも 含む。可能な出発原料は落葉樹（例えば、シラカンバ、ブナ、ポプラ−、ハンノ キ等）およびこのような植物の、またはトウモロコシまたはノイズ、オート麦外 皮、トウモロコシの穂軸および茎、クルミ外皮、わら、バガスおよび綿の実の外 皮のような植物の成分を含む。出発原料として木材が利用されるときは、小片、 おがくず、削りくず等にひかれてから、本発明に使うことのできるヘミセルロー ス原料を作る加水分解、または蒸気爆発と加水分解を受けることが好ましい。

上記に挙げた原料に加えて、木材の加工手順からのキシランおよびキシロースに 富んだ副産物もまた有効な素材である。例えば、“亜硫酸−古液”として知られ ている亜硫酸方法を介した木材パルプの製造から生ずる廃棄物としての古液は、 溶解しない木材固形物、リグニン、ヘキソースおよびキシロースを含むペントー スを含有し、キシＩＪ　）−ル製造のための有効な出発原料である。キシランま たはキシロースに富んだ紙またはパルプ加工からの他の副産物または廃棄物もま た使用できる。

本発明の方法を利用するために、遊離のキシロースを含有する水溶液が必要であ る。そのため、キシランをキシロースに分解するための、酸または酵素による出 発原料の加水分解が必要である。例えば、米国特許第３．７８４．４０８号（Ｊ ａｆｆｅ等）および米国特許第３．５８６．５３７号（Ｓｔｅｉｎｅｒ等）は、 キシラン−含有原料を加水分解してキシロースに富んだ溶液を製造する方法を開 示している。

２、キシロース−含有水溶液の醗酵 出発原料を、必要ならば、毒性があるか、さもなければ醗酵のための酵母を害す るいかなる成分をも除去するために、醗酵の前に処理してもよい。このような前 処理が必要かどうかは、使われる出発原料および醗酵に利用される酵母による。

素材に適当な前処理は加水分解後工程および／または分離工程を含んでもよい。

醗酵に適当な水溶液中のキシロース濃度は、利用される出発原料によるが、好ま しくは約５０ｇルから約３００　ｇ／Ｌの範囲である。

醗酵を実施するために、本発明はキシロースをキシリトールに、および存在する ヘキソースのほとんどをエタノールに転化する能力を有する酵母菌株を利用する 。エタノールは他の糖類からキシロースおよび／またはキシリトールを分離する よりも、より簡単でより効率的な蒸発、蒸留、または他の既知の手段によって容 易に除去されつる。

この背景において適当な酵母菌株の一例は、Ａｍｅｒｉｃａｎ　ＴｙｐｅＣｕｌ ｔｕｒｅ　Ｃｏ１１ｅｃｔｉｏｎ　に寄託されているカンジダ・トロピカリス（ Ｎｏ、　９９６８）である。他の酵母菌株はカンジダ属、ビチア属、バチソレン 属およびデバリオマイセス属の菌株を含み（Ｎ、Ｊ、　１１．にｒｅｇｒ−ｖａ ｎＲｉｊ、Ｔｈｅ　Ｙｅａｓｔ、　Ａ　Ｔａｘｏｎｏｍｉｃ　５ｔｕｄｙ　３　 ｅｄ、、　Ｅｌｓｅｖｉｅｒ　５ｃｉｅｎｃｅＰｕｂｌｉｓｈｅ　ｒｓ　ＢＪ、 　１９８４．参照）、それらはキシロースをキシリトールに、およびヘキソース をエタノールに転化することができる。

素材として低い純度の溶液が使用される場合には、キシロースに富んだ溶液を醗 酵する前に、その溶液を大きい分子およびイオン化した物質を分離し除去するた めにクロマトグラフィーによる分離にかけることもできる。例えば、醗酵前のク ロマトグラフィーによる分離は、出発原料に亜硫酸−古液が使われるときは有利 である。

キシロースに富んだ溶液の醗酵は、最も市場で入手可能なエアレーション、攪拌 およびｐＨの調節を装着した回分醗酵機で実施されることができ、好ましくは、 例えば、Ｂｒａｕｎ−８ｉｏｓｔａｔ［Ｍｏｄｅｌ　＄Ｂ］である。醗酵に好ま しい温度は、約２０℃と約４０℃の間で、約３０℃の温度が特に好ましい。酵母 細胞がキシロースに富んだ溶液に転化され；一般に、酵母の濃度が高いほど醗酵 が速く進む。酵母の至適濃度は、キシロース液、およびその特性および該液中の キシロース濃度による。本発明者は、キシロース濃度が約５０ｇへと約３００ｇ 凡の間のときは、１基質（乾燥重量）当たり約０．１ｇから約１０ｇの乾迩酵母 の濃度になるように、酵母細胞を添加することが好ましいことを見出した。

醗酵は栄養物を添加することで促進され、キシロースのほとんどがキシリトール に、および実質的にすべてのヘキソースがエタノールに転化されるまで続けられ る；一般的に、醗酵は約２４時間から約１４４時間の間、続き、約２４−７２時 間の醗酵時間が特に好ましい。本発明の方法を使用すると、９０％を越えるキシ ロースをキシリトールに転化することが可能である。

３、醗酵後の精製およびキシリトールの分離醗酵に続いて、その溶液はキシリト ールの分離の前に透明にされる。分団醗酵方法において、醗酵の完了後に酵母細 胞は除去される。

酵母細胞の除去は遠心分離、濾過または同様の手段によってなされうる。酵母細 胞が除去され、その溶液が透明になれば、醗酵によって作られたエタノールは蒸 発、蒸留または他の手段によってこの段階で除去される。

酵母細胞の除去後（およびできればエタノールの除去後）、醗酵溶液中のキシリ トールは、クロマトグラフィーによる分離によって濃縮される。このようなりロ マトグラフィーによる分離は好ましくは、アルカリ／アルカリ土類金属の形の、 ジビニルベンゼンで架橋されたスルホネートポリスチレン樹脂で充填したカラム の中で実施される。この背景においての使用に適当な大規模なりロマトグラフィ ーの方法は、米国特許第３．９２８．１９３号（Ｍｅｌａｊａ等）に記載されて いる。クロマトグラフィーによる分離はまた、連続した工程として、米国特許第 ２．９８５．５８９号に開示されているように模擬移動床方法（ｓｉｍｕｌａｔ ｅｄ　ｍｏｖｉｎｇ　ｂｅｄ　ｐｒｏｃｅｓｓ）を利用して、そのうえ口ＶＢで 架橋されたスルホネートポリスチレン樹脂を利用して実施されうる。

クロマトグラフィーによる分離から誘導されるキシリトールに富んだ分画からの キシリトールは、続いて冷却および煮沸結晶化を含む慣用の結晶化技術を利用し て高収量で結晶化されうる。もし冷却結晶化が使われる場合は、キシリトールに 富んだ分画は、約３０μの平均径を有するキシＵ　ｌ−−ルの結晶を種晶として 添加され、その溶液の温度は次第に低下される。得られた結晶は、好ましく約２ ５０μから約６００μの平均径を有し、遠心分離によって分離され、水で洗浄さ れて実質的に純粋な結晶キシＩＪ　トールを回収する。

Ｂ、実験 実施例１：　“亜硫酸−古液”からのキシリトールの製造方法キシロースをキシ リトールに、およびほとんどのヘキソースをエタノールに醗酵することのできる 菌株として確立されたデバリオマイセス・ハンセニイでの醗酵を利用して、硬水 からの“亜硫酸−古液”からキシＩＪ　）−ルを製造した。亜硫酸−古液（カン パ材バルブの製造からの）のバッチを米国特許第４．６３１．１２９号に記載さ れているように処理して、キシロースに富んだ分画を得た。この分画の分析結果 は次のようであった。（気液クロマトグラフィー分析によって測定された炭水化 物の組成）： 乾燥物質　３０．４ｗ／ｗ −ｐＨ２，５ カルシウム（Ｃａ”）　２．０％（乾燥物質に基づく。

以下“ａｎｄ、ｓ、”と表す。） ナトリウム（Ｎａ”）　０．１％ｏｎｄ、ｓ。

炭水化物： キシロース　３９．３％ａｎｄ、ｓ。

アラビノース　１．０％ａｎｄ、ｓ。

ラムノース　１．２％ａｎｄ、ｓ。

グルコース　２．５％ａｎｄ、ｓ。

マンノース　０．１％ａｎｄ、ｓ。

ガラクトース　２．０％ａｎｄ、ｓ。

この分画を、この分画１１Ｊツトル当たりｌｏｇの酸化カルシウムを添加するこ とで、約ｐＨ６，２に中和した。該分画をその後、溶液１リツトル当たり５１ｇ のキシロース濃度になるように希釈し、それから酵母細胞で醗酵させた。醗酵を “スネーク”フラスコ（２００ｍｌ）中で、約２５℃で約４８時間実施した。添 加する酵母細胞の量は、分画１ｍｌ当たり約１．７Ｘ１０”細胞であり、この量 はキシロースに富んだ溶液中の初期成長後の醗酵溶液に適合させたものである。

該酵母細胞を４８時間後に遠心分離によって除去し、得られた透明な溶液をクロ マトグラフィーによる分離にかけ、次のような条件下で、醗酵で製造されたキシ リトールを分離した。

溶液の組成： 乾燥物質　２４．０ｗ／ｗ ｐＨ５，９ 炭水化物： キシリトール　２４．７％ａｎｄ、ｓ。

キシロース　０．３％ａｎｄ、ｓ。

グルコース　２．１％ａｎｄ、ｓ。

アラビノース　０．６％ａｎｄ、ｓ。

酢酸カルシウム　２．５％ａｎｄ、ｓ。

カラム： 直径　１０ｃｍ 高さ　２００ＣＲ＋ 樹脂　カルシウム型のゼオライト　２２５　ポリスチレン−ＤＶＢ−陽イオン交 換体、平均粒子サイズ　０．３２ｍｍ、ジビニルベンゼン（“ＤＶＢ”）　含有 １１３．５％流速度　５０ｍ１／分 温度　６５℃ 供給容積　５００ｍ１ カラムからの溶離特性は図１に示されている。試料を流出物から採取し、下記の 表１に示したように３つの分画に分けた流出物を乾燥物質および組成について分 析した。

表１ 分画　分画　分画 ＃１　＃２　＃３ 乾燥重量＜ｇ＞　１３４　１０　５８ 濃度（ｇ／ｌ）　１２　１０　１６ キシリトール（％ｏｎ　ｄ、ｓ、）　０．７　４０．０　７９．０上述の醗酵方 法によって製造されたキシリトールの結晶化は、次のようになされた。キシリト ールに富んだ分画は上記のように製造された。利用されるキシＩＪ　）−ル分画 の組成は、次のとおりである。

乾燥物質　２０ｇ／ｌ キシリトール　８６．６％ａｎｄ、ｓ。

その他　１３．４％ａｎｄ、ｓ。

この溶液からキシリトールを冷却結晶化によって回収した。この溶液を最初に８ ６．５％乾燥物質濃度にまで蒸発して、冷却システムおよび攪拌機を装着した晶 析装置に移した。初期の温度は約６５℃でｐＨは約５．３であった。溶液に、イ ソプロパツール中に懸濁した結晶径約３０μを有するキシＩＪ　）−小結晶を種 晶として添加した。温度を３時間の間に、約６５℃から約５０℃に下げた。これ らの条件下で、キシＩＪ　）−小結晶は平均径２５０μにまで成長した。

結晶を遠心分離によって溶液から分離して、水で洗浄した。回収した結晶は９９ ％を越える純度のキシリトールからなった。

実施例２：蒸気爆発されたカンパ材からのキシリトールの製造この実施例のため の素材は、キシランを遊離のキシロースに分解するために後加水分解（ｐｏｓｔ −ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ）された蒸気爆発されたカンパ材氷解物である。加水分 解のパラメーターについては、“Ｅｎｚｙｍａｔｉｃ　ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ　 ｏｆ　ｓｔｅａｍ−ｐｒｅｔｒｅａｔｅｄ　ｌｉｇｎｏｃｅｌｌｕｉｏｓｉｃｍ ａｔｅｒｉａｌ、”　Ｐｏｕｔａｎｅｎ、　Ｋ、ａｎｄ　Ｐｕｔｓ、　Ｊ、、　 Ｐｒｏｃ、　３ｒｄ　Ｏｕｒ、　Ｃｏｎｇｒ。

Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ、、　Ｍｕｎｉｃｈ　１９８４．　Ｖｏｌ、　ＩＩ、　ｐ ｐ、２１７−２２２を参照した。得られたキシロースに富んだ溶液の組成は、次 のとおりであった。

成分　濃度（ｇ／ｌ） ガラクトース　２．４ アラビノース　０．　８ 総乾燥物質は溶液の１５重量％であった。

この溶液をカンジダ・トロピカリス酵母（ＡＴＣＣ９９６８）で醗酵させた。溶 液のｐＨを２５％水酸化ナトリウムを添加することにより約６に調整し、３ｇ／ ｌの酵母抽出物を接種した；この酵母抽出物には３ｇ／ｌの麦芽抽出物および５ ｇ／ｌのペプトンを栄養物として添加した。この接種物は、酵母を同様の栄養添 加物を有する５％キシロース溶液中で成長させることで調製した。醗酵の間、温 度は約３０℃であった。醗酵は、エアレーション（０，１８！Ｊットル／分）お よび攪拌（２００ｒｐｍ）およびｐＨ６を維持するようなｐＨ調節（２５％水酸 化ナトリウム）を供給するＢｒａｕｎ−Ｂｉｏｓｔａｔ醗酵機〔Ｍ。

ｄｅｌ　奨Ｂ］の中で実施された；該醗酵機は８リツトルの作業容積および１０ リツトルの総容積を有した。発泡をＭａｚｕ　６０００消泡剤で制御した。醗酵 物からの試料の分析結果を、表２に示す。醗酵からの試料の組成を、高性能液体 クロマトグラフィーによって分析した。

表２ 時間　酵母　キシロース　キシリトール　エタノール（時間）　ｇ／ｌ・−ｇ／ 　ｌ　ｇ／　Ｉ　ｇ／　＋０　１．２　７５．８　０．０　０．０２４　１．４ 　６６．５　４．８　３．７４８　２．０　５５．２　１４．１　６．９７２　 ２．６　３７．３　２９．４　７．７９６　２．８　１８．７　５４．２　７． ６１２０　測定なし　９．４　６１．９　８．５１４４　測定なし　３．０　５ ２．７　６．７醗酵で得られた溶液中に含有されるキシリトールは、クロマトグ ラライ−による分離によってキシリトールに富んだ分画に濃縮されて、結晶化さ れて実施例１のように９９％純度のキシＩＪ　）−ルを得た。

実施例３：蒸気爆発されたカンパ材からのキシＵ　）−ルの製造実施例３では、 利用される素材は実施例２で記載されたパラメーターによるカンパ材からの蒸気 爆発された、後氷解物である。溶液の組成は次のとおりである。

成分　濃度（ｇ／Ｉ） キシロース　１１０．０ グルコース　３．１ ラムノース　３．５ マンノース　３．４ ガラクトース　１．５ アラビノース　１．６ 総乾燥物質濃度は、１５重量％であった。

醗酵の前に、はとんどの大きい分子およびイオン化された物質を除去するために クロマトグラフィーによる分離方法に課した。クロマトグラフィーによる分離を 、ナトリウム型のＡＭＢＥＲＬＩＴＥ　Ｂ）Ｉ−１（ポリスチレン−ジビニルベ ンゼン）樹脂で充填したカラム中で実施した。条件は次のとおりである。

樹脂：ナトリウム型の５．５％ｄｖｂで架橋されたＡＭＢＥＲＬＩＴＥ　ＢＨ− １スルホネート　ポリスチレン−ジビニルベンゼン粒子サイズ　０．４０　ｍｍ カラムの直径０．２２５ｍおよび高さ５．０ｍ温度二６５℃ 流速度：　０．　０４ｍ３／ｈ 供給物：３１．２重量％に濃縮された１８リツトルの溶液上述のクロマトグラフ ィーによる分離の結果は、図２にグラフで示した。試料を５分毎に採取した。全 サイクル時間は１７０分であった。分離カラムへの供給溶液の組成は次のとおり であった。

アラビノース　０．６％ａｎｄ、ｓ。

ラムノース　０．５％ａｎｄ、ｓ。

キシロース　３７．８％ａｎｄ、ｓ。

７７ノース　１．２％ａｎｄ、ｓ。

ガラクトース　１．６％ａｎｄ、ｓ。

グルコース　１．６％ａｎｄ、ｓ。

その他　５７，３％ａｎｄ、ｓ。

溶出液を５分画に分けた。分画２は工程から廃棄され、分画４は醗酵工程のため に集められた。残りの分画は、分離収量を増加させるために、クロマトグラフィ ーによる分離のための供給溶液に返還した。分画の組成を下記の表３に示す。

表３ 分画　１２３４５ 時間（分） （分離点＞　１５　１００　１１５　１４０　１５５アラビノース　ＩＪ　Ｏ， １０，２１，０２，１ラムノース　０．０　０．０　１．２　０．９　０．０キ シロース　２４．８　３．４　５７，６　７１．２　４６．６マンノース　０． ８　０．１　１．９　２．２　１．６ガラクトース　０．８　０．１　２．０　 ２．０　１．４グルコース　（Ｌ５　０．５　４゜？　１．９　０．７その他　 ？１．９　９５．８　３２，３　２０．３　４７．６（数値は乾燥物質に基づい た％で表す）醗酵を実施例２のように、カンジダ・トロピカリス酵母細胞で実施 した。醗酵の結果は図３にグラフで示した。キシリトールの得られた収量は、９ ０ｇ／Ｉから１００ｇ／Ｉのキシリトールであった。

この実験に使われた栄養物は（Ｇ　１ｓｔｅｘ）酵母抽出物１５ｇ／ｌであった 。接種物は、水で希釈（１／１０）されて３％添加されたグルコースおよび３％ 添加された酵母抽出物を有する氷解物中で成長させた。

キシＩＪ　ｌ−−ルに富んだ溶液から、キシＩＪ　ｌ−−ルを次の特性を有する 実験規模のカラムを使用してクロマトグラフィーによる分離によって回収した。

カラム：高さ４．５ｍ、直径０．２２５ｍ樹脂：ナトリウム型の５．５％ジビニ ルベンゼンで架橋さｔｉタスルホネートボリスチレンポリマー、平均粒子サイズ 　０．３７流速度：　０．　０３ｍ３／ｈ 温度：６５℃ 供給溶液：２４ｋｇの２４重量％溶液（乾燥物質５．７６ｋｇ）組成： キシリトール　６４．０％ａｎｄ、ｓ。

キシロース　２．０％ａｎｄ、ｓ。

アラビノース ＋マンノース　１．４％ａｎｄ、ｓ。

ガラクトース ＋ラムノース　１．２％ａｎｄ、ｓ。

グルコース　０．４％ａｎｄ、ｓ。

マンニトール　０．９％ａｎｄ、ｓ。

その他　３０．１％ａｎｄ、ｓ。

分離は図４にグラフで示されている。５分画が回収された。組成を下記の表４に 示す。分画４は、純粋なキシリトールが実施例１に記載のように結晶化される生 成物分画であった。

表４ 分画　１　２　３４　５ 時間（分） （分離点）　１０　１００　１０５　１５５　１６５キシリトール　８．７　４ ．９　５６，３　８５．０　５５．６キシロース　０．２　２．０　４．４　２ ．０　０．４アラビノース ＋マンノース　３．６　０．５　１．４　１．７　４．２ガラクトース ＋ラムノース　０．３　０．６　３．８　１．４　０．５グルコース　０．０　 ０．１　１．９　０．４　０．０マンニトール　０．２　０．２　２．０　１． １　０．７その他　８７．１　８１．８　３０．２　８．５　３８．５（数値は 乾燥物質に基づいた％で表される）実施例４：醗酵溶液からのキシＩＪ　ｌ−− ルの結晶化醗酵溶液からクロマトグラフィーによる分離によって回収されたキシ リトールに富んだ溶液から、キシＩＪ　）−ルを結晶化した。乾燥物質の８２． ５％であるキシリトールを含有する溶液を６５℃の温度で蒸発させ、９２％の濃 度にまで蒸発させた。蒸発させた溶液の２２００ｇに、０．０４ｍｍのキシリト ール種晶を添加した。種晶の量は０．０３％であった。溶液の温度を所定のプロ グラムによって５５時間で４５℃に低下させた。

Ｔ＝ＴＩ　−（ｔ　：　ｔ　Ｉ　’）　２Ｘ　（ＴＩ　−Ｔ２　）−上記式中、 Ｔ−溶液の温度 Ｔ１一種晶添加時の温度（６５℃） Ｔｚ＝最終温度（４５℃） ｔ＝種晶添加時からの時間（時間） ｔ１＝結晶化の総時間（５５時間）である。

結晶化はミキサーを装着した垂直晶析装置中で実施される。結晶を遠心分離（５ 分、２００　Ｏｒρｍ）によって溶液から分離し、水で洗浄した。回収された結 晶は、０．３７ｍｍの平均サイズおよび９９．４％の純度（ＩＩＰＬｃ）を有し た。

前述の方法の説明および実験的な実施例は、本発明の説明を意図するものであり 、限定するものではない。本発明の精神および範囲内での他の態様は可能であり 、かつ、この分野に技能を有する者にとっては存在するであろう。

ｆＩＩｌｌｌｒ（ａ／＋） ＦＩＧ、２ カラムクロマトグラフィーによる分離の溶離特性時間（分） ＦＩＧ、　３ カンジダ・トロピカリスによるキシロ−・ス溶液の醗酵時間（時間） 一〇−キシリトール −へ−エタノール ＦＩＧ、４ カラムクロマトグラフィーによる分離の溶離特性時間（分） 国際調査報告 ＋ｎｎ＋ｍｓ＋＋ａａａ＋ムｅｍ：ｃａｂａｓ＋＋ｗ　ＰＣＴ／Ｆｌ　９０１０ ００１５国際調査報告 ＰＣＴ／Ｆｌ　９０１０００１５

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. １．水性キシロース溶液からのキシリトールの製造方法であって、（１）前記水 性キシロース溶液を、遊離キシロースをキシリトールに、および前記溶液中に存 在する遊離ヘキソースをエタノールに転化することのできる酵母菌株で、キシリ トールを含有する醗酵溶液を製造するのに十分な時間、醗酵させる工程；および
2. （２）前記醗酵溶液からクロマドグラフィーによる分離によって１または複数の キシリトールに富んだ分画を分離する工程を含む方法。 ２．前記酵母の属が、カンジダまたはデバリオマイセスである、請求の範囲第１ 項の方法。
3. ３．前記酵母菌株がカンジダ・トロピカリスである、請求の範囲第２項の方法。
4. ４．前記酵母菌株がＡｍｅｒｉｃａｎＴｙｐｅＣｌｕｔｕｒｅＣｏｌｌｅｃｔｉ ｏｎの受理番号９９６８を有するカンジダ・トロピカリスである、請求の範囲第 ３項の方法。
5. ５．前記酵母菌株がデバリオマイセス・ハンセニイである、請求の範囲第２項の 方法。
6. ６．キシリトールが前記の１または複数のキシリトールに富んだ分画から回収さ れる、請求の範囲第１項の方法。
7. ７．前記キシリトールが前記の１または複数のキシリトールに富んだ分画から結 晶化によって回収される、請求の範囲第６項の方法。
8. ８．前記醗酵が約３０℃で約４８時間実施される、請求の範囲第１項の方法。
9. ９．前記醗酵が約４８時間実施される、請求の範囲第７項の方法。
10. １０．前記酵母細胞が、醗酵後かつクロマドグラフィーによる分離の前に遠心分 離によって除去される、請求の範囲第１項の方法。
11. １１．前記酵母細胞が、醗酵後かつクロマドグラフィーによる分離の前に濾過に よって除去される、請求の範囲第１項の方法。
12. １２．前記クｈマドグラフィーによる分離がカラムの充填材料として陽イオン交 換樹脂を利用する、請求の範囲第１項の方法。
13. １３．該樹脂がジビニルベンゼン架橋化スルホネートポリスチレン骨格を有する 、請求の範囲第１２項の方法。
14. １４．クロマドグラフィーによる分離において水が落離剤として使用される、請 求の範囲第１項の方法。
15. １５．前記水性キシロース溶液がヘミセルロース水解物である、請求の範囲第１ 項による方法。
16. １６．前記水性キシロース溶液が亜硫酸古液からのキシロースに富んだ分画であ る、請求の範囲第１項の方法。
17. １７．エタノールが醗酵後に蒸発または蒸留によって除去される、請求の範囲第 １項の方法。
18. １８．前記醗酵がキシロース濃度が５０ｇ／１から３００ｇ／１の範囲である培 地中で実施される、請求の範囲第１項の方法。
19. １９．前記醗酵が３から９の範囲のｐＨで実施される、請求の範囲第１項の方法 。
20. ２０．前記醗酵が約５から７の範囲のｐＨで実施される、請求の範囲第１９項の 方法。
21. ２１．前記醗酵が約１０℃から約４５℃の範囲の温度で実施される、請求の範囲 第１項の方法。
22. ２２．前記醗酵が約２５℃から約３５℃の範囲の温度で実施される、請求の範囲 第２１項の方法。
23. ２３．前記醗酵が限られた酸素供給で実施される、請求の範囲第１項の方法。
24. ２４．醗酵の前に、醗酵に使う酵母に対して毒性がある成分または他の不純物が 前記水性キシロース溶液から分離される、請求の範囲第１項の方法。
25. ２５．前記分離がクロマドグラフィーによる分離方法によって実施される、請求 の範囲第２４項の方法。