JPH0453801A - アラビノキシロオリゴ糖 - Google Patents

アラビノキシロオリゴ糖

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JPH0453801A
JPH0453801A JP2162789A JP16278990A JPH0453801A JP H0453801 A JPH0453801 A JP H0453801A JP 2162789 A JP2162789 A JP 2162789A JP 16278990 A JP16278990 A JP 16278990A JP H0453801 A JPH0453801 A JP H0453801A
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英明 山田
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究 椎葉
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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] 本発明は新規なアラビノキシロオリゴ糖に関する。
[発明の内容] 機能性食品素材の1つとして、近年オリゴ糖が注目され
ており、種々のオリゴ糖が開発されで表されるアラビノ
キシロオリゴ糖である。
上記の式から明らかなように、本発明のアラビノキシロ
オリゴ糖は、6員環構造を有するキシロース分子が4個
鎖状に結合して主鎖を形成し、該主鎖の還元末端から2
番目のキシロースに5員環構造を有するアラビノース分
子が2個隣接して結合した構造を有している。
本発明のアラビノキシロオリゴ糖は、小麦フスマ由来の
ヘミセルロースをエンドキシラナーゼで加水分解してオ
リゴ糖混合物を製造し、該オリゴ糖混合物から上記のア
ラビノキシロオリゴ糖を単離することにより製造できる
。その場合にエンドキシラナーゼ処理を施すフスマ由来
ヘミセルロースとしては、水不溶性ヘミセルロース、水
溶性で60%エタノール不溶性のヘミセルロースおよび
水溶性で陰イオン交換体非吸着性のヘミセルロースのう
ちの少なくとも1つを含むものを使用するのがよく、6
0%エタノール可溶性ヘミセルロースに対してエンドキ
シラナゼを作用させても加水分解が円滑に行われず本発
明のアラビノキシロオリゴ糖をも含めてオリゴ糖が効率
よく生成しない。上記水不溶性ヘミセルロース、水可溶
性で60%エタノール不溶性のヘミセルロース(以後、
単に[60%エタノール不溶ヘミセルロース」という)
および水可溶性で陰イオン交換体非吸着性のヘミセルロ
ース(以後、「陰イオン交換体非吸着ヘミセルロース」
という)としては、いずれのものも使用でき、その調製
法等は特に問わないが、それらのヘミセルロースは、例
えば以下の方法で調製できる。
(i)水不溶性ヘミセルロース: ■ 小麦フスマをアルカリ水溶液で抽出処理し、次いで
該アルカリ水溶液を酸で中和し、その際に沈澱した区分
を水不溶性ヘミセルロースとして分離回収する。この場
合、温度的40〜70°Cで約0.15〜0.30規定
のアルカリ水溶液を使用して小麦7スマの抽出処理を行
った後、それを塩酸等で中和した際に沈澱してくる水不
溶性ヘミセルロースを回収するのがよい。
■ 小麦フスマからアルカリ抽出等により得られたヘミ
セルロースを一旦固形分として回収し、これを水に溶解
させてその水不溶区分を水不溶性ヘミセルロースとして
分離回収する。この場合、フスマ由来ヘミセルロースの
約25〜35重量%が水不溶性ヘミセルロースとして回
収される。
(i)60%エタノール不溶ヘミセルロース:任意の方
法で調製された水溶性ヘミセルロースを60%エタノー
ル水溶液に溶解させて、不溶性の区分を分離回収する。
(ii)陰イオン交換体非吸眉ヘミセルロース:水溶性
ヘミセルロースを緩衝液に溶解した溶液を陰イオン交換
体に通し、その非吸着性の区分を含有する液を回収し、
この液を限外濾過膜で濃縮後、凍結乾燥して目的とする
陰イオン交換体非吸着ヘミセルロースを得る。
この場合、緩衝液としてはpH約7.5〜8.5のトリ
ス−塩酸緩衝液またはリン酸緩衝液等を使用し、該緩衝
液20mQに対して水溶性ヘミセルロース約150〜2
50m12を溶解させた溶液を、セルロースにジエチル
アミノエチル基(以後r DEAEJという)を結合さ
せた陰イオン交換体に0.5〜1.5mQ/分の流速で
通し、陰イオン交換体の下部から非吸着ヘミセルロース
を含有する液を回収する。
そして、本発明のアラビノキシロオリゴ糖を得るに当た
っては、まず、例えば上記のようにして調製された小麦
フスマ由来の水不溶性ヘミセルロース、60%エタノー
ル不溶ヘミセルロースおよび陰イオン交換体非吸着ヘミ
セルロースのうちの少なくとも1つ、または小麦フスマ
をアルカリ等で抽出処理することにより得られたヘミセ
ルロースをエンドキシラナーゼで加水分解処理してオリ
ゴ糖混合物を生成させる。
その際に使用するエンドキシラナーゼは、別名β−キシ
ラナーゼとも称されるが、エンドキシラナーゼであれば
いずれのものも使用できる。
市販の酵素を使用する場合、エンドキシラナーゼ単品で
は入手し難いため細胞壁分解酵素等に含まれるエンドキ
シラナーゼを使用してもよい。その例としては、ヤクル
ト社製のパセルラゼ オノズ力”、整造製薬社製の“ペ
クトリアーゼY−23”、三光純薬社製の゛メイセラー
ゼ”等に含まれるエンドキシラナーゼを挙げることがで
きる。それらのうちでも特にヤクルト社製の゛セルラー
ゼ オノズ力“に含まれるエンドキシラナーゼが酵素活
性が高く、オリゴ糖混合物を高収率で得ることができる
点で好ましい。
そして、エンドキシラナーゼは、遊離の状態で使用して
も担体に固定化して使用してもよく、更にエンドキシラ
ナーゼによる加水分解処理は連続法で行ってもバッチ法
で行ってもよい。エンドキシラナーゼの起源、その使用
量、処理時の温度、圧力、pt+、時間等の諸条件を適
宜選んで処理を行う。
本発明において、エンドキシラナーゼによるヘミセルロ
ースの加水分解処理の終了の目安としては、ヘミセルロ
ース含有水溶液の粘度が当初急激に低下しその後徐々に
低下してゆく適当な時点で酵素を失活させる。
例えば、上記のヘミセルロースを濃度約20mg/mQ
溶液、pH約5〜6の水溶液とし、これに約0.2un
its/ n12のエンドキシラナーゼを加えて約50
°Cの温度で約8時間加水分解処理すると種々のオリゴ
糖含有する加水分解液を得ることができる。
上記により製造されたオリゴ糖混合物は、キシロースの
みが結合したキシロオリゴ糖と、キシロースとアラビノ
ースとが結合したアラビノキシロオリゴ糖との混合物(
混合オリゴ糖)であり、通常、キシロオリゴ糖とアラビ
ノキシロオリゴ糖とをほぼ同じ割合で含有している。該
混合オリゴ糖は、キンロースまたはキンロースとアラビ
ノースとが2〜6個結合しており、組成式x。Am(式
中、x:キシロース、A:アラビノース、n:キシロー
スの結合数、m:アラビノースの結合数であり、通常、
n=2〜4、m=0〜2)で表わされる混合物であり、
本発明のアラビノキシロオリゴ糖はX、Azで示される
オリゴ糖の1種として得られる。
本発明のアラビノキシロオリゴ糖は、上記により製造さ
れた種々のオリゴ糖や単糖を含有するエンドキシラナー
ゼによる加水分解液を直接そのまま処理して単離しても
、または該加水分解液から一旦オリゴ糖や単糖の混合物
を分離回収し、それから単離してもよい。
エンドキシラナーゼによる加水分解液を直接処理して本
発明のアラビノキシロオリゴ糖を単離するには、例えば
次の(a)〜(g)の工程からなる方法が採用できる。
アラビノキシロオリゴ糖の単離法 (a)種々のオリゴ糖等を含有する加水分解液をイオン
交換樹脂(例えばオルガノ工業株式会社製のアンバーラ
イトMB−3)に通して脱塩する: (b)脱塩した液を濾過した後、遠心分離する:(C)
上澄液を孔径が0.45μmのミクロフィルタを使用し
て濾過した後、エバポレーターにより濃縮して濃縮液を
形成させる; (d)濃縮液をゲル濾過クロマトグラフィー(例えば、
カラム直径2−6cm1 カラム長さ90cIn:カラ
ム充填剤東ソー株式会社製 Toyopear IHw
−40s)にかける; (e)高速液体クロマトグラフィー(HPLC)にかけ
特定の条件下で分離を行う; (f)目的とする画分の単一性が確認されるまで(d)
〜(e)の操作を繰り返す; (g)単一性が確認された段階でその物質の構造決定を
行って、目的物が得られたことを確認する。
また、エンドキシラナーゼによる加水分解液からのオリ
ゴ糖混合物の分離回収は、例えば次の■〜■の方法によ
り行うことができる。
■ オリゴ糖含有加水分解液をイオン交換樹脂(例えば
アンバーライトMB−3)に通して脱塩した後、遠心分
離し、その上澄液を孔径0.45μmのミクロフィルタ
ーで濾過し、次いで活性炭カラムに通して活性炭吸着区
分と非吸着区分とに分け、そして活性炭吸着区分を70
%エタノールで溶離すると、少量の単糖類を含むオリゴ
糖混合物の溶離液が回収されるので、これを乾燥して少
量の単糖類を含むオリゴ糖混合物を得る方法。
この方法の場合に、活性炭吸着区分を70%エタノール
で溶離するに先立って該活性炭吸着区分を5%エタノー
ルで処理して単糖類を予め溶離除去しておくと、該70
%エタノールによる溶離溶液からは単糖類を含まない高
純度のオリゴ糖が得られる。
■ オリゴ糖含有加水分解液を遠心分離した後、上澄液
を限外濾過膜で処理して得た流出液を乾燥して、少量の
単糖類が含まれるオリゴ糖混合物を回収する方法。
■ オリゴ糖含有加水分解液をイオン交換樹脂(例えば
アンバーライトMB−3)に通して脱塩した後、遠心分
離し、その上澄液をミクロフィルター(孔径: 0.4
5μm)に通す。濾液をエバポレーターで約5m(2に
濃縮しゲル濾過クロマトグラフィー(例えばToyop
earl HW−4O3)にかける。溶出液のうち、分
子量約2000以上の高分子画分を除いて、それ以降に
現れるオリゴ糖画分を分取し、凍結乾燥等によって固体
のオリゴ糖を回収する。また、ゲル濾過クロマトグラフ
ィーからの溶出液を細かく分取することによって、単一
のオリゴ糖を得ることもできる。
上記方法のうち、特に■の方法は、原料として水不溶性
ヘミセルロース、60%エタノール不溶ヘミセルロース
および陰イオン交換体非吸着l\ミセルロースを使用し
た場合に有効であり、純度の高いオリゴ糖を高収率で得
ることができる。
また■の方法は、原料として小麦フスマ由来のヘミセル
ロースをそのまま使用した場合に有効であり、活性炭処
理によりエンドキシラナーゼで加水分解されない高分子
量の水溶性ヘミセルロース等が活性炭非吸着区分として
円滑に分離される。
そして、例えば上記■〜■の方法によって分離回収され
たオリゴ糖混合物から本発明のアラビノキシロオリゴ糖
を単離するには、オリゴ糖混合物を水に溶解して水溶液
を形成し、この水溶液を使用して上記した(c)〜(g
)の工程を行えばよい。
本発明のアラビノキシロオリゴ糖は、白色固体であり、
吸湿性が高く、水に対する溶解度も高く、しかも甘味を
ほとんど示さず、且つその水溶液は不凍性を有するとい
う緒特性を有しており、そのような特性に基づいて機能
性食品やその他の用途に有効に利用できる。
以下に、本発明を例を挙げて具体的に説明するが本発明
はそれらによって限定されない。下記の例中の%はすべ
で重量による。
参考例 l 精選小麦フスマ2kgを50°Cの温水20flに分散
させ5分間撹拌する。その後遠心濾過機(田辺鉄工新製
)で濾過して固形分を回収し、得られた固形分3kgを
70°Cの0.2N水酸化ナトリウム水溶液20Qに入
れて90分間撹拌し溶解させる。
放冷後、0.8N塩酸水溶液5aを撹拌下に徐々に加え
て中和する。中和溶液を5 、000 Gで10分間遠
心分離し、次いで上澄液と沈澱物を回収し水不溶性ヘミ
セルロース(全糖量32.1%、蛋白質含有量1O90
%、その他の成分57,9%) 190gを得ブこ。
参考例 2 上記参考例1で得た上澄液20Qに水20I2を加えて
希釈し、その溶液温度を50°Cに保ちながら、日東電
工製の管状限外濾過膜NTU3520 (P−18壓、
膜面積0.76m’、内径11.5mm)の管内を通し
圧力8kg−f/cm”、流速13 Q / m i 
nの条件下で3時間処理する。この時、膜透過溶液と同
量の水を常に管内に補給し膜処理液量を一定とする。3
時間後に水の供給をとめ、前記と同様の条件(圧力8k
g−f/c+n2、流速13 Q / m i n )
で濃縮を開始しフラックスの低下を考慮することなく濃
縮を行い、水溶液の糖濃度が約10mg/m(2になる
まで行う。処理液をオルガノ社製陽イオン交換樹脂(I
R−120E) 500ccに1時間当たりイオン交換
樹脂容量の10倍の流速で溶出し、次いで同社製の陰イ
オン交換樹脂(IRA−93)に同流速で流す。
イオン交換処理後得られた水溶液を温度30°C1真空
度0.1Torr以下の条件下で真空凍結乾燥して、水
溶性ヘミセルロース約150gを得た。
この水溶性ヘミセルロースの50gを水0.7aに溶解
した溶液にエタノールを加えて、該溶液のエタノール濃
度を60%に調整し、そのまま約20分間撹拌後静置し
た。生成した沈澱物を60%エタノールで洗浄し、凍結
真空乾燥して60%エタノール不溶ヘミセルロース20
gを得た。
参考例 3 上記参考例2で調製した水溶性へミセルロス50gを2
0ミリモル(mM)のトリス−塩酸緩衝液(pH8,5
)5 Qに溶解し、この液を陰イオン交換体(DEAE
−5epharose CL−6B:ファルマシア社製
)0.2Qを充填したカラムに通して、非吸着区分を含
有する液を回収した。この液を乾燥して陰イオン交換体
非吸着ヘミセルロース20gを得た。
実施例 l 上記の参考例1で調製した水不溶性ヘミセルロース0.
5gをリン酸ナトリウム緩衝液(pH6,0)50mQ
に加えて水不溶性ヘミセルロースの1%溶液を調製した
次いで、この溶液を予め50°Cに加温した後、セルラ
ーゼパオノズカR5”  (ヤクルト社製)を6mg(
キシラナーゼとして50units)添加し、同温度に
保って加水分解を4時間行なった。その後煮沸して酵素
を失活させ、溶液の2mRを採取して3000rpmで
10分間遠心分離した。上澄液1mffを管状の限外濾
過ユニット(モルカット■LCC型:膜面積1.3cm
2、内径17mm :日本ミリポア株式会社製)の管内
を加圧状態(2kg/cm”)で通して、得られる流出
液を下記の条件下でHPLC分析を行った。
HPLC分析 注   入   量 = 20 μQ カラムの種類 :  5hodex KS−802十M
S−801溶 離 液 : 純水 流       速 :  0.7m12/min温 
      度 = 80 °C 検 出 装 置 : 示差屈折計 その結果、第1図に示すようなりロマトダラムを得た。
第1図のピーク1〜8の各フラクンヨンを酸加水分解し
てから再度HPLCに供して構成糖の組成を調べた。ま
たフェノール硫酸法により全糖量を調べ、且つソモギー
ネルソン法で還元糖量を調べて各ピークの重合度を調べ
tこ。
その結果を、下記の表−1に示す。
[表−1] オリゴ糖 100.0 1)  Xはキシロース、Aはアラビノースを表し、X
およびAの次の数字は各々糠中のキシロースの数および
アラビノースの数を表す。
2) ピーク1〜8の合計量を100%とした場合の割
合法に、上記のピーク1の画分を分取して単性が確認さ
れるまで上記のゲル濾過クロマトクラフイー処理とHP
LC分析を繰返したところ、ゲル濾過クロマトグラフィ
ー処理とHPLC分析を2回繰り返した時点で単一性が
確認された。
ここで該単一性の確認は、化合物サンプル10mgを1
.0mQの純水に溶解して1%溶液を調製し、これを下
記の■〜■に示したHPLCおよびペーパクロマトグラ
フィーにかけて行った。
■HPLC−1 注入液量:20μQ カラムの種類 :  5hodex KS−801(昭
和電工株式会社製) 溶 出 液:純水 流       速 :  0.7  mQ/min温
   度:8ビC 検 出 装 置 : 示差屈折計 原    理 ・ ゲル濾過+配位子交換この結果、リ
テンションタイム7.5分のところに単一なピークを得
た。
■HPLC−2 注入液量・20μQ カラムの種類 :  5enshu Pack−Nl2
(株式会社センシュー科学製) 溶  出  液 : アセトニトリル:水= 65:3
5流       速 :  1.Om12/min温
  度:室 温 検 出 装 置 : 示差屈折計 原  理:分 配 この結果、リテンションタイム12.6分のところに単
一なピークを得た。
■ペーパークロマトグラフイ ペ − パ − : 東洋濾紙No、50使用液量、l
μQ 分 離  液 : ブタノール:ピリジン:水=6:4
:4 発 色 剤:硝酸銀 この結果、Rf値0.24付近に単一なスポ/トを 得
 プこ 。
次いで上記において単一性が確認された化合物を、下記
に示した(1)重合度の測定、(2)強酸による完全加
水分解、(3)希酸による部分加水分解、(4)メチル
化分析および(5)マススペクトル分析(31MS法)
の5つの方法を使用して構造決定した。
(1)重合度の測定: 化合物サンプル10mgを1.Q+nQの純水に溶解し
て1%溶液を調製し、この溶液の全糖量を7エノール硫
酸法で求め、また還元糖量をソモギーネルソン法で求め
たところ、各々9.6mg/m12および1.5mg/
m12であった。そしてこれらの値から該化合物は6糖
類であることがわかつ!二。
(2)強酸による完全加水分解: 化合物サンプル5mgを2規定のトリフルオロ酢酸1+
nQに溶解し、100°Cで2時間加水分解した。放冷
却後、トリフルオロ酢酸をエバポレーターで除去し、得
られた乾燥物に純水0.5mθを加えて溶解し、上記し
たHPLC−1の方法によって分析した。その結果、化
合物の構成糖はキンロースとアラビノースのみであり、
且つキンロースとアラビノースの面積比は約2:1であ
った。この結果を上記(1)の結果と合わせると、化合
物はキシロース4分子およびアラビノース2分子からな
るオリゴ糖であることがわかる。
(3)希酸による部分加水分解: 化合物サンプル5mgを0.1規定の硫酸1mQに溶解
し、100℃で2時間加水分解した後、炭酸バリウムで
中和した。次いで、遠心分離し、その上澄液を孔径0.
45μmのミクロフィルターに通し、濾液を上記した)
IPLC−1の方法で分析したところ、リテンションタ
イム8.5分のところにキシロテトラオースのピークが
現れることを確認した。このことから、上記(1)およ
び(2)により確認されたキシロース4分子およびアラ
ビノース2分子からなる該オリゴ糖が、キシロテトラオ
ースにアラビノース2分子が結合したオリゴ糖であるこ
とがわかった。
(4)メチル化分析: 化合物サンプル2mgを箱守法でメチル化した後、エバ
ポレーターで濃縮乾固した。生成した乾燥物を88%ギ
酸およびl規定のトリフルオロ酢酸を使用して加水分解
した。これをエバポレーターで濃縮乾固した後、水素化
ホウ素ナトリウムで還元し、次いでアセチル化してガス
クロマトグラフィー分析した。その結果、2.3.4−
 トリメチルキシリトールモノアセテート、2.3.5
− トリメチルアラビニトルモノアセテート、2,3−
ジメチルキシリトールジアセテートおよびキシリトール
テトラアセテートを得た。
更に、上記化合物サンプルを水素化ホウ素ナトリウムで
還元して還元サンプルを調製し、この還元サンプル2m
gを使用して、上記と同様にしてメチル化、加水分解、
還元およびガスクロマトグラフィー分析を行った。その
結果、1,2.3−トリメチルキシリトールモノアセテ
ート、2,3.4−トリメチルキシリトールモノアセテ
ート、2,3.5− トリメチルアラビニトールモノア
セテ−)、2.3−ジメチルキシリトールジアセテート
およびキシリトールテトラアセテートを得た。
以上のことから、還元末端および非還元末端のキシロー
スのいずれにもアラビノースが結合していないこと、キ
シロースの2位および3位にアラビノースが結合してい
ることがわかった。
(5)マススペクトル分析(51MS法):化合物サン
プル10mgをグリセロールQ、1m12ト混合した後
、ステンレス製の試料台に塗布した。これにキセノンガ
スを当ててイオン化し、質量分析計(M−80:El立
製作所製)で生じたイオンを捕捉し、データ処理機(M
−003型:日立製作新製)にかけた。その結果、質量
833の親ピークと質量265のフラグメントピークを
得た。
上記の(1)〜(5)の結果を総合すると、第1図にお
けるピークlとして単離された化合物は下記の構造を有
する新規なアラビノキシロオリゴ糖であることがわかっ
た。
また、該アラビノキシロオリゴ糖の収率は、原料として
用いた水不溶性ヘミセルロースの重量に基づいて4%で
あった。
実施例 2 水不溶性ヘミセルロースの代わりに上記の参考例2で調
製した60%エタノール不溶ヘミセルロースを使用した
以外は実施例1と同様にして処理、分析および構造決定
を行ったところ、実施例1で得たのと同じキシロテトラ
オース主鎖の還元末端から2番目のキシロースにアラビ
ノース子が2個結合した上記アラビノース分子このアラ
ビノキシロオリゴ糖の収率は原料として用いた60%エ
タノール不溶ヘミセルロースの重量に基づいて約3%で
あった。
実施例 3 水不溶性ヘミセルロースの代わりに上記の参考例3で調
製した陰イオン交換体非吸着ヘミセルロースを使用した
以外は実施例1と同様にして処理、分析および構造決定
を行ったところ、やはり実施例1で得たのと同じキシロ
テトラオス主鎖の還元末端から2番目のキシロースにア
ラビノース分子が2個結合したアラビノキシロオリゴ糖
を得た。
このアラビノキシロオリゴ糖の収率は原料として用いた
陰イオン交換体非吸着へミセルロスの重量に基づいて約
3%であった。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例1で製造されるオリゴ糖混合物のHLP
G分析により得られる各フラクションのクロマトグラム
を示す図である。 リボ糖を得た。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 下記の式; ▲数式、化学式、表等があります▼ で表されるアラビノキシロオリゴ糖。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US8927038B2 (en) * 2008-03-25 2015-01-06 Cargill, Incorporated (Arabino)xylan oligosaccharide preparation
CN113163828A (zh) * 2018-08-15 2021-07-23 剑桥糖质科学有限公司 新型组合物、其用途及其形成方法

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