JPH0584090A - 高純度イソマルトースの製造方法 - Google Patents

高純度イソマルトースの製造方法

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JPH0584090A
JPH0584090A JP3323585A JP32358591A JPH0584090A JP H0584090 A JPH0584090 A JP H0584090A JP 3323585 A JP3323585 A JP 3323585A JP 32358591 A JP32358591 A JP 32358591A JP H0584090 A JPH0584090 A JP H0584090A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高純度イソマルトースの大量生産方法を提供
することを目的とする。 【構成】 本発明は、固形物当り7%以上含有する糖液
を、アルカリ金属型またはアルカリ土類金属型強酸性カ
チオン交換樹脂を全長で7m以上に充填したカラムに流
し、次いで水で溶出してイソマルトース高含有画分を採
取する高純度イソマルトースの製造方法に関する。本発
明により製造される高純度イソマルトースは、イソマル
トースを望ましくは40%以上の高純度に含有してお
り、甘味剤、保湿剤、粘稠剤、照付与剤、老化防止剤、
増量剤、賦形剤などとして、各種飲食物、化粧品、医薬
等に用いられる他、イソマルチトールの原料としても有
利に用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高純度イソマルトース
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術および解決すべき課題】イソマルトース
は、醗酵食品などに微量存在している低甘味の糖であっ
て、グルコアミラーゼまたは酸触媒によるグルコースの
逆合成反応、α−グルコシダーゼ(トランスグルコシダ
ーゼとも言う。)によるマルトース又はマルトデキスト
リンからのグルコース転移反応、デキストランの部分加
水分解反応などによって固形物当り10〜25w/w%
(特にことわらない限り、本明細書の%は固形物当りw
/w%を意味する。)程度生成することが知られてい
る。
【0003】近年、イソマルトースの還元生成物である
イソマルチトールが低カロリー、低う蝕性の甘味物であ
ることが見出されたことより、原料のイソマルトース
を、より高純度で大量、安価に供給しうる製造方法の確
立が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【0004】本発明者等は、高純度イソマルトースの大
量生産方法について鋭意研究した。
【0005】その結果、原料のイソマルトースを7%以
上含有する糖液(以下、単に原糖液と言う。)を、アル
カリ金属型またはアルカリ土類金属型強酸性カチオン交
換樹脂を充填したカラムに流し、次いで水で溶出し、グ
ルコース重合度が3以上のイソマルトシル残基を有する
少糖類(本明細書では、単に、イソマルトデキストリン
と言う。)高含有画分、イソマルトデキストリン・イソ
マルトース高含有画分、イソマルトース高含有画分、イ
ソマルトース・グルコース高含有画分及びグルコース高
含有画分の順に分画し、イソマルトース高含有画分、望
ましくはイソマルトース含有量が40%以上のイソマル
トース高含有画分を採取することにより、容易に高純度
イソマルトースを大量製造しうることを見出した。
【0006】また、原糖液をカラムに流して分画するに
際し、既に得られているイソマルトデキストリン・イソ
マルトース高含有画分及びイソマルトース・グルコース
高含有画分とともに流して分画し、イソマルトース高含
有画分を採取し、その前後に得られるイソマルトデキス
トリン・イソマルトース高含有画分を更に次回の原糖液
とともに流す方式を採用することにより、目的とする高
純度イソマルトースを高濃度、高収率で繰り返し、安定
して製造し得ること、更には工業的に安価に大量製造し
得ることを見出し、本発明を完成した。
【0007】本発明に用いる原糖液は、イソマルトース
を7%以上含有し、本発明によってイソマルトースを4
0%以上含有する高純度イソマルトースが高収率で採取
できるものであればよく、例えば、グルコアミラーゼ
(EC 3.2.1.3)または酸触媒によるグルコー
ス逆合成生成物、α−グルコシダーゼ(EC3.2.
1.20)によるグルコース転移生成物、デキストラン
の部分加水分解物であって、イソマルトースを7%以上
含有しているものが望ましい。
【0008】原糖液の調製に際し、グルコアミラーゼの
場合にはグルコースのみならず、マルトース、マルトト
リオース、水飴、デキストリンなどの澱粉部分分解物
を、通常、40〜80%程度の高濃度水溶液に作用させ
れば、グルコアミラーゼの作用により、イソマルトース
のほか、イソマルトトリオース、パノース、イソマルト
テトラオースなどのイソマルトデキストリンが生成す
る。
【0009】また、α−グルコシダーゼの場合には、マ
ルトース、マルトトリオース、水飴、デキストリンなど
の澱粉部分加水分解物を、通常、10〜70%程度の糖
液に作用させれば、α−グルコシダーゼの作用により、
イソマルトースのほか、イソマルトトリオース、パノー
ス、イソマルトテトラオース、イソマルトシルマルトー
スなどのイソマルトデキストリンが生成する。この際、
必要ならば、更にグルコアミラーゼなどを作用させて、
共存している未反応の澱粉部分加水分解物を分解して原
糖液とすることもできる。また、原糖液がデキストラン
の加水分解物の場合には、例えば、10〜50%程度の
デキストラン水溶液に酸を作用させた後中和するか、又
はデキストラナーゼ(EC 3.2.1.11)又はイ
ソマルトデキストラナーゼ(EC 3.2.1.94)
などを作用させれば容易に調製できる。
【0010】また、本発明で使用されるアルカリ金属型
またはアルカリ土類金属型強酸性カチオン交換樹脂に
は、例えば、スルホン酸基を結合したスチレン−ジビニ
ルベンゼン架橋共重合体樹脂のNa型、K型などの
アルカリ金属型またはCa++ 型、Mg++型などのア
ルカリ土類金属塩型の1種または2種以上が適宜使用さ
れ、市販品としては、例えば、ダウケミカル社製造の商
品名ダウエックス50W×2、ダウエックス50W×
4、ダウエックス50W×8、ローム&ハース社製造の
商品名アンバーライトCG−120、東京有機化学工業
社製造の商品名XT−1022E、三菱化成工業社製造
の商品名ダイヤイオンSK1B、ダイヤイオンSK10
2、ダイヤイオンSK104などがある。これらの樹脂
は、イソマルトース高含有画分の分画に優れているだけ
でなく、耐熱性、耐摩耗性にも優れ、高純度イソマルト
ースの大量生産に極めて有利である。
【0011】本発明では、通常、0.01〜0.5mm
程度の粒径の樹脂をカラムに充填して使用すればよい。
カラム内に充填する樹脂層の長さは、全長で7m以上が
望ましく、この際、1本のカラムで7m以上にしても、
また、2本以上のカラムを直列に連結して7m以上にし
てもよい。
【0012】また、必要ならば、7m以下の樹脂層であ
っても、得られた溶出分画液を溶出順に再度同じ樹脂層
に繰り返し流すことによって、目的とするイソマルトー
ス高含有画分を分離採取するまでに、原糖液が実質的に
樹脂層長7m以上と接触する方式を採用してもよい。カ
ラムの材質、形状は本発明の目的を達する限り自由に選
択できる。その材質は、例えば、ガラス、プラスチッ
ク、ステンレスなどが利用でき、その形状は充填した樹
脂層内を液ができるだけ層流になる、例えば、円筒状、
角柱状などが適宜利用できる。
【0013】以下、本発明の実施方法をより具体的に述
べる。
【0014】アルカリ金属型またはアルカリ土類金属型
強酸性カチオン交換樹脂を水に懸濁してからカラムに充
填して、その樹脂層の全長が7m以上になるようにし、
このカラム内温度を通常45〜85℃に維持しつつ、こ
れに濃度約10〜70w/w%の原糖液を樹脂に対して
約1〜60v/v%加え、これに水をSV約0.1〜
2.0の流速で上昇法または下降法により流して溶出
し、原糖液をイソマルトデキストリン高含有画分、イソ
マルトデキストリン・イソマルトース高含有画分、イソ
マルトース高含有画分、イソマルトース・グルコース高
含有画分、及びグルコース高含有画分の順になるように
複数の画分、通常5乃至100、望ましくは5乃至30
画分に分画し、このうち40%以上のイソマルトースを
含有するイソマルトース高含有画分を採取すればよい。
【0015】この際、溶出液の採取は、通常、使用樹脂
に対して約1〜20v/v%毎に行なわれるが、これを
自動化し前記画分に振り分けることも容易である。
【0016】また、原糖液をカラムに流して分画するに
際し、既に得られているイソマルトデキストリン・イソ
マルトース高含有画分及びイソマルトース・グルコース
高含有画分を原糖液の前後に、または原糖液とともに流
すことにより、分画に要する使用水量を減少させ原糖液
中のイソマルトースを高純度、高濃度、高回収率で採取
できるので好都合である。
【0017】一般には、既に得られているイソマルトデ
キストリン・イソマルトース高含有画分を流した後に原
糖液を流し、次いで既に得られているイソマルトース・
グルコース高含有画分を流すという順序を採用するのが
好ましい。また、本発明で使用される分画法は、固定床
方式、移動床方式、擬似移動床方式のいずれであっても
よい。このようにして分画し、採取されたイソマルトー
ス高含有画分をそのままで用いることもでるが、必要な
らば、常法に従って、例えば、濾過、脱色、脱塩、精製
した後、例えば濃縮してシラップとするか、更に噴霧乾
燥して粉末を採取することも自由である。
【0018】このようにして製造される高純度イソマル
トースは、イソマルトースを望ましくは40%以上の高
純度に含有しており、甘味剤、保湿剤、粘稠剤、照付与
剤、老化防止剤、増量剤、賦形剤などとして、各種飲食
物、化粧品、医薬等に用いられる他、イソマルチトール
の原料としても有利に用いられる。
【0019】以下、本発明を実験で詳細に説明する。
【0020】
【実験1】 原糖液の比較
【0021】グルコースを濃度60w/w%水溶液と
し、これに特開昭55−124494号公報に開示され
ている方法で固定化したグルコアミラーゼを加え、50
℃、pH4.8で逆合成反応を起こさせた。
【0022】この反応液を経時的にサンプリングした
後、45w/w%に希釈して本実験の原糖液とした。各
原糖液の糖組成は、表1に示した。
【0023】
【表1】
【0024】樹脂は、アルカリ金属型強酸性カチオン交
換樹脂(ダウケミカル社製造、商品名ダウエックス50
W×4、Na型)を使用し、これを水懸濁液として内
径5.4cmのジャケツト付ステンレス製カラム1本に
樹脂層長が10mになるように充填した。カラム内温度
を75℃に維持しつつ、原糖液を樹脂に対して5v/v
%加え、これに75℃の温水をSV0.2の流速で流し
て分画し、イソマルトース含有量40%以上のイソマル
トース高含有画分を採取した。結果は、表2に示した。
【0025】
【表2】
【0026】表2の結果から明らかなように、原糖液は
その糖組成をイソマルトース含有量7%以上、とりわけ
7〜25.5%にすれば、イソマルトース含有量40%
以上のイソマルトース高含有画分中にイソマルトースが
原糖液イソマルトースに対して70%以上の高収率で採
取できることが判明した。
【0027】
【実験2】 樹脂層長の比較
【0028】実験1と同様にして、アルカリ金属型強酸
性カチオン交換樹脂を1本または2本のカラムに充填
し、その樹脂層長を1〜20mとした。
【0029】これらの樹脂層長の異なる各カラムに、カ
ラム内温度を75℃に維持しつつ、実験1の方法で調製
した原糖液No.3(イソマルトース含量7.1%)ま
たは原糖液No.5(イソマルトース含量25.5%)
を樹脂に対して5v/v%加え、75℃の温水をSV
0.2の流速で流して分画し、イソマルトース含有量4
0%以上のイソマルトース高含有画分を採取した。結果
は、表3に示した。
【0030】
【表3】 表3の結果から明らかなように、原糖液を樹脂層長7m
以上と接触させれば、イソマルトース含有量40%以上
のイソマルトース高含有画分中にイソマルトースが原糖
液中のイソマルトースに対して70%以上の高収率で採
取できることが判明した。
【0031】以下、2〜3の実施例を述べる。
【0032】
【実施例1】実験1で示した方法で調製したイソマルト
ース含有量25.5%のグルコース逆合成生成物(濃度
45w/w%)を原糖液とした。樹脂は、アルカリ金属
型強酸性カチオン交換樹脂(東京有機化学工業社製造、
商品名XT−1022E、Na型)を使用し、内径
5.4cmジャケット付ステンレス製カラムに水懸濁状
で充填した。この際、樹脂層長5mのカラム4本に充填
し、その液が直列に流れるようにカラム4本を連結して
樹脂層全長を20mとした。
【0033】カラム内温度を75℃に維持しつつ、原糖
液を樹脂に対して5v/v%加え、これに75℃の温水
をSV0.13の流速で流して分画し、イソマルトース
含有量40%以上のイソマルトース高含有画分を採取し
た。このイソマルトース高含有画分には、イソマルトー
スが233g含まれ、原糖液中のイソマルトースに対し
て75.1%の高収率であった。本画分を、常法に従っ
て脱色、脱塩精製し、水分15%のシラップ580gを
得た。
【0034】本品は、イソマルトースを46.4%、イ
ソマルトトリオース、パノース、イソマルトテトラオー
スなどのイソマルトデキストリンを43.0%含有して
いた。
【0035】
【実施例2】デキストランを1規定硫酸に20%になる
ように溶解し、100℃で60分間保った後、6規定カ
セイソーダ液で中和し、次いでH型及びOH型イオン交
換樹脂で脱塩精製し、濃縮して濃度60w/w%、イソ
マルトース12.2%を含有する原糖液を調製した。
【0036】樹脂は、実施例1に用いたものをK型に
変えた後使用し、内径6.2cmのジャケット付ステン
レス製カラム1本に樹脂層長が10m以上になるように
充填した。
【0037】カラム内温度を60℃に維持しつつ、原糖
液を樹脂に対して3v/v%加え、これに60℃の温水
をSV0.2の流速で流して分画し、イソマルトース含
有量40%以上のイソマルトース高含有画分にはイソマ
ルトースが66.0g含まれ、原糖液中のイソマルトー
スに対して79.1%の高収率であった。本画分を実施
例1と同様に精製、濃縮して、水分15%のイソマルト
ースを43.2%、イソマルトトリオース、イソマルト
テトラオースなどのイソマルトデキストリンを48.6
%含有していた。
【0038】
【実施例3】水飴を濃度45w/w%水溶液とし、これ
に実験1の方法で調製した固定化グルコアミラーゼを加
えて50℃、pH4.8で加水分解し、逆合成反応を起
こさせ、イソマルトース16.5%を含有する原糖液を
得た。樹脂は、アルカリ土類金属型強酸性カチオン交換
樹脂(ダウケミカル社製造、商品名ダウエックス50W
×4、Mg++型)を使用し、実施例1と同じカラムに
樹脂層の全長が15mになるように充填した。カラム内
温度を55℃に維持しつつ、原糖液を樹脂に対して6.
6v/v%加え、これに55℃の温水をSV0.13の
流速で流して分画し、イソマルトース含有量40%以上
のイソマルトース高含有画分を採取した。このイソマル
トース高含有画分にはイソマルトースが156g含ま
れ、原糖液中のイソマルトースに対して78.1%の高
収率であった。本画分を実施例1と同様に精製、濃縮し
た後、減圧乾燥、粉砕して、水分1%以下の粉末320
gを得た。
【0039】本品は、イソマルトースを47.7%、イ
ソマルトトリオース、パノース、イソマルトテトラオー
スなどのイソマルトデキストリンを20.3%含有して
いた。
【0040】
【実施例4】実験1で示した方法で調製したイソマルト
ース含有量25.5%のグルコース逆合成生成物(濃度
45w/w%)を原糖液とした。
【0041】まず、第1回目の分画に際して、原糖液を
樹脂に対して20v/v%使用した以外は実施例1と同
様に分画した。分画品の溶出パターンを第1図に示し
た。
【0042】第1図で、Aはイソマルトデキストリン高
含有画分を示し、Bはイソマルトデキストリン・イソマ
ルトース高含有画分を示し、Cはイソマルトース高含有
画分を示し、Dはイソマルトース・グルコース高含有画
分を示し、Eはグルコース高含有画分を示す。その溶出
順序はA、B、C、D、Eの順であった。
【0043】分画品C(イソマルトース高含有画分)は
採取し、画分品A及びEは除去した。
【0044】第2回目以降の分画は同じカラムに分画品
B、次いで、樹脂に対して約10v/v%の原糖液、分
画根Dの順に加え、更に75℃の温水を実施例1と同様
に流してイソマルトース50%以上を含有するイソマル
トース高含有画分を採取した。
【0045】第2回目以降の分画操作を延べ50回繰り
返して1回当りの平均結果を求めたところ、イソマルト
ース高含有画分にはイソマルトースが519g含まれ、
原糖液中のイソマルトースに対して83.7%の高収率
であった。本画分50回分を集め実施例3と同様に処理
して粉末43kgを得た。
【0046】本品は、イソマルトースを58.4%、イ
ソマルトトリオース、パノース、イソマルトテトラオー
スなどのイソマルトデキストリンを29.3%含有して
いた。
【0047】なお、前記方法で系外に除去した分画品A
及びEを集め濃度約60w/w%に濃縮し、これに固定
化グルコアミラーゼを作用させたところ、原糖液とほぼ
同じ糖組成になり、原糖液として使用しうることが判明
した。この方法を採用することにより、原料のグルコー
スは、高純度イソマルトースに実施的に完全に変換しう
ることが判明した。
【0048】
【実施例5】実験1で示した方法で調製したイソマルト
ース含有量25.5%のグルコース逆合成生成物(濃度
60w/w%)を原糖液とした。
【0049】樹脂は、アルカリ土類金属型強酸性カチオ
ン交換樹脂(ローム&ハース社製造、商品名アンバーラ
イトCG−120、Ca++型)を使用し、実施例1で
使用したカラムに、樹脂層全長が10mになるように充
填した。カラム内温度を80℃に維持しつつ、原糖液を
樹脂に対して第1回目の分画に際しては15v/v%加
え、これに80℃の温水をSV0.6の流速で流して分
画し、実施例4の場合と同様に図に示される分画パター
ンを得た。
【0050】分画品C(イソマルトース高含有画分)は
採取した。分画品A及びEは集めて濃度60w/w%に
濃縮し、固定化グルコアミラーゼを作用させ、原糖液の
糖組成とほぼ同程度にして原糖液に戻した。
【0051】第2回目以降の分画は、同じカラムに分画
品B、次いで樹脂に対して約7v/v%の原糖液、分画
品Dの順に加え、更に80℃の温水をSV0.6の流速
で流してイソマルトース含有量60%以上のイソマルト
ース高含有画分を採取した。
【0052】本実施例の工程を第2図に示した。第2図
におけるA、B、C、D及びEは、第1図と同様に溶出
パターンの各画分を示す。Gはグルコースを、GAはグ
ルコアミラーゼによる反応を、Sは原糖液を、Rは樹脂
による分画を、Vは濃度を、Pは高純度イソマルトース
製品を示す。
【0053】第2回目以降の分画操作を延べ200回繰
り返して、1回当りの平均結果を求めたところ、イソマ
ルトース高含有画分には、イソマルトースが256g含
まれ、原糖液中のイソマルトースに対して83.4%の
高収率であった。本画分200回分を集め、実施例3と
同様に処理して粉末77kgを得た。
【0054】本品は、イソマルトースを65.3%、イ
ソマルトトリオース、パノース、イソマルトテトラオー
スなどのイソマルトデキストリンを22.7%含有して
いた。
【0055】
【発明の効果】上記したことから明らかなように、本発
明は、高純度イソマルトースを高収率で容易に製造する
ことを可能とし、本発明により得られる高純度イソマル
トースは、甘味剤、保湿剤、粘稠剤、照付与剤、老化防
止剤、増量剤、賦形剤などとして、各種飲食物、化粧
品、医薬等に用いられる他、イソマルチトールの原料と
しても有利に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 原糖液の溶出パターンの一例を示す図。図中
の記号Aは、イソマルトデキストリン高含有画分、Bは
イソマルトデキストリン・イソマルトース高含有画分、
Cはイソマルトース高含有画分、Dはイソマルトース・
グルコース高含有画分、及びEはグルコース高含有画分
を示す。
【図2】 グルコースから高純度イソマルトースを製造
する工程の一例を示す図。図中の記号A、B、C、D及
びEは、図1と同様に溶出パターンの各画分を示す。G
はグルコースを、GAはグルコアミラーゼによる反応
を、Sは原糖液をRは樹脂による分画を、Vは濃縮を、
Pは高純度イソマルトース製品を示す。

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】固形物当り7%以上含有する糖液を、アル
    カリ金属型またはアルカリ土類金属型強酸性カチオン交
    換樹脂を全長で7m以上に充填したカラムに流し、次い
    で水で溶出してイソマルトース高含有画分を採取するこ
    とを特徴とする高純度イソマルトースの製造方法。
  2. 【請求項2】イソマルトース高含有画分が、イソマルト
    ースを固形物当り40%以上含有しているイソマルトー
    ス高含有画分であることを特徴とする請求項1記載の高
    純度イソマルトースの製造方法。
  3. 【請求項3】イソマルトースを固形物当り7%以上含有
    する糖液を、アルカリ金属型またはアルカリ土類金属型
    強酸性カチオン交換樹脂を全長で7m以上に充填したカ
    ラムに流し、次いで水で溶出してイソマルトデキストリ
    ン高含有画分イソマルトデキストリン・イソマルトース
    高含有画分、イソマルトース高含有画分、イソマルトー
    ス・グルコース高含有画分、グルコース高含有画分の順
    に分画し、イソマルトースを固形物当り40%以上含有
    するイソマルトース高含有画分を採取することを特徴と
    する請求項1または請求項2記載の高純度イソマルトー
    スの製造方法。
  4. 【請求項4】グルコアミラーゼによるグルコース逆合成
    生成物、α−グルコシダーゼによるグルコース転移生成
    物またはデキストランの部分加水分解物を用いることを
    特徴とする請求項1、請求項2または請求項3記載の高
    純度イソマルトースの製造方法。
  5. 【請求項5】グルコアミラーゼに固定化酵素を用いるこ
    とを特徴とする請求項4記載の高純度イソマルトースの
    製造方法。
  6. 【請求項6】カラム内温度を45〜85℃の範囲内に維
    持することを特徴とする請求項1、請求項2、請求項
    3、請求項4または請求項5記載の高純度イソマルトー
    スの製造方法。
  7. 【請求項7】イソマルトースを固形物当り7%以上含有
    する糖液をカラムに流すに際し、既に得られているイソ
    マルトデキストリン・イソマルトース高含有画分及びイ
    ソマルトース・グルコース高含有画分とともに流すこと
    を特徴とする請求項3、請求項4、請求項5または請求
    項6記載の高純度イソマルトースの製造方法。
  8. 【請求項8】イソマルトースを固形物当り7%以上含有
    する糖液をカラムに流すに際し、既に得られているイソ
    マルトデキストリン・イソマルトース高含有画分を流し
    た後にイソマルトースを固形物当り7%以上含有する糖
    液を流し、次いで既に得られているイソマルトース・グ
    ルコース高含有画分を流すことを特徴とする請求項3、
    請求項4、請求項5、請求項6または請求項7記載の高
    純度イソマルトースの製造方法。
  9. 【請求項9】イソマルトースを固形物当り7%以上含有
    する糖液をカラムに流すに際し、既に得られているイソ
    マルトデキストリン高含有画分および/またはグルコー
    ス高含有画分をグルコアミラーゼで処理しイソマルトー
    スを固形物当り7%以上含有する糖液に変換して用いる
    ことを特徴とする請求項3、請求項4、請求項5、請求
    項6、請求項7または請求項8記載の高純度イソマルト
    ースの製造方法。
  10. 【請求項10】イソマルトース高含有画分が、固形物当
    り40%以上のイソマルトースとともにイソマルトデキ
    ストリンを含有していることを特徴とする請求項2、請
    求項3、請求項4、請求項5、請求項6、請求項7、請
    求項8または請求項9記載の高純度イソマルトースの製
    造方法。
  11. 【請求項11】イソマルトデキストリンを20%以上含
    有していることを特徴とする請求項10記載の高純度イ
    ソマルトースの製造方法。
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