JPH059078B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は糖類の分離方法に関し、更に詳しく
は、特定の合成吸着剤を充填したカラムに、各種
の糖類又は各種の糖類とその他の成分との混合物
溶液を通液して、混合物溶液中に含まれる各種の
糖類を相互分離、又は糖類とその他の成分とを分
離する方法に関する。 各種の糖は主に、伝然物よりの抽出や、天然物
の分解や化学反応によつて製造されるが、その製
造過程に於て、各種の糖類の分離は重要な技術で
ある。例えば、代表的な甘味料である蔗糖（シユ
ークロース）は、ケーンやビートなどから抽出さ
れ、種々の精製工程を経て、結晶化することによ
り高純度の蔗糖が生産されるが、結晶化時に母液
側に残留する糖密（廃糖密）の中には多量の蔗糖
と共にフルクトース、グルコース、アラビノース
等の単糖類やラフイノース等の三糖類、更にはよ
り高分子量の各種のオリゴ糖などの糖類や、各種
の無機塩及び有機物成分などが共存しており、こ
れらの中から蔗糖分が分離できれば、蔗糖の生産
収率を高めることができる。また例えば、糖尿病
患者への投与用等に使用されるマルトースはでん
ぶんを液化し、さらに酵素的にマルトースに分解
して生産されているが、このようにして生成した
粗マルトース中には、グルコースや各種のオリゴ
糖成分等が含まれており、高純度のマルトースを
得るためには、これらの各種の糖を相互分離する
必要がある。 通常、これらの糖を分離するには、結晶化によ
る方法や、溶解度差を利用する方法、各種の金属
等の物質と糖の相互作用の差を利用する方法や、
各種のイオン形のイオン交換樹脂を用いて分離す
る方法等がある。しかし、これらの方法は操作が
繁雑であつたり、分離の程度が不十分であつたり
することが多く、効率の良い糖類の分離方法の開
発が待たれていた。 本発明者らは、かゝる状況に鑑み、糖類の分離
について鋭意検討を続けた結果、ある特定の構造
をもつ合成吸着剤が、通常の合成吸着剤には見ら
れない、各種の糖類に対する分離能力を持つこと
を見出した。 すなわち、種々の有機性のモノマーを重合、縮
重合または共重合することによつて得られた架橋
重合体、または重合や縮重合した後、後架橋して
得られた架橋重合体で、有為量の表面積及び細孔
容積を有するものは合成吸着剤と呼ばれ、各種の
物質特に医薬品や食品等の有機物の分離、精製に
使用されている。このような合成吸着剤には多く
のものがあり、例えば、ダイヤイオン（三菱化成
工業(株)登録商標）HP10，20，21，30，40，50、
ダイヤイオンHP2MGやアンバーライト（米国ロ
ーム・アンド・ハース社商品名）XAD2，４，
７，８等の商標で既に製造、市販されている。 しかし従来の合成吸着剤はその殆どが、スチレ
ン−ジビニルベンゼン系の架橋共重合体、また
は、アクリル酸エステル−エチレングライコール
ジアクリル酸エステル系の架橋共重合体を基体と
したものであり、これらの、従来一般に使用され
ている合成吸着剤の各種の糖類に対する相対吸着
能力には殆ど差がなく、従つてこれらの合成吸着
剤を使用して各種の糖類の分離を行うことは実質
的に困難である。 本発明者らは合成吸着剤に関して種々検討を行
つた結果、ハロゲン原子を３重量％以上置換基と
して含有する芳香族環を含む架橋重合体である合
成吸着剤が各種の糖類に対して極めて優れた分離
能力を持つことを見出し、本発明に到達した。 勿論、合成吸着剤の吸着量はその比表面積及び
細孔容積にも大きく影響されるため、合成吸着剤
として有用なためには、少くとも100m²／ｇ以上
好ましくは300m²／ｇ以上の比表面積を有し、少
くとも0.1ml／ｇ以上、好ましくは、0.5ml／ｇ以
上の細孔容積を有することが好ましい。従つて、
本願発明における多孔性合成吸着剤は、かゝる有
為量の比表面積及び細孔容積を有する芳香族環を
含む架橋共重合体を意味する。 本発明の要旨は、ハロゲン原子の含有量が３〜
50重量％となるように、ハロゲン原子が置換基と
して導入された、上述の有為量の比表面積及び細
孔容積を有する芳香族環を含む架橋重合体からな
る合成吸着剤を充填したカラムに、各種の糖類、
又は各種の糖類とその他の成分との混合物溶液を
通液して、混合物溶液中に含まれる各種の糖類を
相互分離、又は糖類とその他の成分とを分離する
方法に存する。 本発明を更に詳細に説明するに、本発明で使用
される架橋重合体の基体としては、スチレン、ビ
ニルトルエン、エチルビニルベンゼンジビニルベ
ンゼン等の各種のスチレン系モノマーから選ばれ
るモノマーの架橋共重合体、もしくはこれらを、
クロルメチル化等により後架橋された架橋共重合
体、などがあげられる。 本発明において合成吸着剤として使用される架
橋共重合体は、上記のような基体をもつ架橋共重
合体中に、ハロゲン原子が置換基として導入され
たものであり、そのハロゲン含量は架橋共重合体
中のハロゲン原子含有量が３重量％以上50重量％
以下の範囲である。ハロゲン原子含有量が３重量
％未満であると、各種の糖類に対する分離能力が
不十分であり好ましくない。またハロゲン原子が
50重量％を越えると、架橋共重合体の構造の安定
上好ましくない。かかるハロゲン原子としては、
フツ素、塩素、臭素、沃素が挙がれるが、特に塩
素と、臭素が、その安定性及び製造上の容易さか
ら有利である。 この様なハロゲン原子の基体架橋共重合体への
導入法としては前述の基体架橋共重合体を構成す
るモノマーとして、ハロゲンが導入されているモ
ノマー、例えば、ハロゲン化スチレン、ハロゲン
化アルキルビニルベンゼン等を使用する方法が挙
げられる。また、前述の基体架橋共重合体に適当
な反応条件下で、ハロゲンを導入する方法があ
る。後者の方法は、具体的には、例えば、基体架
橋共重合体をジクロルエタン、ニトロベンゼン等
の膨潤剤の存在下、又は非存在下に、元素状ハロ
ゲンを用い、塩化第二鉄、沃化鉄、ピリジン、酢
酸第二水銀、タリウムアセテート、塩化タリウ
ム、フツ化硼素等の触媒の存在下もしくは非存在
下に行われる。ハロゲン化剤とししては上記元素
状ハロゲンの他に、塩化スルフリル、臭化スルフ
リルなども使用できる。ハロゲン化剤の使用量は
基体架橋共重合体の構成単位１モル当り、0.03モ
ル以上であり、ハロゲンの導入率はハロゲン化剤
の使用量によつて任意に変えられる。 反応条件は採用する反応方法によつても異る
が、一般に０〜80℃の温度で、１〜10時間行われ
る。以上の様にして得られたハロゲンを含有する
架橋共重合体は反応後別し、アルコール等の有
機溶剤により充分に洗浄後、水洗して使用に供せ
られる。 本発明の方法に於て対象となる糖類としては、
グルコース、フルクトース、アラビノース、ソル
ボース、ソルビトール、リボース、キシロース、
マンノース、リクソース等の単糖類シユークロー
ス（蔗糖）、ラクトース、マルトース、セロビオ
ース等の二糖類やラフイノース、シクロデキスト
リン、デキストリン等のオリゴ糖類があり、更に
勿論グルコサミン等のアミノ糖、グルグロン酸等
の酸性糖、デオキシリボース等のデオキシ糖など
の糖誘導体やストレプトマイシン、カナマイシン
の様な糖を構成要素にもつ種々の有機化合物も含
まれる。又糖類と共存し、分離されるべきその他
の成分としては、塩化ナトリウムや塩化マグネシ
ウム、塩化カルシウムや硫酸カリ、硝酸アンモニ
ウム等の無機塩類、乳酸、酪酸等の有機酸、ベタ
イン等のアミン類やフルフラール、カラメル等
の、製造工程上糖と共存する各種の化合物が挙げ
られる。 本発明に於て使用される分離方法としては、前
述の特定量ハロゲンを含有した合成吸着剤をカラ
ムに充填し、このカラムに上記の糖類の２種以上
又は糖類の１種以上とその他の成分を含む混合物
溶液を流し、合成吸着剤のカラムでクロマト的に
分離された各成分を分画分取する方法が採用され
る。合成吸着剤の充填層高としては20cm〜5m、
更に好ましくは50cm〜2m程度が良い。一方糖を
含む混合物溶液は、１〜70重量％程度の混合物濃
度の水溶液やアルコール等の有機溶媒の溶液又は
これらの混合物の溶液を、通常樹脂体積の0.01〜
0.5倍量程度供給し、水やアルコール等の有機溶
媒又はこれらの混合溶媒で展開溶離される。この
際の流速は体積速度で0.05〜5hr^-1程度が良い。
尚上記クロマト分離操作は、通常の固定床カラム
を使用した回分方式で行つても良く、又擬似移動
床方式を使用した連続分離方式で行つても良い。
更に場合によつて、合成吸着剤の充填カラムに混
合物溶液を連続的に供給し、混合物各成分の流出
速度の差を利用して分離する、いわゆる先端クロ
マト分離方式を採用しても良い。 本発明の方法による糖類の分離機構については
必ずしも十分に明らかではないが、ハロゲンを導
入することにより生じる、基体架橋共重合体の物
理的又は化学的な構造の変化が、各種糖類やその
他の物質との相互作用に影響するか、もしくは導
入されたハロゲンが、糖類と何らかの相互作用を
持つためと考えられる。 本発明に於て使用される合成吸着剤の各種の糖
類に対する相互作用の相対的な強度は主に糖類の
分子量の大小によつて決り、一般に分子量の大き
い糖類の方が相互作用が強く、例えばグルコー
ス、シユークロース、ラフイノースの順でカラム
より流出するが、類似の分子量も持つ糖、例えば
シユークロースがマルトースの分離も可能であ
る。これらの相互作用の強さは、基体架橋共重合
体の比表面積、細孔容積、更にはハロゲン原子の
含有率によつても変化し、一般に比表面積、細孔
容積は大きい方が、またハロゲン原子含有率は高
い方が保持容量が大きく、分離を目的とする糖類
やその他の成分の種類に応じて、本発明で使用す
る合成吸着剤の種類を選択することが可能であ
る。 以下、実施例と試験例を挙げて本発明を更に詳
細に説明するが、本発明はその要旨を越えない限
り、以下の実施例及び試験例に限定されるもので
はない。 試験例 １ スチレン−ジビニルベンゼン系合成吸着剤ダイ
ヤイオンHP20（三菱化成工業(株)の登録商標）乾
燥品100ｇを四つ口フラスコにとり、ジクロルエ
タン500ｇを加え、室温にて１時間放置した後、
塩化第２鉄5.0ｇ及び分子状臭素123ｇを加えて、
０℃で８時間反応した。反応終了後３の水を加
え、90℃に加熱することによりジクロルエタンを
共沸蒸留し、ついで臭素化した合成吸着剤を
過、水洗し、更に２のメタノール、３の1N
−塩酸、３の脱塩水で洗浄した。得られた合成
吸着剤−１のハロゲン含有量、比表面積、細孔容
積を表−１に示した。 試験例 ２ 試験例１に於て分子状臭素48ｇを用いた以外は
試験例１と全く同様に行い、合成吸着剤−２を得
た。結果を表−１に示す。 試験例 ３ 試験例１において反応容器にオートクレーブを
使用し、分子状塩素98ｇを使用し、気密下に反応
を行つた以外は試験例１と全く同様に処理し、合
成吸着剤−３を得た。結果を表１に示す。 試験例 ４ 試験例１に於て、ダイヤイオンHP20の代りに
ダイヤイオンHP21を使用した以外は試験例１と
全く同様に行い、合成吸着剤４を得た。結果を表
１に示す。

【表】 実施例 １ 内径15mmのガラス製カラムに、試験例４で得ら
れた合成吸着剤−４を100ml充填した。このカラ
ムの上部に試薬の塩化ナトリウム、グルコース、
シユークロースを各５ｇ、100mlの脱塩水に溶解
した混合物溶液を２ml注入し、更に脱塩水を200
ml／Hrの流速で注入した。カラム下部からの流
出液中の各成分の濃度は図−１に示す通りであ
り、流出液中の各成分の濃度ピーク位置は、塩化
ナトリウム、グルコース、シユークロースで
夫々、合成吸着剤体積の0.74倍、0.90倍、1.48倍
であつた。 比較例 １ 実施例１において、合成吸着剤−４の代りに、
臭素を導入する前の合成吸着剤ダイヤイオン
HP21を使用した以外は実施例１と全く同様に操
作した。 その際の各成分の濃度ピーク位置は塩化ナトリ
ウム、グリコース、シユークロースで夫々合成吸
着剤体積の0.74倍、0.76倍、0.83倍であり、各成
分を分離することは実質的に困難であつた。 実施例 ２ 内径15mmのガラス製カラムに、夫々試験例１，
２，３，４で得られた合成吸着剤−１，２，３，
４を100mlづつ充填した。この夫々のカラムの上
部に、試薬のフルクトース、ラフイノースを各５
ｇ、100mlの脱塩水に溶解した溶液２mlを注入し、
更に脱塩水を200ml／hrの流速で注入した。夫々
のカラムからの流出液中の各成分の濃度ピーク位
置は表−２に示す通りであつた。

【表】 比較例 ２ 実施例２に於て、合成吸着剤−１，２，３，４
の代りに合成吸着剤ダイヤイオンHP20を使用し
た以外は、実施例２と全く同様に操作した。結果
を表−２に示す。 実施例 ３ 実施例１に於て、混合物溶液として試薬マルト
ースとシユークロースを各５ｇ、100mlの脱塩水
に溶解した混合物溶液を使用した以外は実施例１
と全く同様に操作した。カラム下部からの流出液
中の各成分の濃度ピーク位置は、マルトース、シ
ユークロースで夫々合成樹脂体積の1.04倍、1.48
倍であつた。尚この際、合成吸着剤で処理する前
の混合物溶液は420nmにおける吸光度（−log
Ｔ）が0.05の着色成分を含有していたが、マルト
ース及びシユークロース流出分画の吸光度は
0.001以下であり、着色成分は流出液の、合成樹
脂体積当り２倍量までには流出しなかつた。

【図面の簡単な説明】

図−１は実施例１において、塩化ナトリウム、
グルコース、シユークロースの混合物水溶液を合
成吸着剤−４を充填したカラムに通液して分離、
精製した際の、カラム流出液中の各成分濃度を示
し、縦軸は各成分濃度を原液濃度との比で示し、
横軸はカラム流出液量を、合成吸着剤の充填容量
に対する倍率で示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 各種の糖類の相互分離、又は各種の糖類と無
   機物又は／及びその他の有機物成分を分離する方
   法に於て、ハロゲン原子の含有量が３〜50重量％
   の範囲となるようにハロゲン化された多孔性の芳
   香族環を含む架橋共重合体である合成吸着剤を充
   填したカラムに、各種の糖類又は各種の糖類と無
   機物又は／及びその他の有機物成分を含む混合溶
   液を通液し、混合溶液中に含まれる各種の糖類の
   相互分離、又は各種の糖類とその他の成分を分離
   することを特徴とする糖類の分離、精製方法。