JPH0635481B2 - ジグルコシル−α−サイクロデキストリンおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、新規な分岐サイクロデキストリンおよびその
製造方法に関し、更に詳細には、ジグルコシル−α−サ
イクロデキストリンおよびその製造方法に関する。

従来の技術 サイクロデキストリンはグルコース残基がα−１，４−
結合により環状に結合したオリゴ糖であって、グルコー
ス残基６個からなるα−サイクロデキストリン、７個か
らなるβ−サイクロデキストリン及び８個からなるγ−
サイクロデキストリンなどが一般に知られている。

サイクロデキストリンは、内部に空隙がある構造を有
し、この空隙内部は親油性領域となっているので各種の
油性物質を取り込むことができる。そのため、このよう
な性質を利用してサイクロデキストリンは、不安定物
質の安定化、揮発性物質の保持、異臭のマスキン
グ、難・不溶性物質の可溶化などの各種用途への応用
が考えられている。

しかしながら、α−サイクロデキストリンおよびβ−サ
イクロデキストリンは低温域（室温以下）での水に対す
る溶解度が極めて低いことから、この点における改良が
実用上待たれていた。

発明が解決しようとする問題点 α−サイクロデキストリンについては、既に、グルコー
ス残基のC₆の位置にグルコース又はマルトースがα−
１，６−結合により結合した分岐サイクロデキストリン
が知られており、このものは分岐の無いものに比べて水
への溶解度が高いことが知られている。

本発明者らは、α−サイクロデキストリンの溶解性を高
めることを目的として種々研究を行った結果、α−サイ
クロデキストリンとマルトースををプルラナーゼの存在
下に反応させることにより、得られるジマルトシル−α
−サイクロデキストリンにグルコアミラーゼを作用させ
ることにより、溶解性、安定性ともに優れたジグルコシ
ル−α−サイクロデキストリンが生成することを見出
し、本発明を完成するに至った。

問題点を解決するための手段 本発明は、ジマルトシル−α−サイクロデキストリンに
グルコアミラーゼを作用させて、ジグルコシル−α−サ
イクロデキストリンを生成させることから成るジグルコ
シル−α−サイクロデキストリンの製造方法およびかく
して得られるジグルコシル−α−サイクロデキストリン
に関する。

本発明により得られるジグルコシル−α−サイクロデキ
ストリンは、一般式（C₆H₁₀O₅）_８で表わされ、下記の
理化学的性質を有する新規化合物である。

1)分子量：１２９７ 質量分析測定法（Secondary Ion Mass Spectrometr
y；SIMS法）により測定（第１図参照） 2)融 点：２７５℃（非結晶；分解） 3)比旋光度〔α▲〕²⁰ _D▼＋１６１（Ｃ＝0.１；H₂Ｏ） 4)ペーパークロマトグラフィー： １−ブタノール：１−プロパノール：水＝３：５：４の
展開溶媒を使用してペーパー上に展開した後、ヨウ素溶
液を用いて発色させたときに１スポットを示す。

5)薄層クロマトグラフィー： １−ブタノール：エタノール：水＝５：５：３の展
開溶媒を使用して薄層板〔DC−Fertigplatten Kieselg
el 60（メルク社製）〕上に展開した後、ヨウ素溶液を
用いる発色またはリンモリブデン酸／硫酸を用いる発色
により呈色させたときにRf＝0.29に１スポットを示す。

１−ブタノール：ビリジン：水＝６：４：３の展開
溶媒を使用し、と同様に処理したときにRf＝0.33に１
スポットを示す。

6)高速液体クロマトグラフィー： （条件１） カラムサイズ：６φ×50mm 担体：Nucleosil−５NH₂（ナーゲル社製） 溶媒：アセトニトリル：水＝70：30 流速：2.0ml／min 検出器：示差屈折計 ERC7520型（エルマ光学（株）
製） （条件２） カラムサイズ：６φ×150mm 担体：Spherisorb ODS−II（フェーズセップ社製） 溶媒：メタノール：水：８：92 流速及び検出器：条件１と同じ 本品は上記各条件でそれぞれ１ピークを示す。

7)溶解性：水に易溶、メタノールに難溶 8)性 状：粉末は白色であり、水溶液は無色 9)赤外線吸収スペクトル（第２図参照）： ν＝3,400cm^-1、2,920cm^-1、1,150cm^-1及び1,030cm^-1に
吸収を認める。

10)Ｃ核磁気共鳴スペクトル（第３図参照）： δ（D₂Ｏ） 69.5（１−６結合のC₆） 101.5（１−６結合のC₁） 11)メチル化分析 箱守法に従ってメチル化した後、メチル化物の加水分解
を行い、生成した加水分解物を還元、アセチル化してア
ルディトール−アセテートに誘導し、ガスクロマトグラ
フィーにより同定すると、2,3,4,6−テトラ−Ｏ−メチ
ルグルコース、2,3,6−トリ−Ｏ−メチルグルコース及
び2,3−ジ−Ｏ−メチルグルコースのモル比は、1.9：4.
0：1.8を示す。

なお、上記理化学的性質を有するジグルコシル−α−サ
イクロデキストリンは、α−サイクロデキストリンを構
成する環状のグルコース残基（６位）にグルコシル基が
２個、それぞれ別々の位置にα−１，６−結合した構造
から成るものであることが、メチル化分析および分子量
（質量分析）により示された。

本発明によれば、かかるジグルコシル−α−サイクロデ
キストリンは次の如くして製造することができる。

即ち、ジマルトシル−α−サイクロデキストリンを固形
分濃度（基質濃度）５〜３５％の溶液に調製した後、グ
ルコアミラーゼを所定量加え、液の温度、pHなどを酵素
の好適作用範囲に維持し、例えば１〜２４時間反応させ
てジグルコシル−α−サイクロデキストリンを生成さ
せ、次いで、得られた生成物を所望によりクロマトグラ
フィーなどの方法によって反応液から分離して回収する
ことにより製造することができる。

本発明方法において使用されるグルコアミラーゼとして
は、リゾープス・ニベウス（Rhizopus niveus）、リゾ
ープス・デルマー（Rhizopus delemar）などの微生物
由来の市販品が挙げられ、これら酵素の使用量は基質の
品質あるいは反応の実施形式などにより多少の違いはあ
るが、通常の場合、ジマルトシル−α−サイクロデキス
トリン１ｇ当り５単位もしくはそれ以上の量で用いられ
る。

また、本発明方法において原料として使用されるジマル
トシル−α−サイクロデキストリンは、例えばα−サイ
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
下に反応させ、得られた生成物を反応液中から分離回収
することにより取得することができる。

本発明に係るジグルコシル−α−サイクロデキストリン
の製造反応は、基本的にはジマルトシル−α−サイクロ
デキストリンにグルコアミラーゼを作用させることによ
り実施されるが、場合により、α−サイクロデキストリ
ンとマルトースとをプルラナーゼの存在下に反応させ、
生成するジマルトシル−α−サイクロデキストリンを単
離することなく、引き続きこの反応液に直接グルコアミ
ラーゼを作用させて、ジグルコシル−α−サイクロデキ
ストリンを生成させることも可能である。

本発明の方法によれば、反応はグルコアミラーゼの作用
条件に適合させて実施され、反応温度、反応pHなどは、
使用される酵素の種類（起源）によって多少の差はある
が、一般に温度３０〜６０℃、pH3.５〜6.５の範囲内で
行なうのが望ましい。

生成したジグルコシル−α−サイクロデキストリンを反
応液から分離するには、例えば、トヨパールＨＷ−４０
Ｓ〔東洋曹達（株）製〕を用いたカラムクロマトグラフ
ィー又はワットマン１７クロムによるペーパークロマト
グラフィーなどを用いることにより容易に行うことがで
きるが、工業的には特にコスト上の理由からイオン交換
樹脂クロマトグラフィー、大量ゲルろ過分離法などを用
いるのが有利である。

発明の効果 本発明により得られるジグルコシル−α−サイクロデキ
ストリンは、公知のα−サイクロデキストリンと同程度
の強い包接力を維持しつつ、格段に優れた溶解性を有し
ているので、医薬品、食品、化粧品その他一般の化学工
業分野でのサイクロデキストリンの用途開発に寄与する
ところが大きい。

実施例 次に参考例及び実施例を示し、本発明を更に詳細かつ具
体的に説明するが、本発明の範囲をこれらの例に限定す
るものでないことはいうまでもない。

参考例：ジマルトシル−α−サイクロデキストリンの製
造 マルトース（日本澱粉工業（株）製、純度９９％）1.５
０ｇとα−サイクロデキストリン（日本食品化工（株）
製、純度９８％）0.５０ｇに、pH5.０の50ｍＭ酢酸ナト
リウム緩衝液0.85mlを加え、沸騰浴中で加熱して溶解さ
せた。反応液を冷却後、これにバシラス・sp（Bacillus
sp）の耐熱性プルラナーゼ（ノボ・インダストリー・
ジャパン社製、200単位／ｇ）100単位を加え、温度６０
℃で４８時間反応させた。

反応終了後、この反応液をトヨパールＨＷ−４０Ｓを充
填したカラム（4.５φ×100cm：２本）によりゲルろ過
クロマトグラフィーにかけて分離精製した。試料負荷後
14〜15時間後に溶出されてくるフラクションを集め、ロ
ータリーエバポレーターで濃縮乾燥して、ジマルトシル
−α−サイクロデキストリンの白色粉末155.8mgを得
た。

実施例１ 参考例で調製したジマルトシル−α−サイクロデキスト
リン粉末10.0ｇを、pH5.０の５０ｍＭ酢酸ナトリウム緩
衝液200mlに溶解し、これにリゾープス・ニベウス（Rhi
zopus niveus）のグルコアミラーゼ（生化学工業
（株）製33.6単位／mg）50単位を加えて温度５０℃で10
時間反応させた後、沸騰浴中で加熱して酵素反応を停止
した。

得られた反応液を冷却した後、メンブランフィルター
（東洋ろ紙（株）製、セルロースニトレイトＴＭ−２、
孔径0.４５μｍ）を用いてろ過し、濾液の濃度を１０％
に調整し、この溶液10mlをトヨパールＨＷ−40Ｓを充填
したカラム（4.５φ×１００cm：２本）によりゲルろ過
クロマトグラフィーにかけて分離精製を行い、目的のジ
グルコシル−α−サイクロデキストリン７２０mgを得
た。

得られたジグルコシル−α−サイクロデキストリンの元
素分析値及び質量分析値は、次の通りであった。

元素分析値（C₄₈H₈₀O₄₀）： 計算値：Ｃ＝44.45％ Ｈ＝6.22％ Ｏ＝49.34％ 実測値：Ｃ＝44.39％ Ｈ＝6.21％ 質量分析値（SIMS法）： 質量1296.4220、分子量1297.1448 ｍ／ｚ １２９７に（Ｍ＋Ｈ）イオンを検出した。ま
た、このものは２７５℃で分解した。

実施例２ ジマルトシル−α−サイクロデキストリン粉末２０ｇ
を、pH5.0の５０ｍＭ酢酸ナトリウム緩衝液100mlに溶解
し、これにリゾープス・ニベウス（Rhizopus niveus）
のグルコアミラーゼ（生化学工業（株）製33.6単位／m
g）200単位を加え、温度40で24時間反応させた後、沸騰
浴中で加熱して酵素反応を停止した。

得られた反応液を冷却した後、メンブランフィルター
（東洋ろ紙（株）製、セルロースニトレイトＴＭ−２、
孔径0.45μｍ）を用いてろ過し、濾液の濃度を10％に調
整し、この溶液10mlをトヨパールＨＷ−40Ｓを充填した
カラム（4.５φ×100cm：２本）によりゲルろ過クロマ
トグラフィーにかけて分離精製を行い、目的のジグルコ
シル−α−サイクロデキストリン７００mgを得た。

実施例３ ジマルトシル−α−サイクロデキストリン粉末１０ｇ
を、pH5.０の５０ｍＭ酢酸ナトリウム緩衝液９０mlに溶
解し、これにリゾープス・ニベウス（Rhizopus niveu
s）のグルコアミラーゼ（生化学工業（株）製33.6単位
／mg）200単位を加え、温度50℃で５時間反応させた
後、沸騰浴中で加熱し、酵素反応を停止した。

反応液を冷却した後、メンブランフィルター（東洋ろ紙
（株）製、セルロースニトレイトＴＭ−２、孔径0.45μ
ｍ）を用いてろ過し、ろ液１０mlをトヨパールＨＷ−４
０Ｓを充填したカラム（4.５φ×１００cm：２本）によ
りゲルろ過クロマトグラフィーにかけて分離精製を行
い、目的のジグルコシル−α−サイクロデキストリン７
１０mgを得た。

【図面の簡単な説明】

第１図はジグルコシル−α−サイクロデキストリンの質
量スペクトルを示し、 第２図はジグルコシル−α−サイクロデキストリンの赤
外線吸収スペクトルを示しそして 第３図はジグルコシル−α−サイクロデキストリンの¹³
Ｃ核磁気共鳴スペクトルを示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一般式（C₆H₁₀O₅）_８で表わされ、下記の
   理化学的性質を有するジグルコシル−α−サイクロデキ
   ストリン。 1)分子量：１２９７ 質量分析測定法（Secondary Ion Mass Spectrometr
   y；SIMS法）により測定（第１図参照） 2)融 点：２７５℃（非結晶；分解） 3)比旋光度〔α▲〕²⁰ _D▼＋１６１（Ｃ＝0.１；H₂Ｏ） 4)ペーパークロマトグラフィー： １−ブタノール：１−プロパノール：水＝３：５：４の
   展開溶媒を使用してペーパー上に展開した後、ヨウ素溶
   液を用いて発色させたときに１スポットを示す。 5)薄層クロマトグラフィー １−ブタノール：エタノール：水＝５：５：３の展
   開溶媒を使用して薄層板〔DC−Fertigplatten Kieselg
   el 60（メルク社製）〕上に展開した後、ヨウ素溶液を
   用いる発色またはリンモリブデン酸／硫酸を用いる発色
   により呈色させたときにRf＝0.29に１スポットを示す。 １−ブタノール：ピリジン：水＝６：４：３の展開
   溶媒を使用し、と同様に処理したときにRf＝0.33に１
   スポットを示す。 6)高速液体クロマトグラフィー （条件１） カラムサイズ：６φ×50mm 担体：Nucleosil−５NH₂（ナーゲル社製） 溶媒：アセトニトリル：水＝70：30 流速：2.0ml／min 検出器：示差屈折計ERC7520型（エルマ光学（株）製） （条件２） カラムサイズ：６φ×150mm 担体：Spherisorb ODS−II（フェーズセップ社製） 溶媒：メタノール：水＝８：92 流速及び検出器：条件１と同じ 本品は上記各条件でそれぞれ１ピークを示す。 7)溶解性：水に易溶、メタノールに難溶 8)性 状：粉末は白色であり、水溶液は無色 9)赤外線吸収スペクトル（第２図参照） ν＝3,400cm^-1、2,920cm^-1、1,150cm^-1及び1,030cm^-1に
   吸収を認める。 10)¹³Ｃ核磁気共鳴スペクトル（第３図参照）： δ（D₂Ｏ） 69.5（１−６結合のC₆） 101.5（１−６結合のC₁） 11)メチル化分析 箱守法に従ってメチル化した後、メチル化物の加水分解
   を行い、生成した加水分解物を還元、アセチル化してア
   ルディトール−アセテートに誘導し、ガスクロマトグラ
   フィーにより同定すると、2,3,4,6−テトラ−０−メチ
   ルグルコース、2,3,6−トリ−０−メチルグルコース及
   び2,3−ジ−０−メチルグルコースのモル比は1.9：4.
   0：1.8を示す。
2. 【請求項２】ジマルトシル−α−サイクロデキストリン
   にグルコアミラーゼを作用させて、ジグルコシル−α−
   サイクロデキストリンを生成させることを特徴とする一
   般式（C₆H₁₀O₅）_８で表わされるジグルコシル−α−サ
   イクロデキストリンの製造方法。