JPH074181B2 - 小麦及び他の穀類のペントサン含有デンプンからのグルコ−スシロツプ及び純化デンプンの改良製造法 - Google Patents

小麦及び他の穀類のペントサン含有デンプンからのグルコ−スシロツプ及び純化デンプンの改良製造法

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はペントサンを含有する不純小麦デンプン及びそ
の他の穀類デンプンからのグルコースシロップの製造並
びに他の穀類成分、例えばグルテンからの該デンプンの
分離に関する。
従来の技術 セルロース及びデンプンは炭水化物の最も豊かな給源で
ある。デンプンはセルロースよりもヒトの消化系に著し
く容易に受け入れられるのでデンプンは食糧として長い
歴史を有する。デンプンは又重要な工業原料でもある。
一般にデンプンは酸の接触的効果により分解され得るけ
れどもこの分解ルートは不完全な分解へみちびきやすく
大量の副産物を形成しやすい。従ってデンプンの酵素的
加水分解に対して注目が集まりつつある。
天然デンプンはグルコースユニットから形成された巨大
分子の２型を有することが公知である。この分子の第一
の型はアミロースと称されるがこれは線状を呈していて
専らα−1,4−結合グルコース ユニットから成る。デ
ンプンは約25％のアミロースを含む。該分子の第二の型
はアミロペクチンと称されるがこれは高度に分枝状を呈
していてα−1,4−並びにα−1,6−結合グルコース ユ
ニットを有する。α−1,6−結合の全含有率は一般に５
％以下である。
現今の工業的デンプン減成において２型の酵素が常用さ
れる。酵素α−アミラーゼは平均重合度約７〜10のデキ
ストリンへデンプンを液化又は薄化（thinning）するた
めに使用されるし、酵素アミログルコシダーゼは最終的
な糖化、即ち高いグルコース含有率（92〜96％）のシロ
ップの製造、のために使用される。
穀類例えば小麦及び大麦はガムを含有し、該ガムは粘度
を増加させると共に、上記の方法で製造されたグルコー
ス シロップの濾過能、及び純化デンプンを包含する穀
類の水性抽出物の濾過能を減少させる。ガムは主として
グルカンから成るけれども幾らかのペントサンをも含有
する。ペントサンの構造は通常示される構造よりも複雑
であって1,4−β−Ｄ−キシロピラノースの長鎖と単一
の1,2−又は1,3−α−アラビノフラノース側鎖群（アラ
ビノース１個に対しキシロース２ユニットの比率におい
て）とを有する；ノイコム等の文献〔H.Neukom,L.Provi
doli,H.Gremli and P.A.Jui,Gereal Chem.,44,238（196
7）〕から転載された第１図を参照されたい。
ペントサンの性質はペプチド、フェルラ酸及びアラビノ
ガラクタンの存在又は不在によって変化する。全ペント
サンの約2/3は、その高分子量であることとタンパク質
と他成分との相互結合があることとにもとづき、不溶性
である。ペントサンは著しく高度の水分保持能を有する
と共に著しく嵩高の濾過ケース廃物を与える。可溶性ペ
ントサンのアラビノフラノース側鎖群を加水分解すると
非置換性キシランの会合と沈澱とが観察される。
各種穀物の平均ペントサン含有率は第１表の通りである
〔文献（“Handbuch der Lebensmittel chemie",Vol.5,
P.32,1967,Springer Verlag）参照〕：第１表 穀粒 ペントサン（乾物重量％） 大麦（外皮共） 10.3 小麦 7.4 ライ麦 10.6 カラス麦（外皮共） 7.5 トウモロコシ 6.2 コメ 2.0 キビ 2.0 不純小麦デンプンから得られたグルコース シロップの
濾過能の改善のために該シロップのキシラナーゼによる
処理が試みられた。キシラナーゼはペントサン中に存在
するキシランを加水分解する酵素である。
文献〔Starch 36,135（1984）〕には真菌由来のβ−グ
ルカナーゼ製品（これはペントサナーゼ活性を有する）
を記載している。この酵素は小麦デンプン工場からの廃
水の処理用として推奨されている。
英国特許第2150933号明細書はタラロミセス（即ちペニ
シリウム）エメルソニ〔Talaromyces（i.e.Penicilliu
m）emersonii〕の発酵で得られたペントサナーゼを記載
している。該酵素はキシランの減成を触媒し得るとされ
ていて就中デンプンスラリの粘度低下とデンプン回収の
改善とに有用であるとされている。
発明の開示 本発明によるばペントサン含有不純穀類デンプンをペン
トサン加水分解のためのジスポロトリクム（Disporotri
chum）のキシラナーゼの作用に付して加水分解してデン
プンをグルコースへ転化させる方法によって、改良され
た濾過能及び（又は低粘性を有するグルコース シロッ
プを製造する。
従って不純小麦デンプンからのグルコース シロップ製
造法はα−アミラーゼ及び（又はアミログルコシダーゼ
に対するジスポロトリクム キシラナーゼの付加による
酵素混合物を用いるデンプンの加水分解によって改善さ
れ得る。
キシラナーゼは小麦デンプン又はペントサン含有穀類か
ら得られる他の穀粉の回収にも又使用され得る。小麦
（穀粒）の湿式粉砕の際にグルテンが他成分（デンプン
スラリ）から機械的に分離される。デンプンスラリは純
化デンプンの緊密に圧縮された下層部分と粘着性物質を
含む上澄部分とに分離する。該粘着性フラクションは少
量のデンプン粒群、ヘミセルロース及びタンパク質を含
み、スキジ（Squeegee）、テイリング（tailings）又は
スラジと称される。ヘミセルロース部分はキシロス（約
60％）、アラビノース（約38％）及びグルコース（約２
％）を含む。
小麦デンプンスラリを連続式遠心分離機にかけることに
より、製造業者は純濃厚物即ち“A"デンプン流、及び膨
潤し損傷された小麦粒群とペントサン錯体とを伴なう小
型の小麦粒群が形成する不純物即ち“B"デンプン流に分
別し得る。連続式遠心分離機を通過させる以前に小麦デ
ンプンスラリをジスポロトリクム キシラナーゼで予め
処理すると、ペントサンの加水分解とテイリングの粘度
低下とにより、“A"級品質のデンプンの収率は増大す
る。
本発明で使用するキシラナーゼはバンジオミセテ ジス
ポロトリクム（Basidiomycete Disporo-trichum）、詳
細にはジスポロトリクム ジモルフォスポルム（Dispor
otrichum dimorphosporum）〔スタルペルスの著述の改
訂版（revision of the genus Sporotrichum by J.A.St
alpers,Studies in Mycology,24,1,1984）に記載されて
いる〕から得られたエンド−キシラナーゼ（endo-xylan
ase）である。
好ましくはジスポロトリクム ジモルフォスポルムから
誘導されたキシラナーゼ製品を使用する。ジスポロトリ
クム ジモルフォスポルム ATCC 24562株から誘導され
たキシラナーゼ製品を使用した時にきわめて満足すべき
成績が得られる。該ATCC 24562株は米国菌寄託機関（Am
erican Type Culture Collection）から入手され得る
し、該株はオランダ国の菌寄託機関（Central Bureau v
oor Schimmelcultures,Baarn,Netherlands）から入手さ
れ得る菌株CBS484.76と同一である。これらの諸菌株は
本発明の目的達成に好適である。
本発明に従って使用されるその他のキシラナーゼ製品は
該キシラナーゼ製品と実質上同性質であってジスポロト
リクム ジモルフォスポルム ATCC 24562株（又はCBS4
84.76株）から得られるキシラナーゼ製品である。この
製品は該ジスポロトリクム ジモルフォスポルム ATCC
24562（又はCBS484.76）株によって産生されるキシラ
ナーゼをコードする遺伝子を有する形質転換宿主微生物
から得られるキシラナーゼ製品を包含する。
セルロース、ペクチン、酵母抽出物及び各種塩類を含有
する培地上に培養されることによりジスポロトリクム
ジモルフォスポルムはエンド−キシラナーゼを産生す
る。エンド−キシラナーゼはペントサン鎖の中の1,4−
β−キシロース結合を加水分解によって分解する。技術
的見地からするとエンド型酵素は高分子量多糖体を著し
く早く加水分解するから一般に好適である。エキソ型酵
素は同一の技術的成果の達成のために長時間及び酵素の
大濃度を必要とする。
本件対応欧州特許出願第85202016.3号（1985年12月３日
出願）にもとづく同日出願の係属中の特許出願件におい
てエンド−キシラナーゼ活性測定方法が開示されてい
る。該方法は本明細書においても参照される。
本発明で好適に使用されるジスポロトリクムキシラナー
ゼ濃縮物は次のようにして得られる。滅菌処理された槽
及び培地の中で公知方法に従って発酵を行なう。培地は
セルロース、ペクチン、酵母抽出物及び適宜の塩類を含
有する。これに対してジスポロトリクム ジモルフォス
ポルムの純粋培養物を接種する。20〜37℃、好ましくは
32℃の定温下及び3.0〜6.0の範囲内のpHの下で発酵を行
なう。発酵は回分式でも連続式でも可能である。発酵工
程中にキシラナーゼ活性が発現する。キシラン含有物質
（例えばトウモロコシの穂軸又は粉末）の添加、及びエ
キソ−キシラナーゼ生成を主として促進する物質の添加
によって該酵素の産生を誘発させる必要はないし、本発
明にとってこれは有用性に乏しい。所要の酵素活性に達
した時に発酵物を収穫し、濾過し、真空濃縮法又は超濾
過法によって濃縮する。この濃縮物を液状製品として又
は噴霧乾燥による粉末状製品として販売し得る。エンド
−キシラナーゼはペントサン鎖内の1,4−β−キシロー
ス結合を加水分解する。
不純（未純化）酵素製品の性質は±１％キシラン含有基
質を用い粘度計使用下に研究された（第２及び３図参
照）。最適pHは4.7であるけれどもpH3.0〜6.0において
相対活性は50％以上である。最適温度は55℃であるけれ
ども50％以上の相対活性は65℃に存在する。このジスポ
ロトリクム キシラナーゼの純化法はコムタト等（Comt
at et al.）により研究された〔J.Comtat,K.Ruel,J.-P.
Joseleau and F.Barnoud,Sympos-ium on Enzymatic Hyd
rolysis of Cellulose,S.I.T.R.A.,Helsinki,Finland,3
51（1975）;J.Comtat and J.-P.Joseleau,Carbohydr.Re
s.,95,101（1981）〕。
不純小麦デンプンから造られたグルコース シロップの
濾過能に対するエンド−及びエキソ−キシラナーゼの酵
素による影響を研究した結果スミジムAC（Sumizym A
C）〔これは新日本社（Shin Nihon）から入手されるア
スペルギルス ニゲルのセルラーゼ（Aspergillus nige
r cellulase）である〕ドルム ペクチナーゼ（Drum pe
ctinase）〔これはギスト ブロカデス社（Gist-Brocad
es）から入手されるアスペルギルス ニゲル ドルムペ
クチナーゼである〕及びジスポロトリクム キシラナー
ゼが著しく活性であることが見出された。スミジムACに
よる試験結果は酵素濃度に高度に依存するがジスポロト
リクム キシラナーゼによる試験結果は否であった。即
ちスミジムACはエキソ−酵素活性によって有効であるの
みであるのに対しジスポロトリクムはエンド−酵素活性
によってのみ有効であるらしい。
ジスポロトリクム キシラナーゼの総有効度は低濃度に
おいて得られることが明かである。ドルム ペクチナー
ゼ及びスミズムACはほとんど同じ有効度を示すけれども
ドルム ペクチナーゼはより高度のグルコース レバー
ションを与える。
アスペルギルス ニゲルから得られるエキソ−キシラナ
ーゼ活性の同量を添加することによりジスポロトリクム
のエンド−キシラナーゼとペニシリウム エメルソニ
（Penicillium emersonii）のエンド−キシラナーゼと
を比較した。P.エメルソニ キシラナーゼとエキソ−キ
シラナーゼとの混和物の効力はジスポロトリクム キシ
ラナーゼとエキソ−キシラナーゼとの混和物の効力より
も小さいことが示された。
下記の諸例は本発明を例示するものである。
例Ｉ Ｂ型小麦デンプンの液化、糖化及び濾過に関する標準的
操作 約1.2〜1.5％のタンパク質と３〜４％のペントサンとを
含有するロケット フレール提供（Roquette Freres,re
ferenceLAB833）のＢ型小麦デンプンを基質として使用
した。
A.液化工程 液化用パイロットプラントにおいて井水（160pmm C
a++）中で下記条件の下に小麦デンプンを30％DSにおい
て液化させた： 105〜106℃に６分間； 95℃に２時間。
この工程においてD.S.1g当り６ユニットのマキサミル
（Maxamyl）〔これはギスト ブロカデス社提供の温度
安定性を有するバチルス リヘニフォルミスのα−アミ
ラーゼ（Bacillus licheniformis α−amylase）製品で
ある〕を使用した。NaOHを用いてpHを6.4に調整した。
D.S.が高度であれば液化は不可能であった。これはスラ
リが著しく粘性であるからである。
B.糖化工程 液化デンプンのpHを4.2に調整した。最初の試験におい
てD.S.1kg当り25000AGIのアミガーゼGM（Amigase GM）
（これはギストブロカデス社提供のアスペルギルス ニ
ゲルのアミログルコシダーゼ製品である）を使用した。
この特別な投与量は濾過試験の際のデンプンの戻り（re
trogradation）による障害を避けるために選ばれた量で
ある。最後の試験においては通常の17500AGI/kgD.S.の
投与量を用いて行なわれた。
濾過工程用の酵素をアミガーゼと共に糖化の当初に添加
した。
温度60℃において３日の後に濾過能を検した。
C.濾過試験及び分析 濾布、ジカライト〔Dicalite 4258 S2（ケイソウ土）〕
を具え、循環水により60℃に保持されたザイツ（Seit
z）研究室用濾過器を使用した。30％D.S.において150ml
のグルコース シロップ中へ分散させた15gのジカライ
ト 4258 S2を用いてプレコート（Precoat）を調製し
た。１バールの圧力の下で糖化デンプン液を濾過して単
位時間当りの濾液容積を測定した。濾過能係数（coeffi
cient of filtrability）を下式によって求めた： 濾過後に毛細管粘度計内で20℃において粘度を測り、糖
定量のためにHPLC分析を行なった。
例II ジスポロトリクム キシラナーゼの添加による液化小麦
デンプンの濾過性の改良 ペントサン２〜３％含有のＢ型小麦デンプンを伝統的方
法によって液化した。該伝統的方法はトウモロコシデン
プン シロップに関して用いられる方法であり、第１段
階でα−アミラーゼにより固体デンプンを液化し、第２
段階でアミログルコーシダーゼにより上記液化デンプン
を糖化するのである。かようにしてグルコース高度含有
シロップを与えた。アミログルコシダーゼに加えてジス
ポロトリクム キシラナーゼを糖化段階へ導入した。
温度60℃及びpH4.2〜4.5における３日間の恒温保持の後
に標準的条件下で濾過試験を行なった。その結果を第４
図に示すがこれはジスポロトリクム キシラナーゼの添
加はシロップの粘度を減ずるもので従って濾過能が改善
されたことを証明するものである。
例III ジスポロトリクム キシラナーゼ及びスミジムACの液化
Ｂ型小麦デンプンの濾過性に対する活性 本例において25000 AGI/kgD.S.を用い例Ｉの諸条件に従
った。
スミジムACを用いて得られた成績は酵素濃度に高度に依
存していたがジスポロトリクム キシラナーゼを用いて
得られた成績は否であった。
例IV 液化Ｂ型小麦デンプンの濾過性に対するジスポロトリク
ム キシラナーゼ＋スミジムAC又はドルムペクチナーゼ
混和物の活性 本例において25000AGI/kgD.S.を用い例Ｉの諸条件に従
った。
ジスポロトリクム キシラナーゼの総有効度は低濃度に
おいて得られた。このエンド−キシラナーゼを共用した
時には、ドルム ペクチナーゼからの、及びスミジムAC
からのエキソ−キシラナーゼはおよそ同程度の効果を与
えたがドルム ペクチナーゼはより多くのグルコース
レバーションを与えた。
例Ｖ 液化Ｂ型小麦デンプンの濾過性に対するジスポロトリク
ム キシラナーゼ＋スミジムAC又はドルム ペクチナー
ゼ混和物の活性及びグルコース収率 本例において25000AGI/kgD.S.を用い例Ｉの諸条件に従
った。
上記試験はドルム ペクチナーゼによるグルコース収率
に対する高度のレバーション効果を確証するものであっ
た。スミジムACを用いた試験は比較のために行なわれ
た。
例VI エキソ−キシラナーゼ同時添加による活性にもとづくジ
スポロトリクム キシラナーゼ及びペニシリウム エメ
ルソニβ−グルコシダーゼの活性 本例において17500AGI/kgD.S.を用い例Ｉの諸条件に従
った。
上記の諸実験はジスポロトリクム キシラナーゼ＋ エ
キソ−キシラナーゼ混和物に比するP.エメルソニβ−グ
ルカナーゼ エンド−キシラナーゼ＋エキソ−キシラナ
ーゼ混和物の共同効果は低度であることを証明するもの
である。
【図面の簡単な説明】
添付図面の第１図はノイコム等〔H.Neukom etal.,Cerea
l Chem 44,238（1967）〕により提唱された通りの小麦
粉の“グリコプロティン２（Glycoprtein2）”の仮定的
構造を示す。記号１のところの直線はポリペプチド鎖を
示し;X＝β−Ｄ−キシロピラノース ユニット;A＝α−
Ｌ−アラビノフラノース ユニット;G＝ガラクトース
ユニット;1,2,3＝炭水化物とタンパク質との間における
可能な結合てある。３−位における結合はガラクトース
とヒドロキシプロティンとの間に生ずることが後に確か
められた〔参考文献;G.B.Fincher.W.H.Sawyer and B.A.
Stone,Biochem.J.,139,535（1974）〕。 第２図は±１％ キシラン含有基質上のジスポロトリク
ム キシラナーゼの活性に対する50℃におけるpHの影響
を示す。縦軸に相対活性％をとり、横軸にpHをとる。 第３図は±１％ キシラン含有基質上のジスポロトリク
ム キシラナーゼの活性に対するpH4.7における温度の
影響を示す。縦軸に相対活性％をとり、横軸に温度
（℃）をとる。 第４図は60℃，圧力１バールにおける濾過試験を示す。
30％D.S.の小麦デンプングルコース シロップを用い
た。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ペントサン含有不純穀類デンプンから改良
    された濾過能及び（又は）低粘性を有するグルコース
    シロップを製造する方法において、該不純デンプンをペ
    ントサン加水分解のためのジスポロトリクムのキシラナ
    ーゼの作用に付して加水分解してデンプンをグルコース
    へ転化させることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】不純小麦デンプンをα−アミラーゼ及び
    （又は）アミログルコシダーゼ及びキシラナーゼの作用
    に付することによりグルコース シロップを製造する特
    許請求の範囲第（１）項記載の方法。
  3. 【請求項３】キシラナーゼがジスポロトリクム ジモル
    フォスポルム ATCC 24562から誘導される特許請求の範
    囲第（１）又は（２）項記載の方法。
  4. 【請求項４】キシラナーゼがアスペルギルス ニゲルの
    エキソ−キシラナーゼの添加の下に使用される特許請求
    の範囲第（１）〜（３）項のいずれか１項記載の方法。
  5. 【請求項５】穀類の他成分から穀類デンプンを分離する
    方法において、穀類デンプンの粗製スラリの他成分から
    穀類デンプンを機械的に分離する以前に該粗製スラリを
    ジスポロトリクムのキシラナーゼの作用に付することを
    特徴とする方法。
JP61288610A 1985-12-03 1986-12-03 小麦及び他の穀類のペントサン含有デンプンからのグルコ−スシロツプ及び純化デンプンの改良製造法 Expired - Lifetime JPH074181B2 (ja)

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