JPH0751083A - 長鎖イヌリンの製造方法 - Google Patents
長鎖イヌリンの製造方法Info
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Abstract
スを同時に得ながら、短鎖成分を含まない長鎖イヌリン
を製造する方法を提供する。 【構成】 20〜70重量%の粗イヌリン濃度を有する
水性粗イヌリン懸濁液を30〜70℃の温度でヒドロラ
ーゼにより酵素的に処理し、その際短鎖成分を単糖及び
二糖に分解し、長鎖イヌリンを単糖及び二糖から分離し
そして乾燥した形態に転換することを特徴とする方法。
得られたイヌリンの食品、ダイエット品における及び薬
剤の担体としての使用。
Description
ースとフルクトースを同時に得ながら長鎖イヌリンを製
造することに関する。
ンは、フルクタンの群に属する多糖である。キクイモ塊
茎(Topinamburknollen)及びダリア
塊茎(Dahlienknollen)のようの種々の
植物中及びキクニガナ根(Zichorienwurz
eln)中に経済的に入手可能な量で存在する。イヌリ
ンはヘテロフルクタンである。その理由は、イヌリン
は、フルクトース分子のβ−2−1結合した鎖に末端と
して、還元末端のα−D−グルコースを有するからであ
る。鎖長は、植物の種類及び植物の成長段階に依存して
いる。
し、抽出物を脱塩及び脱色し、それからイヌリンを乾燥
した形態で得ることは知られている(F.Persch
akund L.Wolfslehner,Zucke
rind.,115(1990) 466−470)。
ポリマー成分と共にグルコース及びフルクトースのよう
な単糖類、サッカロースのような二糖類及びフルクトオ
リゴ糖も含有するこのイヌリンは、本発明に従う長鎖イ
ヌリンの製造のための原料として使用される。これを以
後“粗イヌリン”と呼ぶ。
鎖に分解しそして約3〜7の重合度を持った画分をカロ
リーを減じた且つ糖尿病患者に適した砂糖代用品として
使用することはDE−A 4003140から知られて
いる。
故に、ダイエット食品、特に糖尿病患者向けのダイエッ
ト食品の製造には不適当である。短鎖オリゴ糖もまた、
食品中に粗イヌリンを使用する際及び加工及び貯蔵の際
のその吸湿性及び粘着性のため、余り好まれない。
には、粗イヌリンに含まれる短鎖オリゴ糖の甘味が邪魔
になる。長鎖イヌリンは味覚中性であるので、このよう
な使用には粗イヌリンよりも好適である。
にも、単糖、二糖及びオリゴ糖の含有量により限定され
るが、実際に精製され得ない不明確な生成混合物が得ら
れる。
離することにより、長鎖分子のみを有するイヌリン生成
物を得ることは望ましい。その際、10〜12の重合度
(DP)を有する分子もまた短鎖オリゴ糖であると理解
される。それ故、長鎖イヌリンは、DP<10〜12を
有する分子を殆ど含まず、従って、キクニガナイヌリン
の場合には>20の平均鎖長(mitlere Ket
tenlaenge)を有する。
は、種々の方法が考慮される。
濃度の下に、メタノール、エタノール、イソプロパノー
ル、又はそれらの混合物のような有機溶媒中に適当な条
件下に沈殿させ、次いで、遠心分離機又は圧力ヌッツェ
により分離させる。この方法は、1つには、有機溶媒で
処理しなければならず、その使用は特に食品分野では極
めて問題であるという欠点を有する。他方、大容積で処
理しなければならず、それによりグルコース、フルクト
ース、サッカロース及びオリゴ糖のような分離される溶
解した成分を希薄な溶液から回収しなければならず、そ
してまた溶解損失により所望の長鎖イヌリンの収率は小
さい。
kristallen)の添加の下に結晶化に付するこ
ともでき、その結果、大部分の長鎖イヌリンは沈殿しそ
して遠心分離により分離することができる。しかしなが
ら、得られる生成物は、随伴物特に、短鎖イヌリンが比
較的濃く混ざっている。この方法でも、高級イヌリンの
大部分が母液中に残り、それ故失われる。
により、約DP5までの低分子成分を分離することは、
BE92/010921(未公表)から知られている。
その際、少ない分離作用のため得られるイヌリンは大量
に短鎖分子に汚染されておりそ、それ故低い平均鎖長を
示す。
よりバイオマスからオリゴ糖を得る方法を述べている。
しかしながら、イヌリンの分離のためのこの方法の使用
は、1つの重要な欠点を有している。単糖及び二糖及び
短鎖オリゴ糖は、透過液中に非常に薄い溶液中に保たれ
そして高いエネルギー消費の下でのみ回収されうる。膜
は高価であり、それに加えて短い耐用期間しかもたな
い。それらはその他にひどく汚れやすい傾向がある。
ヌリンの製造方法を発見することは重要な課題である。
請求の範囲の特徴により解決されそして下位請求項に記
載の発明により支援される。驚くべきことに、或る条件
下に適当なヒドロラーゼによる粗イヌリン懸濁液の処理
により、長鎖イヌリンと共に、実際にグルコース及びフ
ルクトースのみを含有している、即ち、実際に短鎖オリ
ゴ糖を含んでいない生成物が得られる。この生成物は、
大規模工業的クロマトグラフィーにより、限外ろ過又は
結晶化により長鎖イヌリンのみを含む画分、グルコース
及びフルクトースの混合画分及びより高い純度を持つフ
ルクトース画分に分離される。それにより、所望の長鎖
イヌリンのみならず価値ある副生物としてフルクトース
がより高い純度で得られる。
短鎖を酵素により分解しそしてその際難溶性成分を分解
しないための本発明に従う方法の原理は、イヌリンに限
定されるのではなくて、長鎖生成物を短鎖生成物から分
離しなければならない他の多糖に対しても随意に使用さ
れる。
塊茎のようなイヌリン含有植物原料の抽出の際に、常に
モノマー炭水化物からポリマー炭水化物まで全範囲にま
たがって含有する抽出物が得られる。低分子量炭水化物
は、すでに植物原料中に十分に含まれているが、しかし
ながら、一部は抽出の期間中に及び抽出物の脱塩の際に
追加的に生成される。この炭水化物の溶解性は、1つに
は、温度に依存しそして他方では、増大する鎖長と共に
減少する。本発明に従えば、粗イヌリン溶液は、まだ処
理することができる限りは、即ち、ポンプで送ったり撹
拌される懸濁液を生じる限りは濃縮される。故に、例え
ば、40重量%粗イヌリン含有率を有する懸濁液が50
℃で問題なく処理される。60℃に温度を上げることに
より、粗イヌリン濃度は50%に上がる。それは高めら
れた粘稠度をもたらすにもかかわらず、懸濁液は依然と
して良好に処理される。
%、好ましくは40〜50重量%の粗イヌリン含有率が
有効である。このような粗イヌリン懸濁液は、すべての
モノマー、ダイマー及びオリゴマー炭水化物を溶解され
た形態で含みそして長鎖イヌリンを懸濁した形態で含
む。
発明に従う方法の態様に従えば、先ず最初に透明な20
〜70重量%粗イヌリン含有溶液を80〜100℃で調
製しこれを徐々に30〜70℃に、好ましくは、40〜
60℃に冷却させ、その際に生成する懸濁液を2〜48
時間この最後の温度で保持することにより粗イヌリン懸
濁液は製造される。冷却速度は例えば、0.1〜2.5
Kh-1である。このような懸濁液の更なる製造方法は、
例えば、高剪断、マイクロ波又は超音波使用下の混合で
ある。
対応して、透明な粗イヌリン溶液は、定められた冷却速
度で且つ種晶を使用して目標とする冷却結晶化に付すこ
とができる。
れそして選ばれた温度で数時間の撹拌により簡単に懸濁
液を製造することも可能である。
した形態で存在することは必要ではなく粗イヌリンの製
造の際に中間生成物として沈殿する脱塩された抽出物が
同様に原料として適している。
は使用すべき酵素の最適pHに対応して調節される。イ
ヌリナーゼ(例えば、3000イヌリナーゼ単位(IN
U)/gの活性のノボ(NOVO)のSP230)で
は、この値は4.5〜5.0である。イヌリンの場合
に、酵素として、イヌリナーゼ、エキソイヌリナーゼ又
はβ−インベルターゼのようなヒドロラーゼが考慮され
る。場合により、種々のヒドロラーゼを一緒に使用する
こともできる。
安定性に従ってまた他方では粗イヌリン懸濁液の乾燥物
質含有率に従って調整される。一般に、温度は、乾燥物
質含有率に従って30〜70℃で一定に保たれる。
ば、中間の長さの鎖の減少する含有率では低下させ、又
は溶液の粘度を減少させるために高くすることが有利で
ある。
鎖オリゴ糖の含有率、反応温度及び目指す反応時間に従
って調整される。イヌリナーゼの場合には、50〜60
℃で、反応時間に応じて粗イヌリン1kg当たり500
〜4000イヌリナーゼ単位が必要とされる。
行する。
7.5〜8.5に高めるか及び/又は温度のみを90〜
95℃に上げる。後のクロマトグラフィーによる分離を
顧慮して、温度を高めそしてこれをその後20〜30分
維持することが有利であることが証明された。
ぐにそれ自体公知の方法に従ってクロマトグラフィーに
より分離される。分離がCa2+負荷した(Ca2+−be
ladenen)強酸カチオン交換樹脂で行われるなら
ば、溶出順序は長鎖イヌリン、グルコース及びフルクト
ースである。
リンの分離は、デカンター遠心分離器又は他の公知の分
離法に従って行うことができる。この場合に、酵素反応
は、温度を高めることによってのみならず、pH値を上
げることによっても停止させられる。pH値の上昇によ
り酵素反応を終了させた後、懸濁液中に存在する長鎖イ
ヌリンは、例えば圧力ヌッツェのような適当な装置での
ろ過により、溶解している低分子量成分から分離され
る。
長鎖イヌリンと共に実質的にフルクトース、グルコース
及びサッカロースのみを含有するので、長鎖イヌリンの
分離は、限外ろ過によって行うこともできる。単糖及び
二糖のみが高い重合度(DP>10)を有する分子から
分離されるので、比較的簡単な、従って安価な膜を使用
すれば十分である。
乾燥方法(例えば噴霧乾燥)によって貯蔵安定性の形態
に変えることができる。
ンド範囲を持った長鎖イヌリンを得ることを可能とす
る。平均鎖長は、選ばれる反応条件に依存して、15乃
至40モノマー単位、好ましくは20〜30モノマー単
位間にあることができる。長鎖イヌリンの収率は、粗イ
ヌリンに対して20〜50重量%でありそして実質的に
もとの原料中の所望の鎖長を持ったイヌリンの含有率に
依存する。
味料、増量剤、増粘剤、安定剤等と一緒に食品成分とし
て、及び食品中の脂肪代用品、炭水化物代用品、ダイエ
ット繊維素として及びその他に医薬品の担体として及び
腎臓クリアランスの指示体として有利に使用される。
トース分子の鎖から成る。イヌリンの完全な酵素加水分
解は、フルクトース及びグルコースを生成させ、その際
フルクトース:グルコースの比率はイヌリンの平均鎖長
を表す、検査すべきイヌリンプローブ1gをpH5.0
の0.1M酢酸ナトリウム緩衝液100cm3中に96
℃に加熱することにより溶解する。10cm3のこの溶
液は、56℃で5時間6単位のイヌリンと共にインキュ
ベーションする。
定は、HPLCによるか又は酵素的に行うことができ
る。
根100kgを、125kgの水により75℃及びpH
5.5で向流で抽出する。抽出物を先ず最初に1.24
kgのCaOの添加によりpH10.〜12.0に調節
し、次いでCO2の導入によりpH値8.5に調節す
る。生成するCaCO3からの沈殿及び沈殿した不純物
をろ過により分離する。
基アニオン交換でのイオン交換により脱塩される。その
後、溶液を最初に35〜40%の乾燥物質含有率となる
ように蒸発させ(以下において液状粗イヌリンと呼
ぶ)、次いで適当な乾燥装置(例えば噴霧乾燥器)で乾
燥形態に転換する。
はない。同様な方法に従って、他のイヌリン含有植物又
は植物の一部を処理することができる。
び脱塩した35〜40%TS含有率となるように蒸発さ
せた抽出物も処理することができる。何故ならば、両生
成物共長鎖イヌリンを得るための原料として好適である
からである。
るイヌリン分別 40%TS含有率を有する液状粗イヌリン2.25kg
又は乾燥した粗イヌリン0.9kgを、4.5l又は
6.0lの水で溶解し、徐々に撹拌しながら4lのイソ
プロパノールとともに混合する。沈殿を一夜沈降させ
る。上澄液をデカンテーションし、次いで沈殿を遠心分
離により分離する。上澄液からイソプロパノールを蒸留
により回収し、40%のイソプロパノールとなるように
水で調節し、それにより沈殿を再度洗浄する。
する。
て28% 平均鎖長: 17実施例4 技術水準、 限外ろ過によるイヌリン分別 乾燥した粗イヌリン20g(又は対応する量の液状粗イ
ヌリン)を、最初2lの水で希釈し、分離限界500ダ
ルトンの膜を備えた限外ろ過装置により室温で分離す
る。保持物質を各回600cm3の水で2回希釈しそし
て限外ろ過する。しかる後保持物質を乾燥するまで蒸発
させる。
して30% 平均鎖長: 18実施例5 技術水準、結晶化によるイヌリン分別 乾燥した粗イヌリン20kgを、40lの水に懸濁さ
せ、80℃に加熱したて溶液とし(対応する量の液状粗
イヌリンを直接使用することはできる)、次いで徐々に
50℃に冷却する。その際、イヌリンの一部は固体の形
態で沈殿した。粒度測定は、平均粒度(mittler
e Korngroesse)が20μmであることを
示した。この粒子サイズ(Partihel groe
sse)はふるいかご遠心分離器(Siebkorbz
entrifuge)で分離するにはあまりにも小さす
ぎるので、デカンター遠心分離器で分離を行った。その
際、残渣を50℃で水で洗浄し、しかる後乾燥した。
して22% 平均鎖長: 12実施例6 技術水準、クロマトグラフィーによるイヌリ
ン分別 長さ10m及び直径0.25mのクロマトグラフィーカ
ラムにCa2+負荷した弱く架橋した強酸カチオン交換樹
脂(例えばデュオライト(Duolite)C 20
4)を充填し、60℃に温度を調節しそして40重量%
水性溶液として粗イヌリン15kgを入れ、pH9.0
にアルカリ化された(Ca(OH)2により)脱塩水で
溶出した。流出液を切り離して、DP5を有する画分及
びより高級な同族体及びDP<5を有する第2の画分を
採集した。
含んでいた。これを蒸発させて乾燥させる。この生成物
の収率及び平均鎖長は、選ばれた切り離し点の位置に依
存する。
て25〜35% 平均鎖長: 12〜16実施例7 乾燥した粗イヌリン16kgを、温度調節可能な撹拌式
容器中で24lの水に懸濁させ(対応する量の液状粗イ
ヌリンを直接使用することができる)、そして撹拌下に
50℃に温度を調節した。8時間の滞留時間の後、pH
値を4.8〜5.0に調節しそして18mlのイヌリナ
ーゼ(ノボ、SP 230)を添加した。24時間のイ
ンキュベーション時間の間、温度は50℃に且つpH値
は4.8〜5.0に一定に保たれた。
反応を終わらせ、同時に懸濁した粒子を溶解させた。透
明な溶液を、実施例6で述べたようなクロマトグラフィ
ー装置でクロマトグラフィーにかけた。長鎖イヌリンを
含有する画分を乾燥するまで蒸発させた。
0% フルクトース: 8.8kg =粗イヌリンに対して5
5% 平均鎖長: 16実施例8 乾燥した粗イヌリン16kgを、温度を調節できる撹拌
式容器中で16lの水に懸濁させ(対応する量の液状粗
イヌリンを50%TS含有率となるまで蒸発させた後使
用することができる)、そして撹拌下に最初80〜90
℃に加熱し、それにより溶解させた。次いで温度を徐々
に60℃に下げ、そして生成する懸濁液をこの温度で1
6時間放置した。4.8〜5.0にpHを調節した後、
懸濁液を18mlのイヌリナーゼ(のぼ、SP 23
0)と混合し、そして60,℃及びpH4.8で撹拌下
に24時間インキュベーションした。
素反応を終わらせ、同時に懸濁した粒子を溶解させた。
グラフィーにより分離した。長鎖イヌリンを有する画分
を乾燥するまで蒸発させ、一方フルクトース画分は70
%TS含有率に濃縮させた。イヌリン生成物の達成され
た平均鎖長及び収率は酵素反応の温度及び期間に依存す
る。
処理した。酵素反応をpH8.5へのアルカリ化により
終わらせた。
する膜を介して限外ろ過装置で60℃で分離した。透過
液を濃縮しそしてフルクトースを得るために使用した。
長鎖イヌリンを含有する保持物質は蒸発乾固させた。
45% フルクトース: 使用した粗イヌリンに対して45〜
60% 平均鎖長: 25〜40 本発明の主なる特徴及び態様は以下のとおりである。
得ながら長鎖イヌリンを製造する方法であって、20〜
70重量%の粗イヌリン濃度を有する水性粗イヌリン懸
濁液を30〜70℃の温度でヒドロラーゼにより酵素的
に処理し、その際短鎖成分を単糖及び二糖に分解し、長
鎖イヌリンを単糖及び二糖から分離しそして乾燥した形
態に転換することを特徴とする方法。
あることを特徴とする、上記1に記載の方法。
に80〜95℃に加熱し、次いで30〜70℃に温度を
調節し、そして酵素的処理の間30℃乃至70℃の温度
に一定に保つことを特徴とする、上記1又は2に記載の
方法。
はβ−インベルターゼ又はそれらの混合物のようなヒド
ロラーゼによる粗イヌリン懸濁液の酵素的処理をその酵
素に適した温度及びpH値で行うことを特徴とする、上
記1乃至3のいずれかに記載の方法。
2〜48時間の反応時間の後、pH値を8.0〜9.0
に上げること又は混合物を90〜100℃に加熱するこ
とにより終わらせることを特徴とする、上記1乃至4の
いずれかに記載の方法。
離により反応溶液から分離し、そしてそれ自体公知の方
法に従って乾燥した形態に転換することを特徴とする、
上記1乃至5のいずれかに記載の方法。
り透明な溶液に転換し、Ca2+を負荷した強酸カチオン
交換樹脂を介して、クロマトグラフィーにより、純粋な
フルクトース画分、グルコース/フルクトース混合画分
及び長鎖イヌリン画分、に分離すること、及び長鎖イヌ
リンを有する画分を、それ自体公知の方法に従って乾燥
した形態に転換することを特徴とする、上記1乃至6の
いずれかに記載の方法。
し、そして限外ろ過により単糖画分及び二糖画分及び長
鎖イヌリン画分に分離すること、及び長鎖イヌリンを有
する画分を、それ自体公知の方法により乾燥した形態に
転換することを特徴とする、上記1乃至6のいずれかに
記載の方法。
マー単位の平均鎖長を示すことを特徴とする、上記1乃
至8のいずれかに記載の方法に従って製造されたイヌリ
ン。 10.実質的に、10以下の鎖長を有する糖を含まな
い、15〜40の平均鎖長を有する長鎖イヌリン。
剤の担体としての上記9又は10に記載のイヌリンの使
用。
Claims (7)
- 【請求項1】 グルコース及びフルクトースを同時に得
ながら長鎖イヌリンを製造する方法であって、20〜7
0重量%の粗イヌリン濃度を有する水性粗イヌリン懸濁
液を30〜70℃の温度でヒドロラーゼにより酵素的に
処理し、その際短鎖成分を単糖及び二糖に分解し、長鎖
イヌリンを単糖及び二糖から分離しそして乾燥した形態
に転換することを特徴とする方法。 - 【請求項2】 粗イヌリン懸濁液を、酵素的処理の前に
80〜95℃に加熱し、次いで30〜70℃に温度を調
節し、そして酵素的処理の間30℃乃至70℃の温度に
一定に保つことを特徴とする、請求項1の方法。 - 【請求項3】 得られるイヌリン懸濁液を、加熱により
透明な溶液に転換し、Ca2+を負荷した強酸カチオン交
換樹脂を介して、クロマトグラフィーにより、 純粋なフルクトース画分、 グルコース/フルクトース混合画分及び長鎖イヌリン画
分、に分離すること、及び長鎖イヌリンを有する画分
を、それ自体公知の方法に従って乾燥した形態に転換す
ることを特徴とする、請求項1又は2の方法。 - 【請求項4】 得られる懸濁液を、希釈により溶解し、
そして限外ろ過により単糖画分及び二糖画分及び長鎖イ
ヌリン画分に分離すること、及び長鎖イヌリンを有する
画分を、それ自体公知の方法により乾燥した形態に転換
することを特徴とする、請求項1〜3いずれかに記載の
方法。 - 【請求項5】 15〜40好ましくは20〜30モノマ
ー単位の平均鎖長を示すことを特徴とする、請求項1〜
4の方法に従って製造されたイヌリン。 - 【請求項6】 実質的に、10以下の鎖長を有する糖を
含まない、15〜40の平均鎖長を有する長鎖イヌリ
ン。 - 【請求項7】 食品、ダイエット品における及び薬剤の
担体としての請求項5又は6のイヌリンの使用。
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