JPH0755957B2 - キシロ−スおよびキシロオリゴ糖の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、広葉樹材をはじめとするキシラン含有天然
物からキシロースおよびキシロオリゴ糖を製造する方法
に関するものである。

［発明の背景および従来技術］ くぬぎ、なら等のいわゆる広葉樹材は、昭和30年代のエ
ネルギー革命による石油の大幅な台頭があるまでは、薪
炭用材として活発に利用され、これら広葉樹材は、我国
のエネルギー資源の大きな一翼を担っていた。

しかし、前述のように石油エネルギーの利用拡大に伴な
い薪炭類のエネルギー源における役割は年々低下し、今
日では、殆んどその意義を失うにいたっている。

一方、わが国の広葉樹林面積は、薪炭需要の激変した現
在でも、11826000haにおよび、広葉樹材等の有効活用が
森林の保護育成あるいは林業の再建．活性化の見地から
急務となっていた。

このため、広葉樹材の一部は、シイタケ原木やチップ用
材とししての利用促進が図られてもいるが、その利用率
は低く、かっての里山薪炭林も放置同然の状態となって
いる。

ところで、広葉樹材、笹、竹、イネ科植物等には20〜35
％程度のキシラン（ヘミセルロース）が含まれており、
このキシランを加水分解することによって良質の甘味を
呈するキシロース、あるいはキシロオリゴ糖を生成しう
ることは、良く知られているところである。

そして、広葉樹材等からキシロース、キシロオリゴ糖を
得ようとする場合、一般的には次のような方法が考えら
れる。

すなわち、広葉樹材をはじめとするキシラン含有天然物
を約130℃以上の水蒸気で蒸煮処理し、この蒸煮処理を
施こしたキシラン含有天然物を水洗することによりキシ
ロース、キシロオリゴ糖を得るのである。

しかしながら、この水抽出液中には、蒸煮処理過程で生
じたヘミセルロース分解物、リグニン分解物、原料中の
水溶成分、着色物質や不純物が混入している。

そこで、純度の高いキシロースあるいはキシロオリゴ糖
を得るには、水抽出液中の前記不純物を除去する必要が
生じてくる。

ところで、これら不純物は、化学的性質の異なる多種の
化合物からなり、これらを完全に除去するためには、化
学的性質の類似する化合物群に対し、それぞれ適合する
除去手段、すなわち、イオン交換樹脂、合成吸着剤、活
性炭等の吸着剤を用いて、精製する必要がある。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、例えば活性炭を用いて、蒸煮処理したキ
シラン含有天然物の水抽出液中における目的外物質（不
純物）を吸着．除去しようとすると除去目的物（不純
物）とともに目的物も吸着してしまい、目的物の収率が
悪くなる。

そこで、選択的吸着機能を有するイオン交換樹脂を用い
ることとなる。ところが、蒸煮処理したキシラン含有天
然物の水抽出液中における目的外物質（不純物）のかな
りの部分が中性物質であり、やはり良好な除去効率が得
られない。

以上換言すれば、出発物質に対する精製されたキシロー
ス、キシロオリゴ糖の産業上の見地からみた望ましい収
率を得ることができないばかりか完全に不純物を除去す
ることは難かしい。

このため、良質な低甘味剤として、食品、特に冷凍食品
分野における応用、又、その水分活性を活かした化粧品
への応用等、優れた特性を有するにもかかわらずキシロ
ース、キシロオリゴ糖を原価コストの関係から産業上利
用できないという問題点がある。

［問題点を解決するための手段］ この発明は、所定条件で蒸煮処理したキシラン含有天然
物の水抽出液にオゾンを吹き込んで液中のキシロース、
キシロオリゴ糖以外の非目的物を酸化して、イオン交換
樹脂への吸着を容易にし、収率に優れたキシロース、キ
シロオリゴ糖の製造方法を提供して、上記従来の問題点
を解決しようとするものである。

［作用］ この発明において、広葉樹材、笹、竹、稲ワラ、バカス
（砂糖きびのしぼりカス）、綿実のしぼりかす等のキシ
ラン含有天然物を130℃以上の水蒸気で蒸煮処理する
と、キシラン等に含まれるアセチル基が遊離して酢酸が
生成され、pHは３程度に低下する。

このような条件のもとで、キシランは部分加水分解をう
け、キシロースおよびキシロオリゴ糖まで低分子化す
る。

したがって、蒸煮処理したキシラン含有天然物を水洗す
ると、キシロース、キシロオリゴ糖を含む水抽出液が得
られる。

そして、この抽出液中には、ヘミセルロース分解物、リ
グニン分解物、その他の水溶性成分が着色物質や不純物
として混入している。

これら不純物の大半は、二重結合を分子内に有している
ので、該抽出液にオゾンを吹き込きむと、上記不純物は
酸化されて有機酸に変換される。

このため、上記抽出液をイオン交換樹脂に通すと前記不
純物が効率良く吸着されて、着色のない純度の高いキシ
ロース、キシロオリゴ糖の水溶液を得る。

［実施例］ 次に実施例にもとずいて、この発明に係るキシロース、
キシロオリゴ糖の製造方法を具体的に説明する。

（イ）風乾シラカバ材のチップ10kgを200℃で10分間蒸
煮処理する。

（ロ）水20kgを用いて、前記蒸煮処理材を水洗し、低分
子化したヘミセルロースを含む全固形物濃度８％の水抽
出液を得る。

この水抽出液中には、低分子化したヘミセルロースすな
わちキシロース、キシロオリゴ糖の他にヘミセルロース
分解物リグニン分解物、着色物質その他不純物としての
目的外物質が混入している。これは、第１図に示す紫外
線分光光度計による紫外線吸収スペクトル図において、
277nmで極大吸収があることから明らかである。

（ハ）上記水抽出液100mlにオゾンを３％含有する酸素
を流速100ml/min.で１時間吹きこむ（オゾン消費量300m
g.）。

このオゾン処理により、目的物外の不純物の大半が酸化
され、二重結合がなくなったことが第１図に示す紫外線
吸収スペクトル図において極大吸収が消滅したことより
明らかである。

（ニ）次いで、上記反応液をそのままあるいは一規定水
酸化ナトリウムを用いてpH9でケン化後、イオン交換樹
脂（30ml）カラムを通過させて有機酸を吸着．除去す
る。この工程において、イオン交換樹脂は前工程で二重
結合が消滅し、有機酸に変化した大半の不純物を選択吸
着する。

すなわち、第２図（ａ）に示すゲルパーミエイシヨンク
ロマトグラムにみられる水抽出液中の物質の各画分比お
よび、これから作表された第２図（ｂ）に示される組成
表から明らかなように、イオン交換樹脂通過後の水抽出
液中における固形分の比率は、キシロース...32.8％、
キシロオリゴ糖（X2〜X6UP）67％、その他0.2％とな
る。

このことは、オゾン処理により原抽出液中の目的外物質
（不純物）の大半が酸化され有機酸となってイオン交換
樹脂に吸着されたことを示している。

なお、この工程において、弱酸基性イオン交換樹脂を用
いる場合には、水酸基型とし、塩基性イオン交換樹脂を
用いる場合には酢酸型とした。

（ホ）前工程におけるカラム流出液をさらに強酸性イオ
ン交換樹脂（30ml）を通して、陽イオンを除去する。

（ヘ）前工程で得た抽出液を濃縮乾固し、キシロースお
よびキシロオリゴ糖からなる無色の画分を得る。

次にこの発明の他の実施例を説明する。

該実施例では、オゾン処理工程において、目的物質であ
るキシロース、キシロオリゴ糖の還元末端の酸化を防止
するためにキシラン含有天然物の蒸煮処理材の水抽出液
を水素添加処理後、前述の実施例と同様の処理をなし
た。

すなわち、前述の実施例における場合と同様の条件下で
得た蒸煮処理材の水抽出液350mlを電磁攪はん式ステン
レス製550mlオートクレーブに入れて、ラニーニッケル
触媒（1.5g）を加えて、水素130kg/cm2加圧下に130℃
で、120分間水素添加反応を行ない、溶存するキシロー
スおよびキシロオリゴ糖を還元した。

以後、前述の実施例と同様の工程を経てキシリトール、
キシロオリゴ糖アルコールを得る。

［発明の効果］ この発明は、上述の構成作用により天然物における含有
キシラン（ヘミセルロース）の86％という高い収率でキ
シロース、キシロオリゴ糖を得ることができるので適度
な糖度、良好な味質を有し、食品その他の分野に応用範
囲の広い糖類を商業生産可能な原価コストで得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は紫外線吸収スペクトル図、 第２図（ａ）は、オゾン処理、イオン交換樹脂による吸
着後の水抽出液のゲルパーミエイシヨンクロマトグラ
ム、第２図（ｂ）は、同上水抽出液の糖組成の割合を示
す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大貫 義正 埼玉県川口市大字新井宿1112−19 菱青寮

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（イ）キシラン含有天然物を細片化する工
   程、 （ロ）この細片化したキシラン含有天然物を所定条件下
   で蒸煮処理する工程、 （ハ）蒸煮処理した前記細片を水洗する工程、 （ニ）前記水洗工程により得た水抽出液をオゾン処理す
   る工程、 （ホ）オゾン処理により得られた反応液中の不要物質を
   イオン交換樹脂により除去する工程、 （ヘ）キシロース、キシロオリゴ糖が溶存する前記反応
   液を濃縮．乾固し、キシロースおよびキシロオリゴ糖か
   らなる無色の画分を得る工程、 以上の工程よりなるキシロースおよびキシロオリゴ糖の
   製造方法。