JPH0791310B2 - オリゴ糖およびその製造方法 - Google Patents

オリゴ糖およびその製造方法

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JPH0791310B2
JPH0791310B2 JP5740693A JP5740693A JPH0791310B2 JP H0791310 B2 JPH0791310 B2 JP H0791310B2 JP 5740693 A JP5740693 A JP 5740693A JP 5740693 A JP5740693 A JP 5740693A JP H0791310 B2 JPH0791310 B2 JP H0791310B2
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JP
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amylase
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隆司 渡辺
正章 桑原
哲夫 越島
昌見 上田
幹恵 中嶋
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  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、甘味料,医薬品,保水
剤,安定化剤,ビフィズス菌増殖因子,食物繊維,飼
料,酵素活性測定用基質,酵素阻害剤,合成用試薬,植
物体賦活剤等の用途に有用な新規オリゴ糖およびその製
造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】まず、高等植物の細胞壁の主成分を成す
構造多糖であるセルロースに酵素アミラーゼを作用させ
加水分解して得られるセロオリゴ糖は、人のもつ消化酵
素によっては分解されないことから、血糖値を上昇させ
ないことが知られている。また、非還元末端にβ−グル
コシル基を有しているセロオリゴ糖は、甘味度が著しく
低くて食品甘味剤として利用することができないととも
に、難水溶性であることも知られている。
【0003】一方、デンプンに麦芽またはアミラーゼを
作用させて得られるマルトオリゴ糖は、易水溶性で甘味
度が高いことが知られている。また、人のもつ消化酵素
であるアミラーゼによって容易にグルコースまで分解さ
れることから、血糖値を上昇させるとともに、ストレプ
トコカッス ミュータンス(Streptococcus mutans)等
の虫歯菌を増殖させ抗う歯性が低いことも知られてい
る。
【0004】さらに、シクロデキストリングルカノトラ
ンスフェラーゼによってショ糖にα−グルコシル残基を
結合させたカップリングシュガーも、甘味度は高いもの
の、消化酵素により分解されて血糖値を上昇させること
が知られている。また、原料にショ糖を使用することか
ら、抗う歯性を高めるには製品からショ糖を除去する精
製操作が必要であることも知られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、グルコ
ースのみからなるセロオリゴ糖およびマルトオリゴ糖、
言い換えれば従来のオリゴ糖について見れば、(i)高
い甘味度,(ii)難消化性,(iii)高い水溶性および
(iv)高い抗う歯性の全てを同時に満たすことはできな
いという問題点がある。また、カップリングシュガーに
ついても、未反応原料の除去および血糖値上昇等の問題
点がある。
【0006】本発明は、このような問題点を解消するこ
とを目的として、(i)高い甘味度,(ii)難消化性,
(iii)高い水溶性および(iv)高い抗う歯性のすべてを
同時に満たす新規なオリゴ糖およびその製造方法を提供
しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前述の目的
を達成するに際して研究の結果、オリゴ糖の非還元末端
側にα−グルコシル基を有させば、(i)高い甘味度お
よび(iii)高い水溶性が得られ、また還元末端側にβ−
グルコシル基を結合させることによって(ii)難消化性
および(iv)抗う歯性を賦与させ得られることを見い出
した。
【0008】要するに、本発明によるオリゴ糖は、一般
【化2】 で示されるオリゴ糖である。言い換えれば、
【化3】 である。なお、n≧1,n′≧1である。本発明による
オリゴ糖の性質を、特に実施例3において得られたオリ
ゴ糖を例にして、甘味度,消化性,水溶性および抗う歯
性等について試験を行なった。 ・甘味度 ショ糖の甘味度を100とした場合に、セロビオースの
甘味度が15であるのに対して本オリゴ糖の甘味度は4
0であった。 ・消化性 唾液による本オリゴ糖の分解率はマルトースの分解率の
20%であった。 ・水溶性 本オリゴ糖の水溶性はセロビオースの3倍を示した。 ・抗う歯性 ミュータンス菌を本オリゴ糖で37℃において培養した
際の酸生成率は、グルコースで同様に37℃において培
養した場合の30%であった。 ・ビフィズス菌増殖能 本オリゴ糖を健常人6人に一日当たり5g投与して腸内
細菌の変化を調べた結果、投与前にはビフィズス菌の腸
内細菌全体に占める割合が9%であったのに対して、投
与開始から2週間後には15%、3週間後には20%ま
で増大した。
【0009】以上のように、本オリゴ糖は高い甘味度,
難消化性,高い水溶性および高い抗う歯性を有するとと
もに、ビフィズス菌増殖因子としての機能を有すること
が明瞭であり、本発明によるオリゴ糖は優れた性質を有
することが明らかとなった。
【0010】このように、本発明によるオリゴ糖は、食
品添加物として有用である他、シクロデキストリングル
カノトランスフェラーゼ,α−グルコシダーゼ,α−ア
ミラーゼ,β−アミラーゼ、グルコアミラーゼおよびセ
ルラーゼ等の酵素基質としても使用し得る。さらに、こ
れら酵素、更にはβ−グルコシダーゼ、エキソ−1,4
−β−グルカナーゼの酵素阻害剤ともなり、加水分解酵
素および糖転移酵素の反応機構の研究に有用である。
【0011】また、本発明によるオリゴ糖は、次の製造
方法によって容易に製造できるものである。 1.シクロデキストリングルカノトランスフェラーゼ,
α−グルコシダーゼ,α−アミラーゼ,β−アミラーゼ
およびグルコアミラーゼのうちから選択される1種また
は2種以上の作用により、セロオリゴ糖に対してα−グ
ルコシド結合を有する化合物の糖残基を糖転移または縮
合させる。
【0012】なお、前記α−グルコシド結合を有する化
合物は、澱粉,シクロデキストリン,マルトオリゴ糖ま
たは配糖体である。
【0013】2.シクロデキストリングルカノトランス
フェラーゼ,α−グルコシダーゼ,α−アミラーゼ,β
−アミラーゼおよびグルコアミラーゼのうちから選択さ
れる1種または2種以上の作用により、セロオリゴ糖に
対してグルコースのグルコシル残基を糖転移または縮合
させる。
【0014】本発明によるオリゴ糖の出発原料であるセ
ロオリゴ糖は、セルロースの酸加水分解,市販のパルプ
のセルラーゼバイオリアクターによる部分加水分解等に
より得られるものである。なお、市販のパルプを部分加
水分解する場合に使用するセルラーゼとしてはβ−グル
コシダーゼ活性が低く、エキソ−セロビオヒドロラーゼ
活性の高いものが望ましい。
【0015】前記セロオリゴ糖としてセロビオースを使
用した場合には、マルトオリゴ糖に比較的性質の近い生
成物(オリゴ糖)が得られる。一方、重合度の高いセロ
オリゴ糖を出発原料として使用した場合には、この出発
原料の重合度の増加にともなって生成物の水に対する溶
解度が下がり食物繊維としての性質が高まる。このよう
に、前記出発原料の重合度を操作することにより生成物
の性質を変えることもできる。
【0016】また、前記出発原料として精製したセロオ
リゴ糖を使用することもできるが、生成物の純度が要求
されない場合には、種々の重合度を有するセロオリゴ糖
混合物にα−グルコシル基やα−マルトオリゴシル基を
結合させるようにすれば経済的に有用である。
【0017】本発明において用いられるシクロデキスト
リングルカノトランスフェラーゼとしては、Bacil
lus maceransBacillus meg
ateriumBacillus circulan
Bacillus stearothermoph
ilusなどが分泌する酵素を使用することができる。
この他、糖転移反応や縮合反応を生起する微生物,動
物,植物起源のα−グルコシダーゼ,α−アミラーゼ,
β−アミラーゼ,グルコアミラーゼ等を使用することも
できる。また、本発明における反応は10℃から100
℃の温度範囲で行うことができるが、前述の酵素は至適
温度が30℃から70℃にあるものが多い。また、前記
反応は通常pH2からpH13の緩衝液中で行うが、必
要に応じて有機溶媒を加えてもよい。
【0018】本発明のオリゴ糖は、セロオリゴ糖等の天
然の成分を原料として用い、また、シクロデキストリン
グルカノトランスフェラーゼ等の天然の酵素製剤を触媒
として用いて簡便に製造される。
【0019】一方、前記オリゴ糖を公知の有機合成法に
より調製する場合には次のような煩雑な合成ステップが
必要となる。 (1)セロオリゴ糖の合成 まず、
【化4】 と1,2,3,6−テトラアセチルグルコース(II)と
を反応させることによりセロビオースオクタアセテート
を合成し、このセロビオースオクタアセテートを脱アセ
チル化することによってセロビオースを調製する。ここ
で、前記の1,2,3,6−テトラアセチルグルコース
(II)はグルコースのC−6位をトリチル化した後、C
−1位,C−2位,C−3位およびC−4位の水酸基を
アセチル化し、次に、トリチル基を脱保護した後、C−
4位のアセチル基をC−6位にアセチル転移させること
により得られるものである。
【0020】なお、セロトリオース以上の高級セロオリ
ゴ糖については、C−2位にピバロイル基を導入した3
−ベンジル誘導体を出発原料として合成可能である
が、合成ステップが10段階以上におよぶ上に収率が低
いことが知られている(木材学会誌、39(1993) 西村
他、p.40-47)。 (2)セロオリゴ糖へのα−グルコシル基の結合 まず、セロオリゴ糖非還元末端C−4位とC−6位とを
アセタール基で保護した後、残る水酸基をアセチル基な
どで保護する。次に、前記アセタール基を脱保護した
後、生成した水酸基のうちC−6位の水酸基のみをトリ
チル基で保護することにより、非還元末端C−4位のみ
に水酸基を有する化合物(III) が得られる。そして、こ
の化合物(III) と
【化5】 等のハロゲン化グリコシルとを反応させた後、トリチル
基等の保護基をはずすことにより所期の化合物が得られ
る。なお、セロオリゴ糖にマルトオリゴ糖を結合させる
ためには、前記化合物(III) にマルトオリゴシルブロマ
イド等を反応させる操作が必要となるが、このような試
みは行われていないのが実状である。
【0021】このように、公知の有機合成法を用いて所
期の化合物を製造する場合、反応や精製操作の回数が多
いためその化合物の収率が低くなるとともに製造コスト
が高くなる。また、前記有機合成法を用いた場合、製造
過程において有害なハロゲン化物を使用するため、得ら
れたオリゴ糖は食品添加物として使用できない。
【0022】
【実施例】次に、本発明によるオリゴ糖およびその製造
方法の具体的実施例について説明する。 (実施例1)セロビオース4g,可溶性澱粉4g,シク
ロデキストリングルカノトランスフェラーゼ(シクロデ
キストリングルコシルトランスフェラーゼ)2mlをリン
酸緩衝液(pH6)40ml中に溶解させて60℃で2時
間反応を行った後、反応液を沸騰水浴中で5分間煮沸す
ることにより酵素を失活させた。このようにして得られ
た生成物をイオン交換樹脂を用いて脱色した後、凍結乾
燥することによりオリゴ糖6.5gを得た。さらに、前
記生成物を高速液体クロマトグラフィーで分離(分離例
を図1に示す。)するとともに、前記生成物について 1
H−NMRと箱守法メチル化分析により構造解析を行っ
た。結果を表1に示す。
【0023】
【表1】
【0024】(実施例2)セロトリオース4g,可溶性
澱粉4g,シクロデキストリングルカノトランスフェラ
ーゼ(シクロデキストリングルコシルトランスフェラー
ゼ)2mlをリン酸緩衝液(pH6)40ml中に溶解させ
て60℃で2時間反応を行った後、反応液を沸騰水浴中
で5分間煮沸することにより酵素を失活させた。このよ
うにして得られた生成物をイオン交換樹脂を用いて脱色
した後、凍結乾燥することによりオリゴ糖6.1gを得
た。さらに、前記生成物を高速液体クロマトグラフィー
で分離するとともに、前記生成物について 1H−NMR
と箱守法メチル化分析により構造解析を行った。結果を
表2に示す。
【0025】
【表2】
【0026】(実施例3)セロオリゴ糖混合物4g,可
溶性澱粉4g,シクロデキストリングルカノトランスフ
ェラーゼ(シクロデキストリングルコシルトランスフェ
ラーゼ)2mlをリン酸緩衝液(pH6)40ml中に溶解
させて60℃で2時間反応を行った後、反応液を沸騰水
浴中で5分間煮沸することにより酵素を失活させた。こ
のようにして得られた生成物をイオン交換樹脂を用いて
脱色した後、凍結乾燥することによりオリゴ糖6.8g
を得た。
【0027】(実施例4)セロオリゴ糖混合物4g,デ
キストリン4g,α−グルコシダーゼ200mgをリン酸
緩衝液(pH6)40ml中に溶解させて50℃で2時間
反応を行った後、反応液を沸騰水浴中で5分間煮沸する
ことにより酵素を失活させた。このようにして得られた
生成物をイオン交換樹脂を用いて脱色した後、凍結乾燥
することによりオリゴ糖5.2gを得た。
【0028】(実施例5)セロオリゴ糖混合物4g,可
溶性澱粉4g,アミラーゼ200mgをリン酸緩衝液(p
H5.5)40ml中に溶解させて50℃で2時間反応を
行った後、反応液を沸騰水浴中で5分間煮沸することに
より酵素を失活させた。このようにして得られた生成物
をイオン交換樹脂を用いて脱色した後、凍結乾燥するこ
とによりオリゴ糖5.8gを得た。
【0029】(実施例6)セロビオース4g,可溶性澱
粉4g,シクロデキストリングルカノトランスフェラー
ゼ(シクロデキストリングルコシルトランスフェラー
ゼ)2mlを、アセトニトリル10mlとリン酸緩衝液(p
H6.0)30mlとからなる混合溶媒中に溶解させて6
0℃で2時間反応を行った後、反応液を沸騰水浴中で5
分間煮沸することにより酵素を失活させた。このように
して得られた生成物をイオン交換樹脂を用いて脱色した
後、凍結乾燥することによりオリゴ糖6.5gを得た。
【0030】(実施例7)セロビオース4g,グルコー
ス4g,α−グルコシダーゼ20mgをリン酸緩衝液(p
H5)40ml中に溶解させて60℃で2時間反応を行っ
た後、反応液を沸騰水浴中で5分間煮沸することにより
酵素を失活させた。このようにして得られた生成物をイ
オン交換樹脂を用いて脱色した後、凍結乾燥することに
よりオリゴ糖4.9gを得た。
【0031】(実施例8)グルコース4g,α−グルコ
シダーゼ20mgをリン酸緩衝液(pH6)10ml中に溶
解させて50℃で2時間反応を行った後、反応液を沸騰
水浴中で5分間煮沸することにより酵素を失活させてオ
リゴ糖シロップを調製した。次に、このオリゴ糖シロッ
プにセロビオース4g,α−アミラーゼ2ml,リン酸緩
衝液(pH6)30mlを加えて50℃で2時間反応を行
った後、反応液を沸騰水浴中で5分間煮沸することによ
り酵素を失活させた。このようにして得られた生成物を
イオン交換樹脂を用いて脱色した後、凍結乾燥すること
によりオリゴ糖6.1gを得た。
【0032】
【発明の効果】以上のように構成された本発明のオリゴ
糖は分子内にα−1,4結合とβ−1,4結合とを有す
るため、高い甘味度,難消化性,高い水溶性および高い
抗う歯性を有し食品添加物として有用である。また、前
記オリゴ糖はシクロデキストリングルカノトランスフェ
ラーゼ等の酵素の酵素基質として使用し得るほか、前記
酵素の酵素阻害剤としても使用でき、加水分解酵素およ
び糖転移酵素の反応機構の研究に有用である。
【0033】前記オリゴ糖は原料として安全な天然の成
分を用い、触媒として天然の酵素製剤を用いて2段階の
穏和な反応条件で製造されるため安全性が高いという利
点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のオリゴ糖の製造方法により
得られる生成物を高速液体クロマトグラフィーにより分
離した際のチャート図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C12P 19/22 7432−4B (72)発明者 上田 昌見 大阪府高槻市宮田町1丁目36番1号 (72)発明者 中嶋 幹恵 大阪府高槻市南大樋町24−20

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式 【化1】 で示されることを特徴とするオリゴ糖。
  2. 【請求項2】 シクロデキストリングルカノトランスフ
    ェラーゼ,α−グルコシダーゼ,α−アミラーゼ,β−
    アミラーゼおよびグルコアミラーゼのうちから選択され
    る1種または2種以上の作用により、セロオリゴ糖に対
    してα−グルコシド結合を有する化合物の糖残基を糖転
    移または縮合させることを特徴とするオリゴ糖の製造方
    法。
  3. 【請求項3】 前記α−グルコシド結合を有する化合物
    は、澱粉,シクロデキストリン,マルトオリゴ糖または
    配糖体であることを特徴とする請求項2に記載のオリゴ
    糖の製造方法。
  4. 【請求項4】 シクロデキストリングルカノトランスフ
    ェラーゼ,α−グルコシダーゼ,α−アミラーゼ,β−
    アミラーゼおよびグルコアミラーゼのうちから選択され
    る1種または2種以上の作用により、セロオリゴ糖に対
    してグルコースのグルコシル残基を糖転移または縮合さ
    せることを特徴とするオリゴ糖の製造方法。
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