JPH0811071B2 - Method for producing sugar alcohol - Google Patents

Method for producing sugar alcohol

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JPH0811071B2
JPH0811071B2 JP6093924A JP9392494A JPH0811071B2 JP H0811071 B2 JPH0811071 B2 JP H0811071B2 JP 6093924 A JP6093924 A JP 6093924A JP 9392494 A JP9392494 A JP 9392494A JP H0811071 B2 JPH0811071 B2 JP H0811071B2
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sugar alcohol
acid
fructooligosaccharide
inulin
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昭一 小林
圭二 貝沼
守 岸本
慶吉 本坊
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、糖アルコールの製造方
法に関し、詳しくは非消化性または難消化性のイヌロオ
リゴ糖などのフラクトオリゴ糖の糖アルコールの効率的
な製造方法に関する。この糖アルコールは健康食品,そ
の他の食品素材としての利用が期待される。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a sugar alcohol, and more particularly to an efficient method for producing a sugar alcohol of fructooligosaccharide such as indigestible or indigestible inulooligosaccharide. This sugar alcohol is expected to be used as a health food and other food materials.

【0002】[0002]

【従来の技術】イヌリンはキクイモの塊茎,ダリアの球
根などに含まれるフラクトースポリマーであり、このイ
ヌリンを酸分解もしくは酵素分解してフラクトースを生
産する方法は従来より広く検討されてきた。しかし、フ
ラクトース以外の物質、例えばイヌロオリゴ糖やその糖
アルコールの大量生産方法については検討がされておら
ず、またその利用についても考えられていない。
2. Description of the Related Art Inulin is a fructose polymer contained in tubers of Jerusalem artichoke, bulbs of dahlia and the like, and a method for producing fructose by subjecting this inulin to acid or enzymatic decomposition has been widely studied. However, a method for mass-producing substances other than fructose, such as inulooligosaccharides and sugar alcohols thereof, has not been examined, nor has its utilization been considered.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来は、キクイモなど
から直接イヌロオリゴ糖を得る方法は全く考えられてお
らず、イヌリンを加水分解してフラクトースとして利用
する考え方が主体であった。本発明の目的は、キクイモ
等のフラクトースポリマーを含有する植物からイヌロオ
リゴ糖を生産し、これを還元して糖アルコールを効率的
に製造する方法を提供することである。
Conventionally, no method for directly obtaining inulooligosaccharides from Jerusalem artichoke has been considered, and the main idea was to hydrolyze inulin and use it as fructose. An object of the present invention is to provide a method for producing inulooligosaccharide from a plant containing a fructose polymer such as Jerusalem artichoke and reducing it to efficiently produce a sugar alcohol.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明はフラ
クトースポリマーを含有する植物を加水分解して可溶性
部分を得、該可溶性部分からフラクトオリゴ糖またはフ
ラクトオリゴ糖とフラクトースとの混合物を分離した
後、還元することを特徴とするフラクトオリゴ糖の糖ア
ルコールの製造方法に関する。
[Means for Solving the Problems] That is, the present invention hydrolyzes a plant containing a fructose polymer to obtain a soluble portion, and separates fructooligosaccharide or a mixture of fructooligosaccharide and fructose from the soluble portion, and then reduces the fraction. And a method for producing a sugar alcohol of fructooligosaccharide.

【0005】本発明においてフラクトースポリマーと
は、例えばフラクトースがβ−2,1結合した各種重合
度のポリマー等を意味し、イヌリンなどが包含される。
このフラクトースポリマーを含有する植物としては、キ
クイモ(塊茎,粉末など)の他にダリア,ゴボウ等を挙
げることができる。
In the present invention, the fructose polymer means, for example, a polymer having various degrees of polymerization in which fructose is bound to β-2,1 and includes inulin and the like.
Examples of plants containing this fructose polymer include Dahlia, burdock, etc. in addition to Jerusalem artichoke (tubers, powders, etc.).

【0006】本発明の方法においては、キクイモ等の植
物は生のまま用いてもよく、蒸煮したものを用いてもよ
い。キクイモ等の植物に存在する各種酵素を失活させる
ために該植物を蒸煮した場合は、イヌリン等のフラクト
ースポリマーの加水分解物の抽出効率が低下するので、
加水分解の前に少量のセルラーゼを添加して反応させる
ことが望ましい。
[0006] In the method of the present invention, plants such as Jerusalem artichoke may be used as raw or may be steamed. When the plant is steamed to inactivate various enzymes existing in plants such as Jerusalem artichoke, the extraction efficiency of hydrolyzate of fructose polymer such as inulin decreases,
It is desirable to add a small amount of cellulase to the reaction before the hydrolysis.

【0007】加水分解は酸加水分解が適当であり、その
際に用いる酸としては、塩酸,硫酸,リン酸,メタリン
酸などの無機酸や酢酸,シュウ酸,コハク酸,マレイン
酸などの有機酸等いずれの酸でもよいが、とりわけシュ
ウ酸が好ましい。酸の終濃度が0.01規定であるとき、
例えば65℃におけるイヌロオリゴ糖の生成に適当な処
理時間は、シュウ酸の場合は2.5時間、リン酸の場合は
2時間である。なお、酸濃度を高低変化させるにしたが
って処理時間を短縮または延長し、あるいは処理温度を
低くしたり、高くすることができる。
Acid hydrolysis is suitable for the hydrolysis, and as the acid used at that time, inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid and metaphosphoric acid and organic acids such as acetic acid, oxalic acid, succinic acid and maleic acid are used. Any of the above acids may be used, but oxalic acid is particularly preferable. When the final concentration of acid is 0.01 normal,
For example, suitable treatment times for the production of inulooligosaccharides at 65 ° C. are 2.5 hours for oxalic acid and 2 hours for phosphoric acid. The treatment time can be shortened or extended, or the treatment temperature can be lowered or raised as the acid concentration is changed.

【0008】また、イオン交換樹脂(H+ ) も使用でき
るが、この場合は主としてフラクトースが生成するの
で、フラクトースの生産を目的とする場合に有利であ
る。さらに、酸のみでなく例えばイヌリンからイヌロオ
リゴ糖を生成する酵素のようなフラクトオリゴ糖生成酵
素があれば、本発明において該酵素を効果的に適用する
ことができる。
An ion exchange resin (H + ) can also be used, but in this case, fructose is mainly produced, which is advantageous for the purpose of producing fructose. Furthermore, if there is a fructooligosaccharide-forming enzyme such as an enzyme that produces inulooligosaccharide from not only acid but also inulin, the enzyme can be effectively applied in the present invention.

【0009】上記のフラクトースポリマー含有植物を加
水分解して可溶性部分を得、該可溶性部分からフラクト
オリゴ糖を分離する。フラクトオリゴ糖は単独もしくは
フラクトースとの混合物として得られる。ここで、フラ
クトオリゴ糖としてはイヌロビオース,イヌロトリオー
ス,イヌロテトラオースなどのイヌロオリゴ糖などがあ
る。原料植物の加水分解を行なう前にセルラーゼを作用
させる場合、セルラーゼとしては、通常は市販品を用い
るが、経済性や効果の点では粗酵素の使用が望ましい。
セルラーゼを原料植物に加えた後、適当な温度と時間、
例えば40℃で1夜反応せしめる。
The above fructose polymer-containing plant is hydrolyzed to obtain a soluble portion, and fructooligosaccharide is separated from the soluble portion. Fructooligosaccharides are obtained alone or as a mixture with fructose. Here, examples of fructooligosaccharides include inulooligosaccharides such as inulobiose, inulotriose, and inulotetraose. When the cellulase is allowed to act before the hydrolysis of the raw material plant, a commercially available cellulase is usually used, but it is preferable to use the crude enzyme in terms of economy and effect.
After adding cellulase to the raw material plant, appropriate temperature and time,
For example, the reaction is allowed to proceed overnight at 40 ° C.

【0010】前記の可溶性部分から分離したフラクトオ
リゴ糖は還元末端を持つため不安定である。そこで、本
発明では該フラクトオリゴ糖を還元する。還元の方法と
しては特に制限がなく、例えば通常の水素化ホウ素ナト
リウムによる方法、触媒存在下での高圧水素ガス還元法
などがあるが、工業的には水素ガスによる還元法が便利
である。還元によりフラクトオリゴ糖の糖アルコールが
生成する。このようにして得られる糖アルコールはフラ
クトースが還元されて生成したソルビトール,マンニト
ール;イヌロオリゴ糖が還元されて生成したフラクトシ
ル−ソルビトール,フラクトシル−マンニトール,イヌ
ロビオシル−ソルビトール,イヌロビオシル−マンニト
ールなど;フラクトース残基の還元末端にソルビトール
またはマンニトールが結合した各種糖アルコールを含む
と考えられるので、還元イヌロ水飴と称される。この還
元イヌロ水飴は、還元前のイヌロ水飴よりさらに甘味の
質,物性,安定性などが改良されている。したがって、
このものは食品素材としての広い用途が期待される。イ
ヌロオリゴ糖などのフラクトオリゴ糖の還元による物
性,甘味,安定性の改良は、例えばキシロオリゴ糖,セ
ロオリゴ糖,マンノオリゴ糖など各種オリゴ糖に対して
も適用することができる。なお、各成分の分析について
は、例えばイヌロオリゴ糖の成分は高速液体クロマトグ
ラフィーにより行ない、還元イヌロオリゴ糖の成分はト
ヨパール−HW(スーパーファイン)のカラムで分画し
た後、完全酸分解して行なうことができる。
The fructooligosaccharide separated from the soluble portion is unstable because it has a reducing end. Therefore, in the present invention, the fructooligosaccharide is reduced. The reduction method is not particularly limited, and for example, there are a conventional method using sodium borohydride, a high-pressure hydrogen gas reduction method in the presence of a catalyst, and the like, but the reduction method using hydrogen gas is industrially convenient. The reduction produces fructooligosaccharide sugar alcohols. The sugar alcohols thus obtained are sorbitol and mannitol produced by reducing fructose; fructosyl-sorbitol, fructosyl-mannitol, inulobiosyl-sorbitol, inulobiosyl-mannitol, etc. produced by reducing inulooligosaccharide; reduction of fructose residue. It is considered to contain various sugar alcohols having sorbitol or mannitol bonded to the ends, and is therefore called reduced inuro syrup. This reduced inuro syrup is further improved in sweetness quality, physical properties, stability, etc. compared to the inuro syrup before reduction. Therefore,
This product is expected to have a wide range of uses as a food material. Improvement of physical properties, sweetness, and stability by reduction of fructooligosaccharides such as inulooligosaccharides can be applied to various oligosaccharides such as xylooligosaccharides, cellooligosaccharides, and mannooligosaccharides. The analysis of each component should be carried out, for example, by performing high performance liquid chromatography on the inulooligosaccharide component and fractionating the reduced inurooligosaccharide component on a Toyopearl-HW (Super Fine) column followed by complete acid decomposition. You can

【0011】上記した本発明により得られる糖アルコー
ルは混合物であり、安価に生産できるので、食品用とし
て非常に有利である。また、所望により上記水飴からカ
ラムクロマトグラフィー等を用いて特定の糖アルコール
を分離することができ、単品あるいはいずれかの成分を
主として含む還元イヌロオリゴ糖として使用することが
できる。さらに、限外濾過膜で高分子成分と低分子成分
に分画してそれぞれを単独でもしくは2種以上を組合わ
せて、あるいはソルビトールやマンニトールなどを混合
して食品に対する物性改良を主目的とした製品や甘味付
与を主目的とした製品を得、これを食品に添加すること
もできる。この場合に用いられる膜としては、限外濾過
膜のほか逆浸透膜,ダイナミック膜などがあるが、最近
イオン排除型の膜など各種ダイナミック膜が開発され、
生体からの中性糖など非イオン性物質の分離、イオン性
物質の分離濃縮への利用が考えられている。本発明の方
法においても、これらダイナミック膜の適用が可能であ
る。具体的はフラクトースとイヌロオリゴ糖の分離やペ
クチンの濃縮などに適用し得る。また、イヌロオリゴ糖
分子を通し、酸を通さないダイナミック膜が用いられれ
ば、イヌリンなどの原料を連続的に処理することがで
き、通過液を逆浸透膜などで濃縮してフラクトース含量
の少ないイヌロ水飴を得ることも可能となる。
The above-mentioned sugar alcohol obtained by the present invention is a mixture and can be produced at a low cost, and is therefore very advantageous for foods. Further, if desired, a specific sugar alcohol can be separated from the above starch syrup by column chromatography or the like, and can be used as a single product or as a reduced inulooligosaccharide mainly containing any of the components. Furthermore, the main purpose was to improve the physical properties of foods by fractionating them into high-molecular components and low-molecular components with an ultrafiltration membrane and combining them individually or in combination of two or more, or by mixing sorbitol, mannitol and the like. It is also possible to obtain a product or a product whose main purpose is to impart sweetness, and add this to food. Membranes used in this case include ultrafiltration membranes, reverse osmosis membranes, and dynamic membranes. Recently, various dynamic membranes such as ion exclusion membranes have been developed.
It is considered to be used for separating nonionic substances such as neutral sugars from living organisms and for separating and concentrating ionic substances. These dynamic films can be applied to the method of the present invention. Specifically, it can be applied to separation of fructose and inulooligosaccharide, concentration of pectin, and the like. In addition, if a dynamic membrane that allows the inulooligosaccharide molecule to pass through and does not pass through the acid is used, raw materials such as inulin can be continuously processed, and the passing solution is concentrated with a reverse osmosis membrane, etc. It is also possible to obtain.

【0012】[0012]

【実施例】次に実施例により本発明を詳細に説明する。 製造例1 生キクイモ50gに水50mlを加えて磨砕し、速やか
に120℃で15分間オートクレーブした。次いで、市
販セルラーゼ20mgを添加し、40℃で1夜振盪して
反応させた。反応終了後、シュウ酸(H2C2O4 ・2H2O) 1
26mgを添加し、65℃で2時間攪拌処理した。次い
で、5000×gで10分間遠心分離を行ない上澄を得
た。上澄を炭酸カルシウムで中和し、沈澱を除去した
後、上澄をさらに1M塩化カルシウム溶液1mlを添加
した。次に、遠心分離を行ないペクチンを沈澱せしめ、
これを副産物として得た。また、上澄よりフラクトース
とイヌロビオースなどのイヌロオリゴ糖の混合物である
イヌロ水飴を得た。このときの収率はフラクトース換算
で96%であり、糖成分の全体を100としたとき、フ
ラクトース49.1,イヌロビオース11.0,イヌロトリ
オース7.3,イヌロテトラオース6.3,イヌロペンタオ
ース5.0,イヌロヘキサオース以上21.3であった。
The present invention will be described in detail with reference to examples. Production Example 1 50 g of fresh Jerusalem artichoke was added with 50 ml of water and ground, and immediately autoclaved at 120 ° C. for 15 minutes. Then, 20 mg of commercially available cellulase was added, and the mixture was shaken at 40 ° C. overnight for reaction. After completion of the reaction, oxalic acid (H 2 C 2 O 4 · 2H 2 O) 1
26 mg was added, and the mixture was stirred at 65 ° C. for 2 hours. Then, centrifugation was performed at 5000 × g for 10 minutes to obtain a supernatant. After the supernatant was neutralized with calcium carbonate to remove the precipitate, the supernatant was further added with 1 ml of a 1M calcium chloride solution. Then, centrifuge to precipitate pectin,
This was obtained as a by-product. From the supernatant, inuro starch syrup, which is a mixture of fructose and inulooligosaccharides such as inurobiose, was obtained. The yield at this time was 96% in terms of fructose, and when the total sugar component was 100, fructose 49.1, inulobiose 11.0, inulotriose 7.3, inulotetraose 6.3, inulopenta Aus was 5.0, and inurohexaose was 21.3 or more.

【0013】実施例1 製造例1で得たイヌロ水飴の糖濃度を5%に調整し、水
素化ホウ素ナトリウムを加え100℃で20分間攪拌し
て還元反応を行なった後、8規定酢酸でpH6に調整し
た。次いで、イオン交換樹脂(アンバーライトMB−
3)で脱イオン処理を行なった。さらに、メンブランフ
ィルター(0.45μm)により濾過して濃縮し、高粘性
でマイルドな甘味料を得た。
Example 1 The sugar concentration of the Inuro syrup obtained in Production Example 1 was adjusted to 5%, sodium borohydride was added, and the mixture was stirred at 100 ° C. for 20 minutes to carry out a reduction reaction, and then pH was adjusted to 6 with 8N acetic acid. Adjusted to. Next, an ion exchange resin (Amberlite MB-
Deionization treatment was performed in 3). Further, it was filtered through a membrane filter (0.45 μm) and concentrated to obtain a highly viscous and mild sweetener.

【0014】[0014]

【発明の効果】本発明によれば、フラクトオリゴ糖の糖
アルコールを安価に量産することができる。このフラク
トオリゴ糖の糖アルコールは非消化性もしくは難消化性
であり、特にイヌロトリオース,イヌロテトラオースが
ビフィダス因子ともなり得ることから、一般食品は勿論
のこと肥満防止,高コレステロール血症予防,糖尿病患
者用等の特殊食品素材としての利用、さらには非う蝕性
または難う蝕性という特性から健康食品素材としての利
用なども期待される。
Industrial Applicability According to the present invention, sugar alcohol of fructooligosaccharide can be mass-produced at low cost. The sugar alcohol of this fructooligosaccharide is non-digestible or indigestible, and in particular inulotriose and inulotetraose can be bifidus factors, so not only general food but also obesity prevention, hypercholesterolemia prevention, diabetes patients It is expected to be used as a special food material for foods and the like, and also as a health food material due to its non-cariogenic or difficult carious property.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本坊 慶吉 鹿児島県鹿児島市薬師一丁目7番33号 (72)発明者 永田 一志 鹿児島県鹿児島市荒田一丁目47番8号 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Keikichi Honbo 1-733 Yakushi, Kagoshima City Kagoshima Prefecture (72) Inventor Kazushi Nagata 1-47-8 Arata City, Kagoshima City Kagoshima Prefecture

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 フラクトースポリマーを含有する植物を
加水分解して可溶性部分を得、該可溶性部分からフラク
トオリゴ糖またはフラクトオリゴ糖とフラクトースとの
混合物を分離した後、還元することを特徴とするフラク
トオリゴ糖の糖アルコールの製造方法。
1. A plant containing a fructose polymer is hydrolyzed to obtain a soluble part, and fructooligosaccharide or a mixture of fructooligosaccharide and fructose is separated from the soluble part and then reduced. Method for producing sugar alcohol.
【請求項2】 フラクトースポリマーがイヌリンである
請求項1記載の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the fructose polymer is inulin.
【請求項3】 フラクトースポリマーを含有する植物が
キクイモである請求項1記載の製造方法。
3. The production method according to claim 1, wherein the plant containing the fructose polymer is Jerusalem artichoke.
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