JPH1084985A - リン酸結合オリゴ糖の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 リン酸結合澱粉を酵素により分解してリ
ン酸結合オリゴ糖を製造する方法において、前記澱粉を
20〜40重量％含有するスラリーに耐熱性の液化型α−ア
ミラーゼを添加し、加圧下で 101℃以上に加熱すること
を含んでなる前記澱粉の液化工程を含むことを特徴とす
る、リン酸結合オリゴ糖の製造方法。 【効果】 ＰＯＳを大量に、効率よくしかも経済的に製
造することができる。したがって、本発明のＰＯＳ製造
法によれば、ＰＯＳの工業的生産が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リン酸カルシウム
の沈澱形成を阻害する作用（以下Ｃａ可溶化作用と称す
る）を有するリン酸結合オリゴ糖（Phosphorylated Oli
gosaccharides 、以下ＰＯＳという）の工業的な製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】日本人のカルシウム所要量は成人一日当
たり 600mgとされている。しかし、平成６年の国民栄養
調査によれば、カルシウム摂取量は一人一日当たり平均
545mgで、所要量の91％であり、日本人の食生活で唯一
摂取量が不足している栄養素である。カルシウムの摂取
不足は骨組織内の骨量減少につながり、ひいては骨の萎
縮や変形が起り、腰痛などの痛みを伴うこととなる。さ
らに摂取不足が長期にわたると、骨は軽く脆くなり、骨
粗鬆症の原因ともなる。特に、70才代の女性の半数、80
才代の女性の 2/3が骨粗鬆症に罹患しており、我が国全
体で 450万人もの罹患者がいるといわれている。

【０００３】一方、食品に含まれるカルシウムの生体内
での吸収率は低いということが知られている。これは、
カルシウムが吸収される小腸は弱アルカリ性であること
から、カルシウム塩が不溶化したり、沈澱となり、カル
シウムの吸収性が低下するためである。例えば、成人男
子では、牛乳、炭酸カルシウム、小魚、野菜のカルシウ
ム吸収率は、それぞれ53％、42％、34％、18％と言われ
ている。ところで、牛乳や乳製品のカルシウム吸収率が
比較的高い要因として、乳蛋白質のカゼインが消化過程
で分解されて生成するカゼインホスホペプチド（ＣＰ
Ｐ）のカルシウム吸収促進作用が知られている。ＣＰＰ
のカルシウム吸収促進作用は溶解性に乏しいＣａ塩、特
にリン酸カルシウムを可溶性の状態に維持することによ
るとされている（特公平3-58718 号公報、内藤博，化学
と生物，18, 551-558, 1980 等参照）。

【０００４】釜阪らは、馬鈴薯澱粉に含まれるリン酸澱
粉に注目し、酵素分解によってＰＯＳを分取し、得られ
たＰＯＳがリン酸カルシウムの沈澱形成を阻害する作用
を有することを見出した（Biosci. Biotech. Biochem.,
59(8), 1412-1416, 1995、特開平8-104696号公報等参
照）。釜阪らの製造したＰＯＳは、２つのグループから
成っている。即ち、グルコースが３〜５個結合したオリ
ゴ糖に１分子のリン酸基が結合しているもの（ＰＯ−
１）、及びグルコース４〜８個のオリゴ糖に２分子のリ
ン酸基が結合したもの（ＰＯ−２）から成ることが明ら
かにされている。

【０００５】釜阪らは、ＰＯＳのリン酸カルシウムの沈
澱形成を阻害する作用を、リン酸緩衝液（pH7.4 ）にＰ
ＯＳを溶解し、これに塩化カルシウムを加えて１時間振
盪した後、遠心分離して上清のＣａイオンを測定するこ
とにより確認している。加えたカルシウムに対する上清
のＣａイオンの割合を求めてカルシウム沈澱形成阻害率
が算出されており、ＰＯ−１は38％、ＰＯ−２は 100％
とされている。また、ＣＰＰIII（明治製菓製）の沈澱
形成阻害率も 100％であることから、ＰＯ−２とＣＰＰ
IIIは同等のＣａ可溶化活性を示したとしている。釜阪
らはＰＯＳを次のような方法で製造している。まず、馬
鈴薯澱粉をα−アミラーゼで液化した後、グルコアミラ
ーゼ、プルラナーゼ及びα−アミラーゼで分解して澱粉
反応の消失した時点で反応を停止し、次いで得られた糖
液をアミノ基を持つキトパールＢＣＷ−２５０１に通液
し、酢酸緩衝液で洗浄して中性糖を溶出した後、食塩を
含む酢酸緩衝液でＰＯＳを溶出して、エタノールで沈澱
精製を繰り返し、ＰＯＳを分離することによりＰＯＳを
製造している。

【０００６】また、馬鈴薯澱粉に結合リンが含まれてい
ることは古くから知られている。檜作らは結合リンの構
造を知るため、リン酸結合オリゴ糖を次のようにして製
造している：馬鈴薯澱粉をα−アミラーゼで分解して得
たリミットデキストリンをＯＨ型アニオン交換樹脂に吸
着させて水洗後、食塩を含む塩酸溶液で溶出し、溶出液
を中和後、メタノール沈澱を繰り返してホスホデキスト
リン（Phosphodextrin）を調製する；得られたホスホデ
キストリンをグルコアミラーゼでさらに分解してから、
DEAE-Sephadex A-25 のカラムに吸着させる；次いでカ
ラムを水で洗浄してぶどう糖を除去した後、食塩溶液で
溶出する。得られたリン酸の結合したオリゴ糖をリン酸
オリゴ糖（Phosphooligosaccharide）と称している（Di
e Starke,22,338-343, 1970）。上記のように、ＰＯＳ
が馬鈴薯澱粉をα−アミラーゼ、グルコアミラーゼなど
の澱粉分解酵素で分解することにより得られることは公
知の事実である。しかしながら、上記のような従来のＰ
ＯＳの生産は実験室レベルの調製法であり、大量に効率
よくＰＯＳを製造することのできる工業的製法は全く確
立されていない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】カルシウムの吸収促進
効果を持つＰＯＳの工業的な製造方法が確立されれば、
カルシウム不足に悩む多くの骨粗鬆症の患者に役立つだ
けでなく、広く国民の健康維持に貢献するものと期待さ
れる。したがって、本発明の目的は、ＰＯＳを大量に効
率よく製造することができる方法を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らはこのような
観点から鋭意研究を重ねた結果、ＰＯＳの安価で大量生
産可能な製造方法を開発することに成功した。本発明
は、リン酸結合澱粉を酵素により分解してＰＯＳを製造
する方法において、前記澱粉を20〜40重量％含有するス
ラリーに耐熱性の液化型α−アミラーゼを添加し、加圧
下で 101℃以上に加熱することを含んでなる前記澱粉の
液化工程を含むことを特徴とする、ＰＯＳの製造方法で
ある。また、本発明は、液化工程で得られた液化液に、
さらに澱粉分解酵素を加えて作用させる工程を含む、上
記ＰＯＳの製造方法である。

【０００９】さらに、本発明は、上記のようにリン酸結
合澱粉を各種酵素処理して得たＰＯＳ溶液を、(1) 強酸
性カチオン交換樹脂、アニオン交換樹脂の順に通液さ
せ、次いで前記アニオン交換樹脂に吸着したＰＯＳを水
酸化ナトリウム溶液、食塩溶液、又は食塩を含む水酸化
ナトリウム溶液で溶出して、pHが８以下の溶出液画分を
回収する吸着分離工程；又は(2) 強酸性カチオン交換樹
脂、弱塩基性アニオン交換樹脂、強酸性カチオン交換樹
脂、強塩基性アニオン交換樹脂の順に通液させ、次いで
両アニオン交換樹脂に吸着したＰＯＳを水酸化ナトリウ
ム溶液、食塩溶液、又は食塩を含む水酸化ナトリウム溶
液で溶出して、pHが８以下の溶出液画分を回収する吸着
分離工程をさらに含む、上記ＰＯＳの製造方法である。

【００１０】さらに、本発明は、ＰＯＳを含む溶出液画
分を食塩阻止率30〜60％の膜を用いて膜処理することに
より脱塩濃縮する工程をさらに含む、上記ＰＯＳの製造
方法である。さらに、本発明は、上記方法により得られ
たＰＯＳの脱塩濃縮液に消石灰を加えて中和することを
特徴とする、ＰＯＳのカルシウム塩の製造方法である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
原料となる澱粉はリン酸が結合した澱粉であり、リン酸
が結合した天然の澱粉はいずれのものも原料として使用
することができる。例えば、馬鈴薯などの根茎類の澱粉
が挙げられる。また、リン酸基を化学的に結合させたリ
ン酸エステル澱粉やリン酸架橋澱粉も原料として用いる
ことができる。その場合、どのような起源の澱粉でも利
用できる。

【００１２】リン酸結合澱粉の液化工程は、該澱粉を水
と混合して澱粉濃度20〜40重量％のスラリーを調製し、
これに耐熱性の液化型α−アミラーゼを添加し、加圧下
で 101℃以上の温度に加熱する工程を含んでなる。リン
酸結合澱粉を耐熱性の液化型α−アミラーゼを用いて 1
01℃以上の温度で加熱して液化するには、該α−アミラ
ーゼは50ppm 以上のカルシウムイオンを必要とする。そ
のため、スラリーに、該スラリーのpHが通常６〜6.3 に
なる量の水酸化カルシウムを添加する。また、必要量の
カルシウムを添加する他に、水酸化ナトリウム等を添加
することによりpHを調節することができる。

【００１３】リン酸結合澱粉の液化工程で用いられる酵
素は、耐熱性の液化型α−アミラーゼであれば、いずれ
の起源のものでも使用でき、通常、80〜110 ℃で作用す
るものを使用する。細菌起源の高耐熱性α−アミラーゼ
としては、Bacillus属等に属する微生物由来のものが挙
げられ、具体的にはターマミル１２０Ｌ（ノボノルディ
スク バイオインダストリー社製、Bacillus lichenifo
rmis由来）等の市販品を用いることができる。この耐熱
性の液化型α−アミラーゼの添加量は、原料澱粉 100重
量部に対して、通常0.01〜1.0 重量部である。

【００１４】液化工程において原料のリン酸結合澱粉を
含有するスラリーを加圧下、101 ℃以上、好ましくは 1
03〜110 ℃の温度でクッキングすることが重要である。
このような条件でクッキングすることにより、20〜40重
量％という高濃度の澱粉スラリーを短時間で均一に液化
することができるので、生産性が向上する。また、加圧
下、 101℃以上の温度でクッキングすることにより、澱
粉の分散性が良くなり、膨潤が進めば酵素の作用が高め
られて加水分解が促進される。更に、 101℃以上の温度
でクッキングすると、コーンスターチ等のようにタンパ
ク質が少量含まれる澱粉の場合、そのタンパク質が変性
して凝集するため、液化工程又は液化工程及びその後の
酵素分解工程終了後の糖液の濾過が容易となり、ＰＯＳ
の純度を高めることができる。

【００１５】液化工程は、通常、ジェットクッカー等の
クッキング装置を用いて、スラリーに加圧蒸気を加えて
101〜110 ℃とし、クッカーの出口圧をゲージ圧で 0.5
〜1.5kg ／cm² に維持して、高温滞留塔内に導いて２〜
15分間保持する。続いて、２〜５槽から成る熟成槽に連
続的に導いて通常90〜100 ℃の温度で、30〜240 分間熟
成して液化反応を終了させることができる。上記液化工
程により得られた液化液はＰＯＳを含んでおり、そのま
ま製品として利用することができる。しかしながら、液
化酵素による分解だけではリン酸基の結合していないグ
ルコース鎖が多く残る。また、液化酵素のみによる作用
で生産されたＰＯＳはグルコース鎖長が長く、分子量が
大きいこともあり、粘度が高くなる。よって、上記液化
工程後、液化液に澱粉分解酵素を添加して作用させ、グ
ルコース鎖を減少させるほうが好ましい場合がある。

【００１６】澱粉分解酵素としては、澱粉をランダムに
分解する液化型α−アミラーゼ；糖化型α−アミラー
ゼ；シクロデキストリンを作るＣＧＴａｓｅ（Cyclomal
todextrin glucanotransferase）；グルコアミラーゼ、
β−アミラーゼ、α−グルコシダーゼ等の澱粉からグル
コースを放出する酵素；プルラナーゼ、イソアミラーゼ
等の澱粉のα−１，６結合を切断する枝切り酵素など、
澱粉のα−１，４結合及びα−１，６結合を切断できる
酵素は全て使用することができる。これらの中でも、α
−アミラーゼ、β−アミラーゼ、グルコアミラーゼ、α
−グルコシダーゼ、プルラナーゼ及びイソアミラーゼが
好ましい。これらの酵素は、１種単独で、又は２種以上
を組み合わせて用いることができる。また、グルコース
鎖の少ない低分子ＰＯＳを製造するには、枝切り酵素と
グルコアミラーゼとを組み合わせて用いるのが好まし
い。酵素としては、具体的には、デキストロザイム（グ
ルコアミラーゼとプルラナーゼの混合酵素剤、ノボノル
ディスク バイオインダストリー社製）等の市販品を使
用することができる。

【００１７】澱粉分解酵素を作用させる際の条件は、酵
素の種類により大きく異なるが、通常用いられている条
件で行うことができる。デキストロザイムを用いる場合
を一例として説明すると、通常、液化液にシュウ酸や塩
酸などの酸を加えてpHを４〜５に調節してから酵素を加
え、50〜60℃の温度で５〜50時間程度保持することによ
り反応を行う。また、酵素の添加量は、酵素の種類によ
り異なるが、デキストロザイムの場合、原料澱粉 100重
量部に対して通常0.01〜1.0 重量部である。

【００１８】澱粉分解酵素を作用させる工程により、通
常、グルコースが３〜８個結合し、リン酸基が１〜２個
結合したＰＯＳを含む糖液が得られる。この糖液は、そ
のままで製品となる。原料のリン酸結合澱粉が食品であ
れば、得られるＰＯＳも食品である。食品添加物として
認められるリン酸結合澱粉からＰＯＳを得れば、そのＰ
ＯＳは食品添加物となる。

【００１９】また、上記糖液には、タンパク質等の不溶
性物質が含まれるため、通常、濾過等により清澄液とす
る。さらに、清澄液に含まれる着色物質を除くため、通
常、活性炭による脱色処理を行う。活性炭による糖液の
脱色処理には特に制限はなく、いかなる活性炭を使用し
てもよく、どのような処理条件で行ってもよい。一般的
には、糖液を粒状炭を充填した脱色塔に通過させる方法
と、粉末炭を糖液に加えて一定時間滞留させた後、濾過
して活性炭を除く方法がある。糖液を脱色塔により処理
する場合、通常、ＳＶ（空間速度）＝ 0.1〜1.0 の流速
で通過させることができる。

【００２０】液化工程で得られた液化液、又は液化後さ
らに澱粉分解酵素を作用させて得られた糖液にはＰＯＳ
の他にリン酸基を持たないグルコースやオリゴ糖が含ま
れている。以下、このような混合糖液をＰＯＳ溶液とい
う。純度の高いＰＯＳを得るには、ＰＯＳ以外の糖やイ
オン性物質を除く必要がある。ＰＯＳはリン酸基が結合
している構造からアニオンとしての性質を持ち、アニオ
ン交換樹脂に吸着されるのに対して、グルコースやオリ
ゴ糖はアニオン交換樹脂に吸着されない。したがって、
ＰＯＳとＰＯＳ以外の糖とを効果的に分離するにはアニ
オン交換樹脂による方法が有効である。

【００２１】しかしながら、ＰＯＳ溶液には塩類が含ま
れているため、ＰＯＳ溶液を直接アニオン交換樹脂に通
液すると、糖液がアルカリ性となり、ＰＯＳの分解や糖
の異性化が起こるので、イオン交換樹脂による吸着分離
の工程ではＰＯＳ溶液を常に中性から酸性の状態に維持
することが重要な技術となる。ぶどう糖や水飴などの澱
粉糖製造においては、糖液の脱塩工程は糖の異性化を防
ぐため、糖液が常に中性から酸性状態に維持されるよう
に配慮してイオン交換樹脂の組み合わせが決められてい
る。即ち、強酸性カチオン交換樹脂、弱塩基性アニオン
交換樹脂、強酸性カチオン交換樹脂、強塩基性アニオン
交換樹脂の２ベッドを２つ組み合わせる方式と、強酸性
カチオン交換樹脂、弱塩基性アニオン交換樹脂の２ベッ
ドに、強酸性カチオン交換樹脂、強塩基性アニオン交換
樹脂の混合樹脂塔の組み合わせ方式が採用されている。

【００２２】２つの方式ともに、最初に強酸性カチオン
交換樹脂に糖液が通液されてカチオンが除去され、糖液
のpHは 1.5〜2.5 の酸性液となる。次に、アニオン交換
樹脂に通液されても、弱塩基性アニオン交換樹脂であれ
ば、糖液のpHは中性付近に維持される。次いで、さらに
強酸性カチオン交換樹脂に通液されて糖液のpHは酸性と
なり、次に強塩基性アニオン交換樹脂に通液しても糖液
は中性付近に維持される。混合樹脂塔の場合も同様に糖
液は中性付近に維持されている。

【００２３】なお、ＰＯＳはアニオン交換樹脂であれ
ば、弱塩基性でも、強塩基性でも吸着されるが、大量生
産する場合には、品質及び経済性の面から２ベッド２塔
の直列４塔方式が好ましい。混合樹脂塔からＰＯＳを回
収することは操作が複雑であるため困難である。１段目
の弱塩基性アニオン交換樹脂に大部分のＰＯＳが吸着さ
れるものの、２段目の強塩基性アニオン交換樹脂にも少
量のＰＯＳが吸着していることが観察されていることか
ら、２ベッド２塔の直列４塔方式が好ましい。

【００２４】本発明においては、ＰＯＳ溶液からのＰＯ
Ｓの吸着分離工程は、(1) 強酸性カチオン交換樹脂、ア
ニオン交換樹脂の順に通液させ、次いで前記アニオン交
換樹脂に吸着したＰＯＳを水酸化ナトリウム溶液、食塩
溶液、又は食塩を含む水酸化ナトリウム溶液で溶出し
て、pHが８以下の溶出液画分を回収する、又は(2) 強酸
性カチオン交換樹脂、弱塩基性アニオン交換樹脂、強酸
性カチオン交換樹脂、強塩基性アニオン交換樹脂の順に
通液させ、次いで両アニオン交換樹脂に吸着したＰＯＳ
を水酸化ナトリウム溶液、食塩溶液、又は食塩を含む水
酸化ナトリウム溶液で溶出して、pHが８以下の溶出液画
分を回収することにより行う。

【００２５】強酸性カチオン交換樹脂としては、例え
ば、DIAION SK シリーズ、IR-120B 、IR-200C 、レバチ
ットS-100WS 、レバチットSP-112WS等を使用することが
できる。弱塩基性アニオン交換樹脂としては、例えば、
DIAION WA シリーズ、IRA-93、レバチットMP-64WS 等を
使用することができる。また、強塩基性アニオン交換樹
脂としては、例えば、DIAION SA シリーズ、IRA-411 、
レバチットMP-600WS等を使用することができる。上記吸
着分離工程(1) において用いるアニオン交換樹脂として
は、強塩基性アニオン交換樹脂、弱塩基性アニオン交換
樹脂のいずれも使用することができる。

【００２６】ＰＯＳの溶出には、実験室法として、塩酸
や酢酸などの酸、食塩などの塩類、又は酸と塩の混合液
が使用されており、アルカリ性溶液を使用する溶出法は
行われていない。そこで、酸性溶液によるアニオン交換
樹脂からのＰＯＳの溶出を試みたが、ＰＯＳと無機リン
酸との分離が困難であった。即ち、ＰＯＳと無機リン酸
を効果的に分離するには、酸や食塩などの塩の濃度を徐
々に変化させて注意深く溶出する必要がある。その場合
でも、一部のＰＯＳと無機リン酸は混合状態で同時に溶
出する。回収率を高くするには繰り返してアニオン交換
樹脂に吸着させて溶出する操作が必要となる。いずれに
しても、酸や塩類でＰＯＳを溶出すると、溶出液に含ま
れるＰＯＳの濃度は数％にまで希釈されることになる。
しかも、ＰＯＳの純度を高めるには溶出に用いた酸や塩
類を除去することが必要となる。

【００２７】一方、本発明者らはアニオン交換樹脂の再
生に用いる水酸化ナトリウム溶液でＰＯＳの溶出を試み
たところ、溶出の初期にpHが７以下の酸性液が溶出する
が、pH８を超えると着色物質が大量に溶出すること、そ
して着色物質の溶出が始まるpH８以下の溶出液中にＰＯ
Ｓの大部分が存在することを見出した。しかも、溶出液
に含まれるＰＯＳの濃度は酸性溶液で溶出する場合に比
べて、高濃度であった。実際に、上記吸着分離工程で溶
出したpH８以下の溶出液画分の最大ＰＯＳ濃度は10重量
％を超える場合もあった。

【００２８】例えば、上記吸着分離工程(2) の直列４塔
方式２塔目の弱塩基性アニオン交換樹脂を４％水酸化ナ
トリウム溶液で溶出すると、溶出の初期は溶出液のpHが
低く、大部分のＰＯＳは溶出液のpHが７に達するまでに
溶出した。一方、４塔目の強塩基性アニオン交換樹脂を
同じ４％水酸化ナトリウム溶液で溶出すると、溶出液は
直ちにpHが上昇し、ＰＯＳを含む溶出液のpHは11〜14の
アルカリ性となった。したがって、強塩基性アニオン交
換樹脂からの溶出液がアルカリ性となる時には強塩基性
アニオン交換樹脂、弱塩基性アニオン交換樹脂の順に水
酸化ナトリウム溶液を通液することにより、ＰＯＳを含
んだ酸性の溶出液を得ることができる。

【００２９】上記吸着分離工程(1) 又は(2) において、
原料のリン酸結合澱粉の性状により水酸化ナトリウム溶
液のみによる溶出ではpH８以下の溶出液が得られない場
合がある。その場合、食塩溶液又は食塩を含有する水酸
化ナトリウム溶液を通液させるのが好ましい。これによ
り、溶出液のpHを８以下に維持することができる。特
に、上記吸着分離工程(1) においてアニオン交換樹脂と
して強塩基性アニオン交換樹脂を用いる場合、ＰＯＳ溶
液が局部的にアルカリ性となってオリゴ糖の一部が異性
化を起こす場合があり、好ましい方法とはいえない。ま
た、水酸化ナトリウム溶液でＰＯＳを直接溶出すると、
溶出液のpHがアルカリ性となってもＰＯＳの溶出が続い
たり、着色物質がＰＯＳと同時に溶出したりする場合が
ある。そのため、強塩基性アニオン交換樹脂を用いる場
合には、食塩溶液又は食塩を含む水酸化ナトリウム溶液
を通液させて溶出するのが好ましい場合がある。また、
食塩の濃度及び通液量は少ないほうがその後の精製工程
の負担を軽減することになる。したがって、食塩の濃度
は、通常２〜８重量％であり、通液量は、最大で、アニ
オン交換樹脂の容量と同じ量であるのが好ましい。

【００３０】本発明においては、pHが８以下の溶出液画
分を回収することがきわめて重要である。ＰＯＳがアル
カリ性で分解されることや、糖が異性化を起こすことに
鑑みれば、ＰＯＳの吸着分離工程はpH８以下の中性付近
から酸性領域で実施する必要がある。さらに、pHは８よ
り高い溶出液画分には、着色成分や無機リン酸を含む酸
性物質が大量に含まれているという問題もある。pHが８
より高い溶出液画分にもＰＯＳが少量含まれるものの、
純度が低く、アルカリ分解を受けるなどの問題があるた
めこれを回収利用することは得策ではない。さらに、着
色成分や無機リン酸の含有量をより少なくするために、
pH７以下の酸性溶出液画分を回収するのが好ましい。

【００３１】ＰＯＳのイオン交換樹脂による吸着分離の
一例として、２ベッド２塔の直列４塔方式によるＰＯＳ
吸着分離法(2) （溶出液として水酸化ナトリウム溶液を
使用する場合）の操作条件を説明する。イオン交換樹脂
の再生は糖液の品質及び経済性の面から樹脂再生率80〜
100 ％の最適な条件が選ばれており、再生方法には特に
制限はない。強酸性カチオン交換樹脂の再生は、例え
ば、樹脂１Ｌ当たり 0.5〜1.5 Ｌの液量の６％塩酸をＳ
Ｖ＝１〜３の流速で通液することにより行う。また、弱
塩基性及び強塩基性アニオン交換樹脂も80〜100 ％の再
生率で再生されており、再生条件には特に制限はなく、
例えば、樹脂１Ｌ当たり１〜３Ｌの液量の４％水酸化ナ
トリウム溶液をＳＶ＝１〜４の流速で通液することによ
り行う。

【００３２】ＰＯＳ溶液は、カチオン交換樹脂塔に導か
れて、通常、ＳＶ＝２〜４の流速で通液される。強酸性
カチオン交換樹脂を通過したＰＯＳ溶液のpHは、通常、
1.5〜2.5 の酸性液である。次いで、弱塩基性アニオン
交換樹脂塔に導かれて、通常、ＳＶ＝２〜４の流速で通
液される。続いて、ＰＯＳ溶液は２回目の強酸性カチオ
ン交換樹脂塔、強塩基性アニオン交換樹脂塔に通液され
て、通常、電導度10μS/cm以下にまで脱塩される。ＰＯ
Ｓ溶液の通液量は、通常、糖液の電導度やpHの上昇で管
理され、電導度の上昇により通液は停止される。イオン
交換樹脂は純水で洗浄して糖液を押出した後、カチオン
交換樹脂とアニオン交換樹脂は前述の処理条件で再生さ
れる。

【００３３】目的のＰＯＳは両アニオン交換樹脂に吸着
されており、水酸化ナトリウム溶液で溶出される。ここ
でＰＯＳ溶出の条件は特に制限されないが、糖液の純度
などの品質及び経済性の観点から、ＰＯＳの溶出条件が
決められる。例えば、糖液の通液終了後、純水による洗
浄操作を経てから、４％水酸化ナトリウム溶液でＰＯＳ
の溶出操作を開始する。

【００３４】水酸化ナトリウム溶液は強塩基性アニオン
交換樹脂に通液され、続いて弱塩基性アニオン交換樹脂
に通液される。この時、強塩基性アニオン交換樹脂の溶
出液はアルカリ性であるが、この溶出液を続いて弱塩基
性アニオン交換樹脂に通液すると、溶出液は始めpH３前
後の酸性溶液として溶出する。すなわち、水酸化ナトリ
ウム溶液による溶出を強塩基性アニオン交換樹脂に続い
て弱塩基性アニオン交換樹脂と連続処理することによ
り、大部分のＰＯＳを酸性溶液で回収することができ
る。

【００３５】アニオン交換樹脂から水酸化ナトリウム溶
液で溶出したＰＯＳを含む液には、無機リン酸塩などの
塩類が含まれてはいるものの、ＰＯＳの純度は高い。し
たがって、ＰＯＳ溶液をイオン交換樹脂で吸着分離して
得た着色度の低い、pH５〜８の溶出液はそのまま製品と
して利用できる。上記吸着分離工程で得られた製品のＰ
ＯＳの純度をさらに高めるには無機リン酸の除去が必要
となる。イオン交換樹脂法などにより無機リン酸の除去
を種々試みたが、前述のように、無機リン酸とＰＯＳを
効果的に分離するには、酸性あるいはアルカリ性溶液や
塩類溶液を多量に要するためＰＯＳの溶出液が希釈され
たり、塩類を含むことになるので望ましくない。

【００３６】最近の膜処理技術の向上に伴い、糖液の分
離、濃縮に膜処理が利用されるようになり、オリゴ糖の
分離、濃縮には一般にナノフィルトレーション膜が使用
されている。そこで、上記吸着分離工程で得られた、ア
ニオン交換樹脂から溶出したＰＯＳ溶液を各種膜で処理
して無機リン酸の分離効果を調べたところ、オリゴ糖の
分離に使用されているナノフィルトレーション膜（低食
塩阻止逆浸透膜）が有効であることがわかった。使用さ
れる膜は特には制限はないが、ＰＯＳの通過が少なく、
且つ無機リン酸の通過が多いものが選択され、食塩阻止
率が30〜60％のものが使用される。例えば、日東電工製
のＮＴＲ−７４５０（食塩阻止率50％）、ＮＴＲ−７４
３０（食塩阻止率30％）、東レ製のＳＵ−６１０（食塩
阻止率55％）などの膜が使用される。

【００３７】ＰＯＳは上記膜処理により濃縮側に残り、
無機リン酸等の無機塩類は透過液と共に除去される。し
たがって、膜処理により精製脱塩効果が得られるだけで
なく、ＰＯＳ溶液の固形分濃度が数％から20〜30％まで
濃縮される利点がある。ＰＯＳ溶出液中の無機リン酸の
膜分離にはpHの低い方が効果的である。pH６程度のＰＯ
Ｓ溶出液を膜処理すると、無機リン酸の透過性が低下
し、脱塩効果が低くなる場合がある。一方、ＰＯＳ溶出
液のpHを４以下にすると、無機リン酸の透過率が高くな
り、脱塩効果が高められるのでpH４以下が好ましい。こ
のように、膜処理の際のＰＯＳ溶出液のpHは低いほど無
機リン酸の除去に有効であるが、pHが低いと膜の寿命が
短くなることや、装置の腐食、酸を多く必要とするなど
別な問題を生じることとなる。したがって、ＰＯＳ溶出
液のpHは 1.5〜３がより好ましい。pH調節に用いる酸と
しては、例えば、塩酸等の鉱酸が挙げられる。

【００３８】膜処理により脱塩精製されたＰＯＳの濃縮
液はそのまま減圧濃縮して液状製品とすることができ
る。さらに、着色成分を除くために活性炭を用いて常法
どおりの脱色処理をすることができる。脱色に用いる活
性炭は粉末状又は粒状のものを用いることができる。ま
た、処理条件は特に制限されないが、ＰＯＳの脱色条件
を種々検討した結果、同じ活性炭粉末の添加量でも、Ｐ
ＯＳの濃縮液のpHが７より低い酸性条件で高い脱色率の
得られることがわかった。粉末活性炭による脱色効果を
調べると、pH４以下で着色度の減少が大きく、pH２で最
も高い脱色率を示した。膜処理もpHの低い方が無機リン
酸の除去に有効であり、脱色処理もpHの低い方が着色度
の減少に有効であるので、２つの処理工程でpHの変更な
しで連続処理が可能となる。即ち、上記膜処理により得
られたＰＯＳの濃縮液はpH４以下の酸性溶液であること
から、そのまま活性炭処理に用いることができる。一例
として粉末炭を使用する場合を示すと、pH７以下、好ま
しくはpH２〜４のＰＯＳ溶液を50〜60℃に維持し、活性
炭粉末を１〜30％（対固形分）添加し、15分〜４時間処
理した後、濾過により活性炭を除いて清澄液を得ること
ができる。

【００３９】尚、上記脱色処理の温度は80℃前後の高い
温度で行われている例も多い。しかし、ＰＯＳ溶液の場
合、80℃前後の処理温度では脱色と同時に着色反応が起
り、高い温度で処理しても脱色効果が実質的に得られな
いので、処理温度は60℃以下が好ましい。ＰＯＳはリン
酸化合物であり、塩の形態でないフリーのＰＯＳは強い
酸性を呈するため、そのまま食品として使用することは
不適切である。そこで、上記膜処理や脱色処理により得
られたＰＯＳ溶液は必要に応じてアルカリで中和して製
品化される。例えば、NaOHや、消石灰（Ca(OH)₂ ）を加
えて塩の形態にするのが通常である。また、Ca(OH)₂ を
使用すれば、ＰＯＳのカルシウム塩が得られる。ＰＯＳ
の重要な機能がカルシウム可溶化作用であり、カルシウ
ム強化食品に添加して使用されることから、ＰＯＳの塩
としてもナトリウム塩とするよりカルシウム塩にすれ
ば、カルシウムの添加量を増すことができ、食品への利
用範囲が広がるものと期待される。

【００４０】脱色処理したＰＯＳ溶液にCa(OH)₂ を加え
てpH５〜７の中和液を調製すると、少量の沈澱が生じる
ため、ＰＯＳを液状として製品化するには清澄濾過が必
要となる場合がある。また、Ca(OH)₂ によるＰＯＳの中
和処理を検討したところ、上記の脱色処理において活性
炭と15分〜４時間反応した後、濾過前にCa(OH)₂ を加え
てから清澄濾過してもＰＯＳ溶液の脱色率が濾過してか
ら中和処理する場合と同等であることをも見出した。一
方、ＰＯＳのカルシウム塩はアニオン交換樹脂からのＰ
ＯＳ溶出液に塩化カルシウムを加えてから、pHを 1.5〜
４に調節して膜処理することによっても製造することが
できる。

【００４１】中和処理したＰＯＳ溶液は必要に応じて除
菌濾過され、常法どおり減圧下で濃縮され得る。ＰＯＳ
溶液を75重量％程度の濃度まで濃縮すると、粘度は同じ
濃度の水飴よりやや高い程度である。濃度75重量％のＰ
ＯＳ溶液は流動性が水飴と同程度であって、カルシウム
塩であっても透明性の高い液状製品が得られる。ＰＯＳ
は液状品だけでなく、粉末製品としても得られる。例え
ば、常法どおりスプレードライヤーで粉末化するには、
ＰＯＳ溶液を20〜70重量％の濃度まで濃縮して、必要に
応じて加温しながら、噴霧乾燥すると、水分５％以下、
粒径10〜50μｍのＰＯＳ粉末が得られる。

【００４２】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに具体的に
説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定され
るものではない。 〔実施例１〕馬鈴薯澱粉を水と混合して澱粉濃度30重量
％のスラリーを調製した。このスラリーに、Ca(OH)₂ 水
溶液を添加してpH6.3 に調整した。次いで、これに高耐
熱性液化型α−アミラーゼ（商品名ターマミル１２０
Ｌ、ノボノルディスク バイオインダストリー社製）を
対澱粉0.05重量％添加して、クッカーに導入した。クッ
キングの温度を 105℃、圧力を１kg／cm² （ゲージ圧）
に保持してから高温滞留槽に導き、加圧下、 105℃で５
分間保持した後、熟成槽に移して95℃にて２時間保持す
ることにより液化を行った。得られた液化液を減圧下で
60℃に冷却した後、シュウ酸を添加してpH4.5 に調節し
た。続いて、澱粉分解酵素としてグルコアミラーゼとプ
ルラナーゼの混合製剤（商品名デキストロザイム、ノボ
ノルディスク バイオインダストリー社製）を対澱粉
0.1重量％添加して40時間保持して、追加酵素分解処理
した。

【００４３】得られたＰＯＳ溶液をドラムフィルターで
真空濾過し、清澄液を粒状活性炭を充填した脱色塔に通
液して脱色した。得られた脱色ＰＯＳ溶液を、強酸性カ
チオン交換樹脂（レバチットS-100WS ）、弱塩基性アニ
オン交換樹脂（レバチットMP-64WS ）、強酸性カチオン
交換樹脂（レバチットSP-112WS）、強塩基性アニオン交
換樹脂（レバチットMP-600WS）に順次通液した。通液終
了後、樹脂に純水を通液して糖液を押し出した。次い
で、強塩基性アニオン交換樹脂、弱塩基性アニオン交換
樹脂の順に水酸化ナトリウム溶液を通液してＰＯＳを溶
出した。溶出は、50℃に加温した４重量％濃度の水酸化
ナトリウム溶液を、強塩基性アニオン交換樹脂にはＳＶ
＝３の通液速度で、弱塩基性アニオン交換樹脂にはＳＶ
＝２の通液速度で通液することにより行った。

【００４４】図１は、各溶出液画分の性状を示すグラフ
である。即ち、図１は、アニオン交換樹脂容量に対する
溶出液量の割合（（溶出液量／樹脂容量）×100 ）を横
軸とし、溶出液画分のpHを縦軸としてプロットしたグラ
フ；同じく溶出液画分の着色度を縦軸としてプロットし
たグラフ；同じく溶出液画分の糖濃度（重量％）を縦軸
としてプロットしたグラフ；同じく溶出液画分の結合リ
ン濃度（重量％）を縦軸としてプロットしたグラフ；及
び同じく溶出液画分の無機リン濃度（重量％）を縦軸と
してプロットしたグラフを示す。

【００４５】ここで、着色度の分析は各分画試料をpH5.
5 に調整し、 420nmと 720nmの吸光度を測定して（420n
m の吸光度−720nm の吸光度）の値を求めて行い、30重
量％濃度当たりに換算して表示した。また、糖及びリン
濃度は、澱粉関連糖質実験法（学会出版センター、中村
道徳ら）に準じて測定した。糖濃度はフェノール硫酸法
で測定し、グルコースを標準として換算した。無機リン
濃度は試料のpHを２に調整してそのまま測定し、全リン
濃度は湿式灰化後、pH２に調整して同様に測定した。結
合リン濃度は（全リン濃度−無機リン濃度）で算出し
た。

【００４６】図１からわかるように、溶出液のpHは最初
３以下であり、溶出液量がイオン交換樹脂容量の80％と
なる頃から糖の溶出が始まり、同時に溶出液画分中の結
合リン濃度も増加した。溶出液量が樹脂容量の 1.3倍量
前後になると、溶出液画分中の糖濃度は10％を越える濃
度となり、糖濃度及び結合リン濃度がほぼ同時に最大と
なった。この間の溶出液画分のpHは６前後であった。溶
出液量が樹脂容量の 1.6倍になると、溶出液画分中の糖
濃度及び結合リン濃度は急激に減少し始め、無機リン濃
度が増加した。溶出液量が樹脂容量の 1.7倍になると溶
出液画分中の無機リン濃度が最大となり、その後減少し
た。溶出液量が樹脂容量の 1.9倍を越えると、溶出液画
分の糖濃度、結合リン濃度及び無機リン濃度は全て減少
し、また、その溶出液画分のpHは７を越えた。その後の
溶出液画分は急激にアルカリ性となってpHは13以上とな
った。

【００４７】溶出液画分中の糖濃度が最大となる頃か
ら、液の着色度が増加し始め、無機リン濃度が増加する
頃には黄色味を帯びた液となった。ＰＯＳの溶出量を調
べると、無機リン濃度が最大となる、溶出液量が樹脂容
量の 1.7倍以後に溶出されるＰＯＳの量は全体のＰＯＳ
溶出量の10％未満であった。ＰＯＳの回収は糖濃度が１
％を越える溶出液画分、すなわち溶出液量が樹脂容量の
80％となった時の溶出液画分から回収を開始して、無機
リン濃度が高く、着色度の高くなる溶出液画分、すなわ
ち、溶出液量が樹脂容量の 1.7倍となるまでの溶出液画
分を回収した。回収液量は樹脂容量の90％であった。こ
のようにして、馬鈴薯澱粉80トンから得られた糖液を原
料として、塩基性アニオン交換樹脂から回収された溶出
液にはＰＯＳ 750kgが含まれていた。

【００４８】〔実施例２〕実施例１と同様にして、馬鈴
薯澱粉からＰＯＳ溶液を得、これを濾過して清澄液と
し、脱色塔に通液して脱色ＰＯＳ溶液を得た。得られた
脱色ＰＯＳ溶液を強酸性カチオン交換樹脂（レバチット
S-100WS ）、弱塩基性アニオン交換樹脂（レバチットMP
-64WS)に順次通液した。通液終了後、上記弱塩基性アニ
オン交換樹脂を純水を通液して糖液を押し出した。次い
で、弱塩基性アニオン交換樹脂に、50℃に加温した４％
水酸化ナトリウム溶液をＳＶ＝２の速度で通液してＰＯ
Ｓを溶出した。

【００４９】ＰＯＳの回収は糖濃度が１％を越える溶出
液画分、すなわち溶出液量が樹脂容量の80％となった時
の溶出液画分から回収を開始して、無機リン濃度が高
く、着色度の高くなる溶出液、すなわち、溶出液量が樹
脂容量の 1.7倍となるまでの溶出液画分を回収した。回
収液量は樹脂容量の90％であった。このようにして、馬
鈴薯澱粉80トンから得られたＰＯＳ溶液を原料として、
塩基性アニオン交換樹脂から回収された溶出液にはＰＯ
Ｓ 650kgが含まれていた。

【００５０】〔実施例３〕実施例１で回収したＰＯＳ溶
液の一部 210Ｌ（ＰＯＳ 20kg を含む）を原料として、
下記のようにして脱塩濃縮、脱色、中和及び減圧濃縮処
理を行って、透明性の高いＰＯＳの濃厚塩溶液を調製し
た。 (1) 脱塩濃縮 ＰＯＳ溶液 210Ｌ（pH6.5)に塩酸を加えてpH３に調節
し、日東電工製ＮＴＲ−７４５０（食塩阻止率50％）の
スパイラル膜を装着した濾過装置で膜処理することによ
り、ＰＯＳ溶液の濃縮を行った。まず、pH３のＰＯＳ溶
液を40℃に加温して20kg/cm²の圧力で濃縮を開始した。
150kgの透過液を得た時点で１回目の濃縮を停止し、濃
縮液に純水60kgを加えて希釈した。これを同じく40℃に
加温して、20kg/cm²の圧力で２回目の濃縮を行って、60
kgの透過液が得られた時点で２回目の濃縮を停止し、濃
縮液に純水60kgを加えて希釈した。これを同じく40℃に
加温して、20kg/cm²の圧力で３回目の濃縮を行い、60kg
の透過液が得られた時点で３回目の濃縮を停止した。

【００５１】(2) 脱色、中和、減圧濃縮処理 得られた濃縮液60kgに粉末活性炭（三井製薬製、ＰＭ−
ＫＩとＰＭ−ＳＸの等量混合物）を対固形分15％の添加
率で加えて、50℃で、１時間保持した。これに10％水酸
化ナトリウム溶液を加えて pH5.5に調節してから、濾過
器で清澄濾過した。得られたＰＯＳを含む液はポアサイ
ズ 0.2μｍのセラミックフィルター（セラフロー、ミリ
ポア社製）で濾過して除菌処理し、透過液を回収した。
除菌処理して得た清澄なＰＯＳ溶液を減圧下で濃縮し、
濃度74重量％の清澄な濃縮ＰＯＳ溶液23kgを得た。この
ＰＯＳ製品はＰＯＳのナトリウム塩であり、固形分中に
８２％の糖を含み、結合リンは同じく ３．８％であっ
た。

【００５２】〔実施例４〕実施例２で回収したＰＯＳ溶
液の一部 240Ｌ（ＰＯＳ 20kg を含む）を原料として、
下記のようにして脱塩濃縮、脱色、中和及び減圧濃縮処
理を行って、ＰＯＳのカルシウム塩溶液を製造した。 (1) 脱塩濃縮 ＰＯＳ溶液 240Ｌ（pH6.5)に塩酸を加えてpH２に調節
し、日東電工製ＮＴＲ−７４３０（食塩阻止率30％）の
スパイラル膜を装着した濾過装置で膜処理することによ
り、ＰＯＳ溶液の濃縮を行った。まず、pH２のＰＯＳ溶
液を40℃に加温して20kg/cm²の圧力で濃縮を開始した。
180kgの透過液を得た時点で１回目の濃縮を停止し、濃
縮液に純水60kgを加えて希釈した。これを同じく40℃に
加温して、20kg/cm²の圧力で２回目の濃縮を行って、60
kgの透過液が得られた時点で２回目の濃縮を停止し、濃
縮液に純水60kgを加えて希釈した。これを同じく40℃に
加温して、20kg/cm²の圧力で３回目の濃縮を行い、60kg
の透過液が得られた時点で３回目の濃縮を停止した。

【００５３】(2) 脱色、中和、減圧濃縮処理 得られた濃縮液60kgに粉末活性炭（三井製薬製、ＰＭ−
ＫＩとＰＭ−ＳＸの等量混合物）を対固形分５％の添加
率で加えて、50℃で、１時間保持した。これに10％消石
灰スラリーを加えて pH5.5に調節してから、濾過器で清
澄濾過した。得られたＰＯＳを含む液はポアサイズ 0.2
μｍのセラミックフィルター（セラフロー、ミリポア社
製）で濾過して除菌処理し、透過液を回収した。除菌処
理して得た清澄なＰＯＳ溶液を減圧下で濃縮し、濃度75
重量％の清澄な濃縮ＰＯＳ溶液22kgを得た。このＰＯＳ
製品はＰＯＳのナトリウム塩とカルシウム塩の混合塩で
あり、固形分中に80％の糖を含み、結合リンは同じく
3.8％であった。

【００５４】〔実施例５〕実施例４で除菌処理して得た
ＰＯＳ塩溶液を減圧濃縮し、濃度33重量％の濃縮液10kg
を得た。このＰＯＳ溶液をコンパクト型スプレードライ
ヤー（松阪貿易製）で粉末化処理した。処理条件は供給
液量14kg／時間、入口温度 180℃、出口温度90℃とし
た。水分 4.4％の粉末を 2.9kg回収した。ＰＯＳ塩の粉
末品の平均粒径は26μｍであった。

【００５５】

【発明の効果】本発明の製造方法によれば、ＰＯＳを大
量に、効率よくしかも経済的に製造することができる。
したがって、本発明のＰＯＳ製造法によれば、ＰＯＳの
工業的生産が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】アニオン交換樹脂から水酸化ナトリウム溶液で
ＰＯＳを溶出した場合における各溶出液画分の性状を示
すグラフを表した図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川島 陽一 北海道砂川市豊沼町１ 王子コーンスター チ株式会社北海道工場内 (72)発明者 新井 直人 千葉県市原市八幡海岸通９番地 王子コー ンスターチ株式会社開発研究所内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リン酸結合澱粉を酵素により分解してリ
   ン酸結合オリゴ糖を製造する方法において、前記澱粉を
   20〜40重量％含有するスラリーに耐熱性の液化型α−ア
   ミラーゼを添加し、加圧下で 101℃以上に加熱すること
   を含んでなる前記澱粉の液化工程を含むことを特徴とす
   る、リン酸結合オリゴ糖の製造方法。
2. 【請求項２】 液化工程で得られた液化液に、さらに澱
   粉分解酵素を加えて作用させる工程を含む、請求項１に
   記載のリン酸結合オリゴ糖の製造方法。
3. 【請求項３】 澱粉分解酵素が、α−アミラーゼ、β−
   アミラーゼ、グルコアミラーゼ、α−グルコシダーゼ、
   プルラナーゼ及びイソアミラーゼからなる群から選ばれ
   る少なくとも１種である、請求項２に記載のリン酸結合
   オリゴ糖の製造方法。
4. 【請求項４】 リン酸結合澱粉に酵素を作用させて得ら
   れたリン酸結合オリゴ糖溶液を、強酸性カチオン交換樹
   脂、アニオン交換樹脂の順に通液させ、次いで前記アニ
   オン交換樹脂に吸着したリン酸結合オリゴ糖を水酸化ナ
   トリウム溶液、食塩溶液、又は食塩を含む水酸化ナトリ
   ウム溶液で溶出して、pHが８以下の溶出液画分を回収す
   る吸着分離工程をさらに含む、請求項１〜３のいずれか
   １項に記載のリン酸結合オリゴ糖の製造方法。
5. 【請求項５】 リン酸結合澱粉に酵素を作用させて得ら
   れたリン酸結合オリゴ糖溶液を、強酸性カチオン交換樹
   脂、弱塩基性アニオン交換樹脂、強酸性カチオン交換樹
   脂、強塩基性アニオン交換樹脂の順に通液させ、次いで
   両アニオン交換樹脂に吸着したリン酸結合オリゴ糖を水
   酸化ナトリウム溶液、食塩溶液、又は食塩を含む水酸化
   ナトリウム溶液で溶出して、pHが８以下の溶出液画分を
   回収する吸着分離工程をさらに含む、請求項１〜３のい
   ずれか１項に記載のリン酸結合オリゴ糖の製造方法。
6. 【請求項６】 リン酸結合オリゴ糖を含む溶出液画分を
   食塩阻止率30〜60％の膜を用いて膜処理することにより
   リン酸結合オリゴ糖を脱塩濃縮する工程をさらに含む、
   請求項４又は５に記載のリン酸結合オリゴ糖の製造方
   法。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の方法により得られたリ
   ン酸結合オリゴ糖の濃縮液に消石灰を加えて中和するこ
   とを特徴とする、リン酸結合オリゴ糖のカルシウム塩の
   製造方法。