JPH11215994A - エリスリトールの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ブドー糖を含む水性培地中でグリセリンを副
生するエリスリトール生産菌を培養し、培養液からエリ
スリトールを結晶として回収する方法において、エリス
リトール結晶を分離後のグリセリン濃度の高くなった母
液から、グリセリンを選択的に除去してエリスリトール
結晶を高い収率で回収する。 【解決手段】 エリスリトール水溶液からその結晶を分
離した後のグリセリン濃度の高くなった母液を、クロマ
トグラフィーによりエリスリトールに富む画分と、グリ
セリンに富む画分との少なくとも２つの画分に分画し、
エリスリトールに富む画分は先行する精製工程又は晶析
工程に供してエリスリトール結晶を晶析させ回収する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は少量のグリセリンを
含むエリスリトール水溶液から、エリスリトール結晶を
高収率で取得する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】エリスリトールは天然に存在する多価ア
ルコールであり、砂糖に代わる甘味料として期待されて
いる。工業的には、ブドウ糖を含む水性培養液中でエリ
スリトール生産菌を培養して培養液中にエリスリトール
を蓄積させ、これからエリスリトールを取得することが
行われている。従来知られているエリスリトール生産菌
は、副生物として少量の多糖類やグリセリンを培養液中
に蓄積する。

【０００３】培養液からのエリスリトールの回収は、通
常は次ぎのようにして行われる。先ず、培養液から固形
物を除去し、更にアルカリ金属塩型の弱酸性陽イオン交
換樹脂で処理して軟化する。軟化したエリスリトール水
溶液は、濃縮したのちアルカリ金属塩型の強酸性陽イオ
ン交換樹脂を充填剤とするクロマト分離装置に供給し、
水を溶離剤とするクロマトグラフィーにより、灰分及び
多糖類に富む画分とエリスリトールに富む画分とに分画
する。エリスリトールに富む画分は、通常は、活性炭や
イオン交換樹脂等を用いて更に精製して、精製されたエ
リスリトール水溶液とする。この精製されたエリスリト
ール水溶液は濃縮してエリスリトール結晶を析出させ
（主晶析）、遠心分離して結晶を回収する。主晶析で結
晶を分離した後の母液は、その一部を適宜前工程にリサ
イクルし、残りは回収晶析にまわす。回収晶析にまわし
た母液は再び濃縮して晶析操作に供する。回収晶析で得
られる母液は、まだエリスリトールを多く含んでおり、
回収する必要があるため、主晶析の母液とあわせた後に
濃縮し、再度晶析操作に供する。この晶析操作は通常は
６〜７回反復し、最終的にエリスリトールの晶出に適さ
なくなった母液は、系外に排出される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この従来のエリスリト
ール製造法の問題点の一つは、晶析工程でエリスリトー
ル水溶液中にグリセリンが蓄積することである。培養工
程でのグリセリンの生成量はエリスリトール生産菌の種
類等によっても異なるが、例えばエリスリトールの２〜
４％程度と少量に過ぎなくても、このグリセリンは精製
工程での灰分及び多糖類に富む画分を分離するクロマト
グラフィーやそれに続く活性炭処理、イオン交換樹脂処
理などでは除去されずにエリスリトールと一緒に最後の
晶析工程に持ち込まれる。

【０００５】エリスリトール水溶液を濃縮してエリスリ
トール結晶を晶析させる晶析操作を繰り返すと、水溶液
中のエリスリトールに対するグリセリン比率が漸次上昇
するが、この比率が１に近くなるとエリスリトールの晶
析操作が困難になる。従ってエリスリトールに対するグ
リセリンの比率がある値に達した時点で晶析操作を中止
し、エリスリトール結晶を分離した後の母液は系外に排
出しなければならない。しかし、母液を系外に排出する
ことは、エリスリトールの収率を低下させることとな
り、好ましいことではない。そこで、本発明はエリスリ
トール結晶を分離した後の母液からグリセリンを選択的
に除去することにより、結晶として回収されるエリスリ
トールの収率を向上させる方法を提供しようとするもの
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、エリスリ
トール結晶を分離した後の母液をクロマト分離装置に供
給し、水を溶離剤として展開することにより、エリスリ
トールとグリセリンとをそれぞれ別の画分として取得し
得ることを見出した。また、母液中には、先行する精製
工程で除去しきれなかった多糖類も蓄積しているが、ク
ロマト分離装置の操作方法を適宜制御することによっ
て、この多糖類もグリセリンやエリスリトールと別の画
分として取得することができることを見出した。

【０００７】本発明はこれらの知見に基づいて達成され
たもので要旨は、ブドウ糖を含む水性培養液中でグリセ
リンを副生するエリスリトール生産菌を培養して培養液
中にエリスリトールを蓄積させる培養工程、培養液から
少なくともクロマトグラフィーにより多糖類及び灰分を
除去することを含む精製手段により精製されたエリスリ
トール水溶液を取得する精製工程、及び精製されたエリ
スリトール水溶液からエリスリトール結晶を析出させて
取得する晶析工程の各工程から成るエリスリトールの製
造方法において、晶析工程においてエリスリトール結晶
を分離した後のグリセリンを多量に含む母液をクロマト
グラフィーによりグリセリンに富む画分とエリスリトー
ルに富む画分との少なくとも２つの画分に分画し、エリ
スリトールに富む画分は精製工程又は晶析工程に循環す
ることよりなる方法に存し、その際、エリスリトールに
富む画分が多糖類の含有量が少ない場合には、これを晶
析工程に循環し、多糖類の含有量が多い場合には先行す
る精製工程に循環して、そこでのクロマトグラフィーに
より多糖類を除去したのち晶析工程に供するようにする
ことにより、エリスリトール結晶の回収率を向上させる
ことができるのである。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明について詳細に説明する
と、本発明では先ずブドウ糖を含む水性培地中でエリス
リトール生産菌を培養して培地中にエリスリトールを蓄
積させるが、この培養自体は常法に従って行えばよい。
エリスリトールが蓄積された培養液は、クロマトグラフ
ィーを含む精製工程にかけて、精製されたエリスリトー
ル水溶液とする。精製工程では通常、まず培養液を濾過
して固形物を除き、次いでアルカリ金属塩型又はアンモ
ニウム塩型の弱酸性陽イオン交換樹脂を充填した軟化塔
に通液し、培養液中の多価金属イオンをイオン交換によ
り除去する。軟化塔から流出した培養液は、エリスリト
ール濃度約４０〜５０重量％に濃縮した後、アルカリ金
属塩又はアンモニウム塩型の強酸性陽イオン交換樹脂を
充填剤とし、水を溶離剤とするクロマトグラフィーによ
り、エリスリトールに富む画分と灰分や多糖類に富む画
分とに分離する。クロマトグラフィーは、装置内の液が
循環する擬似移動床方式又はその改良方式により行うの
が好ましい。

【０００９】クロマトグラフィー工程からエリスリトー
ルに富む画分として回収されたエリスリトール水溶液
は、通常は活性炭処理やイオン交換樹脂処理などにより
更に精製して精製されたエリスリトール水溶液としたの
ち、次ぎのエリスリトール結晶の晶析操作（主晶析）に
供する。晶析操作では、通常は精製されたエリスリトー
ル水溶液を蒸発濃縮してエリスリトール結晶を析出さ
せ、遠心分離によりエリスリトール結晶と母液とに分離
し、母液の一部は、適宜前工程にリサイクルし、残りを
回収晶析にまわす。回収晶析にまわした母液は再び蒸発
濃縮してエリスリトール結晶を析出させる。エリスリト
ール結晶を分離後の母液中には、グリセリンの外に精製
工程で除去しきれなかった多糖類やグルコースも濃縮さ
れているが、なかでもグリセリンがエリスリトール結晶
の析出を著しく妨害する。従って、従来は通常６〜７回
の晶析操作によりグリセリン濃度がある上限値に達した
母液は、この母液からエリスリトール結晶を経済的に析
出させるのは困難であるため系外に排出せざるを得なか
った。

【００１０】本発明では、このグリセリン濃度の高くな
った母液を、クロマトグラフィーによりエリスリトール
に富む画分とグリセリンに富む画分との少なくとも２つ
に分画し、エリスリトールに富む画分を上述のエリスリ
トールの製造プロセスの適宜の工程に戻すことにより、
培養液からのエリスリトール結晶の収率を向上させるこ
とを可能にする。

【００１１】グリセリン濃度の高くなった母液からエリ
スリトールに富む画分を取得するクロマトグラフィーの
充填剤としては、通常はアルカリ金属塩の強酸性陽イオ
ン交換樹脂を用いるが、所望ならばアンモニウム塩型や
アルカリ土類金属塩型の強酸性陽イオン交換樹脂など他
の充填剤を用いることもできる。図１はナトリウム塩型
の強酸性陽イオン交換樹脂を充填したカラムに、エリス
リトール、グリセリン、グルコース及びマルトースをそ
れぞれ２０２ｇ／ｌ、２３１ｇ／ｌ、７０ｇ／ｌ及び７
６ｇ／ｌ含む溶液を供給し、水で溶出させたときの各成
分の溶出状態の一例を示すものである。

【００１２】図１からも明らかなようにエリスリトール
とグリセリンとの分離はあまりよくないので、クロマト
グラフィーとしては回分方式よりもクロマト装置内を液
が循環する擬似移動床方式ないしはその改良方式を用い
るのが好ましい。特に好ましいのは、特開平２−４９１
５９号公報に記載されているクロマト分離装置への液の
供給−抜出しを行う工程と、液の供給−抜出しを行わず
に循環のみを行う工程とを組合わせた改良された擬似移
動床方式である。

【００１３】グリセリン濃度の高くなった母液のクロマ
トグラフィーでは、通常はエリスリトールに富む画分と
グリセリンに富む画分との２つに分画するが、この場合
には母液中の多糖類は主としてエリスリトール画分中に
分配される。従って、このエリスリトールに富む画分は
エリスリトール水溶液の精製工程に戻し、軟化処理した
培養液に混合してクロマトグラフィーに供し、多糖類を
除去するのが好ましい。勿論、多糖類の含有量が少ない
場合には、そのまま晶析工程に戻すこともできるが、通
常は回収晶析工程、すなわち製品ではなく再溶解用の結
晶の晶析工程に戻されることが多い。

【００１４】グリセリン濃度の高くなった母液が多糖類
の濃度も高い場合には、前述の特開平２−４９１５９号
公報に記載されている方式と同じく、クロマト装置への
液の供給−抜出しを行う工程と、液の供給−抜出しを行
わずに循環のみを行う工程との組み合わせではあるが、
液の供給−抜出しを行う工程が原料と溶離水との双方を
供給する工程と、溶離水のみを供給する工程とに分離さ
れている特開平７−２３２００３号に記載の改良された
擬似移動床方式によるのが好ましい。この方式によれ
ば、グリセリン濃度と多糖類濃度が共に高い母液を、エ
リスリトールに富む画分、グリセリンに富む画分及び多
糖類に富む画分の３つの画分に分画し、エリスリトール
に富む画分をそのまま晶析工程に戻すことができる。但
し、この場合には、多糖類と共にグルコースも相当量排
出できるが、２つの画分に分画する場合に比して、クロ
マトグラフィーによる母液からのエリスリトールの回収
率は低下する。

【００１５】本発明により、グリセリン濃度の高い母液
を、エリスリトールに富む画分とグリセリンに富む画分
とに分画する代表的な例について説明すると、表−１は
それぞれナトリウム型の強酸性陽イオン交換樹脂を充填
した４個の充填塔からなる擬似移動床を用い、特開平２
−４９１５９号公報に記載の方法により充填剤に対する
グリセリン濃度の高い母液の供給比０．０２８ｈｒ^-1、
母液に対する水の供給比５．０でクロマトグラフィーを
行った場合の成績の一例である。なお、供給−抜出し工
程では、吸着帯域から流出する流体は全量をエリスリト
ール画分として抜出した。また、供給−抜出し工程と循
環工程との時間配分は、供給−抜出し：循環＝３：７と
した。

【００１６】

【表１】

【００１７】表−１の例では、エリスリトールの回収率
は９５％、グリセリンの排出率は８０％である。上記に
おいて、充填剤に対する母液の供給比を０．０４０ｈｒ
^-1とし、母液に対する水の供給比を３．５として同様の
クロマトグラフィーを行うと、エリスリトールの回収率
９５％でグリセリンの排出率は６１％に低下するが、エ
リスリトール画分の固形分濃度は約１３％に上昇する。
本発明によれば、グリセリン濃度の高くなった母液から
グリセリンを選択的に除去して再びエリスリトール結晶
の晶析に供することができるので、培養液からのエリス
リトールの回収率を高めることができる。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、エリスリトールを晶析
分離した後のグリセリン濃度の高くなった母液からクロ
マトグラフィーによりグリセリンに富む画分を選択的に
分離除去し、エリスリトール画分を再びその結晶析出工
程に供することができるので、培養液からのエリスリト
ールの回収率を高めることができ、工業的製造方法とし
て有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、グリセリン、エリスリトール、グルコ
ース及びマルトースを含む水溶液を、ナトリウム型の強
酸性陽イオン交換樹脂を充填したカラムに供給し、水で
溶出させたときの各成分の溶出状態の一例を示すグラフ
である。図中、縦軸は成分濃度（ｇ／100ml）を表し、
横軸は流出液容積／充填剤容積を表す。

【符号の説明】

１ グリセリン ２ エリスリトール ３ グルコース ４ マルトース

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿部 貴宏 神奈川県横浜市青葉区鴨志田町1000番地 三菱化学株式会社横浜総合研究所内 (72)発明者 田村 雅男 神奈川県横浜市青葉区鴨志田町1000番地 三菱化学エンジニアリング株式会社開発セ ンター内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ブドウ糖を含む水性培養液中でグリセリン
   を副生するエリスリトール生産菌を培養して培養液中に
   エリスリトールを蓄積させる培養工程、培養液から少な
   くともクロマトグラフィーにより多糖類及び灰分を除去
   することを含む精製手段により精製されたエリスリトー
   ル水溶液を取得する精製工程、及び精製されたエリスリ
   トール水溶液からエリスリトール結晶を析出させて取得
   する晶析工程の各工程から成るエリスリトールの製造方
   法において、晶析工程においてエリスリトール結晶を分
   離した後のグリセリンを多量に含む母液をクロマトグラ
   フィーによりグリセリンに富む画分とエリスリトールに
   富む画分との少なくとも２つの画分に分画し、エリスリ
   トールに富む画分は精製工程又は晶析工程に循環するこ
   とを特徴とする方法。
2. 【請求項２】晶析工程においてエリスリトール結晶を分
   離し、分離後の母液を再度晶析し、晶析後のグリセリン
   を多量に含む母液をクロマトグラフィーによりグリセリ
   ンに富む画分とエリスリトールに富む画分との少なくと
   も２つの画分に分画し、エリスリトールに富む画分は精
   製工程又は晶析工程に循環することを特徴とする請求項
   １記載の方法。
3. 【請求項３】エリスリトール結晶を分離後のグリセリン
   を多量に含む母液を、クロマトグラフィーによりグリセ
   リンに富む画分、多糖類に富む画分及びエリスリトール
   に富む画分の３つの画分に分画し、エリスリトールに富
   む画分を晶析工程に循環することを特徴とする請求項１
   又は２記載の方法。
4. 【請求項４】エリスリトール結晶を分離後のグリセリン
   を多量に含む母液を、クロマトグラフィーによりグリセ
   リンに富む画分及びエリスリトールに富む画分の２つの
   画分に分画し、エリスリトールに富む画分を精製工程で
   クロマトグラフィーによる精製に供することを特徴とす
   る請求項１又は２記載の方法。
5. 【請求項５】エリスリトール結晶を分離後のグリセリン
   を多量に含む母液を分画するクロマトグラフィーが、ア
   ルカリ金属塩型の強酸性陽イオン交換樹脂を充填剤とす
   るものであることを特徴とする請求項１ないし４のいず
   れか１項に記載の方法。
6. 【請求項６】エリスリトール結晶を分離後のグリセリン
   を多量に含む母液を分画するクロマトグラフィーを、擬
   似移動床装置を用いて行うことを特徴とする請求項１な
   いし５のいずれか１項に記載の方法。