JPH11335389A - 結晶マルツロ―ス一水化物の調製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 改善された結晶化マルツロース調製方法の提
供。 【解決手段】 約６５重量％の濃度のマルツロース水溶
液の調製；マルツロース過飽和度が１より小さくなるよ
うな温度で５０重量％より大きい乾物含有率に該マルツ
ロース水溶液を濃縮すること；１以上の値にマルツロー
ス過飽和度を移行するように上記濃縮した溶液を冷却す
ること；制御された速度でのそれの冷却によって及び攪
拌によって、上記過飽和溶液中のマルツロースを結晶化
すること；及びかくして得られたマルツロース一水化物
結晶を分離、回復及び乾燥すること、を備える結晶化マ
ルツロース一水化物の調製方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水溶液中のマルツ
ロース(maltulose)の結晶化によるマルツロース一水化
物(maltulose monohydrate)結晶の調製方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】マルツロース(４-Ｏ-α-Ｄ-グルコピラ
ノシル-Ｄ-フルクトース)は、自然界において広く見出
される物質ではない。しかしながらそれは、Ｄ-グルコ
シダーゼによるショ糖の加水分解の間のトランスグルコ
シル化反応によってそれが合成されるハチミツにおい
て、及び同等の合成メカニズムによってそれが生産され
る酵母においても見出される。マルツロースはまた、ロ
ウ様トウモロコシデンプン加水分解物中に、及びラット
の肝臓におけるグリコーゲンのα-デンプン分解におい
て検出される。

【０００３】マルツロースは、マルチトールのそれと同
等の、ショ糖のそれよりも劣るがブドウ糖とマルトース
のそれより勝るかなりの甘味を有する粉末である。マル
ツロースは、食品及び製薬工業においてシロップの形
で、及び各種の合成工業用の原材料として用いられる。

【０００４】マルツロースの工業的な調製は、アルカリ
性媒体中でのマルトースシロップの異性化に基づく(HOU
GHら、1953, J. Chem. Soc., Part II, 2005; ROBERTS
ら、Biochem. J., 1952, 51, XVII)。そのような方法を
説明するために、HODGEらの研究(Cereal Science Toda
y, 1972, 17, 180)は、彼らが約９５％の転化収量でア
ルミン酸ナトリウムの存在においてマルトースシロップ
の化学的異性化によるマルツロースの調製を記載してい
ることから、言及に値するものである。

【０００５】マルトース富化デンプン加水分解物の異性
化により得られるマルツロースを与えるための方法もま
た、米国特許第2 055 645とRe.30 280中に記載される。

【０００６】これらシロップからのマルツロースの純粋
な結晶を得るために、２つの方法が知られる、すなわ
ち： − その一つは、J. Chem. Soc., 1953, Part II, 2005
においてHOUGHらにより記載された１１３と１１５℃の
間の融点(mp)を持つ化合物を生産する、ジオキサン-メ
タノール混合液中でのマルツロース一水化物の結晶化に
関する； − もう一つは、Carb. Research., 1983, 111, 181に
おいてPFEFFERとHICKSによって記載された、アセトン中
でのマルツロース一水化物の結晶化の記載。該結晶は、
アセトン中で洗浄され、且つ空気中で乾燥され、１１
６．５から１１８℃の融点を有する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】それ故に、マルツロー
ス結晶を得るため、マルツロース結晶化プロセスは毒性
及び引火性の有機溶媒(ジオキサン-メタノール、アセト
ン)の使用が要求されることが従来技術から明らかであ
ると思われる。しかしそのような溶媒の使用は、それを
取り扱う人々に、および環境のために有害となる危険を
わずかに含む。

【０００８】とりわけ、これらのプロセスは、有機溶媒
のすべての痕跡を除去するように結晶化マルツロースの
完全な精製化を要求する。実際、これらの溶媒の痕跡
は、マルツロースの食品及び製薬用の適用の範囲内で確
かに毒性を提供するであろう。

【０００９】上述したプロセスは、それ故に、結晶化工
程に由来する毒性化合物の痕跡なしにマルツロース結晶
を製造する直接の方法を提供することができない欠点を
それらが提供することから、満足なものではなかった。
その結果、周知のプロセスに従って得られた結晶化マル
ツロースは、例えば粉末または錠剤の調製のような製薬
用の適用において直接使用できない。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、この状
況を改善すること、及び既存のそれよりも優れた実施の
各種の制約に応じる方法を提案することである。

【００１１】実際に、本出願人は、水溶液から結晶化マ
ルツロースを得ること、および全ての毒性化合物を実質
的になくすことを可能にする工業的な方法を完全にする
ことを成し遂げている。

【００１２】これを成すことにおいて、本出願人は、マ
ルツロースが直接に且つ水中で容易に結晶化され得るこ
とが示唆されていなかったこと及びかくて形成された該
結晶がそれから分離できることがさらに劣ることから、
マルツロースを結晶化するための溶媒として水を用いる
そのような方法の使用に対する技術的偏見に打ち勝って
いる。

【００１３】一方、水中でのマルツロースの高い溶解性
のために、この分野における専門家は、水溶液からのマ
ルツロースの結晶が工業的に成し遂げることが困難であ
ると結論した。かくして、ハヤシバラ特許(ＦＲ2 055 6
45)において、マルツロースは水中で非常に可溶性であ
ることが再度述べられ且つマルツロースシロップが非常
に濃縮した溶液でさえも、通常の温度で結晶化すること
が困難であることが補足的に記載される。この特許にお
いて記載された条件において、その結晶化の際に、該マ
ルツロースは、いずれのケースにおいてもそれがシロッ
プから外に分離できないそのような微細な且つそのよう
な形のそのような粒子の形をなす。

【００１４】この結晶化は、事実、本出願人が広範囲の
リサーチの後で解決している一定の多数の技術的困難性
がある。

【００１５】本発明の目的は、かくて、上述した欠点を
持っていないマルツロース結晶の調製のための方法を提
供することにある。

【００１６】結晶化マルツロース一水化物の調製のため
の該方法は、以下の工程を備えることを特徴とする： − 約６５重量％の濃度のマルツロース水溶液の調製、 − マルツロース過飽和度が１より小さくなるような温
度で５０重量％より大きい乾物含有率に該マルツロース
水溶液を濃縮すること、 − １以上の値にマルツロース過飽和度を移行するよう
に上記濃縮した溶液を冷却すること、 − 制御された速度でのそれの冷却によって及び攪拌に
よって、上記過飽和溶液中のマルツロースを結晶化する
こと、及び − かくして得られたマルツロース一水化物結晶の分
離、回復及び乾燥化。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明に従う方法は、それ故に、
約６５重量％濃度のマルツロース水溶液を調製する第１
の工程を備える。該濃厚溶液は、最良の結晶収量を完全
に明白に与えるだろう。

【００１８】そのマルツロース溶液の富化は、例えばク
ロマトグラフィックな方法のような、それ自身は周知な
全ての方法によって達成され得る。好ましくは、この富
化は、８５重量％より高い、より好ましくは８５と９７
重量％の間のマルツロース濃度を得るために実行される
であろう。

【００１９】本発明の好適な型に従って、該マルツロー
ス水溶液は、マルトース富シロップのアルカリ性条件に
おける異性化によって調製される。

【００２０】例えば、マルトース富シロップの異性化
は、少なくとも等モルの量のホウ酸の添加によって達成
される。そのｐＨは、ついで１０より上の、好ましくは
１１にごく近い値にセットする。異性化は、ついで約５
０℃の温度で４から５時間の間にわたり実行される。こ
の異性化反応の終了時点で、マルトースのマルツロース
への転換の収率は、約８０％である。

【００２１】かくて得られたマルツロース溶液は、つい
で約３０℃の温度に冷却され、且つそのｐＨは、塩酸の
添加によって２にセットされる。

【００２２】残留するホウ酸は、ついで除去される。幾
つかのホウ酸結晶化ジェット(crystallisation jets)が
好ましくは実施される。例えば、２の結晶化ジェット
は、除去するべき最初のホウ酸の約８０％を可能にす
る。

【００２３】モレキュラーシービングが、ついでこのマ
ルツロース溶液で実施される。このモレキュラーシービ
ング工程は、例えばクロマトグラフィー的分離工程また
は膜分離工程からなり得る。

【００２４】該クロマトグラフィー的工程は、カルシウ
ムまたはマグネシウムのようなアルカリ金属またはアル
カリ土類金属イオンを用いる、しかし好ましくはナトリ
ウムイオンを用いる強カチオン性樹脂タイプの吸着剤上
で、且つ４％ジビニルベンジリデンから構成された媒体
とともに、断続的なまたは連続的な手法(模擬の流動床)
において、それ自身は周知の手法において実施される。
かくて得られたマルツロース溶液は、ついで脱ミネラル
化される。

【００２５】本発明に従う方法における第２の工程は、
マルツロース過飽和度が１より小さくなるような温度で
５０重量％より大きい乾物含有率に該マルツロース水溶
液を濃縮することを含む。

【００２６】本発明の好適な型に従い、該方法の第２の
工程の終わりで得られたマルツロース溶液は、６５と７
５重量％の間の乾物含有率を有する。この割合は、その
溶液のマルツロース濃度が高い場合、全体に低くさせる
ことができるであろう。

【００２７】この濃縮工程は、１より低いマルツロース
過飽和度を持った濃縮溶液を得るために、例えば６０℃
より上の温度で真空下での水分の蒸発化のような、それ
自身周知の手法において実行される。

【００２８】本発明に従う方法の重要な特徴は、この第
２の工程の終わりに、濃縮されたマルツロース水溶液
が、マルツロース過飽和度が１より低い値を有するよう
な温度で得られることである。この温度は、６５重量％
より大きい濃度の及び約５０重量％の乾物含有率のマル
ツロース水溶液のために好ましくは６０℃と８０℃の間
とされるであろう。

【００２９】本発明に従う方法の第３の工程は、１以上
の値にマルツロース過飽和度を移行するように上記濃縮
した溶液を冷却することを備える。

【００３０】わずかに１より上の、すなわち１と１．２
の間の、より好ましくは１．０５と１．１５の間のマル
ツロース過飽和度は、本発明に従う方法の第２の工程の
終わりで得られた濃縮したマルツロース水溶液を、それ
の最初のマルツロース含量の及びそれの乾物含有率の作
用とされるであろう値まで、冷却することにより達せら
れる。

【００３１】例えば、約６５重量％の濃度及び約５０重
量％の乾物含有率のマルツロース水溶液は、一般的に２
０℃と５０℃の間の温度に冷却される。

【００３２】特に、８５と９７重量％の間の濃度と６５
と７５重量％の間の乾物含有濃度のマルツロース水溶液
は、２５℃と３５℃の間の温度に冷却される。

【００３３】本発明に従う方法の第４の工程は、制御さ
れた速度でのそれの冷却によって及び攪拌によって、上
記過飽和溶液中のマルツロースを結晶化することを含
む。

【００３４】水中でマルツロースを結晶化するための本
出願人によって実施された他のリサーチは、温度を低下
させること以外の技術によって、例えば濃縮結晶化の方
法において行われるような水分の蒸発によって、マルツ
ロース過飽和度を変化させることを含むほかの結晶化プ
ロセスが完全に満足するものでないことを事実として示
している。

【００３５】それ故に、本出願人の功績について、マル
ツロースの溶解度が温度の低下によって顕著に減じられ
ること及びマルツロース過飽和度が、第３の工程の終わ
りで得られるマルツロース水溶液がゆっくり冷却される
場合、約１の値で保持されることを示している。

【００３６】本発明に従う方法の第４の工程は、自然発
生的な核化(spontaneous nucleation)によって又は上記
マルツロース水溶液をシード化すること(seeding)によ
って得られるであろう結晶化シード(crystallisation s
eed)の形成によって開始され得る。

【００３７】本発明の第１の好適な型に従い、その選択
は、第３の工程の終わりで得られるマルツロース水溶液
の温度を低下すること及び溶液の剪断により自然発生的
に核化を生じさせることである。

【００３８】本発明の第２の好適な型に従い、その選択
は、第３の工程の終わりに得られるマルツロース水溶液
の温度を低下させること及びマルツロース結晶によって
それをシード(seed)することである。

【００３９】それは当業者により周知とされ、一般的に
は、得られる結晶の成長速度とサイズは、低下される温
度の速度によってかなり変化し得る。

【００４０】本出願人によって実施されたリサーチは、
マルツロース結晶を成長させるための完全に満足できる
手法を生じさせる温度低下プロフィールを確立すること
に至っている。

【００４１】一般に、上記マルツロース溶液は、高くて
も５０℃で、好適には、２５℃と３５℃の間の温度か
ら、高くても１０℃の温度に、少なくとも１５時間の範
囲内で冷却される。

【００４２】本発明に従う方法の好適な型に従い、約９
０重量％濃度の及び約６５重量％の乾物含有率のマルツ
ロース溶液は、例えば３３℃から２５℃まで２６時間以
内に至らせる、でなければ、さらにまた、約７０重量％
濃度の及び約５０重量％の乾物含有率のマルツロース溶
液は、例えば２５℃から１５℃まで２４時間以内に至ら
せる。

【００４３】マルツロースのこの結晶化工程は、連続的
又は不連続的な手法において、例えば、二重包材により
冷却した、クリスタライザータイプ(水平ミキサー)の容
器において実行され得る。好ましくは、上記マルツロー
ス水溶液は、攪拌しつつ、クリスタライザータイプの容
器内に注がれ、冷却は二重壁中の水の循環により提供さ
れる。

【００４４】最後に、マルツロース一水化物の結晶は、
当業者においてそれ自身周知のいずれかの方法によっ
て、例えば結晶化マルツロースの溶液の遠心分離又は濾
過によって捕集される。

【００４５】好ましくは、その結晶は、水または考えよ
うによっては少量のエタノールととに洗浄することによ
って純化され、ついでその結晶化マルツロースの融点よ
り低い温度で、好ましくは８０℃より低い温度で、それ
自身周知のいずれかの方法、例えば乾燥チャンバー中
で、又は流動化床上で乾燥される。

【００４６】本発明に従うプロセスの使用は、一般に５
μｍより大きな、好ましくは１０μｍと１００μｍの間
のサイズの及び９０％以上の、好ましくは９５％以上の
濃度の結晶を得ることが与えられる。

【００４７】本発明の他の特徴と効果は、後述の非制限
的な実施例を読むことから明らかになるであろう。

【００４８】

【実施例】実施例１． ９５重量％の濃度のマルツロー
ス水溶液の結晶化。 ８７％マルツロース溶液は、等モル量のホウ酸と混合さ
れ、そして得られた溶液のｐＨはナトリウム化合物の添
加により１１にセットされる。マルツロースへのマルト
ースの異性化は、ついで上記溶液を５０℃で４時間加熱
することによって実行される。その溶液は、３０℃まで
最終的に冷却され、そして塩酸の添加によってそのｐＨ
を２にセットした。

【００４９】この反応の終了時で、マルトースのマルツ
ロースへの異性化の収率は８６％である。

【００５０】２の結晶化ジェットは、最初のホウ酸の８
０％の除去を確実にする。そのマルツロース溶液は、つ
いで脱ミネラル化工程に続き、４％ジビニルベンジリデ
ンによって構成された媒体とともに、Ｎａ+の形の強カ
チオン性樹脂上でのクロマトグラフィーによって精製さ
れる。

【００５１】この第１の工程の終わりで得られた９５％
濃度のマルツロース溶液は、約６７．５％の乾物含有率
まで、６０℃の温度で真空下、エバポレーションによっ
て濃縮される。それの過飽和度は１より小さい。

【００５２】２リットルのこの溶液は、冷却され、そし
て約１．１の値のマルツロース過飽和度を得るに至る、
３３℃の温度に保持する。

【００５３】剪断化による溶液の核化は、BIOBLOCK社に
より販売されるUltra-Turraxタイプのホモジナイザーを
用いるのが好ましい。

【００５４】冷却は、攪拌しつつ二重壁クリスタライザ
ー中で、２６時間で２５℃まで直線的に実行される。

【００５５】結晶化の後、その結晶は、通常の遠心分離
ドライヤーを用いて母液から分離され且つ秤量される。
この工程の間、２７７ｇの結晶は３００ｍｌの水で、つ
いで２００ｍｌのエタノールで洗浄される。

【００５６】その結晶は、６０℃で１５分間、流動化床
中で乾燥される。

【００５７】結晶化収率は、オリジナルのマルツロース
重量に関しての結晶化マルツロースの重量で表して１５
重量％である。回復したその結晶のマルツロースの純度
は、乾物に関して９７％である。水分含有量は５．４％
である。

【００５８】実施例２． ７５重量％濃度のマルツロー
ス水溶液の結晶化。 結晶化は、実施例１中に記載した通りのマルトース水溶
液の異性化により得られ、且つ脱ミネラル化した７５重
量％マルツロース水溶液から実行される。

【００５９】その溶液は、６０℃の温度で真空下、エバ
ポレーションによって６５％の乾物含有率に濃縮し、そ
して約１のマルツロース過飽和度に到達するように２５
℃に冷却される。

【００６０】１リットルのこのマルツロース溶液は、実
施例１で得られた通りのマルツロースシードの１０ｇの
添加によって２５℃でシード化される。

【００６１】その溶液は、ついで２４時間で１５℃に冷
却される。その結晶化収率は、１２重量％である。回復
したマルツロース一水化物結晶の純度は、乾物に関して
９５％である。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 次の工程： − 約６５重量％の濃度のマルツロース水溶液の調製、 − マルツロース過飽和度が１より小さくなるような温
   度で５０重量％より大きい乾物含有率に該マルツロース
   水溶液を濃縮すること、 − １以上の値にマルツロース過飽和度を移行するよう
   に上記濃縮した溶液を冷却すること、 − 制御された速度でのそれの冷却によって及び攪拌に
   よって、上記過飽和溶液中のマルツロースを結晶化する
   こと、及び − かくして得られたマルツロース一水化物結晶を分
   離、回復及び乾燥すること、を備えることを特徴とする
   結晶化マルツロース一水化物の調製方法。
2. 【請求項２】 約８５重量％、より好ましくは８５と９
   ７重量％の間の濃度のマルツロース水溶液が調製される
   ことを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 マルツロース水溶液が６５と７５重量％
   の間の乾物含量に濃縮されることを特徴とする請求項１
   または２記載の方法。
4. 【請求項４】 上記濃縮した溶液が、２０℃から５０℃
   の間、より好ましくは２５℃と３５℃の間の温度に冷却
   されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項
   記載の方法。
5. 【請求項５】 マルツロースが、上記過飽和化溶液を剪
   断することによる自然発生的な核化によって結晶化され
   ることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載
   の方法。
6. 【請求項６】 マルツロースが、マルツロースシードで
   上記過飽和化溶液をシード化することによって結晶化さ
   れることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記
   載の方法。
7. 【請求項７】 過飽和化した水溶液が、少なくとも１５
   時間以内に最大で１０℃に等しい温度に冷却されること
   を特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の方
   法。
8. 【請求項８】 得られたマルツロース一水化物が、遠心
   分離によって捕集され且つ５０℃と８０℃の間の温度で
   乾燥されることを特徴とする請求項１から７のいずれか
   １項記載の方法。