JPS6091994A - 澱粉の加水分解法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 方法に関する。

〔従来技術〕 澱粉を加水分解してブドウ糖をつくる方法は古くから知
られておシ多数の変形や改良が行われてきている。副生
成物を排除し、できる限シ多くの澱粉をブドウ糖に変換
することによシ、あるいはこのような副生成物からブド
ウ糖を分離する効率的な方法を提供することにより、極
めて高純度のブドウ糖生成物をつくることが１つの狙い
であった。

は水性澱粉加水分解物を適宜濃縮、炉過および／または
脱色のような予備処理をした後、カラムに吸着させ、水
性ラフィネート中の副生成物はカラムを通過させる。次
にこのブドウ糖を水で溶離して脱着し、水を部分的にち
るいは完全に除去して濃縮溶液または固形ブドウ糖を製
造する。とのブドウ糖は溶液中の乾燥固形物の９８チ以
上を占めている。クロマトグラフィーによる分離方法に
おける１つの問題は水性ラフイネ−ト中に副生成物と共
にブドウ糖が存在するということである。このラフィネ
ートは２０重量％までの乾燥固形物を含み、この乾燥固
形物は８０重量％までのブドウ糖を含むことがある。

一般にこのラフィネートはとのプロセスの初期の段階に
再循環されるが、このような大量の再循環はプラントの
処理能力を低下させる。水元、明はこの問題に対する解
答を与えるものであり、それと同時にさらにプロセスの
利点を与えるものである。

シ、この方法は次の工程を含んでいる。

（、）　水性澱粉組成物を加水分解してブドウ糖含有生
成物を得、この生成物から次の工程によシブドウ糖を分
離する。

フイネートを製造し、次に （ｃ）　ブドウ糖を水で溶離する。その際、水性ラフィ
ネートを （ｄ）　固定化されたグルコアミラーゼにより処理して
ブドウ糖含有水溶液をつくる。この水溶液は少なくとも
一部りラマトグラフイーカラムの溶離剤として使用され
る。

本発明方法の段階（ａ）は通常の方法により行われる。

すなわちとうもろこし、小麦、馬鈴薯あるいはその他の
澱粉を酸または酵素により糊化し、低粘度化する。澱粉
の濃度は一般に乾燥固形分２０〜４５％であり、酵素は
細菌アミラーゼ調製品である。

低粘度化した澱粉をグルコアミラーゼ酵素を用いて好オ
しくけ４５℃〜６０℃、ｐＨ五〇〜４５において加水分
解する。この方法により７０〜９８重量％のブドウ糖を
含む乾燥固形物含有加水分解物が得られる。この加水分
解物を適宜濾過し、微量の不溶性の脂肪、蛋白質および
澱粉を除去し、次いで粉末状あるいは顆粒状の炭素およ
び／まだはイオン交換樹脂により好ましくは処理して、
微量の不純物、着色物および灰を形成する無機性の不純
物を除去する。

このブドウ糖溶液は段階（ｂ）においてクロマトグラフ
ィー処理により濃縮するのに適切な状態となっている。

この溶液はブドウ糖と共にマルトースやマルトトリオー
スのような多糖類およびさらに高次の多糖類を含んでい
る。ブドウ糖と多糖類を分離するのにクロマトグラフィ
ーを使用することは本質的に新規なものではなく、例え
ば米国特許第３．８１　′１７８７号、第４，１０９、
０７５号および第４．１３へ６９６号には、固体吸着剤
に吸着させ、これから脱着する工程を含む種々の方法を
用いて多糖類の分離を行う方法が記載されている。この
プロセスは多孔質吸着剤のカラムを用いる排除クロマト
グラフィーの一種と考えることができ、この多孔質吸着
剤中をブドウ糖溶液が通過する。分子量の大きい多糖類
はその分子サイズが大きいために吸着剤のボア中に拡散
することができず、このためカラム中をよシ速く通過す
る。このような形の排除クロマトグラフィーに使用する
のに適切な多孔質材料としてはイオン交換樹脂、顆粒状
のデキストラン、アガロースゲル、ポリアクリルアミド
ゲル、多孔質ガラスピーズ、活性炭、活性アルミナおよ
び制御されたボアを有するセラミックスがある。クロマ
トグラフィーカラムに使用するのに好捷しい吸着剤はイ
オン交換樹脂であり、例えば陽イオン交換樹脂、特にス
ルフォン化された架橋ビニル芳香族樹脂の金属塩、例え
ばスルフォン化された架橋ポリスチレンｍ１ｌＷのナト
リウム塩またはカルシウム塩が好ましい。

架橋はジビニルベンゼンによって行うことができる。

このプロセスのこの段階を実施する際には１つ捷たは２
つ以上のカラムを使用することができる。しかし、この
プロセスを連続的に操作するだめには少々くとも２つの
カラムを使用し、一方を溶離している際に他方に装填を
行う。好才しくはカラムを４５〜７０℃の範囲の温度に
保持し、ブドウ糖溶液を、カラムが完全に装填され溶離
ができるようになるまで通過させる。商業的な操作に特
に適切な別の態様においてはこのプロセスはシミュレー
トされた吸着剤の移動床を用いて連続的に行われる。こ
の方法では床は静止しており、運動は液体の流れの方向
において供給と取り出しの点のプログラムされた運動に
よってシミュレートされている。この形のプロセスにお
いては段階（ｄ）は閉じたルーフッ形になっており、床
から取り出された水性ラフィネートは固定化されたグル
コアミラーゼによって処理され、少々くとも一部床に戻
される。カラムを通過するラフィネートのストリームは
フ。

ドウ糖溶液の多糖成分とブドウ糖を含んでおり、ブドウ
糖の量は変化し、例えば゛６０〜８０重量％のブドウ糖
を含む２〜２０重量％の乾燥固形物を含んでいる。これ
までこのストリームがフ。

ロセスの初期の段階に再循環され、一般に高度に希薄な
澱粉溶液の使用を必要とする加水分解に先立ち、澱粉を
希釈するのに使用されていた。

一方、ブドウ糖を充填したクロマトグラフィーカラムは
新しい水で溶離されブドウ糖含有溶液を得、この溶液は
蒸発により濃縮された。

本発明に従うとクロマトグラフィーカラム７５′−らの
ラフィネートの一部またけ全部が固定イヒされたグルコ
アミラーゼを含む別のカラムに形（給される。このカラ
ムは多糖の大部分をブト°つ糖に加水分解するように操
作され、酵素カラムを出てくる水溶液は８０〜９８重量
％のブドウ糖を含む乾燥固形物を含み、かつ好ましくは
段階（ｂ）におけるクロマトグラフィーカラムを通過し
たブドウ糖含有生成物の乾燥固形物のブドウ糖含有量ど
少なくとも同じ量のブドウ糖を含有している。グルコア
ミラーゼカラムから、必要により水を加えると、とによ
り出てくる溶液を次にブドウ糖を充填したクロマトグラ
フィーカラムのための溶離剤と１２て使用する。このよ
うに操作することによってクロマトグラフィーカラムの
溶離に必要な新鮮な水の量が従来の操作において必要と
される量の１８〜２５％に減少する。

グルコアミラーゼカラムは固体支持体姉支持されだグル
コアミラーゼを含んでいる。この支持体は多孔質でなけ
ればならず、この目的のために通常使用されるどのよう
な支持体であってもよい。ある種のイオン交換樹脂は極
めて適切なものであることがわかっておシ、持にフェノ
ール−ホルムアルデヒド型の多孔質弱塩基性陰イオン交
換樹脂が好まし７い。本発明の方法では２つ以上のカラ
ムを使用することができる。グルコアミラーゼカラムに
供給されるクロマトグラフィーカラムラフィネートは先
ず適当な酸、例えば塩酸を加えてｐＨ３〜５、好ま［７
くは約五５に調整され、殺菌剤ならびにｐＨ緩衝液とし
７て７０〜２００　ｐｐｍの二酸化硫黄を加えてもよい
。

グルコアミラーゼカラムの操作温度は奸才しくけ４５°
〜７５℃特に約５０℃であり、ラフィネートは例えばキ
ャリア１　ｍｌ当り２０単位の床に装填されている適当
な酵素を基礎として、カラムを出てくる溶液の乾燥固形
成分の所望のブドウ糖含量を生成するのに必要な速バ［
でカラムを通過せしめる。

グルコアミラーゼカラムを出てくる溶液は８０〜９８重
量％のブドウ糖を含む乾燥固形分１〜１９重ＪＪ％を含
むことができ、かつ必要により例えば濾過および／また
は脱色により精製した後、クロマトグラフィーカラムを
溶離するのに直接に使用することができ、ちるいはこの
目的のために必要となるまで保存することができる。

例えば溶離は４５〜７０℃の湿度で行うことができ、８
０〜９８重量％のブドウ糖を含有する溶出液を生じる。

このブドウ糖溶液は蒸発により濃縮することができ、こ
れは乾燥固形分を基礎として９８重Ｎ（ｖ以上のブドウ
糖を含むことができる。

所望によりこのクロマトグラフィーカラムラフィネート
の一部をグルコアミラーゼカラムの前または後で流出さ
せることができる。この方法はクロマトグラフィーカラ
ムの溶離に使用される溶液中に副生成物が蓄積している
ことが疑われる場合に使用することができる。このよう
にして流出させた溶液はこのプロセスの初期の段階、例
えば段階（ａ）に再循環するととができる。

以下実施例により本発明をさらに説明する。

実施例１ 段階（ａ） ３０重量％の乾燥固形物を含む、酵素で低粘度化したと
うもろこし澱粉の溶液をグルコアミラーゼ酵素と混合し
、ｐＨ３５、温度５０℃において加水分解した。

段階（ｂ） 段階（ａ）で製造１−１た溶液は乾燥固形物３２〜３３
重−１ｔ％を含Ｘ７でおり、そのうち９５５％がブドウ
糖であり、残りはマルトース、マルトトリオースおよび
４，５およびそれ以上のブドウ糖単位を有する多糖であ
った。この溶液を回転真空フィルター中、珪藻土で濾過
シフ、脱色炭で処理し、二対の陽イオン／陰イオン交換
床を通過させた。最後にこの溶液を乾燥物質の含有量が
６０重量％になるまで蒸発させた。濾過Ｌ７、脱色ｊ、
７、脱灰（７た溶液のｐＨを４に調整し、との溶液を、
ナトリウム型の陽イオン交換樹脂を充填したシミュレー
トされた移動床に、温度６０℃〜６５℃において連続的
に供給した。ブドウ糖はこの床に吸着され、この床を出
てくるラフィネート溶液は２重量％の乾燥固形物を含ん
でおり、この固形物は６７．９　％のブドウ糖と、１０
．５％のマルト−スト、１．６％のマルチュロース（ｍ
ａｌｔｕコｏｏｅ　）と、ａ４％のイソマルト−玉と、
３％のマルトトリオースと、ａ６％の高次の多糖類を含
んでいた。すべてのチは重量％である。

段階（ｄ） クロマトグラフィー床からのラフィネート溶液をフェノ
ールーホルムアルデヒード型の多孔質弱塩基性陰イオン
交換樹脂（ＤＵＯＬ工Ｔｉｃ　ＫＳ−５６８。

ダイヤモンドジャムロック製）に担持させたグルコアミ
ラーゼからなるグルコアミラーゼカラム中で加水分解を
行った。酵素の充填量は支持体１ｒｎ！当り２０ユニツ
トであった。ラフィネート溶液を先ず塩酸を加えてｐＨ
３，５に調整し７、この溶液をカラムに供給する前に１
５０　ｐｐ＋ｎの二酸化硫黄を加えた。このカラムを５
０℃で運転し、カラムに連続的に供給するラフィネート
溶液の流量は０１７床容積／時間であった。連続操作３
日後に得られた生成物の乾燥固形物組成はブドウ糖９５
５％、マルトース０．５％、マルチュロース１．Ｄ％、
イソマルチ−ロース１．１チ、マルトトリオース０４％
および高次の多糖１５％であった。ずべてのチは重量％
である。

連続運転１０日後、流量を０３０床容積／時間に増大し
たとき生成物は依然として９４．５重量％のブドウ糖を
含んでいた。

段階（ｃ） 段階（ｄ）で得られた溶液は段階（ｂ）におけるクロマ
トグラフィー床のプこめの適切な溶離剤であった。溶出
液は９９％以上のブドウ糖を含む乾燥固形物を含有する
ブドウ糖溶液であった。

実施例２ クロマトグラフィー床から得られるラフィネート溶液が
２０％の溶解固形物を含み、そのうち６１９重量％がブ
ドウ糖である他は実施例１を繰返した。

この溶液を０．２５床容積／時間の供給速度でグルコア
ミラーゼカラムに供給するとブドウ糖８５．１％、マル
トース１．６％、マルチュロース２．２％、イソマルト
ースａ６％、マルトトリオース１．２　％　、高次の多
糖１．３チからなる生成物が得られた。すべてのチは重
量部である。

２０チの乾燥固形分で運転を８日行った後、グルコアミ
ラーゼカラムへのラフィネート溶液の乾燥固形分は１５
％に減少し７た。０５０床容積／時間の流量でこのカラ
ムは８６％のブドウ糖を含む乾燥固形分含量を有する溶
液を製造した。

代理人　江　崎　光　好 代理人　江　崎　光　史

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、澱粉をブドウ糖に変換する方法において（ａ）　水
   性澱粉組成物を加水分解してブドウ糖性ラフィネートを
   生成させ、次いで （ｃ）　ブドウ糖を水で溶出する工程を含む上記方法に
   おいて、水性ラフィネートを （、ｉ）　固定化されたグルコアミラーゼで処理ｌ〜て
   ブドウ糖含有水溶液を生成させ、この溶とする上記方法
   。 ２、段階（ａｌがグルコアミラーゼ酵素を用いて、４５
   °〜６０℃、ＩＩＨ！ＬＯ〜４，５において行われる特
   許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、段階（ａ）の生成物が濾過され、かつ必要により粉
   末状または顆粒状の炭素および／またはイオン交換樹脂
   によって処理される特許請求された架橋ビニル芳香族樹
   脂の金属塩を含んでいる前記特許請求の範囲のいずれか
   一項にの温度に保持されている前記特許請求の範囲のい
   ずれか一項に記載の方法。 ６、段階（りの水性ランイネートが６０〜８０重量％の
   ブドウ糖を含む乾燥固形物２〜２０重量％を含んでいる
   前記特許請求の範囲のいずれか一項に記載の方法。 ７、段Ｎ　（ｄ）におけるグルコアミラーゼがフェノー
   ル−ホルムアルデヒド型の多孔性弱塩基性陰イオン交換
   樹脂に固定化されている前記特許請求の範囲のいずれか
   一項に記載の方法。 ８、段階（ｄ）において固定化されだグルコアミラーゼ
   に供給されるラフィネートがｐＨ３〜５に調整されてい
   る前記特許請求の範囲のいずれか一項に記載の方法。 ９、水性ラフィネートが段階（ｄ）において固定化され
   たグルコアミラーゼにょシ４５℃〜７５℃の温度で処理
   される前記特許請求の範囲のいずれか一項に記載の方法
   。 １０．１３Ｑ〜９８重量％のブドウ糖を含む乾燥固形物
   １〜１９Ｍ量チを含む溶液が得られるように水性ラフィ
   ネートが段階（ｄ）において固定化されたグルコアミラ
   ーゼにょシ処理される前記特許請求の範囲のいずれか一
   項に記載の方法。 １１、段階（ｄ）のブドウ糖含有水溶液の乾燥固形物生
   成物の乾燥固形物のブドウ糖含有量と少なくとも同じで
   あることを特徴とする特許請求の範囲のいずれか一項に
   記載の方法。 １２、段階（ｄ）のブドウ糖含有溶液が溶離剤として使
   用される前に炉過および／壕たけ脱色される前記特許請
   求の範囲のいずれか一項に記載の方法。 ドウ糖溶液が９８重重量板上のブドウ糖を含む乾燥固形
   物を含んでいる前記特許請求の範囲のいずれか一項に記
   載の方法。