JPS6196993A - デンプンからグルコ−ス又はマルト−スを選択的に取得する方法 - 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】 発明の背景 デンプンの形で天然に産する炭水化物は、単糖類である
グルコースと二糖類であるマルト−スを包含する商業的
に重要な糖の永続性ある供給源である。グルコースとマ
ルトースは有用な食品甘味料であり、栄養剤である。マ
ルトースは培養基としても有用である。グルコースはな
めらかな甘味料たるフルクトースに異性化できるので特
に有用である。本発明はカッサバ、とうもろこし、じゃ
がいも、こめ、タピオカ、タロいも及び小麦のような植
物から得られるデンプンを原料として、これから高純度
のグルコース又はマルトースを取得する二段法に関する
。

薄くしたデンプンからグルコースを製造する伝統的な方
法の概要は第１図に示される。第１図を含む図面及び本
明細書に於て、「薄化デンゾ７　Ｊ　（ｔｈｉｎｎｅｄ
　５ｔａｒｃｈ　）とは、フル７フーアミラーゼ酵素に
よって部分的に加水分解された液化デンプンを指す。ア
ルファーアミラーゼ酵素の別のｉイブは、マルトースを
所望するがグルコースを所望するかによって類似ではめ
るが別異の性質を有する「薄化デンプン」を得るのにし
ばしば使用される。薄化デンプンは３゜〜４５％程度の
乾燥固形分（ＤＳ）を有し、１０％以下、通常は４％未
満の単糖類と、２０％〜７０％の二糖類ないし七糖類（
ＤＰ、〜ＤＰ、）と、３０％〜８０％のへ糖類及び嘔ら
に高分子量の多糖類を含有する。加水分解の程度のひと
つの尺度はデキストロース価（ｄｅｘｔｒｏｓｅｅｑｕ
ｉｖａｌｅｎｔ　）でおる。薄化デンプンは高いデキス
トロース価を有すると言われ、換言すれば未処理デンプ
ンに比較して右旋性グルコースの割合が多いと言われて
いる。未処理デンプンはフリーの右旋糖を全く又は僅か
しか含んでいないが、薄化デンプンは５〜２５の右旋糖
濃度を有している。

第１図の伝統的な方法では、薄化デンプン１は糖化、す
なわち加水分解反応帯域２に入り、ここでグルコース生
成酵素、例えばアミログルコシダーゼ（グルコアミラー
ゼとも言う。以下へＧと表記）の触媒的作用で加水分解
を受ける。

この方法で重要な点はグルコースの生成が最大になる迄
加水分解が一工程で続けられることであって、このこと
は約３０俤の乾燥固形分を含有する供給原料を使用した
場合、生成物流３中のグルコースが約９４〜９６％であ
ることに相当する。第１［Ｉには糖化用に１個の反応帯
域しか示されていないが、これは−態様であって、他の
態様では直列につないだ複数個の反応帯域が使用可能で
ある。

約９４％のグルコース（乾燥固形分基準）を含有して帯
域２から出る流出流３は、必要ならば蒸発帯域４で濃縮
され、約３５％〜約５０％の乾燥固形分を含有する生成
物流５となる。この生成物流５は異性化帯域６に入る供
給物であって、轟該帯域中でグルコースはグルコースイ
ソメラーゼによって７ラクトースに転化する。

デンプンからマルトースを調製する伝統的な方法は、Ｍ
　１図に示すものと類似し、大きな違いは薄化デンプン
がマルトース生成酵素で加水分解されることである。ベ
ータアミラーゼがマルトース生成酵母として専ら使用さ
れる。

本発明はグルコースとマルトースの両方の製造を目指し
ている。しかし、説明を簡潔にする目的で、以下の説明
はグルコースの製造について行なうけれども、マルトー
ス製造の場合にもその説明があてはまることは容易に理
解されよう。

伝統的な方法には幾つかの不都合がある。そのひとつは
最大転化率を達成するため処理に長時間を要する結果、
コストが増大することであって、転化率を最高にするま
での時間が長ければ長い程、より一層割高になるので、
当該方法はさらに不利になる。グルコースはＡＧと複合
して酵素活性を抑えるので、グルコースが蓄積するにつ
れて加水分解速度は低下し、処理時間はさらに長くなる
。薄化デンプンをＡＧの触媒作用で加水分解すると、滞
留時間が比較的長くなることに由来する他の不利益は、
単糖類でめるグルコースがイソマルトースを含む二ｍ類
に戻ることである。イソマルトースは御しがたい二糖類
で、容易には加水分解せず、また苦いので、フラクトー
ス製造用の原料グルコースにとつて全く望ましくない成
分である。反応時間が長くなると、グルコース量は増大
し、生成物中のイソマルトース濃度も高まることになる
。

もう一つの不利益は、少なくとも可溶性酵素を糖化帯域
に使用した場合、酵素がグルコースの製造過程で失なわ
れるのζζ応じて、これを連続的に置換しなければなら
ないことである。単位酵素量当りのグルコース生成量が
減少するにつれて、コストが増大する。

グルコースの異性化によって高７２クトースコーンシロ
ツプを製造する現今の商業的な方法は、少なくとも９４
％のグルコースを含有する原料グルコースを利用してい
るため、グルコース製造に関する新しい方法又は改良法
はグルコース量の点で同等でなければならない。

本発明の方法は少なくとも９４％のグルコースを含有す
る生成物を得ることができ、伝統的な方法に見られる上
記の如き欠点を伴うことがない。本発明の方法は原料た
る薄化デンプンをＲ大阪以下のレベルでグルコース（マ
ルトース）に加水分解し、流出物流からグルコース（マ
ルトース）個渇流を分離してグルコース（マルトース）
富有流を回収し、グルコース（マルトース）個渇流を加
水分解工程に循環させるものである。

グルコースの生成が最大にならない状態で加水分解を遂
行することにより、処理時間をかなり短縮することがで
き、また逆戻り生成物の量が低レベルであるグルコース
を得ることができる。

従って、本発明の利点の一つは処理時間を実質的に短縮
できることである。時間が短縮できることに伴う本発明
の他の利点は、従来法より逆戻り生成物の少ないグルコ
ースが得られることである。

さらに別の利点は薄化デンプンを酵素の融媒作用で加水
分解する反応の特性に由来するものであって、現今商業
的ζζ使用てれている方法では、そのような利点を得る
ことができない。ＡＧの触媒作用で加水分解せんとする
原料の乾燥固形分が増加すると、半減期で測定される酵
素の安定性も増大することが見い出された。そしてまた
、グルコースの生成速度は乾燥固形分量の増大に伴って
増大することも見い出した。これら二つの特性は極めて
好都合な性質でおるが現今の商業的方法では乾燥固形分
量が増加すると逆戻り生成物の増加に伴ってグル；−ス
の最大生成量が低下するので、利用されていない。

従来法とは対照的に、本発明の方法によれば逆戻り生成
物が増大するという不利を伴うことなく、酵素の安定性
が増加し、グルツース生成速度が増大するという特性を
活用することができる。この意味で本発明は協働的であ
ると言え、不利益を伴わずに利益だけを合併させるもの
である。

薄化デンプンの加水分解に固定化λＧを用いることの特
性の一つは、グルコースの生成量が典型的には平衡状態
で９４％以下であることと、従来の比較的長い滞留時間
が、望ましくない逆戻り生成物の出現金もたらすことで
ある。っまり固定化ＡＧは現今の商業的方法ではかろう
じて使用できるに過ぎない。従って、本発明のもう一つ
の利点は固定他人Ｇが容易をこ使用できることにある。

薄化デンゾ／の加水分解に可溶性（否固定化）ＡＧを用
いた際の特性の一つは、グルコースの生成過程で失われ
る酵素を連続的に取り替える必要があることである。従
って、本発明のもう一つの利点は、単位酵素量当りの生
成グルコース量で定義される生産性が実質的に向上する
ことである。この生産性の向上は可溶性ＡＧｙ＆：使用
した場合の循環工程に付随する酵素の循環も幾分関係し
、可溶性又／′ｉ、固定化ＡＧｆｔ使用した場合では、
半減期が長くなることの結果でもある′。

本発明では生成物流片のグルコース量が少なくとも９０
％である。しかし、グルコース量を９９％以上とするこ
とは、プロセス変数を適当曇こ変えることにより容易に
達成することができる。従って、本発明のさらにもう一
つの利点は、高純度のグルコースを連続的に製造できる
ことであり、純度９９％以上のグルコースをも取得可能
なことである。

さらに加えて本発明の利点はデンプンを事実上完全にグ
ルコースに転化させ得ることである。

上に述べたところから明らか々通り、本発明は薄化デン
プンを酵素の触媒作用で加水分解して約９４％以上のレ
ベルでグルコースを製造する方法を実質的に改善するも
のである。

発明の要約 本発明の一態様は、薄化デンプンからグルコースかマル
トースかのいずれかの糖を選択的に取得する方法であっ
て、供給原料である薄化デンプンは、グルコース生成酵
素又はマルトース生成酵素の作用のもとに加水分解でれ
、５０％〜９２チの糖を含む流出物流を形成する。この
流出物は糖富有生成物流と糖涸渇流に区分され、糖富有
生成物流は回収されて糖涸渇流は加水分解工程に循環さ
れる。

そして本発明のより特定な態様では、加水分解工程から
の流出物が７０％〜８０チの糖を含有し、さらに特定な
態様では、糖富有生成物流が少なくとも９０％の糖を含
有する。

発明の記述 本発明は薄化デンプンからグルコース又はマルトースを
得る方法を提供するものであって、その方法は従来法と
根本的に相違する。相違点の第１は薄化デンプンを部分
的に加水分解する点である。すなわち、従来法ではグル
コースの生成が最大になるのに充分な時間薄化デンゾ／
を加水分解するが、本発明では加水分解を比較的短時間
として最大レイルより少ない量のグルコースを含有する
流出物を得る。第２の相違点は加水分解生成物をグルコ
ース富有生成物流とグルコース涸渇流とに分け、後者を
加水分解工程に循環することである。本発明の方法は第
２図番こ示すフローダイアグラムで要約される。

第２図に於て、通常的３０％〜約４５％の乾燥固形分を
含有する薄化デンゾｙ１１が、糖化反応帯域１２への供
給原料である。図面では反応帯域が一つしか示されてい
ないが、これは本発明の一態様であって、糖化工程に複
数個の反応帯域を使用する態様も本発明は包含する。糖
化帯域からの流出物流１３は、全固形分基準で約５０％
〜約゛９２％のグルコースを含有し、このものは分離工
程１５への供給物となる。図面では分離が単段で示され
ているが、多段分離も本発明ではもちろん採用可能でお
る。

分離帯域からの流出物は二つあす、その一つは少なくと
も９０％（全固形分基準）のグルコースを含有する生成
物流１６であり、他の一つはグルコース涸渇流１４であ
る。グルコース涸渇流は糖化反応帯域１２に循環てれる
。

グルコース富有生成物流１６が究極的にグルコースイン
メラーゼ反応器への供給物として使用される場合、当該
生成物流は蒸発帯域１７に送られ、約３５％〜約５０％
の乾燥固形分を含有する濃縮流１８を得る。この濃縮流
１８はグルコースを７ラクトースに転化させる異性化反
応帯域１９への供給物として使用される。しかし、グル
コース富有生成物流は、フラクトースへの異性化用供給
物として使用する以外の目的のグルコース源としても、
勿論使用可能でろって、グルコースを他の目的で使用す
る例としては、ソルビトールへの水素化、メタノール発
酵、食品甘味料などがある。

生成物がマルトースである場合には、異性化反応帯域１
９が存在しない。生成物流１６に対応するマルトース富
有生成物流は、その１ま使用されるか、あるいはさらに
高濃度のマル）　−ス液又は乾燥マルトースを得る目的
で、蒸発帯域１７に送られる。

本発明方法の最初の工程では、供給原料である薄化デン
プンがグルコース生成酵素（主にＡＧ）で選択的に加水
分解され、約５０％〜約９２％のグルコースを含有する
流出物となる。

この選択的加水分解工程は、しばしば糖化工程と呼ばれ
る。使用するＡＧは可溶性でよく、その場合にはグルコ
ース涸渇流と共に循環式れ、固定化ＡＧであっても差支
えない。いずれの場合もゾルラナーゼ又はアルファーア
ミラーゼもしくはその両者が、加水分解を促進させる目
的で、供給原料たる薄化デンプンに存在することができ
る。酵素による加水分解を遂行する温度は、使用する酵
素の熱安定性に依存するが、一般には約４０″Ｃ〜８０
″Ｃであって、約６０゛Ｃが最も普通の加水分解温度で
ある。しかし、少なくとも１種の微生物から得られるＡ
Ｇは、加水分解を約Ｚｏｏ℃の温度で行ない得る程充分
に、熱的に安定であることが知られている。酵素的加水
分解が行なわれる圧力は、１〜１０００ボンド／平方イ
ンチ（０，０７〜７０．３　ｋｐ　／　ａｍ”　）であ
る。

デンプンが固定化酵素と接触している滞留時間は比較的
短かく、４分間ないし１．６時間の範囲にあり、これは
約２〜約５０の範囲の液空間速度と相関関係がある。

空間速度と滞留時間は次のように相関させる。

すなわち、所定の範囲内の転化率が得られるよう、上記
の範囲内で滞留時間を短かくし、空間速度を高くする。

反対に上記の範囲内で滞留時間を長くし、空間速度を小
さくしても、所望の結果を得ることができる。

デンプンが可溶性酵素と接触する滞留時間は、伝統的な
方法に比較して短かく、２〜４８時間の範囲である。

薄化デンプンをグルツース含量５０％〜９２チの流出物
に加水分解することの一つの利点は反応時間が実質的に
短縮できることである。ちなみに、グルコース含有量５
０％の生成物を得る加水分解は、グルコースｔ’ｉ９４
％とする場合に必要な時間１７４以下であり、グルコー
ス含量９０チの生成物を得る加水分解は半分の時間です
み、グルコース含量９２％の生成物を得る場合ですら、
９４％の場合のわずか３７５時間で足りる。他の利点は
苦味の本体であるイソマルトースの量が実質的に減少す
ることであって、グルコース量５０％の加水分解生成物
は、グルコース量９４％の加水分解生成物に含まれるイ
ンマルトース量の約１７４シかイソマルトースしか含ま
れていない。

供給原料たる薄化デンプンは、約３０％〜約４５％の乾
燥固形分を含有するのが通常であるが、本発明で使用さ
れる供給原料はこれに限定されることはない。しかし、
本発明の実施には乾燥固形分が約３５％〜約４５％と比
較的高い方が、酵素の安定性及びグルコース生成速度の
点で好ましい。

従来法ではグルコースの生成が最大になるまで加水分解
を続行し、その溌犬値はグルコース量約９４俤に相当す
る。これに対して本発明の重要な特徴は、５０％〜９２
％、通常は９０チを越えない量のグルコースを含有する
流出物が得られるよう加水分解を行なう点である。本発
明ではグルコース含量が約６０％〜約８５％である流出
物が望ましく、グルコース含量が約７０％〜約８０％で
あるものは特に好ましい。

糖化工程から回収される加水分解流出物は、分離工程に
於て、グルコース富有生成物流とグルコース涸渇流とに
分けられる。このグルコース富有生成物流をフラクトー
スへの異性化原料として使用する場合には、当該生成物
流は少なくとも約９４％のグルコースを含有する。何故
ナラ、グルコースからフラクトースを生成するための現
今の方法は上記したグルコース純度を有する供給原料を
必要とするからである°。

グルコース含量９４％未満の供給原料が許容されるなら
ば、分離はさほどの厳格でなくてもかまわない。実際問
題としで、グルコース富有生成物流は一般に少なくとも
約９０％のグルコースを含有する。しかし、より高純度
のグルコースが、換言すれば９４％以上のグルコースが
得られるような分離も実行することができる。

事実、本発明は所望ならば純度９９％以上のグルコース
を連続的に生成する目的でも利用することができる。

一般に、この分離工程は単段であるが、成る場合には多
段分離も有効であって、この多段分離も本発明に包含さ
れる。いずれにしても、分離工程からのグルコース富有
生成物流は、爾後の使用又は処理のため番ζ回収される
。

分離方法は二糖類及び二糖類以上の多種類に較べ、グル
コースに対して選択的であることが適当である。二糖類
であるマルトースが生成されている場合には、分離は二
糖類以上の多糖類に較べて選択的であることが必要であ
る。分離法の一例は隔膜分離法であり、他の例は固体吸
着剤分離法である。固体吸着剤としては、アルミナ、シ
リカ、各種のクレー、ゼオライトなどがある。さらに別
の分離方法には糖混合物からグルコースを選択的に結晶
化させる方法があり、また溶媒抽出法や超臨界抽出法も
本発明の分離工程で採用可能である。

本発明で不可欠な点はグルコース涸渇流を加水分解工程
に循環する点である。加水分解、すなわち糖化工程に複
数個の加水分解帯域を直列に使用した場合、どの加水分
解帯域に循環流に戻されるかは、反応器の形状、酵素の
活性、循環流中の反応物及び／又は生成物の濃度、酵素
が可溶性であるか固定化酵素であるか、可溶性酵素であ
るならその濃度、生成物の所望純度、分離手段の内容な
どと言ったプロセスパラメータに依存する。多くのプロ
セス条件の下で、循環点の位置は広く変えることができ
る。例えば酵素が固定化酵素である場合、グルコース涸
渇流の一部は、加水分解帯域に入る前の供給物に混合す
ることで循環することができる。しかしいかなる場合で
も、循環流の入口をどの４インドにするのが適当である
かは、採用したプロセスパラメータによって決定される
。

既述した通り、本発明の方法で使用される酵素は、多く
の場合、固体担体と複合可能なアミノグルコシダーゼ又
はベータアミラーゼである。

担体に固定した酵素を使用すれば、酵素が反応媒体に失
われることがないので、酵素をより有効に活用すること
ができる。そうした固定化酵素は使用する基質の性質に
よって、充填カラム又は攪拌槽反応器など各種の反応器
で用いることができる。比較的安定な状態にあり、従っ
て比較的長時間使用可能な酵素を再使用することは、本
発明を経済的に好ましい状態に実施可能ならしめるもの
である。

固体担体への酵素の固定化は、当業界で公知の方法で行
なうことができる。酵素を固定化する方法の一例は米国
特許第４１４１８５７号に教示されている。

前述した通り、液体デンプン供給物を酵素で処理して得
られるところの、部分的に加水分解された反応混合物か
ら、グルコース又はマルトースを回収するに際して、限
界濾過膜を使用することを本発明は包含する。この場合
の濾過膜としては、未加水分解のオリゴ糖を含有する廃
棄物質を留め置きながら、所望のグルコース又はマルト
ースを高′ａ匹で含有する透過物が得られるような細孔
径と分子量を有する膜が適当である。限外濾過膜は約１
００〜約５０００の分画分子量を有し、約５〜約１２５
オングストロームの細孔径を有する。そうした膜の具体
例には、ジ酢酸セルロース、トリ酢酸セルロース又はこ
れらの混合物の如き酢酸セルロース類、ジアルデヒド、
ジ酸塩化物又はジイソシアネートで架橋されてポリエチ
レンイミンから得られる膜、ぼりアクロレン、グルタル
アルデヒドのようなジアルデヒドで架橋式れたキトサン
、ポリスチレンスルホネートなどかめる。これらの限外
濾過膜は本発明で使用できるものの例示であって、本発
明はこれに限定されるものではない。

本発明の２段法は適当な方法で実現可能であって、回分
式操作でも連続式操作でも差支えない。例えば、回分式
操作を採用する場合、デキストロース等価を増大させる
ために予めアルファーアミラーゼで処理された液化デン
プンからなる供給原料の成る量が、固定化アミログリコ
シダーゼと、温度約４５°Ｃ〜約７０°Ｃ１圧力約１〜
約１０００ｐｓｉの反応条件下に、所定の時間接触せし
められる。供給原料が固定化酵素と接触せしめられる滞
留時間は、液化デンプンが所望の範囲でグリコースに転
化するよう供給される原料の液空間速度と相関する。固
定化酵素上を通過した流出物は回収され、次いで部分に
加水分解されたデンプンは限外濾過工程に供される。こ
の工程に於て、反応混合物は前述したようなタイプの限
外濾過膜を通過し、これによって、グリコース又はマル
トース含量の高い透過物が残留物から分離される。この
残留物は次いで循環され、゛その一部は酵素処理工程か
らの流出物に混合され、残部は固定化酵素処理帯域への
供給流と混合される。本発明の方法は前記残留物の第３
の部分を、必要ならば、供給原料がアルファーアミラー
ゼで予備処理される帯域に循環する態様も包含する。

本発明はまた連続式操作で実施嘔れる方法を包含する。

連続式操作を採用した場合、処理された液化デンプンか
らなる供給原料は、所望の固定化酵素を含有し、適当な
操作温度及び操作圧力に保持逼れたカラムの如き反応器
番こ連続的に供給される。イソマルトースのような逆戻
り生成物の生成を殆ど又は全く伴わずに、供給原料を部
分的に加水分解できるような所定の液空間速度で、酵素
上を通過した流出物は、連続的に抜き出されて、前述し
たようなタイプの膜を具えた限外濾過装置に供給される
。適当な操作温度及び操作圧力に保持された限外濾過装
置を通過することによって、グルコース又はマルトース
を高濃度で、すなわち９０％以上の磯度で含有するシロ
ップが透過物として回収される。

ＤＰ、、ＤＰ８．　ＤＰ、＋（Ｄｒは重合度を示す）の
ような未加水分解のオリゴ糖からなる残留物も回収され
、その一部は固定化酵素を含有するカラムに、供給原料
の一部として再使用すべく循環され、他の部分は固定化
酵素処理からの流出物と混合され、必要ならば一部はア
ルファーアミ２−ゼによる予備処理工程に送られる。

以上述べて来た濾過膜による分離は、固体吸着剤を用い
ても実行することができる。そうした吸着剤の一つは英
国特許第１５８５３６９号に記載されており、具体例の
一つはイオン交換可能なカチオンサイトに一種又はそれ
以上の特定なカチオンを有するＸ又はＹゼオライトでる
る。

カリウムＸ−上第２イトは特に好ましい吸着剤であって
、このものは二糖類、より高級なオリゴ糖類及び多糖類
に関し、グルコースに対して選択性を発揮する。

以下の実施例は本発明を具体的に説明するものであるが
、本発明はこれに限定てれるものではない。

実施例　１ 本発明を具体的に説明する目的で、原料デンプンをアル
ファーアミ２−ゼで処理し、デキストローズ等価（ＤＥ
　）を１５に調整した。本例に於て、酵素は固体アルミ
ナ担体に固定化されたアミログルコシダーゼからなる。

処理場れた原料デンプンを４０　ｃｃの固定化酵素を含
有するカラムに通過させた。この原料デンプンはｐｉ（
４，２に於てＯ，１％のベンゾネートと５０　ｐｐｍの
オマジンナトリウムを含有する。原料デンプンは３．２
１の液空間速度のもと、温度４５℃、圧力大気圧以上で
処理された。カラムからの流出物を液クロマトグラフで
分析したところ、下記の面積チで示される結果を得た。

ここでＤＰは重合度であって、例えばＤＰ、はグルコー
スモノマー７個のオリゴ糖である。

ＤＰｏ＋　　　　　　　　１９・Ｉ Ｄ　Ｐ、　　　　　　　　　　　　　０．２ＤＰ、　　
　　　　　　　　　　　　０．１ＤＰ、　　　　　　　
　　　　　　＋ ＤＰ、　　　　　　　　　　　　　− Ｄｒ、　　　　　　　　　　　　＋ ＤＰ、　　　　　　　　　　　　　Ｑ、３Ｄｒ、　　　
　　　　　　　　　　３．１グリコース　　　　　　　
　７７．２ カラムから回収された流出物２００ｃｃｉ温度２２℃、
圧力９０　ｐｓｉで酢酸セルロースの膜ｌζ通し、１３
０．７ｃｃの透過物を得た。この透過物を分析したとこ
ろ、とのものＶ１９４．２％のグルコース、！：、３．
６％のマルトースを含有し％　ＤＰ９＋のオリゴ糖含量
は１．７チにすぎなかった。

酢酸セルローズの膜で処理した際に回収てれる残留物は
、供給原料の一部として、アルミナ担体に固定化された
アミログリコシダーゼを含有する帯域ｌζ循環された。

実施例　■ 上記実施例■と同様な方法で、処理された液化デンプン
原料を実施例と同様な条件で固定化アミログリコシダー
ゼカラムに通過させた。このカラムからの流出物は７７
．２％のグリコースと少量のマルトース、ＤＰ８、ＤＰ
、　、　ＤＰ、と、多量のＤＰ、＋オリゴ糖を含有する
が、この流出物を商品名Ａｍ１ｃｏｎ　ＵＭ２で販売さ
れているポリスチレンスルホネートからなる膜に通過さ
せた。膜を通った流出物の容積は１２２．８ｃｃであっ
た。この透過物を液クロマトグラフで分析したところグ
ルコース９７．６％、マルトース２．３％テアって、Ｄ
Ｐ、＋のオリゴ糖は僅か０．１％であった。

上と同じ実験を商品名Ｎｕｃｌｅｐｏｒｅで販売されて
いる酢酸セルロースからなる膜を使用して繰返した。固
定化アミログルコシダーゼカラムからの流出物を、温度
２２°Ｃ１圧力９０　ｐｓｉでこの膜に通過させたとこ
ろ、透過物は９７．５％のグルコースと２．３％のマル
トースと０，２チのＤＰ９＋オリゴ糖を含有するもので
あった。

酢酸セルロース膜で処理した際に回収される残留物は、
その一部を固定化酵素処理で得られる流出物に混合する
ことができ、他の部分は固定化酵素処理帯域への供給物
の一部として循環することができる。

実施例　１ 本発明の方法によって高濃度のマルトースを含有する生
成物が回収できる″ことを実証するために、予めアルフ
ァーアミラーゼで処理してデキストローズ等価を所望の
レベルに調節した液化デンプンを、上記実施例Ｉと同様
な固体マトリックスに固定化したベータアミラーゼ１０
０ＣＣを含有するカラムに供給した。この供給原料のｐ
Ｈは５．０であり、ノ々ツファーとして働くアセテート
０．１モルとイ／ゾネート０．２モルを含有するが、こ
の供給原料を温度５５℃、圧力大気圧以上、液空間速度
５で酵素上を通過嘔せた。

カラムから回収された流出物を液クロマトグラフで分析
したところ、次の結果（表面チで表示）を得た。

Ｄ　Ｐ、　＋　　　　　　　　　３６．９ＤＰ、　　　
　　　　　　　　　０．９Ｄ　Ｐ、　　　　　　　　　
　　　０．３ＤＰ、　　　　　　　　　　　　０．３Ｄ
Ｐ、　　　　　　　　　　　　０．１ＤＰ４０．５ ＤＰ、１１．１ ＤＰ、　　　　　　　　　　　５０゜２グルコース　　
　　　　　０．５ 上記の流出物１００　ＣＣを温度２２°Ｃ１圧力９　Ｑ
　ｐｓｉで酢酸セルロース膜に通過させた。

液クロマトグラフによる分析によれば、膜透過物は７９
．０％のマルトースと１６．３％のＤＰ、と２．４％の
ＤＰ、十オリゴ糖を含有するものであった。

Ａｒｒｆｉｃｏｎ　ＵＭ　２の商品名で販売嘔れている
限外濾過膜を用いて上記の実験を繰り返した場合、透過
物は９０．１％のマルトースと９．７％のＤＰ。

と僅か０．２チのＤＰ、＋オリゴ糖を含むものでめった
。

限外濾過膜処理の残留物は循環され、その一部は固定化
ベータアミラーゼ処理工程から抜き出される流出物に混
合され、他の部分は固定化酵素上に通過せしめられる液
化デンプンに混合された。

実施例　■ 本実施例では、デンプンのデキストローズ等価を所定の
レベルに調節する目的で、予めアルファーアミラーゼで
処理した原料液化デンプンを、温度４５℃、圧力大気圧
以上で固定化アミログルコシダーゼカラムに通過させた
。グルコースへの転化率が約７５％になるのに充分な時
間、固定化酵素と接触したカラムからの流出物は、次い
でポリスチレンからまる限外濾過膜に、圧力的２５　ｐ
ｓｉの環境温度で通過せしめられる。透過物は回収し、
残留物は前記の膜に通過せしめられる前の流出物に混合
した。

同様にして、デキストローズ等価約１５の液化デンプン
を、処理済みアルミナ担体にベータアミ２−ゼを担持さ
せてなる固定化酵素に、温度約５０℃、圧力大気圧以上
で接触させた。デンプンの約７５％がグルコースに転化
するのに充分な滞留時間と液空間速度で酵素上を通過し
た流出物は連続的に取り出され、温度約２５℃、圧力的
１００℃の条件下に、ポリエチレンイミンジアルデヒド
からなる膜に通過せしめられた。

９０％以上のグルコースを含有する透過物は回収され、
一方残留物は循環せしめられて、その一部は酵素処理帯
域からの流出物に混合され、第２の部分は固定化酵素帯
域に入る原料液化デンプンに混合式れ、さらに第３の部
分は原料たるデンゾ／がアルファーアミラーゼと接触す
る予備処理帯域に循環される。この予備処理帯域ではア
ルファーアミラーゼの作用でデンプンのデキストローズ
等価を所望のしにルに上昇嘔せる。

固定化酵素処理帯域から連続的に抜き出される流出物は
、温度約２２℃、圧力的１００ｐｓｉの条件下に、キト
サンジアルデヒドからなる限外濾過膜を通過し、主成分
がグルコースである透過物は回収され、残留物は固定化
酵素処理帯域からの流出物に循環混合される。

原料として使用した薄化デンプンはＭａｌｔｒｉｎ−１
５０であって、その典型的な分析値はグルコース約１％
、ＤＰ、３％、ＤＰ、　　６％、ＤＰ、　　４チ、ＤＰ
、　４％、ＤＰ、　９％、ＤＰ、　　１６％、ＤＰ。

及びそれ以上５８％である。

グルコアミラーゼは次のように評価した。乾燥固形分３
０チのデンプン溶液４プに、２５μノの酵素溶液を加え
、混合物を６０″Ｃで３０分間熟成場せる。これに０．
２ＮのＮａＯＨを１プ加えて加水分解を止め、混合物を
冷却する。生成されたグルコース量をグルコース分析機
で測定する。１時間当り生成するグルコースのグラム数
は、マイル単位で表示したＡＧ活註である。

実施例　Ｖ 乾燥固形分量が異なるグルコース浴液中に、λＧ浴溶液
７７ユニツト／ｌ）をｐＨ４，２、温度６０°Ｃで維持
した。一定ｔを周期的に採取してＡＧ活性を評価した。

酵素の活性半減期は、乾燥固形分量３０％、４４％及び
５５％でそれぞれ４．８日、１２．３日及び２１．９日
であった。

従って、６０″Ｃでの半減期で測定される酵素活性は、
乾燥固形分量が３０チから５５チになることで、４．５
倍以上増大する。

実施例　■ ｐＨ４，２でリッター当り７７ユニツトのＡＧを含有し
、乾燥固形分量が異なる原料Ｍａｌｔｒｉｎ−１５０を
６０℃で加水分解した。高圧液クロマトグラフで測定さ
れるグルコース濃度を経時点にモニターし、次の結果を
得た。

表１　加水分解時間によるグルコース濃度上記の測定結
果は、グルコース生成速度が原料の乾燥固形分量の増大
とともに増大することを示している。

実施例　■ ｐＨ４，２で３０％の乾燥固形分を含有し、リッター当
り７７ユニツトの人Ｇｉ含有する原料Ｍａｌｔｒｉｎ　
−１５０を、６０℃で加水分解した。

そして生成物をグルコース、全二糖類（Ｄｐｔ　）及ヒ
イソマルトースについて分析した。２種のロツ）１用い
て得た結果を次表に示す。

表２　グルコース、二糖類及びインマルトースの生成実
験１２２８　　　　８．５　　　　　　０４　　　　５
８　　　　　９．８　　　　　　　０．６６　　　　７
２　　　　　　４．５　　　　　　　０．９８　　　　
８８　　　　　　４．０　　　　　　　０．９１０　　
　　９０　　　　　　４．５　　　　　　　１．３１２
　　　　９２　　　　　　４．８　　　　　　　１．３
２０　　　　９４　　　　　５．８　　　　　　　２．
２３０　　　　９４　　　　　　７．０　　　　　　　
３．４実験２　　１．８　　４５．１　　　　　１７．
３　　　　０４．７　　　６９．０　　　　　　１０．
８　　　　　　０５．６　　　７４．４　　　　　　　
７．５　　　　　　０７．５　　　８０．９　　　　　
　　４．５　　　　　　０１３．０　　　９１．１　　
　　　　　３．２　　　　　　０．０２０．０　　　９
３．５　　　　　　３．４　　　　　０．８４８．０　
　　９４．８　　　　　　　４．１　　　　　　１．６
グルコース量９４チの生成物を得るのをこ必要な時間に
比較してグルコース量９０％の生成物を得る所要時間は
約半分であり、グルコース量９２％の生成物を得るため
の所要時間は約６０チである。

表２の結果は加水分解反応の後半にイノマルトースが蓄
積することをも示している。

実施例　■ 本９１１では単流反応器に於て薄化デンプンをグルコー
ス前約９４％もしくはそれ以上に加水分解する伝統的な
操作と、反応器流出物を膜に供給してグルコース富有生
成物流を取り出し、グルコース個渇流を反応器の入口に
循環するという閉鎖ループ系操作とを比較する。加水分
解はすべて６０℃、ｐＨ４，５〜５．５で行なった。実
験Ａは伝統的な単流反応器で行ない、実験Ｂ及びＣは閉
鎖ループ系操作で行なった。但し、実験Ｂでは分画分子
量１００００の酢酸セルロース膜を６０℃、１５０　ｐ
ｓ１ｇテ使用し、実験Ｃでは分画分子量５００のポリエ
レクトロライト膜を６０°Ｃ，３００ｐｓｉｇテ使用し
た。上記二つの膜は共にそれぞれＹＭＩＯ及び０ＭＯ５
の名で人ｍ１ｃｏｎ　Ｃｏ、から提供されている。実験
結果を表３に示すが、表中ＤＰ、は殆んどすべてがグル
コースである全単糖類を示し、ＤＰ２は二糖類を、ＤＰ
、　　は４単位もしくはそれ以上の多糖類を示し、ＤＢ
は乾燥固形分である。実験Ｂ及びＣの反応器流出物流、
生成物流及び循環流に関する分析値は平衡値である。

（以下余白） 表３　単流反応器と閉鎖ループ系循環反応器との比較実
験人　　実験Ｂ　　実験Ｃ 酵素（ＡＧ）投入量（ユニット／リッター）　　　　７
７　　　　　３４　　　　　５８滞留時間（ｈｒ）　　
　　　　　　　　　４８　　　１４　　　２０供給原料
組成（チ） ＤＳ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　３０．０
　　　　２６．１　　　　２４．７ＤＰ、　　　　　　
　　　　　　　　１．０　　　１．２　　　１．６ＤＰ
、　　　　　　　　　　　　　　４５　　　４．３　　
　３．９ＤＰ、　　　　　　　　　　　　８７．５　　
８７．８　　　８８．３反応器流出物流 ＤＢ　　　　　　　　　　　　　　３３．０　　２７．
０　　　３０ＡＤＰ、　　　　　　　　　　　　　９５
．７　　９０．５　　　　Ｂ３．４ＤＰ、　　　　　　
　　　　　　　　４．１　　　２．９　　　４ＡＤ　Ｐ
、＋０．２　　　６．３　　１１．６生成物流 ＤＢ　　　　　　　　　　　　　　　　　　２６．１　
　　２４．７ＤＰ、　　　　　　　　　　　　　　　　
　　９３．６　　　９８．ＯＤＰ、　　　　　　　　　
　　　　　　　　　３．１　　　２．０Ｄｒ、＋２．９
　　　０．０ 循環流 ＤＳ　　　　　　　　　２７．４　３４．２ＤＰ１８９
．９　８２．５ Ｄｒ、　　　　　　　　　３．５　３．８ＤＰ、＋６．
３　　１３．１ 実施例　ＩＸ 現存の実験データとよく一致するばかりでなく、確かな
予測性を有する実験データから動的モデルを明らかにし
た。モデルに適応させた変数（実験）ぐ２メータ）は、
供給原料（薄化デンプン）の組成、酵素投入量、反応器
滞留時間、膜のタイプ及び操作条件である。産出電には
生成物中のグルコース濃度とイソマルトース濃度を算入
した。供給原料たる薄化デンプンは３０，６ｗｔ％の乾
燥固形分を含み、その組成はＤＰ、　１．２チ、ＤＰ、
　４．８％、Ｄｒ、　　８７％であった。実験人は単流
反応器を使用し、実験Ｂ及びＣは上記実施例に記したポ
リエレクトロライト膜を用いた閉鎖ループ系循環反応器
で行ない、グルコース個渇流を反応器頂部に循環した。

反応器流出物及び生成物の組成は平衡値である。

（以下余白） 表４　イソマルトースの蓄積 実験人　　実！ｇ！Ｂ　　　実験Ｃ ＡＧ濃度　ユニット７４ノツター　　　　　７７　　　
　　　　９　　　　　　１８滞留時間　ｈｒ’　　　　
　　　　　４８　　　　１０　　　　１０反応器流出物 グルコース量　　　　　　　９５．７　　　７４　　　
　８７．３イソマルト一ス％　　　　　１．６６　　　
０．７　　　　１．８５生成物 グルコース％　　　　　　　　　　　　９５．５　　　
９７．２イソマルト一ス％　　　　　　　　　　　０．
３４　　　０．７３上記のデータから、閉鎖ループ系の
循環操作法を利用すると、伝統的な単流反応器を用いた
場合より、実質的に低い酵素投入量で高濃度のグルコー
スを生産することができ、しかもイソマルトース含量は
１／４であることが解る。ちなみに、実験Ｃでは生成物
中のグルコース量は９７％以上であり（酵素濃度はｌ／
４）、イソマルトース含量は伝統的方法の約半分より少
ない。

実施例　Ｘ 本例では上記の動的モデルを使用して、定常状態にある
生成物流中及び反応器流出物流中のグルコース濃度及び
イソマルトース濃度に対し、循環位置が如何なる影響を
及ぼすかを検討した。

検討結果を表５に示す。表中の「反応器容積」は循環位
置より上流側を占める反応器容積のパーセントであって
、ゼロは反応器の頂部を示し、１００は反応器の底部を
示す。供給原料たる薄化デンプンは先の実施例と同一の
組成にあり、反応器滞留時間は１０時間とし、ポリエレ
クトロライト膜を先の場合と同一条件で使用した。

（以下余白） 一 上表の結果から、ＡＧ濃度が高い場合、循環位置は生成
物組成に殆んど影響を及ぼさず、また低λＧ濃度でも循
環位置が０〜９０％の反応器容積である場合は生成物組
成に実質的な変化がないことが解る。従って、循環位置
は酵素濃度、滞留時間、分離手段、所望する生成物組成
の如キプロセスパラメータによって選択することができ
ると言える。

実施例　ＸＩ 動的モデルから得られたデータは、高乾燥固形分量の供
給原料を閉鎖ループ系循環プロセスで処理すると、単流
反応器を用いた場合には得られない利益が得られること
を示す。供給原料の組成は乾燥固形分の＃、を除いて実
施例５と同じである。実施例４のポリエレクトロライト
膜を使用□した循環反応器を同じ条件で使用した。

（以下余白） 表６　乾燥固形分量の影響 乾燥固形分量ｗｔ％　　　　３０　　　４０　　　　　
　４０滞留時間　（ｈｒ）　　　　　４８　　　７１　
　　　　　１０ＡＧ濃度　ユニット／ｌ　　　　　　７
７　　　　７７　　　　　　　　　　１８生成物ニゲル
コ一ス％　９５．７　　　９３．６　　　　　９５．６
イソマＡｄ−−ス饅　　　　１．７　　　　　　２．２
　　　　　　　　　　０．７乾燥固形分４５１４０％の
供給原料を使用した場合、単流反応器では滞留時間が許
容できない程長く、イソマルトース量も許容できなめ程
高い。

これに対し、閉鎖ループ系循環反応器を利用すれば、滞
留時間は１７７に、イソマルトース量は１／３に、そし
て酵素濃度は１／４に減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の伝統的な方法によってグルコースを製造
する場合のフローダイアグラムであり、第２図は本発明
の方法の７０−ダイアグラムである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、薄くしたデンプンを供給原料として、これをグルコ
   ース生成酵素又はマルトース生成酵素の作用で約５０％
   〜９０％の糖を含有する流出流に加水分解し、この流出
   流を糖富有生成物流と糖涸渇流とに分離し、この糖富有
   生成物を回収し、糖涸渇流を前記の加水分解工程にリサ
   イクルすることを包含する薄くしたデンプンからグルコ
   ース又はマルトースである糖を選択的に取得する方法。 ２、供給原料が約３０％〜約４５％の乾燥固形分を含有
   する特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、生成物流が約６０％〜約８５％の糖を含有する特許
   請求の範囲第１項記載の方法。 ４、生成物流が約７０％〜約８０％の糖を含有する特許
   請求の範囲第３項記載の方法。 ５、加水分解工程が可溶性酵素の触媒作用を受ける特許
   請求の範囲第１項記載の方法。 ６、加水分解工程が固定化酵素の触媒作用を受ける特許
   請求の範囲第１項記載の方法。 ７、酵素がアミロクルコシダーゼであり、糖がグルコー
   スである特許請求の範囲第１項記載の方法。 ８、酵素がベータアミラーゼであり、糖がマルトースで
   ある特許請求の範囲第１項記載の方法。 ９、糖富有流が少なくとも約９０％の糖を含有する特許
   請求の範囲第１項記載の方法。 １０、薄膜分離工程を利用する特許請求の範囲第１項記
   載の方法。 １１、固体吸着剤分離工程を利用する特許請求の範囲第
   １項記載の方法。