JPWO2018043667A1 - 酸性キシロオリゴ糖の製造方法及び酸性キシロオリゴ糖 - Google Patents

Abstract

本発明により、酸性キシロオリゴ糖のコストが低減された製造方法として、植物由来原料を解重合する工程、及び上記工程で得られた生成物の溶液を塩基の添加によりｐＨ１１以上とする脱アセチル化工程を含む、酸性キシロオリゴ糖の製造方法、ならびにアセチル基含量が０〜５．０質量％である酸性キシロオリゴ糖が提供される。本発明のアセチル基含量が０〜５．０質量％である酸性キシロオリゴ糖を原料とする製造方法によりポリ硫酸ペントサンを高収率で得ることができる。

Description

本発明は、酸性キシロオリゴ糖の製造方法及び酸性キシロオリゴ糖に関する。具体的には、本発明は、低アセチル基含量の酸性キシロオリゴ糖及びその製造方法に関する。

従来、機能性食品、医薬品及び医薬品原薬の中間体などに酸性糖が用いられている。酸性糖には、血液性状の改善や脂質代謝の活性化など、種々の生理活性を発揮するものがある。例えば、ペクチンは酸性糖を含む食物繊維として知られている。ペクチンは、機能性食品の用途に加えて、抗高脂血症や血中インスリン上昇抑制を目的とした医薬品として用いることが研究されている。

酸性キシロオリゴ糖も医薬品原薬の中間体としてその応用が期待されている酸性糖の一つである。酸性キシロオリゴ糖はキシロオリゴ糖１分子中に少なくとも１つ以上のウロン酸残基を側鎖として有するキシロオリゴ糖である（特許文献１）。

ここで、キシロオリゴ糖は、オリゴ糖と食物繊維の両方の生理活性を有する糖である。特に、平均重合度が１２前後のキシロオリゴ糖は食物繊維様の整腸作用を発揮することが知られている。キシロオリゴ糖は、通常、鎖長が長くなるにつれて溶解度が低下する中性糖である。しかし、酸残基を側鎖として導入し、酸性キシロオリゴ糖とすることにより、その溶解度を高めることができる。このような酸性キシロオリゴ糖は機能性食品だけではなく、化粧品や医薬品等への利用も可能な素材としてその応用が期待されている（例えば、特許文献２及び３）。

特許文献１には、キシロオリゴ糖１分子中に少なくとも１つ以上のウロン酸残基を側鎖として有する酸性キシロオリゴ糖であって、平均重合度が８〜１５の酸性キシロオリゴ糖を含む酸性キシロオリゴ糖組成物が開示されている。ここでは、リグノセルロース材料を酵素処理し、キシロオリゴ糖成分とリグニン成分の複合体を得て、次いで、複合体を酸加水分解処理して得られるキシロオリゴ糖混合物から酸性キシロオリゴ糖混合物を分離することで酸性キシロオリゴ糖を得ている。特許文献１では、リグノセルロース材料をバチルス属に由来する中性好熱キシラナーゼで酵素処理することにより比較的平均重合度が大きい酸性キシロオリゴ糖を製造している。

広葉樹のキシランは、天然状態ではキシロース１０個に対して、５-７個の比率で２位又は３位にアセチル基を持つことが知られている（非特許文献１）。また、特許文献４には、酸性キシロオリゴ糖の原料となるキシランが、４位にウロン酸が結合しているとともに３位がアセチル化しているキシロース単位を含むことが開示されている。

特開２００３−１８３３０３号公報 特開２００３−２２１３３９号公報 特開２００３−２２１３０７号公報 国際公開第２０１４／１１４７２３号

株式会社シーエムシー出版、「ウッドケミカルスの技術」、２００７年初版発行、第１０８頁

酸性キシロオリゴ糖を製造する場合、製造工程を効率化し、コストの低減を図ることは重要な課題の一つである。また、酸性キシロオリゴ糖が医薬品原薬製造時の中間体となる場合などには、医薬品原薬を高い収率で得ることができる中間体（原料）であることが望まれる。

本発明の課題は、酸性キシロオリゴ糖の製造方法としてコストが低減された製造方法を提供することである。本発明は、また、医薬品原薬を高い収率で得るための原料となる酸性キシロオリゴ糖の提供を課題とする。

上記の課題を解決するために鋭意検討を行った結果、本発明者らは、酸性キシロオリゴ糖の製造方法において、植物由来原料を解重合する工程を設けることにより、製造コストを低減することができることを見出した。そして、脱アセチル化工程を設けることにより、アセチル基の含量が低減された、酸性キシロオリゴ糖を得て、この、酸性キシロオリゴ糖が高い収率で医薬品原薬を得ることができる原料となることを見出した。
具体的に、本発明は、以下の構成を有する。

［１］植物由来原料を解重合する工程、及び上記工程で得られた生成物の溶液を塩基の添加によりｐＨ１１以上とする脱アセチル化工程を含む、酸性キシロオリゴ糖の製造方法。
［２］上記解重合する工程が、加熱処理工程及び酵素処理工程から選択される少なくともいずれかである［１］に記載の酸性キシロオリゴ糖の製造方法。
［３］上記解重合する工程が、加熱処理工程である［１］又は［２］に記載の酸性キシロオリゴ糖の製造方法。
［４］上記加熱処理工程が非アルカリ性条件下で１２０℃以上に加熱する工程である［３］に記載の酸性キシロオリゴ糖の製造方法。
［５］上記植物由来原料が、木材由来原料である［１］〜［４］のいずれかに記載の酸性キシロオリゴ糖の製造方法。
［６］上記解重合する工程の後に、さらに分離精製工程を含む［１］〜［４］のいずれかに記載の酸性キシロオリゴ糖の製造方法。
［７］上記脱アセチル化工程の後に、さらに粉末化工程を含む［１］〜［６］のいずれかに記載の酸性キシロオリゴ糖の製造方法。
［８］アセチル基含量が０〜５．０質量％である酸性キシロオリゴ糖。
［９］アセチル基含量が０〜０．７質量％である酸性キシロオリゴ糖。
［１０］平均重合度が８未満である［８］又は［９］に記載の酸性キシロオリゴ糖。
［１１］［８］〜［１０］のいずれかに記載の酸性キシロオリゴ糖を硫酸化する工程を含むポリ硫酸ペントサンの製造方法。

本発明により、製造コストが低減された酸性キシロオリゴ糖の製造方法が提供される。本発明の製造方法によれば酸性キシロオリゴ糖を効率良く製造することができる。本発明によれば、酸性キシロオリゴ糖の製造コストの低減が可能となるため、従来品と比較してより安価な酸性キシロオリゴ糖を提供することができる。また、本発明により、硫酸ペントサンを高い収率で得ることができる原料となるアセチル基の含量が低減された酸性キシロオリゴ糖が提供される。

図１は、本発明の酸性キシロオリゴ糖の製造方法の概略を示す図である。 図２は、酸性キシロオリゴ糖の製造方法の一例を説明する図である。

以下において、本発明について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、代表的な実施形態や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に限定されるものではない。

（酸性キシロオリゴ糖）
酸性キシロオリゴ糖は、キシロオリゴ糖１分子中の少なくともいずれかのキシロース単位に、少なくとも１つのウロン酸が結合したものである。すなわち、酸性キシロオリゴ糖は、キシロオリゴ糖１分子中に少なくとも１つ以上のウロン酸残基を側鎖として有するものである。なお、酸性キシロオリゴ糖１分子当たりのウロン酸残基平均数は、１以上３以下であることが好ましく、１以上２以下であることがより好ましい。ここで、酸性キシロオリゴ糖１分子中に含まれるウロン酸残基の数は、カルバゾール硫酸法や四ホウ酸ナトリウムを使用した比色法で測定することができる。

上述の国際公開第２０１４／１１４７２３号及びウッドケミカルスの技術（シーエムシー出版）の記載に基づけば、キシランから得られる公知の酸性キシロオリゴ糖はウロン酸残基とともにアセチル基（−ＣＯＣＨ₃）が結合したキシロース単位を一定量含んでいると考えられる。本発明の酸性キシロオリゴ糖は、アセチル基の含量が低減されており、特に上記のように特定のキシロース単位に結合しているアセチル基含量も低減されている。

具体的には本発明の酸性キシロオリゴ糖のアセチル基含量は０〜５．０質量％であることが好ましい。本発明の酸性キシロオリゴ糖のアセチル基含量は好ましくは０〜２．５質量％、さらに好ましくは０〜１．０質量％、特に好ましくは０〜０．７質量％、最も好ましくは実質的に０質量％である。本発明の酸性キシロオリゴ糖は低アセチル基含量であることによって、後述するポリ硫酸ペントサンの原料として用いたときに高い収率を与える。

酸性キシロオリゴ糖の平均重合度は、特に限定されないが、４０以下であればよく、３０以下であることが好ましい。本発明の製造方法によっては、所望の酸性キシロオリゴ糖の平均重合度を効率良く得ることができる。例えば、上述のように、平均重合度が８未満の酸性キシロオリゴ糖に対する需要があり、本発明の製造方法は平均重合度が８未満（例えば７以下）の酸性キシロオリゴ糖の製造方法として特に好ましい。

酸性キシロオリゴ糖の平均重合度は、２以上であることが好ましく、３以上であることがより好ましい。ここで、酸性キシロオリゴ糖の平均重合度は、酸性キシロオリゴ糖の全糖量を、還元糖量で除すことで算出することができる。
なお、全糖量を算出する際には、まず、酸性キシロオリゴ糖液を５０℃に保ち、１５０００ｒｐｍにて１５分間遠心分離を行う。その後、上清液の全糖量をフェノール硫酸法（「還元糖の定量法」学会出版センター発行）にて定量する。この際、使用する検量線はＤ−キシロース（和光純薬工業）を用いて作成する。また、還元糖量は、ソモジーネルソン法（「還元糖の定量法」学会出版センター発行）にて定量する。この際にも、使用する検量線はＤ−キシロース（和光純薬工業）を用いて作成する。

酸性キシロオリゴ糖の重量平均分子量（Ｍｗ）は、特に限定されるものではないが、例えば、３０００以下であってもよく、２０００以下であってもよい。この場合、酸性キシロオリゴ糖の重量平均分子量（Ｍｗ）の下限値は４００であることが好ましい。
また、酸性キシロオリゴ糖の重量平均分子量（Ｍｗ）は、３０００より大きくてもよく、４０００以上であってもよく、５０００以上であってもよい。

酸性キシロオリゴ糖の数平均分子量（Ｍｎ）は、特に限定されるものではないが、例えば、３０００以下であってもよく、２０００以下であってもよい。この場合、酸性キシロオリゴ糖の数平均分子量（Ｍｎ）の下限値は４００であることが好ましい。
また、酸性キシロオリゴ糖の数平均分子量（Ｍｎ）は、３０００以上であってもよく、４０００以上であってもよく、５０００以上であってもよい。

本発明の酸性キシロオリゴ糖の重量平均分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）は、ＧＰＣ（ゲルパ−ミエーションクロマトグラフィー）により測定することができる。ＧＰＣカラムとしては、ワイエムシィ社製のＹＭＣ−Ｐａｃｋ Ｄｉｏｌ−３００とＹＭＣ−Ｐａｃｋ Ｄｉｏｌ−６０を連結して用いることができる。また、ＧＰＣの条件としては、例えば、下記の条件を採用する。
溶離液： ２５ｍＭリン酸二水素カリウム／２５ｍＭリン酸水素二カリウム／５０ｍＭ塩化カリウム
流速：０．７ｍＬ／分
測定温度：４０℃
検出器：示差屈折率検出器
分析時間：４０分

本発明の酸性キシロオリゴ糖の分散度は、１．０以上１．８以下であることが好ましく、１．０以上１．６以下であることがより好ましい。また、ポリ硫酸ペントサンの分散度は、１．０以上１．４以下であることも好ましい。ここで、酸性キシロオリゴ糖の分散度（Ｄ）は以下の式で算出される。
分散度（Ｄ）＝重量平均分子量（Ｍｗ）／数平均分子量（Ｍｎ）

（酸性キシロオリゴ糖の用途）
特に後述の製造方法で得られる本発明の酸性キシロオリゴ糖は、純度が高く、分子量分布が狭い傾向が見られる。このため、本発明の酸性キシロオリゴ糖は、食品、化粧品、医薬品などの用途に好ましく用いることができる。例えば、酸性キシロオリゴ糖を含む組成物として食品、化粧品、医薬品として提供することができる。
本発明の製造方法により得られる酸性キシロオリゴ糖は、医薬品原薬の中間体としても好ましく用いることができる。特に、本発明の酸性キシロオリゴ糖は、高い収率でポリ硫酸ペントサンを得ることができる原料として好ましく用いられる。

本発明の製造方法では、酸性キシロオリゴ糖の平均重合度の制御が可能であるため、本発明の方法に引き続き、得られた酸性キシロオリゴ糖の硫酸化を行なうことにより、制御された範囲の平均重合度、ひいては制御された範囲の重量平均分子量を有するポリ硫酸ペントサンを得ることができる。

酸性キシロオリゴ糖は硫酸化により分子量が約２．５倍となる。そのため、例えば、重量平均分子量（Ｍｗ）４０００以下のポリ硫酸ペントサンを得るために、重量平均分子量（Ｍｗ）１６００以下（平均重合度約１０以下）の酸性キシロオリゴ糖を用いることができ、重量平均分子量（Ｍｗ）２４００以下のポリ硫酸ペントサンを得るために、重量平均分子量（Ｍｗ）９６０以下（平均重合度約６以下）の酸性キシロオリゴ糖を用いることができる。さらに例えば、重量平均分子量（Ｍｗ）が４０００より大きいポリ硫酸ペントサンを得るために、重量平均分子量（Ｍｗ）が１６００より大きい（平均重合度が約１０より大きい）の酸性キシロオリゴ糖を用いることができる。

（酸性キシロオリゴ糖の製造方法）
本発明の酸性キシロオリゴ糖の製造方法は、植物由来原料を解重合する工程及び脱アセチル化工程を含む。図１に示されているように、本発明の酸性キシロオリゴ糖の製造方法は、植物由来原料を解重合する工程及び脱アセチル化工程をこの順に含んでいればよい。以下、本発明の酸性キシロオリゴ糖の製造方法における植物由来原料及び各工程について説明する。

＜植物由来原料＞
植物由来原料としては、例えば、木材由来原料、種子由来原料、穀物由来原料、果実由来原料等を挙げることができる。また、植物由来原料としては、コットンリンターやコットンリント等のコットン、ケナフや麻、ラミー、稲ワラ等の草本系植物等を用いることもできる。植物由来原料としては、上述した各由来原料を組み合わせて使用してもよい。

中でも、植物由来原料としては、木材由来原料を用いることが好ましい。木材由来原料としては、例えば、針葉樹や広葉樹のような木材原料を挙げることができる。木材由来原料としては、針葉樹及び広葉樹から選択される少なくとも１種を用いることが好ましく、広葉樹を用いることがより好ましい。なお、木材由来原料として、針葉樹と広葉樹を混合したものを用いてもよい。また、木材由来原料としては、樹皮を用いてもよい。

広葉樹としては、ブナ、ユーカリ・グロブラス、ユーカリ・グランディス、ユーカリ・ユーログランディス、ユーカリ・ペリータ、ユーカリ・ブラシアーナ、アカシア・メランシ等を挙げることができる。針葉樹としては、スギ、ヒノキ、マツ、ヒバ、ツガ等が挙げられる。

木材由来原料の容積重は、４５０ｋｇ／ｍ³以上７００ｋｇ／ｍ³以下であることが好ましく、５００ｋｇ／ｍ³以上６５０ｋｇ／ｍ³以下であることがより好ましい。木材由来原料の容積重を上記範囲内とすることにより、酸性キシロオリゴ糖の生産効率をより高めることができる。

木材由来原料は、上述した木材を破砕した木材チップであることが好ましい。植物由来原料として木材チップを用いることにより、植物由来原料の解重合を効率よく進めることができ、酸性キシロオリゴ糖の生産効率を高めることができる。

＜解重合工程＞
本発明の酸性キシロオリゴ糖の製造方法は、植物由来原料を解重合する工程を含む。植物由来原料を解重合する工程を設けることにより、酸性キシロオリゴ糖を効率良く製造することができる。これにより、酸性キシロオリゴ糖の製造コストの低減が可能となり、より安価で酸性キシロオリゴ糖を提供することができる。
植物由来原料を解重合する工程は、植物由来原料を化学的及び／又は物理的に分解し、酸性キシロオリゴ糖を生成する工程である。化学的及び／又は物理的に分解する工程としては、例えば、加熱処理工程、アルカリ処理工程、酸処理工程、酵素処理工程、イオン液体処理工程、触媒処理工程等が挙げられる。中でも、解重合する工程は、加熱処理工程及び酵素処理工程から選択される少なくともいずれかであることが好ましく、加熱処理工程であることがより好ましい。また、加熱処理工程は、加熱加圧工程であってもよい。
解重合工程は、非アルカリ性条件下（本明細書では、ｐＨ９以下、好ましくは８以下、より好ましくは７以下をいう。）で行なわれることが好ましい。

加熱処理工程は、植物由来原料を溶液の存在下で加熱する工程である。このような加熱処理工程では植物由来原料が加水分解されるため、加熱処理工程は加水分解処理工程や前加水分解処理工程と呼ばれることがある。加熱処理工程で用いる溶液は水であることが好ましく、植物由来原料に対する水の割合（質量比）は１：１〜１：１０であることが好ましい。植物由来原料に対する水の割合を上記範囲内とすることにより加水分解反応を効率よく進行させることができる。なお、加熱処理工程で用いられる水は、植物由来原料とは別に添加した水分であってもよいが、その一部は植物由来原料に元々含まれる水分であってもよい。

加熱処理工程では、植物由来原料と水の他に、他の薬品を添加してもよい。他の薬品としては、例えば、アルカリ、酸、キレート剤を挙げることができる。また、スケール防止剤や、ピッチコントロール剤、イオン液体といった多糖の解重合を直接的・間接的に補助する薬品を添加してもよい。

加熱処理工程は、植物由来原料を水の存在下で加熱する工程であるが、この際の加熱温度（液温）は、３０℃以上であることが好ましく、５０℃以上であることがより好ましく、７５℃以上であることがさらに好ましく、９０℃以上であることがよりさらに好ましく、１００℃以上であることが特に好ましく、１２０℃以上であることが最も好ましい。また、加熱温度（液温）は、３００℃以下であることが好ましく、２５０℃以下であることがより好ましく、２００℃以下であることがさらに好ましい。

加熱処理工程における処理時間は処理温度に応じて適宜決定することができる。処理時間は、例えば、５分以上であることが好ましく、１０分以上であることがより好ましく、２０分以上であることがさらに好ましい。なお、下記式で表されるＰファクターは加熱処理時の温度と時間の積でありＰファクターを好ましい範囲内に調整することが好ましい。

上記式において、ＰはＰファクターを表し、Ｔは絶対温度（セルシウス温度（℃）＋２７３．５）を表し、ｔは加熱処理時間を表し、Ｋ_H1(T)／Ｋ_100℃はグリコシド結合の加水分解の相対速度を表す。

加熱処理工程では、Ｐファクターを２００以上とすることが好ましく、２５０以上とすることがより好ましく、３００以上とすることがさらに好ましい。なお、Ｐファクターは１０００以下であることが好ましい。加熱処理工程ではＰファクターを適宜調整することで酸性キシロオリゴ糖の平均重合度を所望の範囲内とすることができ、これにより、得られるポリ硫酸ペントサンの分子量を調整することができる。また、加水分解反応にかかるエネルギー効率を高めることができる。

例えば、Ｐファクターが８００以上１０００以下となる絶対温度及び加熱処理時間の加熱処理工程により平均重合度が８未満程度の酸性キシロオリゴ糖を得ることができる。また、Ｐファクターが１００以上４００以下となる絶対温度及び加熱処理時間の加熱処理工程により重量平均分子量が１８００（平均重合度約１２）〜５０００（平均重合度約３３）程度の酸性キシロオリゴ糖を得ることができる。さらに、Ｐファクターが８００未満４００超となる絶対温度及び加熱処理時間の加熱処理工程により重量平均分子量が１２００（平均重合度約８）超１８００未満（平均重合度約１２）程度の酸性キシロオリゴ糖を得ることができる。

加熱処理工程では、植物由来原料を含む溶液のｐＨは９以下であることが好ましく、８以下であることがより好ましく、７以下であることがさらに好ましい。すなわち、加熱処理工程は、非アルカリ性条件下で行うことが好ましい。なお、上記のｐＨの値は、加熱処理を行う前の溶液のｐＨである。

加熱処理工程では、原料由来の酸が解離し、少なくとも一部で酸加水分解が行われてもよい。植物原料由来の酸としては、例えば、酢酸やギ酸等の有機酸を挙げることができる。この場合、酸加水分解後の植物由来原料を含む溶液のｐＨはさらに低下することとなる。

本発明の製造方法においては、解重合工程は加熱処理工程であることが好ましい。これにより、酸性キシロオリゴ糖の生産効率を高めることができる。加熱処理工程により、従来法と比較して酸性キシロオリゴ糖を得るまでの工程数を大幅に削減することができる。また、非アルカリ性条件下で加熱処理を行なうことにより、酸性キシロオリゴ糖にヘキセンウロン酸が置換することがなく、着色が抑制された酸性キシロオリゴ糖を効率よく生産することができる。

本発明においては、解重合工程は加熱処理工程であることが好ましいが、加熱処理工程以外の工程を採用することもできる。例えば、解重合工程が酵素処理工程である場合は、解重合工程は植物由来原料と酵素を混合する工程を含む。酵素としては、例えば、ヘミセルラーゼ等用いることができる。具体的には、商品名セルロシンＨＣ１００（エイチビィアイ社製）、商品名セルロシンＴＰ２５（エイチビィアイ社製）、商品名セルロシンＨＣ（エイチビィアイ社製）、商品名カルタザイム（クラリアント社製）、商品名エコパルプ（ローム・エンザイム社製）、商品名スミチーム（新日本化学工業社製）、パルプザイム（ノボノルディクス社製）、マルチフェクト７２０（ジェネンコア社）などの市販の酵素製剤や、トリコデルマ属、テルモミセス属、オウレオバシヂウム属、ストレプトミセス属、アスペルギルス属、クロストリジウム属、バチルス属、テルモトガ属、テルモアスクス属、カルドセラム属、テルモモノスポラ属などの微生物により生産されるキシラナーゼを使用することができる。

酵素処理工程では、植物由来原料と水を混合した溶液に酵素を添加する。この際の溶液の温度は、１０℃以上９０℃以下であることが好ましく、３０℃以上６０℃以下であることがより好ましい。なお、溶液の温度は、用いる酵素の至適温度に近い温度であることが好ましい。また、溶液のｐＨも酵素の活性が高まるような範囲に調整することが好ましく、例えばｐＨを３以上１０以下に調整することが好ましい。

また、解重合工程がアルカリ処理工程や酸処理工程である場合は、植物由来原料と、アルカリ溶液又は酸溶液を混合する工程を含む。アルカリ処理工程では、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムを添加することが好ましい。また、酸処理工程では、塩酸、硫酸、酢酸等を添加することが好ましい。なお、この場合も適宜加熱や加圧を行ってもよい。

解重合工程が、酵素処理工程、アルカリ処理工程及び酸処理工程から選択される少なくともいずれかである場合は、該処理工程の後に、さらに圧搾工程、抽出工程、加熱工程、濾過工程、分離工程、精製工程、濃縮工程、脱塩工程等が設けられる場合がある。また、該処理工程の後に、低分子化工程を設ける必要がある場合もある。なお、その他の工程としては、特開２００３−１８３３０３号公報に記載された工程を挙げることができ、これらの内容は本明細書に取り込まれる。

＜濾過工程＞
上述したような解重合工程の反応終了後には、植物由来原料の固形分と、固形分を除く溶液は分離される。具体的には、解重合工程の後に濾過工程を設けることにより、パルプ原料となる固形分と、濾液に分離される。なお、パルプ原料となる固形分は、後工程として蒸解工程等を経ることでセルロース原料（溶解パルプ）となる。

回収した濾液は、ガス層と液層に分けることができる。ガス層には、フルフラール類が多く含まれるため、これらを回収することでフルフラール類を単離することができる。一方、液層には、酸性キシロオリゴ糖や中性キシロオリゴ糖を含むヘミセルロースが多く含まれている。後述する工程において、この液層に含まれる酸性キシロオリゴ糖を分離精製することができる。

＜分離精製工程＞
本発明の酸性キシロオリゴ糖の製造方法は、解重合工程の後に、さらに分離精製する工程を含むことが好ましい。なお、解重合する工程の直後に分離精製工程を設けてもよいが、解重合する工程の後に濾過工程を設け、得られた濾液から酸性キシロオリゴ糖を分離精製する工程を設けることが好ましい。濾過工程は分離精製工程の一部として設けられていてもよいし、図２に示されるように、解重合工程と分離精製工程の間に濾過工程が設けられていてもよい。分離精製工程は、酸性キシロオリゴ糖を分離精製する工程である。濾過工程で得られた濾液には、酸性キシロオリゴ糖の他に中性キシロオリゴ糖などが含まれているため、分離精製工程はこれらの他の糖類を必要に応じて除去する工程でもある。

分離精製工程では、例えば、イオン交換クロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィー、ゲル濾過、イオン交換処理、ＮＦ膜処理、ＵＦ膜処理、ＲＯ膜処理、活性炭処理等の方法を採用することが好ましい。分離精製工程では、上記方法を複数組み合わせて行うことも好ましい。中でも、分離精製工程においてイオン交換クロマトグラフィーを行うことにより、酸性キシロオリゴ糖を選択的に分離精製することができる。イオン交換クロマトグラフィーでは、酸性キシロオリゴ糖を吸着することにより、糖液（濾液）から酸性キシロオリゴ糖を主に取り出すことができる。具体的には、糖液をまず強陽イオン交換樹脂にて処理し、糖液中の金属イオンを除去する。次いで、強陰イオン交換樹脂を用いて糖液中の硫酸イオンなどを除去する。そして、弱陰イオン交換樹脂で処理し、酸性キシロオリゴ糖を樹脂に吸着させる。樹脂に吸着した酸性オリゴ糖を、低濃度の塩（ＮａＣｌ、ＣａＣｌ₂、ＫＣｌ、ＭｇＣｌ₂など）によって溶出させることにより、夾雑物の少ない酸性キシロオリゴ糖液を得ることができる。

＜濃縮工程＞
図２に示されているように、本発明の酸性キシロオリゴ糖の製造方法においては、解重合工程と分離精製工程の間に濃縮工程が設けられることが好ましい。なお、濃縮工程は、解重合工程の後に設けられる濾過工程の後工程であって、分離精製工程の前工程として設けられることがより好ましい。このような濃縮工程を設けることにより、分離精製工程をより効率良く行うことができ、酸性キシロオリゴ糖の生産効率を高めることができる。

濃縮工程としては、例えば、ＮＦ膜、限外濾過膜、逆浸透膜等を用いた膜処理工程や、エバポレーション等を用いた濃縮工程等を挙げることができる。

濃縮工程では、酸性キシロオリゴ糖の含有量が、濃縮液の全質量に対して１０％以上８０％以下となるように濃縮することが好ましく、２０％以上６０％以下となるように濃縮することが好ましい。

＜脱アセチル化工程＞
本発明の酸性キシロオリゴ糖の製造方法は、脱アセチル化工程を含む。脱アセチル化工程は解重合工程の後のいずれかの段階に含まれていればよい。脱アセチル化工程を含むことにより、本発明の製造方法によって、低アセチル基含量の酸性キシロオリゴ糖を得ることができる。

脱アセチル化工程は、塩基の添加によりｐＨ１１以上とする工程である。具体的には、脱アセチル化工程は、酸性キシロオリゴ糖等の、植物由来原料をもとに得られた物質を含む溶液（本明細書においては、「酸性キシロオリゴ糖等を含む溶液」とも呼ぶ。）をｐＨ１１以上とするために塩基を添加する工程である。脱アセチル化工程においては、解重合後に得られる溶液、濾過工程で得られる濾液、又は分離精製工程後の酸性キシロオリゴ糖を含む溶液等がｐＨ１１以上とされていればよい。すなわち、上記解重合工程を経て得られた生成物（脱アセチル化前の酸性キシロオリゴ糖）を含む溶液に塩基が添加されｐＨ１１以上とされていればよい。本明細書において酸性キシロオリゴ糖を含む溶液を酸性キシロオリゴ糖液ということもある。上記溶液は水溶液であることが好ましい。

脱アセチル化工程で適用されるｐＨは１１〜１４であることが好ましく、１２〜１３がより好ましい。酸性キシロオリゴ糖を含む溶液は、０．５時間以上ｐＨ１１以上で維持することが好ましく、１．０時間以上ｐＨ１１以上で維持することがより好ましく、２．０時間以上ｐＨ１１以上で維持することがさらに好ましく、３．０時間以上ｐＨ１１以上で維持することが特に好ましい。特にｐＨが１２未満のときは１．０時間以上維持することが好ましい。特に好ましい条件としてはｐＨ１２〜１３で３時間以上維持する条件を挙げることができる。

上記のｐＨに維持する間、上記溶液は、撹拌されていることが好ましい。上記のｐＨに維持する間の温度条件は特に限定されないが、室温であることが好ましい。

脱アセチル化工程において用いられる塩基は目的のｐＨが達成できる限り特に限定されないが、水酸化ナトリウムが好ましい。

脱アセチル化工程は、上記のｐＨでの維持後、塩基の添加によりｐＨ１１以上となった酸性キシロオリゴ糖を含む溶液を、ｐＨ１１未満に調整するｐＨ調整工程を含んでいてもよい。ｐＨ調整工程では、例えば、ｐＨ９以下、ｐＨ８以下、ｐＨ７以下、ｐＨ６以下、ｐＨ５以下、ｐＨ４以下等に調整されればよい。調整は酸の添加により行なわれればよい。酸としては塩酸が挙げられる。

脱アセチル化工程は、上記ｐＨ調整工程の後に脱塩工程を含むことも好ましい。脱塩は例えば透析膜やＮＦ膜を用いて行なうことができる。

脱アセチル化工程は、さらにその後の処理のために生成物を粉末化する工程を含んでいてもよい。

＜脱水工程＞
本発明の製造方法では、酸性キシロオリゴ糖は、酸性キシロオリゴ糖液として得てもよいが、脱水工程を経ることにより、酸性キシロオリゴ糖濃縮物や酸性キシロオリゴ糖粉末として得てもよい。酸性キシロオリゴ糖粉末を製造する場合は、図２に示されるように、脱アセチル化工程の後に、さらに粉末化工程を設けることが好ましい。

粉末化工程では、脱アセチル化工程で得られた酸性キシロオリゴ糖液を、例えば、スプレードライヤー、凍結乾燥機、熱風乾燥機、水溶性の有機溶媒等を用いて処理することにより、酸性キシロオリゴ糖粉末を得ることができる。

以下に実施例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。

（参考例）
＜酸性キシロオリゴ糖の製造＞
木材チップ（広葉樹）１０質量部に対して、水を４０質量部添加し、１６０℃で３時間加熱処理を行った。その後、スクリュープレス（新菱製作所製：２５０×１０００ＳＰＨ−ＥＮ）にて固液分離を行い、濾液を回収した。濾液をミクロンレート１μｍのバッグフィルター（ＩＳＰフィルターズ社製）で濾過し、活性炭（三倉化成社製：ＰＭ−ＳＸ）を５質量部添加して５０℃で２時間処理した後、更にミクロンレート０．２μｍのセラミックフィルター（日本ポール社製）で活性炭ごと濾過し、清澄な濾液を回収した。清澄濾液を逆浸透膜（日東電工社製：ＮＴＲ−７４５０）で２０倍に濃縮して濃縮糖液を得た後、その濃縮糖液を、ＳＶ１．５で強カチオン樹脂（三菱化学社製：ＰＫ−２１８）、弱アニオン樹脂（三菱化学社製：ＷＡ３０）、強カチオン樹脂（三菱化学社製：ＰＫ−２１８）、弱アニオン樹脂（三菱化学社製：ＷＡ３０）からなる４床４塔式のイオン交換樹脂に通液し、２塔目及び４塔目の弱アニオン樹脂に酸性キシロオリゴ糖を吸着させ、その後５０ｍＭ塩化ナトリウム水溶液をＳＶ１．５で２塔目及び４塔目に通液することにより、酸性キシロオリゴ糖溶液を回収した。その後、得られた酸性キシロオリゴ糖液は、スプレードライヤー（大川原工業社製）を用いて粉末化した。

＜酸性キシロオリゴ糖の平均重合度＞
粉末化した酸性キシロオリゴ糖１質量部に対して、１０００質量部の水を添加し、サンプル糖液とした。このサンプル糖液を５０℃に保ち、０．４５μｍのフィルターで濾過した濾液の全糖量を還元糖量（共にキシロース換算）で割って平均重合度を求めた。
なお、全糖量は、検量線をＤ−キシロース（和光純薬工業）を用いて作成し、フェノール硫酸法（「還元糖の定量法」学会出版センター発行）にて定量した。また、還元糖量は、検量線をＤ−キシロース（和光純薬工業）を用いて作成し、ソモジーネルソン法（「還元糖の定量法」学会出版センター発行）にて定量した。
その結果、酸性キシロオリゴ糖の平均重合度は６であった。

上記の通り、平均重合度８未満の酸性キシロオリゴ糖を得ることができた。行なった製造方法は、工程数が少なく、製造が非常に容易であった。また、酸性キシロオリゴ糖の生産コストを大幅に削減することが可能となった。

（実施例１）
＜酸性キシロオリゴ糖の製造＞
上記参考例と同様の手順で通液後に得られた平均重合度６の酸性キシロオリゴ糖（脱アセチル化前）溶液に、表に記載のｐＨとなるように水酸化ナトリウムを添加し、表に記載の時間撹拌して脱アセチル化を行った。得られた液に、ｐＨ５未満となるように塩酸を添加し透析膜（ＳＰＥＣＴＲＵＭ社製：スペクトラ/ポア）で脱塩を行った。得られた酸性キシロオリゴ糖液は凍結乾燥機（ＥＹＥＬＡ社製）を用いて粉末化した。

＜ポリ硫酸ペントサンナトリウムの製造＞
１００ｍＬセパラブルフラスコにＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド１０ｍＬ、三酸化硫黄・ピリジン錯体２．４ｇ及び前述の方法で製造した酸性キシロオリゴ糖粉末０．３ｇを加えて４０℃で３時間反応を行った。冷却後、得られた反応混合物を５００ｍＬのエタノール中に滴下し、生成した沈殿物をろ別し、水３０ｍＬを加えて溶かした。この液に水酸化ナトリウム溶液を加えてｐＨが１０になるように調整した。この液を５００ｍＬのエタノール中に滴下して得られた析出物をろ別した。その後、析出物を５０ｍＬの水を加えて溶解し、活性炭を加えて攪拌した後ろ過した。ろ液をエバポレーターで濃縮し、凍結乾燥機（ＥＹＥＬＡ社製）を用いて粉末化した。

＜アセチル基含量＞
３−トリメチルシリルプロピオン酸ナトリウムー２,２,３,３―ｄ４（ＩＳＯＴＥＣ社）３５ｍｇを重水（関東化学社）に溶解し、２５ｍＬメスフラスコを用いてメスアップし、内標準溶液を作成した。実施例及び比較例のペントサンポリ硫酸ナトリウムを３０ｍｇ秤量し、内標準溶液１ｍＬに溶解してＮＭＲ用溶液を調整した。得られた溶液をＮＭＲサンプルチューブ（関東化学社）に移し、ＦＴ−ＮＭＲ（ＪＮＭ−ＬＡ４００：日本電子社）により¹Ｈ−ＮＭＲ測定を行った。内標準物質のトリメチルシリル基ピークと、ペントサンポリ硫酸ナトリウムのアセチル基ピークの積分比より、アセチル基含量を算出した。
得られたポリ硫酸ペントサンナトリウムのアセチル基含量に２．５を乗じて原料の酸性キシロオリゴ糖のアセチル基含量を算出した。

＜重量平均分子量＞
表１に記載のポリ硫酸ペントサンナトリウムの重量平均分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）を、ＧＰＣ（ゲルパ−ミエーションクロマトグラフィー）により測定した。ＧＰＣカラムとしては、ワイエムシィ社製のＹＭＣ−Ｐａｃｋ Ｄｉｏｌ−３００とＹＭＣ−Ｐａｃｋ Ｄｉｏｌ−６０を連結して用い、下記の条件で測定した。
溶離液： ２５ｍＭリン酸二水素カリウム／２５ｍＭリン酸水素二カリウム／５０ｍＭ塩化カリウム
流速：０．７ｍＬ／分
測定温度：４０℃
検出器：示差屈折率検出器
分析時間：４０分

＜硫黄含量＞
日本薬局方に収載されている酸素フラスコ燃焼法にてポリ硫酸ペントサンナトリウムの硫黄含量を測定した。
＜抗Ｘａ活性＞
テストチーム（登録商標）ヘパリンＳ（積水メディカル社製）を使用してポリ硫酸ペントサンナトリウムの抗Ｘａ活性を測定した。
＜抗ＩＩａ活性＞
Ｂｉｏｐｈｅｎ ｈｅｐａｒｉｎ ａｎｔｉ−ＩＩａ（Ｈｙｐｈｅｎ Ｂｉｏｍｅｄ社製）を使用してポリ硫酸ペントサンナトリウムの抗ＩＩａ活性を測定した。

比較例１及び実施例５それぞれの条件で、酸性キシロオリゴ糖粉末からポリ硫酸ペントサンナトリウム粉末を得る際の収率をそれぞれ確認した。結果を表２に示す。

表１及び表２に示す結果から、アセチル基含量が低減された酸性キシロオリゴ糖を用いて、医薬用途に用いることができるポリ硫酸ペントサンナトリウムが高収率で得られることがわかる。

Claims (11)

1. 植物由来原料を解重合する工程、及び前記工程で得られた生成物の溶液を塩基の添加によりｐＨ１１以上とする脱アセチル化工程を含む、酸性キシロオリゴ糖の製造方法。
2. 前記解重合する工程が、加熱処理工程及び酵素処理工程から選択される少なくともいずれかである請求項１に記載の酸性キシロオリゴ糖の製造方法。
3. 前記解重合する工程が、加熱処理工程である請求項１又は２に記載の酸性キシロオリゴ糖の製造方法。
4. 前記加熱処理工程が非アルカリ性条件下で１２０℃以上に加熱する工程である請求項３に記載の酸性キシロオリゴ糖の製造方法。
5. 前記植物由来原料が、木材由来原料である請求項１〜４のいずれか１項に記載の酸性キシロオリゴ糖の製造方法。
6. 前記解重合する工程の後に、さらに分離精製工程を含む請求項１〜４のいずれか１項に記載の酸性キシロオリゴ糖の製造方法。
7. 前記脱アセチル化工程の後に、さらに粉末化工程を含む請求項１〜６のいずれか１項に記載の酸性キシロオリゴ糖の製造方法。
8. アセチル基含量が０〜５．０質量％である酸性キシロオリゴ糖。
9. アセチル基含量が０〜０．７質量％である酸性キシロオリゴ糖。
10. 平均重合度が８未満である請求項８又は９に記載の酸性キシロオリゴ糖。
11. 請求項８〜１０のいずれか１項に記載の酸性キシロオリゴ糖を硫酸化する工程を含むポリ硫酸ペントサンの製造方法。

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