KR100943835B1 - Method for the recovery of sugars - Google Patents

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다니스코 스위트너스 오와이
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Abstract

The invention relates to a chromatographic separation process of recovering mannose with high purity. The invention is based on the use of a chromatographic separation resin including a resin which is at least partly in a Ba<2+> form resin and a resin which is in other than Ba<2+> form.

Description

당의 회수 방법 {Method for the recovery of sugars} {Method for the recovery of sugars}             

본 발명은 탄수화물, 특히 당을 포함하는 혼합물로부터 탄수화물, 특히 당을 분리하는 크로마토그래피 분리 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따라 처리되는 혼합물은 전형적으로 탄수화물/당을 포함하는 바이오매스(biomass) 유래의 용액이다. 특히, 본 발명은 설파이트 펄프 폐액과 같은 바이오매스 유래의 용액으로부터 고순도의 만노즈를 회수하는 크로마토그래피 분리 방법을 제공한다. 만노즈는 결정 형태 또는 용액 형태로 회수될 수 있다. 청구된 만노즈의 회수 방법은 분리 수지로서 Ba2+ 형태의 수지 및 Ba2+ 형태 이외의 수지의 배합의 사용에 근거하며, 그 후 필요에 따라 만노즈를 결정화한다. 본 발명의 분리 방법과 관련하여, 바이오매스 유래의 출발 용액의 조성에 따라 부산물로서 크실로즈 및 아라비노즈 생성물을 수득할 수도 있다.The present invention relates to a chromatographic separation method for separating carbohydrates, in particular sugars, from a mixture comprising carbohydrates, in particular sugars. The mixture treated according to the invention is typically a solution from biomass comprising carbohydrates / sugars. In particular, the present invention provides a chromatographic separation method for recovering high purity mannose from a solution derived from biomass such as sulfite pulp waste liquor. Mannose can be recovered in crystalline form or in solution form. The claimed method of recovering mannose is based on the use of a combination of a resin in the form of Ba 2+ and a resin other than the Ba 2+ form as a separation resin, which then crystallizes the mannose as necessary. In connection with the separation process of the present invention, xylose and arabinose products may also be obtained as by-products depending on the composition of the starting solution from the biomass.

만노즈는 예컨대 여러 가지 약제학적 용도에 유용하다. 이는 여러 가지 약제학적 생성물을 위한 출발 물질 또는 원료 물질로서 사용될 수 있다. 만노즈는 또한 뇨 감염 및 정맥내 염증 상태의 치료에서 치료학적으로 유용하다. 식품 기술에서, 만노즈는 예를 들면 이른바 Positech 응용(식품 생성물의 GMO 시험)에 유용 하다.Mannose is useful, for example, for various pharmaceutical uses. It can be used as starting material or raw material for various pharmaceutical products. Mannose is also therapeutically useful in the treatment of urinary infections and intravenous inflammatory conditions. In food technology, mannose is useful, for example, in so-called Positech applications (GMO testing of food products).

만노즈는 또한 다양한 약제학적 용도를 갖는 만니톨의 생산을 위한 원료 물질로서도 유용하다.Mannose is also useful as a raw material for the production of mannitol with various pharmaceutical uses.

만노즈는 만노즈가 다른 탄수화물 및 리그닌 성분들과의 혼합물로 존재하는 목재 공급원으로부터 회수될 수 있다. 목재 및 기타의 식물-기재 물질에서, 만노즈는 전형적으로 헤미셀룰로오스와 같은 중합체 형태, 가장 흔하게는 글루코만난, 갈락토글루코만난 및 갈락토만난 내의 글루코즈 및/또는 갈락토즈를 갖는 이종 중합체로서 발견된다. 연질목 펄핑 공정으로부터 수득한 폐액에는 만노즈가 특히 풍부하다. 만노즈는 또한 식물 상아야자 열매 및 특정 해초로부터도 회수된다.Mannose can be recovered from a wood source where mannose is present in a mixture with other carbohydrate and lignin components. In wood and other plant-based materials, mannose is typically found as heterogeneous polymers with polymer forms such as hemicellulose, most often glucose and / or galactose in glucomannan, galactoglucomannan and galactomannan. The waste liquor obtained from the softwood pulping process is particularly rich in mannose. Mannose is also recovered from vegetable palm fruit and certain seaweeds.

식물 기재 물질로부터 고순도의 만노즈를 회수하는 것은 당해 기술 분야에서 문제로 나타났다.Recovery of high purity mannose from plant based materials has been a problem in the art.

Jones, J.K.N 및 Wall, R.A.[참고: Canadian Journal of Organic Chemistry 38(1960), pp. 2290 to 2294]는 이온 교환 수지를 사용한 합성 당 혼합물 및 식물 추출물로부터 당의 분리 방법을 개시하였다. 이 방법은 설폰산의 중성 염 형태의 이온 교환 수지를 사용한 D-만노즈 및 D-만니톨을 포함한 단당류 혼합물의 분리에 관한 것이다. 분리 수지로서 Ba2+ 형태의 Dowex 50W X8 수지가 사용된다.Jones, JKN and Wall, RA, Canadian Journal of Organic Chemistry 38 (1960), pp. 2290 to 2294 disclose a method of separating sugars from synthetic sugar mixtures and plant extracts using ion exchange resins. This method relates to the separation of a monosaccharide mixture comprising D-mannose and D-mannitol using an ion exchange resin in the form of a neutral salt of sulfonic acid. As the separation resin, Dowex 50W X8 resin of the Ba 2+ form is used.

Larsson, L.I 및 Samuelsson, O.[참고: Acta Chemica Scandinavica 19(1965), pp. 1357 to 1364]는 이온 교환 수지를 사용하여 목재 가수분해물 중에 존재하는 단당류를 자동적으로 분리하는 방법을 개시하였다. 용리액으로서 에탄올을 사용한 설페이트 형태의 강염기성 음이온 교환 수지 상의 분배 크로마토그래피에 의한 D-만노즈를 포함한 16종의 단당류의 분리가 연구되었다. Larsson, L.I and Samuelsson, O., Acta Chemica Scandinavica 19 (1965), pp. 1357 to 1364 discloses a method for automatically separating monosaccharides present in wood hydrolysates using ion exchange resins. Separation of 16 monosaccharides including D-mannose by partition chromatography on sulfate-based strong basic anion exchange resin using ethanol as eluent was studied.

추가로, 단당류의 단리를 위한 이온 교환기의 사용이 비설파이트 포화 수지를 함유한 컬럼 상에서의 당의 거동을 조사하기 위한 목적으로 연구된 바 있다. 예를 들면, 프룩토즈, 글루코즈 및 만노즈를 분리하기 위하여 비설파이트 형태의 이온 교환기(Amberlite IRA-400)가 사용되었다. 이 연구의 실제적 결과로서, 설파이트 폐액 내의 감소된 당을 측정하는 개선된 방법이 제안된다.In addition, the use of ion exchangers for the isolation of monosaccharides has been studied for the purpose of investigating the behavior of sugars on columns containing nonsulfite saturated resins. For example, a nonsulfite type ion exchanger (Amberlite IRA-400) was used to separate fructose, glucose and mannose. As a practical result of this study, an improved method of measuring the reduced sugar in sulfite waste liquor is proposed.

알루미늄 옥사이드 및 D-만노즈를 포함한 단당류 수용액 사이에서 발견되는 상호 작용도 또한 연구되었다. 알루미나의 적합한 선택에 의해 당의 분리는 예비적 및 분석적 규모로 용이하고 신속하게 달성될 수 있음을 제안한다.The interactions found between aqueous solutions of monosaccharides including aluminum oxide and D-mannose have also been studied. By suitable selection of alumina it is proposed that the separation of sugars can be easily and quickly achieved on a preliminary and analytical scale.

또한 만노즈 유도체를 통해 다양한 공급원으로부터 만노즈를 회수하는 방법이 공지된다. Fujita, T 및 Sato, T[참고: Bull. Chem. Soc. Japan 33(1960) 353]는 N-페닐-D-만노피라노실아민을 통한 D-만노즈의 회수를 개시하였다. N-페닐-D-만노피라노실아민은 매우 안정하고 수불용성이어서 심지어 매우 불순한 원료 물질로부터 D-만노즈를 단리하는 데에도 추천할 만하다고 개시하고 있다.It is also known to recover mannose from various sources via mannose derivatives. Fujita, T and Sato, T [see Bull. Chem. Soc. Japan 33 (1960) 353 discloses the recovery of D-mannose through N-phenyl-D-mannopyranosylamine. N-phenyl-D-mannopyranosylamine is disclosed to be highly stable and water insoluble and therefore even recommended for isolating D-mannose from very impure raw materials.

Herrick, F.W., Casebier, R.L., Hamilton, J.K. 및 Wilson, J.D.[참고: "Mannose chemicals", Applied Polymer Symposium No.28 (1975), pp. 93 to 108]는 설파이트 폐액과 같은 목재 공급원(만노즈는 다른 탄수화물 및 리그닌 분획을 함유한 혼합물의 주요 성분임)으로부터 만노즈 또는 이의 유도체의 경제적 회수 방법의 개발에 관련된 연구를 개시하였다. 이 연구의 주요한 성과는 몇몇 원료 물질 로부터 나트륨 만노즈 비설파이트 및 메틸 만노사이드의 회수 방법의 개발이었다. 조악한 혼합물로부터 두 가지 경로를 통한 만노즈의 회수 공정이 개발되었다: (1) 단량체 목재 당 혼합물의 나트륨 비설파이트 부가물의 형성, 나트륨 만노즈 비설파이트의 결정화 및 분리, 및 이 중간체로부터의 만노즈의 재생, 및 (2) 조악한 혼합 당 중합체 또는 단량체의 글리코시드화를 동반하는 무수 메탄올리시스(methanolysis), 메틸 α-D 만노사이드의 결정화 및 분리, 및 이 중간체로부터의 만노즈의 재생. 이들 만노즈의 회수 공정은 실제로 수행하기에 매우 번거롭다는 단점을 갖는다.Herrick, F.W., Casebier, R.L., Hamilton, J.K. And Wilson, J.D., "Mannose chemicals", Applied Polymer Symposium No. 28 (1975), pp. 93 to 108 discloses the development of a method for the economic recovery of mannose or its derivatives from a wood source such as sulfite waste liquor (mannose is a major component of a mixture containing other carbohydrates and lignin fractions). The main achievement of this study was the development of recovery methods for sodium mannose bisulfite and methyl mannosides from several raw materials. Recovery processes of mannose from coarse mixtures have been developed through two routes: (1) formation of sodium bisulfite adducts of the mixture of monomeric wood sugars, crystallization and separation of sodium mannose bisulfite, and of mannose from this intermediate Regeneration, and (2) anhydrous methanolysis with glycosidation of coarse mixed sugar polymers or monomers, crystallization and separation of methyl α-D mannosides, and regeneration of mannose from this intermediate. These mannose recovery processes have the disadvantage of being very cumbersome to carry out in practice.

Sinner, M, Simatupang, M.H. 및 Dietrichs, H.H.[참고: "Automated Quantitative Analysis of Wood Carbohydrates by Borate Complex Ion Exchange Cromatography", Wood Science and Technology, 1975, pp. 307 to 322]는 보레이트 착이온 교환 크로마토그래피를 통한 목재 다당류의 산성 및 효소적 가수분해물로부터의 당의 자동화된 간단한 분석적 분리 및 정량적 측정 방법을 개시하였다. 이 방법으로 분리된 당은 만노즈, 프룩토즈, 아라비노즈, 갈락토즈, 크실로즈, 글루코즈, 및 크실로비오스, 셀로비오스 및 수크로스와 같은 이당류를 포함한다.Sinner, M, Simatupang, M.H. And Dietrichs, H.H., “Automated Quantitative Analysis of Wood Carbohydrates by Borate Complex Ion Exchange Cromatography,” Wood Science and Technology, 1975, pp. 307 to 322 disclose a method for automated and simple analytical separation and quantitative determination of sugars from acidic and enzymatic hydrolysates of wood polysaccharides via borate complex ion exchange chromatography. Sugars separated in this way include mannose, fructose, arabinose, galactose, xylose, glucose, and disaccharides such as xylobiose, cellobiose and sucrose.

영국 특허 제1 540 556호[참고: ICI Americas, 1979년 2월 14일 공개]는 수용액 내에 존재하는 글루코즈로부터의 만노즈의 분리 방법에 관련된 것이다. 글루코즈 및 만노즈의 출발 혼합물은 전형적으로 수용액 내의 글루코즈의 에피머화(epimerization)에 의해 수득된다. 글루코즈로부터의 만노즈의 분리는 전형적으로 Ca2+, Sr2+ 또는 Ba2+ 형태와 같은 알칼리 토금속염 형태의 양이온 교환 수지를 사용하여 수행된다. 양이온 교환 수지는 바람직하게 강산의 양이온 교환 수지, 전형적으로 스티렌 디비닐벤젠 기재의 수지이다.British Patent 1 540 556 (ICI Americas, published February 14, 1979) relates to a process for separating mannose from glucose present in an aqueous solution. Starting mixtures of glucose and mannose are typically obtained by epimerization of glucose in aqueous solution. Separation of mannose from glucose is typically carried out using cation exchange resins in the form of alkaline earth metal salts, such as Ca 2+ , Sr 2+ or Ba 2+ forms. Cation exchange resins are preferably cation exchange resins of strong acids, typically based on styrene divinylbenzene.

Hassi, R., Tikka, P. 및 Sjostrom, E.[참고: "Recovery of Lignosulphonates and Sugars from Spent Sulphite Liquors by Ion Exclusion Chromatography", 1982 International Sulfite Pulping Conference, Sheraton Centre Hotel, Toronto, Ontario, October 20~22, pp. 165 to 170]에 의해 리그노설포네이트로부터의 당의 분리가 개시되었다. 설파이트 폐액에 존재하는 만노즈를 포함한 리그노설포네이트 및 당의 분획화법에 강산 양이온 교환 수지 상의 이온 교환 크로마토그래피가 적용되었다. 시험에 사용된 수지는 강산 겔 타입 폴리스티렌 양이온 교환 수지(Amberlite IR-120, Ca2+ 형태)였다. 당 분획은 만니톨 제조를 위한 원료 물질 공급원으로서 사용될 수 있다고 제안되었다. Hassi, R., Tikka, P. and Sjostrom, E. [Note: "Recovery of Lignosulphonates and Sugars from Spent Sulphite Liquors by Ion Exclusion Chromatography", 1982 International Sulfite Pulping Conference, Sheraton Center Hotel, Toronto, Ontario, October 20-- 22, pp. 165 to 170, the separation of sugars from lignosulfonates is disclosed. Ion exchange chromatography on strong acid cation exchange resins was applied to fractionation of lignosulfonates and sugars, including mannose present in the sulfite waste liquor. The resin used in the test was a strong acid gel type polystyrene cation exchange resin (Amberlite IR-120, Ca 2+ form). It has been suggested that the sugar fraction can be used as a source of raw material for the production of mannitol.

핀란드 특허 제78734호[참고: Suomen Sokeri Oy, 1987년 4월 5일 공개]는 설파이트 펄프 폐액으로부터의 당 및 리그노설포네이트의 다단계 분리 방법에 관한 것이다. 이 방법은 설파이트 펄프 폐액을 금속염 형태의 분리 수지, 전형적으로 Ca2+ 형태의 강산 양이온 교환 수지를 포함한 크로마토그래피 컬럼에 도입하는 단계, 컬럼을 물로 용출시켜서 리그노설포네이트 풍부 분획 및 당 풍부 분획을 회수하는 단계, 및 수득한 당 풍부 분획을 1가 금속염 형태, 전형적으로 Na+ 형태의 분 리 수지를 포함한 다른 크로마토그래피 컬럼에 도입하는 단계를 포함한다. 리그노설포네이트를 함유하지 않는 당 분획이 수득된다.Finnish patent No. 78734 (Sumen Sokeri Oy, published April 5, 1987) relates to a multistage separation process of sugar and lignosulfonate from sulfite pulp waste liquor. The process involves the introduction of a sulfite pulp waste solution into a chromatography column comprising a separation resin in the form of a metal salt, typically a strong acid cation exchange resin in the form of Ca 2+ , eluting the column with water to give a lignosulfonate rich fraction and a sugar rich fraction. Recovering, and introducing the obtained sugar rich fraction into another chromatography column comprising a separation resin in the form of a monovalent metal salt, typically in the form of Na + . A sugar fraction is obtained that does not contain lignosulfonate.

국제 특허 공개 WO 제96/27029호[참고: Xyrofin Oy, 1996년 9월 6일 공개]는 당과 같은 유기 화합물을 실질적으로 핵형성에 의해 결정화함으로써 용액으로부터 유기 화합물을 회수하는 방법에 관한 것이다. 만노즈는 예를 들면 핵형성 결정화 방법에 의해 회수될 수 있다고 제안한다.WO 96/27029 (Xyrofin Oy, published 6 September 1996) relates to a method for recovering organic compounds from solution by crystallizing organic compounds such as sugars substantially by nucleation. Mannose suggests that it can be recovered by, for example, a nucleation crystallization method.

핀란드 특허 제97 625호[참고: Xyrofin Oy, 1996년 3월 5일 공개]는 크실로즈의 결정화 방법을 개시한다. 이 방법에서, 크실로즈는 용액으로부터 결정화에 의해 회수되는데, 이때 크실로즈 순도가 비교적 낮다. 특히, 이 방법은 바이오매스 유래된 용액으로부터의 크실로즈의 회수에 관한 것이다.Finnish patent 97 625 (Xyrofin Oy, published March 5, 1996) discloses a method for crystallization of xylose. In this method, xylose is recovered from the solution by crystallization, with xylose purity being relatively low. In particular, this method relates to the recovery of xylose from biomass derived solutions.

국제 특허 공개 제99/10542호[참고: Cultor Corporation, 1999년 3월 4일 공개]는 분리 수지로서 1가 금속 형태의 양이온 교환기를 사용한 크로마토그래피 분리법에 의한 사탕 무우 펄프로부터의 L-아라비오노즈의 회수 방법을 개시한다. 이렇게 수득된 L-아라비노즈 용액은 양이온 및 음이온 교환기 및 흡착 수지에 의해 정제된다.International Patent Publication No. 99/10542 (Cultor Corporation, published March 4, 1999) discloses L-Arabinose from beet pulp by chromatographic separation using a cation exchanger in the form of a monovalent metal as a separation resin. Disclosed is a recovery method of. The L-arabinose solution thus obtained is purified by cation and anion exchanger and adsorptive resin.

국제 특허 공개 제01/21271 A1호[참고: Sohkar Oy, 2001년 3월 29일 공개]는 양이온 교환 수지, 바람직하게는 다가 금속 형태를 사용한 식물성 물질로부터의 펙틴, 아라비노즈 및 염의 회수 방법을 개시한다.International Patent Publication No. 01/21271 A1 (Sohkar Oy, published March 29, 2001) discloses a process for the recovery of pectin, arabinose and salts from vegetable materials using cation exchange resins, preferably polyvalent metal forms. do.

만노즈의 회수에 사용되는 바이오매스 유래된 원료 물질은 전형적으로 다성분 착물 혼합물이다. 이들 착물 혼합물로부터 충분한 순도를 갖는 만노즈의 분리 는 문제가 있다. 상술한 공지 방법과 관련된 문제 중 하나는 만노즈를 밀접하게 관련된 다른 당과의 혼합물로서 제공하거나, 또는 충분한 순도를 갖는 만노즈를 제공하지 못한다는 점이다. 한편, 만난 및 기타의 만노즈 유도체로부터 만노즈를 생성하는 것은 기술적으로 매우 번거롭다. 더우기, 만노즈를 결정화하여 결정성의 만노즈 생성물을 수득하기에 적합한 만노즈 출발 용액을 제조하는 것은 문제가 있다.The biomass derived raw materials used for the recovery of mannose are typically multicomponent complex mixtures. The separation of mannose with sufficient purity from these complex mixtures is problematic. One of the problems associated with the known methods described above is that it does not provide mannose as a mixture with other closely related sugars, or does not provide mannose with sufficient purity. On the other hand, generating mannose from mannan and other mannose derivatives is technically very cumbersome. Moreover, it is problematic to prepare a mannose starting solution suitable for crystallizing mannose to give crystalline mannose products.

본 발명에서는 신규한 크로마토그래피 분리 방법을 사용하여 바이오매스 유래의 탄수화물 함유 용액으로부터 고순도의 만노즈를 효과적으로 회수할 수 있음이 밝혀졌다. 본 발명의 크로마토그래피 방법으로, 순도 45 내지 80% 또는 그 이상의 만노즈 분획이 수득될 수 있다. 크로마토그래피 분리법으로 수득된 만노즈 분획은 결정화에 의해 추가로 정제될 수 있다. 결정화에 의해 순도 99% 이상의 결정성 만노즈 생성물이 제공된다. 본 발명의 방법과 관련하여, 바이오매스 유래의 출발 원료 물질의 조성에 따라 부산물로서 크실로즈 및 아라비노즈와 같은 다른 여러 가지 당이 회수될 수 있다.In the present invention, it has been found that high purity mannose can be efficiently recovered from a carbohydrate-containing solution derived from biomass using a novel chromatographic separation method. With the chromatographic process of the invention, mannose fractions of purity 45-80% or more can be obtained. The mannose fraction obtained by chromatographic separation can be further purified by crystallization. Crystallization provides a crystalline mannose product of at least 99% purity. In connection with the process of the invention, other various sugars, such as xylose and arabinose, can be recovered as by-products depending on the composition of the starting raw material derived from the biomass.

[발명의 간단한 설명]Brief description of the invention

따라서 본 발명의 목적은 만노즈를 함유하는 탄수화물 혼합물로부터 고순도의 만노즈 생성물을 회수하는 방법을 제공하는 것이다. 부산물로서 크실로즈 및 아라비노즈와 같은 여러 가지 다른 당이 회수될 수 있다. 본 발명의 목적은 독립항에 기재된 특징을 갖는 방법에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 양태는 종속항에 기재되어 있다.It is therefore an object of the present invention to provide a method for recovering high purity mannose products from carbohydrate mixtures containing mannose. Various other sugars can be recovered as by-products such as xylose and arabinose. The object of the present invention is achieved by a method having the features described in the independent claims. Preferred embodiments of the invention are described in the dependent claims.

본 발명은 만노즈 함유 탄수화물 혼합물을 2개 이상의 분리 수지를 사용하여 크로마토그래피에 의해 정제함에 근거를 두며, 이들 분리 수지중 하나는 Ba2+ 기재 수지이다.The present invention is based on the purification of mannose containing carbohydrate mixtures by chromatography using two or more separation resins, one of which is a Ba 2+ based resin.

본 발명의 방법에 의해, 고순도의 만노즈 생성물이 수득될 수 있다.
By the process of the present invention, high purity mannose products can be obtained.

[참고: 정의][Note: Definition]

명세서 및 실시예 및 청구 범위에 걸쳐 하기 정의가 사용된다:The following definitions are used throughout the specification and examples and claims:

SAC는 강산의 양이온 교환 수지를 의미한다.SAC means cation exchange resin of strong acid.

DS는 카를 피셔(Karl Fischer) 적정에 의해 측정된 건조 물질 함량을 의미하고, 중량%로 표시한다.DS refers to dry matter content as measured by Karl Fischer titration, expressed in weight percent.

RDS는 굴절계 건조 물질 함량을 의미하고 중량%로 표시한다.
RDS means refractometer dry matter content and is expressed in weight percent.

하기 도면은 본 발명의 예시적 양태이며 청구 범위에 정의된 본 발명의 범위를 어떤 식으로든 제한하지 않는다.The following figures are exemplary aspects of the invention and do not in any way limit the scope of the invention as defined in the claims.

도 1은 실시예 1의 Na+ 형태 SAC 수지를 사용한 만노즈-아라비노즈 분리(분리 A)의 농도 프로필을 나타낸 그래프이다. 1 is a graph showing the concentration profile of mannose-arabinose separation (separation A) using the Na + form SAC resin of Example 1. FIG.

도 2는 실시예 1의 Ba2+ 형태 SAC 수지를 사용한 만노즈 분리(분리 C.1)의 농도 프로필을 나타낸 그래프이다. FIG. 2 is a graph showing the concentration profile of mannose separation (separation C.1) using Ba 2+ form SAC resin of Example 1. FIG.

도 3은 실시예 1의 Ba2+ 형태 SAC 수지를 사용한 반복된 만노즈 분리(분리 C.2)의 농도 프로필을 나타낸 그래프이다. 3 is a graph showing the concentration profile of repeated mannose separation (Separation C.2) using Ba 2+ form SAC resin of Example 1. FIG.

도 4는 실시예 1의 Ca2+ 형태 SAC 수지를 사용한 만노즈 분리(분리 C.3)의 농도 프로필을 나타낸 그래프이다. 4 is a graph showing the concentration profile of mannose separation (separation C.3) using the Ca 2+ type SAC resin of Example 1. FIG.

도 5는 실시예 1의 Ca2+ 형태 SAC 수지를 사용한 아라비노즈 분리(분리 E.1)의 농도 프로필을 나타낸 그래프이다.5 is a graph showing a concentration profile of arabinose separation (separation E.1) using the Ca 2+ form SAC resin of Example 1. FIG.

도 6은 실시예 1의 Ca2+ 형태 SAC 수지를 사용한 반복된 아라비노즈 분리(분리 E.2)의 농도 프로필을 나타낸 그래프이다.FIG. 6 is a graph showing the concentration profile of repeated arabinose separation (separation E.2) using the Ca 2+ form SAC resin of Example 1. FIG.

도 7은 만노즈 및 크실로즈를 회수하기 위한 본 발명의 한 양태를 기술하는 공정도이다. 이 공정은 또한 전처리 단계로서 아라비노즈의 분리를 포함한다.7 is a process diagram describing one aspect of the present invention for recovering mannose and xylose. This process also includes the separation of arabinose as a pretreatment step.

본 발명은 만노즈를 함유한 용액으로부터 만노즈를 회수하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법은 적어도 부분적으로 Ba2+ 형태인 하나 이상의 크로마토그래피 분리 수지층 및 Ba2+ 형태 이외의 하나 이상의 크로마토그래피 분리 수지층을 사용하여 상기 혼합물을 크로마토그래피 분리 공정으로 처리하고 하나 이상의 만노즈 분획을 회수함을 특징으로 한다.The present invention relates to a method for recovering mannose from a solution containing mannose. The process of the present invention utilizes one or more chromatographic separation resin layers, at least partially in the form of Ba 2+ , and one or more chromatographic separation resin layers other than Ba 2+ form, to treat the mixture in a chromatographic separation process and Recovering the nose fraction.

본 발명의 크로마토그래피 분리 방법은 전형적으로 2단계 이상의 크로마토그래피 분리 단계를 포함하는데, 여기서 이들 단계 중 하나 이상은 적어도 부분적으로 Ba2+ 형태인 크로마토그래피 분리 수지층으로 수행되고, 이들 단계 중 하나 이상은 Ba2+ 형태 이외의 크로마토그래피 분리 수지층으로 수행된다.The chromatographic separation methods of the present invention typically comprise two or more chromatographic separation steps, wherein one or more of these steps is performed with a chromatography separation resin layer that is at least partially in the form of Ba 2+ , and one or more of these steps Is performed with a chromatographic separation resin layer other than the Ba 2+ form.

본 발명의 한 양태는 전형적으로 만노즈 함유 용액을 적어도 부분적으로 Ba2+ 형태인 크로마토그래피 분리 수지층을 포함한 제1 크로마토그래피 컬럼 내로 공급하는 단계, 용리액으로 상기 컬럼을 용출시키는 단계, 제1 만노즈 분획을 회수하는 단계, 상기 제1 만노즈 분획을 Ba2+ 형태 이외의 크로마토그래피 분리 수지층을 포함한 제2 크로마토그래피 컬럼 내로 공급하는 단계, 용리액으로 상기 컬럼을 용출시키는 단계, 및 제2 만노즈 분획을 회수하는 단계로 수행된다.One aspect of the present invention provides a method comprising the steps of: feeding a mannose containing solution into a first chromatography column comprising a chromatography separation resin layer, at least partially in the form of Ba 2+ , eluting the column with an eluent, first bay Recovering the nose fraction, feeding the first mannose fraction into a second chromatography column comprising a chromatography separation resin layer other than Ba 2+ form, eluting the column with an eluent, and second bay Recovering the nose fraction.

본 발명의 다른 양태에서, 상기 크로마토그래피 분리 방법은 적어도 부분적으로 Ba2+ 형태인 크로마토그래피 분리 수지층을 사용하는 2개의 분리 단계 및 Ba2+ 형태 이외의 크로마토그래피 분리 수지층을 사용하는 1개의 분리 단계를 포함한다.In another aspect of the invention, the chromatographic separation method is a one-to use at least in part, Ba 2+ form of a chromatographic separation can be two separate chromatography other than the one separating step, and Ba 2+ form resin layer using the resin layer A separation step.

본 발명의 이러한 양태는 전형적으로 만노즈 함유 용액을 적어도 부분적으로 Ba2+ 형태인 크로마토그래피 분리 수지층을 포함한 제1 크로마토그래피 컬럼 내로 공급하는 단계, 용리액으로 상기 컬럼을 용출시키는 단계, 제1 만노즈 분획을 회수하는 단계, 상기 제1 만노즈 분획을 적어도 부분적으로 Ba2+ 형태인 크로마토그래피 분리 수지층을 포함한 제2 크로마토그래피 컬럼 내로 공급하는 단계, 용리액으로 상기 컬럼을 용출시키는 단계, 제2 만노즈 분획을 회수하는 단계, 상기 제2 만노즈 분획을 Ba2+ 형태 이외의 크로마토그래피 분리 수지층을 포함한 제3 크로마토그래피 컬럼 내로 공급하는 단계, 용리액으로 상기 컬럼을 용출시키는 단계, 및 제3 만노즈 분획을 회수하는 단계로 수행된다. This aspect of the invention typically comprises feeding a mannose containing solution into a first chromatography column comprising a chromatography separation resin layer at least partially in the form of Ba 2+ , eluting the column with an eluent, first only Recovering the nose fraction, feeding the first mannose fraction into a second chromatography column comprising a chromatography separation resin layer at least partially in the form of Ba 2+ , eluting the column with an eluent, and second Recovering the mannose fraction, feeding the second mannose fraction into a third chromatography column comprising a chromatographic separation resin layer other than Ba 2+ form, eluting the column with an eluent, and a third Recovering the mannose fraction.

상기 언급한 본 발명의 양태에서, 일부 다른 분리가 Ba2+ 분리 이전에 수행될 수 있다. 동일한 방식으로, 일부 다른 분리가 Ba2+ 분리 사이에 수행될 수 있다. 또한, 2가지의 이온 교환 조작 사이에 전형적으로 이온 또는 이온 조성의 평형이, 예를 들면 이온 교환에 의해 수행된다.In the above-mentioned embodiments of the present invention, some other separation may be performed before Ba 2+ separation. In the same way, some other separation can be performed between Ba 2+ separations. In addition, equilibrium of ions or ionic compositions is typically performed between two ion exchange operations, for example by ion exchange.

본 발명의 일 양태에서, 상기 적어도 부분적으로 Ba2+ 형태인 수지(수지층)는 실질적으로 Ba2+ 형태이다. 크로마토그래피 분리 공정 중에 크로마토그래피 컬럼의 균형 조정이 일어남으로써, 상기 적어도 부분적으로 Ba2+ 형태인 수지층은 H+와 같은 다른 이온, Na+ 및 Ka+과 같은 알칼리 금속 양이온, 및 Ca2+ 및 Mg2+과 같은 알칼리 토금속 양이온 등을 함유할 수 있다.In one aspect of the invention, the resin (resin layer) in at least partially Ba 2+ form is substantially Ba 2+ form. As a result of the balancing of the chromatographic columns during the chromatographic separation process, the resin layer, at least partially in the form of Ba 2+ , contains other ions such as H + , alkali metal cations such as Na + and Ka + , and Ca 2+ and Alkaline earth metal cations such as Mg 2+ and the like.

상기 적어도 부분적으로 Ba2+ 형태인 수지는 양이온 교환 수지를 지칭한다. The resin in at least partially Ba 2+ form refers to a cation exchange resin.

상기 Ba2+ 이외의 형태의 수지(수지층)는 Ba2+ 이외의 양이온 형태의 수지를 지칭한다. 상기 수지는 전형적으로 양이온 교환 수지로서, 여기서 양이온이 수소 형태(H+), NH4 + 형태 또는 Na+, K+, Mg2+ 및 Ca2+과 같은 알칼리 금속 및 알칼리 토금속으로부터 선택된 금속 형태이다. 특히 바람직한 금속은 Ca2+이다.Form of the resin (resin layer) other than the Ba 2+; refers to a cationic form of the resin other than Ba 2+. The resin is typically a cation exchange resin, wherein the cation is in hydrogen form (H + ), NH 4 + form or metal form selected from alkali metals and alkaline earth metals such as Na + , K + , Mg 2+ and Ca 2+ . Particularly preferred metal is Ca 2+ .

본 발명에 따라 만노즈를 수득하기 위한 크로마토그래피 분리는 전형적으로 강산의 양이온 교환 수지로 수행된다. 바람직한 수지는 가교 결합된 스티렌-디비닐벤젠 기재의 수지이다. 수지의 적합한 가교 결합도는 1 내지 20 중량%, 바람직하게는 3 내지 8 중량%이다. 수지의 평균 입도는 보통 10 내지 2000㎛, 바람직하게는 100 내지 400㎛이다. 제올라이트 기재의 분자체도 또한 사용될 수 있다.Chromatographic separation to obtain mannose in accordance with the invention is typically carried out with a cation exchange resin of strong acid. Preferred resins are resins based on styrene-divinylbenzene crosslinked. Suitable crosslinking degree of the resin is 1 to 20% by weight, preferably 3 to 8% by weight. The average particle size of the resin is usually 10 to 2000 mu m, preferably 100 to 400 mu m. Zeolite based molecular sieves may also be used.

본 발명에 따른 크로마토그래피 분리에 사용되는 용리액은 물, 용매, 예를 들어 알코올, 또는 이들의 혼합물이다. 바람직한 용리액은 물이다.The eluent used for the chromatographic separation according to the invention is water, a solvent, for example an alcohol, or a mixture thereof. Preferred eluent is water.

용출은 바람직하게는 10 내지 95℃, 더욱 바람직하게는 30 내지 95℃, 가장 바람직하게는 55 내지 85℃의 온도에서 수행된다.Elution is preferably carried out at a temperature of 10 to 95 ° C, more preferably 30 to 95 ° C, most preferably 55 to 85 ° C.

본 발명의 크로마토그래피 분리 방법은 만노즈가 용액 형태인 만노즈 분획을 제공한다. 크로마토그래피 분리로부터 수득된 만노즈 생성물은 RDS를 기준으로 45 내지 80% 만노즈의 전형적 순도를 갖는다.The chromatographic separation method of the present invention provides a mannose fraction in which the mannose is in solution. The mannose product obtained from the chromatographic separation has a typical purity of 45-80% mannose based on RDS.

크로마토그래피 분리의 수율을 향상시키기 위하여, 크로마토그래피 분리의 재순환 분획을 사용할 수도 있다. In order to improve the yield of the chromatographic separation, a recycle fraction of the chromatographic separation may be used.                 

본 발명의 크로마토그래피 분리 방법은 막 여과, 이온 교환, 증발, 여과 및 유도체화로부터 선택되는 하나 이상의 정제 단계를 추가로 포함할 수도 있다. 이들 정제 단계는 상기 크로마토그래피 분리 단계/단계들 이전, 이후 또는 사이에 수행될 수 있다.The chromatographic separation methods of the present invention may further comprise one or more purification steps selected from membrane filtration, ion exchange, evaporation, filtration and derivatization. These purification steps can be performed before, after or between the chromatographic separation steps / steps.

이온 교환은 전형적으로, 예를 들면 SO4 - 이온으로부터 만노즈 함유 용액을 정제하기 위해 수행된다.Ion exchange is typically performed to purify the mannose containing solution, for example from SO 4 ions.

유도체화 방법에서, 만노즈 유도체를 형성한 후, 수득된 유도체로부터 만노즈를 재생성한다. 유용한 만노즈 유도체의 일례는 N-페닐-D-만노피라노실아민이다.In the derivatization method, mannose derivatives are formed and then mannose is regenerated from the obtained derivatives. One example of a useful mannose derivative is N-phenyl-D-mannopyranosylamine.

크로마토그래피 분리로부터 수득한 만노즈 용액은 결정성 만노즈 생성물을 수득하기 위하여 결정화에 의해 추가로 정제할 수 있다. 결정화는 전형적으로 물, 알코올 및 물과 알코올의 혼합물로부터 선택된 용매를 사용하여 수행된다. 본 발명의 바람직한 양태에서, 결정화는 에탄올 및 물의 혼합물로 수행된다.The mannose solution obtained from the chromatographic separation can be further purified by crystallization to obtain crystalline mannose product. Crystallization is typically carried out using a solvent selected from water, alcohols and mixtures of water and alcohols. In a preferred embodiment of the invention, the crystallization is carried out with a mixture of ethanol and water.

결정화는 크로마토그래피 분리로부터 수득한 만노즈 용액 또는 만노즈 시럽을 적합한 건조 물질 함량(예: 약 85%의 RDS)으로 증발시켜서 수행한다. 비등하는 시럽에 만노즈 종자 결정을 접종시킬 수 있다. 종자는, 사용되는 경우, 물, 용매 예를 들어 알코올 또는 이들의 혼합물일 수 있는 결정화 용매 내에서 현탁시킨다. 전형적인 결정화 용매는 에탄올이다. 결정화 덩어리를 실온으로 냉각시킨 후 결정화 용매를 첨가한다. 이후에 결정화 덩어리를 전형적으로 실온에서 일정 시간, 바람직하게는 3 내지 6일간 방치한 후 결정을 여과할 수 있다. 여과물 케이크를 결정화 용매로 세척한다. 고순도의 만노즈 결정이 수득된다.Crystallization is carried out by evaporating the mannose solution or mannose syrup obtained from the chromatographic separation to a suitable dry matter content (eg RDS of about 85%). Boiling syrup can be inoculated with mannose seed crystals. Seeds, if used, are suspended in crystallization solvents which may be water, solvents such as alcohols or mixtures thereof. Typical crystallization solvent is ethanol. The crystallized mass is cooled to room temperature before the crystallization solvent is added. The crystallization mass can then be left at room temperature for a period of time, preferably 3 to 6 days, after which the crystals can be filtered off. The filtrate cake is washed with crystallization solvent. High purity mannose crystals are obtained.

결정화는 RDS를 기준으로 90% 이상, 바람직하게는 95% 이상, 및 가장 바람직하게는 99% 이상의 순도를 갖는 결정성 만노즈를 제공한다.Crystallization provides crystalline mannose having a purity of at least 90%, preferably at least 95%, and most preferably at least 99%, based on RDS.

본 발명의 방법은 또한 만노즈 함유 출발 용액의 조성에 따라 크실로즈, 람노즈 및 아라비노즈와 같은 다른 당의 분리를 포함할 수도 있다. 다른 당의 분리는 전형적으로 만노즈 분리 이전에 수행된다.The process of the present invention may also include separation of other sugars, such as xylose, rhamnose and arabinose, depending on the composition of the mannose containing starting solution. Separation of other sugars is typically performed prior to mannose separation.

본 발명의 방법은 따라서 전처리 단계로서 크실로즈의 분리를 포함할 수 있다. 크실로즈의 회수는 여러 가지 방법, 예를 들어 침전 결정화에 의해 수행될 수 있다.The process of the present invention may thus comprise separation of xylose as a pretreatment step. Recovery of xylose can be carried out by various methods, for example by precipitation crystallization.

크실로즈 침전 결정화는 바람직하게는 만노즈의 크로마토그래피 분리 직전에 수행된다.Xylose precipitation crystallization is preferably performed immediately before chromatographic separation of mannose.

크실로즈 침전 결정화에서, 만노즈 및 약간의 크실로즈를 함유하는 용액을 결정화 단계로 처리한다. 크실로즈의 침전 결정화는 전형적으로 용액을 목적하는 건조 물질 함량까지 증발시키고, 용액에 크실로즈 종자 결정을 접종한 후 목적하는 냉각 프로그램에 따라 결정화 덩어리를 냉각시켜서 수행한다. 결정화 덩어리를 여과하여 크실로즈 케이크 및 만노즈-함유 결정화 유출물을 수득한다. 크실로즈를 결정화 케이크로부터 회수하고 만노즈 함유 유출물을 본 발명에 따라 고순도의 만노즈를 수득하기 위한 상술한 크로마토그래피 정제법으로 처리한다.In xylose precipitation crystallization, a solution containing mannose and some xylose is subjected to a crystallization step. Precipitation crystallization of xylose is typically performed by evaporating the solution to the desired dry matter content, inoculating the solution with xylose seed crystals and then cooling the crystallization mass according to the desired cooling program. The crystallized mass is filtered to give xylose cake and mannose-containing crystallization effluent. Xylose is recovered from the crystallized cake and the mannose containing effluent is subjected to the chromatographic purification described above to obtain high purity mannose in accordance with the present invention.

본 발명의 방법은 또한 바람직하게는 전처리 단계로서 아라비노즈의 분리를 포함할 수 있다. 아라비노즈의 분리는 크실로즈의 침전 결정화 이전에 수행할 수 있다. 전형적으로 아라비노즈의 회수에 크로마토그래피 분리가 사용된다. 아라비노즈의 크로마토그래피 분리는 바람직하게는 수소, 암모늄 및 알칼리 금속 양이온으로부터 선택되는 1가 양이온 형태의 크로마토그래피 분리 수지층을 사용하여 수행한다. 상기 1가 양이온은 전형적으로 H+, Na+, K+ 및 NH4 +로부터 선택된다. 아라비노즈 분획을 회수한다. 크로마토그래피 분리 수지는 바람직하게는 강산 양이온 교환 수지이다.The process of the present invention may also preferably include the separation of arabinose as a pretreatment step. Separation of arabinose can be carried out prior to precipitation crystallization of xylose. Typically chromatographic separation is used to recover the arabinose. Chromatographic separation of arabinose is preferably carried out using a chromatographic separation resin layer in monovalent cation form selected from hydrogen, ammonium and alkali metal cations. The monovalent cation is typically selected from H + , Na + , K + and NH 4 + . Recover the arabinose fraction. The chromatographic separation resin is preferably a strong acid cation exchange resin.

아라비노즈 분획은 추가로 크로마토그래피로 정제될 수 있다. 아라비노즈 분획의 크로마토그래피 정제는 전형적으로 알칼리 토금속, 바람직하게는 Ca2+ 형태의 크로마토그래피 분리 수지층을 사용하는 하나 이상의 단계를 포함한다. 이렇게 수득한 아라비노즈 분획을 또한 결정화할 수도 있다.The arabinose fraction can be further purified by chromatography. Chromatographic purification of the arabinose fraction typically involves one or more steps using a chromatography separation resin layer in the form of an alkaline earth metal, preferably Ca 2+ . The arabinose fraction thus obtained may also be crystallized.

본 발명의 방법은 전처리 단계로서 람노즈의 분리를 또한 포함할 수도 있다. 람노즈의 분리는 전형적으로 아라비노즈의 분리 이전에 수행된다.The process of the present invention may also include separation of rhamnose as a pretreatment step. The separation of rhamnose is typically performed before the separation of arabinose.

크실로즈-풍부 원료 물질에 대해, 본 발명의 방법은 또한 전처리 단계로서 크실로즈의 분리를 포함할 수도 있다. 크실로즈의 분리는 전형적으로 아라비노즈의 분리 이전에 수행된다.For xylose-rich raw materials, the process of the present invention may also include separation of xylose as a pretreatment step. Separation of xylose is typically performed prior to separation of arabinose.

본 발명의 방법은, 예를 들면 리그노설포네이트, 산(유기산 및 무기산) 및 염을 제거하기 위하여 막 여과, 예를 들어 한외여과 및 나노여과, 이온 교환, 증발 및 여과와 같은 추가의 정제 단계를 또한 포함할 수도 있다.The process of the present invention further comprises purification steps such as membrane filtration, for example ultrafiltration and nanofiltration, ion exchange, evaporation and filtration, for example to remove lignosulfonates, acids (organic and inorganic acids) and salts. It may also include.

만노즈를 함유하는 출발 용액은 전형적으로 당과 같은 탄수화물을 함유하는 혼합물이다. 용액은 만노즈 이외에, 예를 들면 크실로즈, 갈락토즈, 글루코즈, 람노즈, 아라비노즈 및 프룩토즈를 함유할 수 있다. 혼합물은 이당류 및 그 이상의 당류를 함유할 수도 있다.Starting solutions containing mannose are typically mixtures containing carbohydrates such as sugars. The solution may contain, in addition to mannose, for example xylose, galactose, glucose, rhamnose, arabinose and fructose. The mixture may contain disaccharides and more sugars.

탄수화물의 혼합물을 함유하는 물질은 전형적으로 바이오매스, 전형적으로 연질목 또는 경질목, 짚, 옥수수 껍질, 옥수수 실톳, 옥수수 섬유 및 사탕 무우와 같은 만노즈 함유 식물성 물질로부터 유래된다. 출발 물질은 일반적으로, 예컨대 전가수분해, 전체 가수분해, 증기 가수분해, 효소적 가수분해 또는 산 가수분해에 의해 수득된 가수분해물 형태로 사용된다.Materials containing a mixture of carbohydrates are typically derived from mannose containing vegetable materials such as biomass, typically softwood or hardwood, straw, corn husk, corn sills, corn fiber and sugar beet. Starting materials are generally used in the form of hydrolysates obtained by, for example, prehydrolysis, total hydrolysis, steam hydrolysis, enzymatic hydrolysis or acid hydrolysis.

본 발명에 따라 만노즈의 회수에 사용되는 바이오매스 가수분해물은 전형적으로 펄핑 공정으로부터 수득된 폐액이다. 폐액은 특히 산성, 염기성 또는 중성 설파이트 펄핑에 의해 수득할 수 있는 설파이트 펄프 폐액이다. 바이오매스 가수분해물, 예를 들어 폐액이 중합체 형태의 만노즈를 함유하는 경우, 중합체 만노즈는 크로마토그래피 분리 단계 이전에 산 또는 효소에 의해 가수분해될 수 있다.The biomass hydrolysates used for the recovery of mannose in accordance with the invention are typically waste liquors obtained from the pulping process. The waste liquor is in particular a sulfite pulp waste liquor obtainable by acidic, basic or neutral sulfite pulping. If the biomass hydrolyzate, such as the waste liquor, contains mannose in polymer form, the polymer mannose may be hydrolyzed by acid or enzyme prior to the chromatographic separation step.

본 발명에 유용한 전형적인 폐액은 바람직하게는 산 설파이트 펄핑으로부터 수득되는 만노즈-함유 폐액이다. 폐액은 설파이트 펄핑으로부터 직접 수득할 수 있다. 또한 농축된 설파이트 펄프액 또는 설파이트 쿡킹(cooking)으로부터 수득한 사이드-릴리프(side-relief)일 수도 있다. 또한 설파이트 펄프액으로부터 크로마토그래피로 수득한 만노즈 함유 분획일 수도 있다.Typical waste liquors useful in the present invention are mannose-containing waste liquors, preferably obtained from acid sulfite pulping. Waste liquor can be obtained directly from sulfite pulping. It may also be a side-relief obtained from concentrated sulfite pulp liquor or sulfite cooking. It may also be a mannose-containing fraction obtained by chromatography from a sulfite pulp solution.

본 발명에서, 처리되는 액체는 또한 바이오매스의 분해 또는 가수분해로부터 수득된 임의의 다른 액체, 전형적으로는 리그노셀룰로오스 물질의 산 가수분해로부터 수득된 가수분해물일 수도 있다. 이러한 가수분해물은 리그노셀룰로오스 물질을 예를 들면 염화수소산, 황산 또는 이산화황과 같은 무기산으로 처리하거나, 포름산 또는 아세트산과 같은 유기산으로 처리하여 수득할 수 있다. 페놀-기재 펄핑 및 에탄올-기재 펄핑과 같은 용매-기재 펄핑으로부터 수득한 폐액도 또한 사용될 수 있다.In the present invention, the liquid to be treated may also be any other liquid obtained from decomposition or hydrolysis of biomass, typically a hydrolyzate obtained from acid hydrolysis of lignocellulosic material. Such hydrolyzate can be obtained by treating the lignocellulosic material with, for example, an inorganic acid such as hydrochloric acid, sulfuric acid or sulfur dioxide, or an organic acid such as formic acid or acetic acid. Waste liquors obtained from solvent-based pulping, such as phenol-based pulping and ethanol-based pulping, may also be used.

만노즈를 함유하는 출발 용액은, 예를 들면 람노즈의 분리 후에 회수된 설파이트 펄프 폐액일 수 있다. 출발 용액은 또한 크실로즈 분리 후에 회수된 설파이트 펄프 폐액일 수도 있다.The starting solution containing mannose can be, for example, sulfite pulp waste liquor recovered after separation of the ramnose. The starting solution may also be the sulfite pulp waste liquid recovered after xylose separation.

본 발명에 따라 수득된 만노즈 생성물은 전형적으로 D-만노즈를 포함한다.Mannose products obtained according to the present invention typically comprise D-mannose.

하기 실시예는 본 발명을 예시한다. 실시예는 어떤 식으로든 청구 범위를 제한하지 않는다.The following examples illustrate the invention. The examples do not limit the claims in any way.

하기 실시예에서 다음의 정의가 사용된다:In the following examples the following definitions are used:

DS는 카를 피셔 적정에 의해 측정된 건조 물질 함량을 의미하며, 달리 언급하지 않는 한 중량%로 표시한다.DS refers to dry matter content as measured by Karl Fischer titration, expressed in weight percent unless otherwise noted.

크로마토그래피 및 기타의 분리법으로부터 수득한 분획의 여러 가지 성분들의 함량(DS를 기준으로 한 %로 표시)은 HPLC법을 사용하여 측정한다.The contents of the various components of the fraction (expressed in% based on DS) obtained from chromatography and other separation methods are measured using HPLC method.

실시예 1Example 1

실시예 1의 다단계 분리 공정을 나타낸 공정도를 도 7에 도시한다. 7 is a flowchart illustrating the multi-stage separation process of Example 1. FIG.                 

공정의 제1 단계에 사용된 출발 액체는 크실로즈 및 람노즈의 회수 후에 Ca2+ 기재의 설파이트 폐액으로부터 분리된 만노즈-함유 부 증기이었다. 설파이트 펄핑을 위한 원료 물질로서 자작나무(birch)가 사용되었다.The starting liquid used in the first step of the process was mannose-containing side vapor separated from the sulfite waste liquor based on Ca 2+ after the recovery of xylose and rhamnose. Birch was used as raw material for sulfite pulping.

람노즈의 분리 후에 회수된 만노즈-함유 부 증기를 크로마토그래피 분리하여 만노즈 분획 및 아라비노즈 분획을 수득하였다(크로마토그래피 분리 A). 만노즈 분획을 분리 B(크실로즈 침전 결정화)로 처리하여 크실로즈 케이크 및 만노즈-함유 결정화 유출물을 수득하였다. 크실로즈의 결정화로부터 만노즈-함유 유출물을 3단계의 연속적 크로마토그래피 분리 (C.1), (C.2) 및 (C.3)로 처리하였다. 최종의 크로마토그래피 분리로부터 만노즈 분획을 만노즈 결정화하였다.The mannose-containing side vapor recovered after separation of the rhamnose was chromatographically separated to give the mannose fraction and the arabinose fraction (chromatographic separation A). The mannose fraction was treated with Separation B (xylose precipitated crystallization) to yield a xylose cake and mannose-containing crystallization effluent. Mannose-containing effluent from the crystallization of xylose was treated with three successive chromatographic separations (C.1), (C.2) and (C.3). Mannose fractions were mannose crystallized from the final chromatographic separation.

분리(A)로부터 아라비노즈 분획을 2단계의 연속적 크로마토그래피 분리 (E.1) 및 (E.2)로 처리하여 순수한 아라비노즈를 회수하였다.The arabinose fraction from separation (A) was treated with two successive chromatographic separations (E.1) and (E.2) to recover pure arabinose.

람노즈의 분리 후에 수득된 만노즈-함유 출발 액체는 다음의 조성을 갖는다:The mannose-containing starting liquid obtained after separation of the ramnose has the following composition:

성분ingredient 함량 (DS를 기준으로 한 %)Content (% based on DS) 크실로즈Xylose 3636 만노즈Mannose 1515 갈락토즈Galactose 1313 글루코즈Glucose 4.84.8 람노즈Rhamnose 0.60.6 아라비노즈Arabinose 4.94.9 프룩토즈Fructose 1.41.4 기타Etc 24.624.6

(A) Na(A) Na ++ -형태의 SAC 수지를 사용한 아라비노즈의 분리Separation of Arabinoses Using A-Type SAC Resin

Na+ 형태의 강산 양이온 교환 수지를 사용하여 공급물로부터 염을 제거하고 용리 프로필의 최종 단계에서 아라비노즈를 수거하였다. 분리는 하기 분리 상태를 사용하여 수행하였다:A strong acid cation exchange resin in Na + form was used to remove salt from the feed and arabinose was collected at the final stage of the elution profile. Separation was carried out using the following separation states:

컬럼 직경Column diameter 0.6 m0.6 m 층 높이Floor height 5.3 m5.3 m 공급물 부피Feed volume 108.51108.51 공급물 RSDFeed RSD 35g/100g35g / 100g 온도Temperature 65 ℃65 ℃ 유동 속도Flow rate 170 ℓ/h170 ℓ / h 수지Suzy Fineex CS 11 GC, 5.5% DVB, 평균 입도 0.35 mmFineex CS 11 GC, 5.5% DVB, Average Particle Size 0.35 mm

분리물(A)로부터 수거한 만노즈 및 아라비노즈 분획의 조성을 표 1에 기재한다.The composition of the mannose and arabinose fractions collected from isolate (A) is shown in Table 1.

만노즈 및 아라비노즈 분획의 조성 (DS를 기준으로 한 %)Composition of mannose and arabinose fractions (% based on DS) 성분ingredient 만노즈 분획Mannose fraction 아라비노즈 분획Arabinose fraction 크실로즈Xylose 4343 3434 만노즈Mannose 1919 1313 갈락토즈Galactose 1616 1010 글루코즈Glucose 6.36.3 0.20.2 람노즈Rhamnose 1.11.1 0.10.1 아라비노즈Arabinose 1.81.8 1717 프룩토즈Fructose 1.21.2 2.22.2 기타Etc 8.98.9 23.523.5

만노즈 수율은 DS를 기준으로 19%의 만노즈 순도 및 DS를 기준으로43%의 크실로즈 순도에 대해 38%이었다.Mannose yield was 38% for 19% mannose purity based on DS and 43% xylose purity based on DS.

분리물(A)의 농도 프로필을 도 1에 도시한다.The concentration profile of the isolate (A) is shown in FIG. 1.

(B) 크실로즈 침전 결정화(B) xylose precipitation crystallization

DS를 기준으로 약 43%의 크실로즈 함량을 갖는 분리(A)로부터 수득된 만노즈 분획을 침전 결정화로 처리하여 크실로즈를 분리하였다.Xylose was isolated by subjecting the mannose fraction obtained from separation (A) with a xylose content of about 43% based on DS to precipitation crystallization.

크실로즈의 침전 결정화는 약 200리터의 한 개의 결정화기를 사용하여 파일럿 규모로 수행하였다. 공급액을 87.5%의 최종 DS로 증발시켰다. 배치를 비등 팬 내에서 크실로즈 종자 결정으로 접종하였다. 상기 덩어리를 48시간 내에 60℃에서 31℃로 냉각시킨 후 덩어리를 24시간 동안 31℃로 유지시켰다. 희석은 하지 않았다. 덩어리를 밍글러(mingler)에 적가한 후 여과하였다.Precipitation crystallization of xylose was carried out on a pilot scale using about 200 liters of one crystallizer. The feed was evaporated to a final DS of 87.5%. The batch was inoculated with xylose seed crystals in a boiling pan. The mass was cooled from 60 ° C. to 31 ° C. within 48 hours and then maintained at 31 ° C. for 24 hours. No dilution was done. The mass was added dropwise to a mingler and filtered.

크실로즈 침전 결정화의 결과를 표 2에 기재한다. 표는 결정화 공급물, 케이크 및 유출물 내의 각종 성분들의 함량을 DS를 기준으로 한 %로 보여준다.The results of xylose precipitation crystallization are listed in Table 2. The table shows the content of various components in the crystallization feed, cake and effluent in% on a DS basis.

크실로즈 침전 결정화의 분석 결과Assay of xylose precipitation crystallization 성분ingredient 공급물Feed 케이크cake 유출물Effluent 글루코즈Glucose 5.95.9 2.92.9 7.07.0 크실로즈Xylose 42.742.7 73.873.8 29.829.8 아라비노즈Arabinose 3.53.5 1.01.0 2.92.9 만노즈Mannose 19.519.5 7.27.2 23.723.7

결정화 유출물의 만노즈 순도는 DS를 기준으로 약 24%로 증가하고 크실로즈 순도는 약 30%로 감소하였다.Mannose purity of the crystallization effluent increased to about 24% based on DS and xylose purity decreased to about 30%.

(C) 만노즈 분리(C) mannose separation

(C.1) Ba(C.1) Ba 2+ 2+ 형태의 SAC 수지를 사용한 만노즈 분리Mannose Separation Using SAC Resin

크실로즈 침전 결정화로부터 수득한 유출물 분획을 Ba2+ 형태의 SAC 수지를 사용하여 크로마토그래피로 분리하였다. 분리는 하기 분리 상태를 사용하여 수행하였다:The effluent fraction obtained from xylose precipitation crystallization was separated by chromatography using SAC resin in the form of Ba 2+ . Separation was carried out using the following separation states:

컬럼 직경Column diameter 0.225 m 0.225 m 층 높이Floor height 5.3 m5.3 m 공급물 부피Feed volume 11.9 ℓ11.9 ℓ 공급물 RSDFeed RSD 32 g/100 g32 g / 100 g 온도Temperature 65 ℃65 ℃ 유동 속도Flow rate 25 ℓ/h25 ℓ / h 수지Suzy Finex CS 08 GC, 4% DVB, 평균 입도 0.38 mmFinex CS 08 GC, 4% DVB, average particle size 0.38 mm

70%의 만노즈 수율 및 DS를 기준으로 49%의 총 순도를 갖는 만노즈 분획을 수거하였다. 만노즈 및 크실로즈 분획의 조성을 표 3에 기재한다.Mannose fractions were harvested with a mannose yield of 70% and a total purity of 49% based on DS. The composition of the mannose and xylose fractions is shown in Table 3.

Ba2+ 형태의 SAC 수지를 사용한 제1 분리로부터 만노즈 및 크실로즈 분획의 조성 (DS를 기준으로 한 %)Composition of mannose and xylose fractions from first separation using SAC resin in the form of Ba 2+ (% based on DS) 성분ingredient 크실로즈 분획Xylose fraction 만노즈 분획 Mannose fraction 크실로즈Xylose 4747 9.29.2 만노즈Mannose 9.69.6 4949 갈락토즈Galactose 2323 1313 글루코즈Glucose 1212 0.20.2 람노즈Rhamnose 1.81.8 0.80.8 프룩토즈Fructose 0.10.1 4.04.0 기타Etc 6.56.5 24.224.2

분리(C.1)의 농도 프로필을 도 2에 도시한다.The concentration profile of the separation (C.1) is shown in FIG.

(C.2) Ba(C.2) Ba 2+ 2+ 형태의 SAC 수지 분리SAC resin separation

전단계(분리 C.1)에서 수득한 만노즈 분획을 정제하기 위하여 제2 Ba2+ 형태의 SAC 수지 분리를 사용하였다. 상기 분리(C.1)와 동일한 분리 상태를 사용하였다.SAC resin separation in the form of a second Ba 2+ was used to purify the mannose fraction obtained in the previous step (separation C.1). The same separation was used as for separation (C.1).

분리로 수득한 만노즈 분획은 DS를 기준으로 63%의 순도 및 68%의 만노즈 수율을 가졌다. 만노즈 및 크실로즈 분획의 조성을 DS를 기준으로 한 %로 표 4에 기재한다.The mannose fraction obtained by separation had a purity of 63% and a mannose yield of 68% based on DS. The composition of the mannose and xylose fractions is listed in Table 4 in% based on DS.

Ba2+ 형태의 SAC 수지를 사용한 제2 분리로부터 수득한 만노즈 및 크실로즈 분획의 조성Composition of Mannose and Xylose Fractions Obtained from Second Separation Using SAC Resin with Ba 2+ Form 성분ingredient 크실로즈 분획Xylose fraction 만노즈 분획 Mannose fraction 크실로즈Xylose 1919 1.11.1 만노즈Mannose 4141 6363 갈락토즈Galactose 2424 3.53.5 글루코즈Glucose 0.50.5 -- 람노즈Rhamnose 1.41.4 0.20.2 프룩토즈Fructose 0.70.7 7.87.8 기타Etc 13.913.9 24.324.3

크실로즈 분획은 여전히 40%의 만노즈를 함유하였다.The xylose fraction still contained 40% mannose.

분리(C.2)의 농도 프로필을 도 3에 도시한다.The concentration profile of the separation (C.2) is shown in FIG. 3.

(C.3) Ca(C.3) Ca 2+ 2+ 형태의 SAC 수지를 사용한 분리Separation using SAC resin

분리(C.2)에서 수득한 만노즈 분획을 Ca2+ 형태의 SAC 수지를 사용하여 추가의 크로마토그래피로 분리하였다. 분리는 하기 분리 상태를 사용하여 수행하였다:The mannose fraction obtained in separation (C.2) was separated by further chromatography using SAC resin in the form of Ca 2+ . Separation was carried out using the following separation states:

컬럼 직경Column diameter 0.225 m 0.225 m 층 높이Floor height 4.8 m4.8 m 공급물 부피Feed volume 11 ℓ11 ℓ 공급물 RSDFeed RSD 30.7 g/100 g30.7 g / 100 g 온도Temperature 65 ℃65 ℃ 유동 속도Flow rate 30 ℓ/h30 ℓ / h 수지Suzy Finex CS 11 GC, 5.5% DVB, 평균 입도 0.38 mmFinex CS 11 GC, 5.5% DVB, Average Particle Size 0.38 mm

만노즈 분획의 조성을 DS를 기준으로 한 %로 표 5에 기재한다.The composition of the mannose fraction is listed in Table 5 in% based on DS.

Ca2+ 형태의 SAC 수지를 사용한 분리로부터 수득한 만노즈 분획의 조성Composition of Mannose Fraction Obtained from Separation with SAC Resin of Ca 2+ Form 성분ingredient 만노즈 분획 Mannose fraction 크실로즈Xylose 1.81.8 만노즈Mannose 8080 갈락토즈Galactose 5.15.1 글루코즈Glucose -- 람노즈Rhamnose 0.20.2 프룩토즈Fructose 2.62.6 기타Etc 10.310.3

DS를 기준으로 80%의 만노즈 분획 순도가 70%의 만노즈 수율로 수득되였다. 분리(C.3)의 농도 프로필을 도 4에 도시한다.80% mannose fraction purity was obtained with 70% mannose yield based on DS. The concentration profile of the separation (C.3) is shown in FIG. 4.

D. 만노즈 결정화D. Mannose Crystallization

(D.1) 물-에탄올 용매를 사용한 만노즈 결정화(배치 1)(D.1) Mannose Crystallization Using Water-Ethanol Solvent (Batch 1)

51%의 DS 및 78%의 만노즈 함량(순수한 만노즈의 굴절계 건조 고체 함량 기준)을 갖는 만노즈 시럽 2924g을 86.2%의 RDS까지 증발시키고 30℃의 온도에서 2리터의 반응 용기로 이동시켰다. 비등하는 시럽에 DS를 기준으로 0.03%의 종자를 접종한다(30℃, RDS 86.2%). 종자를 10㎖의 에탄올로 현탁시켰다.2924 g of mannose syrup having 51% DS and 78% mannose content (based on pure mannose refractometer dry solids content) was evaporated to 86.2% RDS and transferred to a 2 liter reaction vessel at a temperature of 30 ° C. The boiling syrup is inoculated with 0.03% seed based on DS (30 ° C., RDS 86.2%). Seeds were suspended with 10 ml of ethanol.

덩어리를 30℃에서 25℃의 온도로 냉각시켰다. 800g의 에탄올을 덩어리에 서서히 첨가하였다.The mass was cooled from 30 ° C. to 25 ° C. 800 g of ethanol was slowly added to the mass.

접종 5일 후, 결정을 압축 필터로 여과하였다. 여과에 의해 93.0%의 케이크 순도(불순물로서 용매 에탄올 포함) 및 52.5%의 모액 순도(불순물로서 용매 에탄올 포함)를 수득하였다. 이것은 41%의 만노즈 수율에 상응한다. 결정 크기는 10 내지 20㎛ 범위이었다.Five days after inoculation, the crystals were filtered through a compression filter. Filtration gave 93.0% cake purity (including solvent ethanol as impurities) and 52.5% mother liquor purity (including solvent ethanol as impurities). This corresponds to a 41% mannose yield. The crystal size ranged from 10-20 μm.

여과 케이크를 에탄올로 2회 세척하였다. 결정을 원심 분리하고 40℃에서 24시간 동안 건조시켰다. 결정은 0.3%의 결정 수분 함량 및 99.9%의 만노즈 함량을 가졌다. The filter cake was washed twice with ethanol. The crystals were centrifuged and dried at 40 ° C. for 24 hours. The crystal had a crystalline moisture content of 0.3% and a mannose content of 99.9%.

(D.2) 물-에탄올 용매를 사용한 만노즈 결정화(배치 2)(D.2) Mannose Crystallization Using Water-Ethanol Solvent (Batch 2)

50%의 DS 및 93%의 만노즈 함량(순수한 만노즈의 굴절계 건조 고체 함량 기준)을 갖는 만노즈 시럽 1230g을 84.1%의 RDS까지 증발시키고 30℃의 온도에서 2리터의 반응 용기로 이동하였다. 비등하는 시럽에 DS를 기준으로 0.03%의 종자를 접종하였다(30℃, RDS 84.1%). 종자를 10㎖의 에탄올로 현탁시켰다.1230 g of mannose syrup with 50% DS and 93% mannose content (based on pure mannose refractometer dry solids content) was evaporated to 84.1% RDS and transferred to a 2 liter reaction vessel at a temperature of 30 ° C. Boiling syrup was inoculated with 0.03% of seed based on DS (30 ° C., RDS 84.1%). Seeds were suspended with 10 ml of ethanol.

덩어리를 30℃에서 20℃의 온도로 냉각시켰다. 300g의 에탄올을 덩어리에 서서히 첨가하였다.The mass was cooled from 30 ° C. to 20 ° C. 300 g of ethanol was added slowly to the mass.

접종 3일 후, 결정을 원심 분리하였다. 원심 분리로부터 96.0%의 케이크 순도(불순물로서 용매 에탄올 포함)를 수득하였다. 원심 분리 결과는 50%의 만노즈 수율에 상응한다. 결정 크기는 30 내지 50㎛ 범위이었다.Three days after inoculation, the crystals were centrifuged. Centrifugation yielded 96.0% cake purity (including solvent ethanol as impurities). The centrifugation result corresponds to 50% mannose yield. The crystal size ranged from 30 to 50 μm.

원심 분리 케이크를 에탄올로 2회 세척하였다. 결정을 원심 분리하고 40℃에서 24시간 동안 건조시켰다. 결정의 수분 함량은 0.2%이고 결정의 만노즈 함량은 99.7%로 분석되었다.The centrifugal cake was washed twice with ethanol. The crystals were centrifuged and dried at 40 ° C. for 24 hours. The moisture content of the crystal was 0.2% and the mannose content of the crystal was analyzed to 99.7%.

(D.3) 용매로서 물을 사용한 만노즈 결정화(D.3) Mannose Crystallization Using Water as Solvent

50%의 DS 및 80%의 만노즈 함량(순수한 만노즈의 굴절계 건조 고체 함량 기준)을 갖는 만노즈 시럽 1552g을 86.7%의 RDS까지 증발시키고 60℃의 온도에서 1리터의 반응 용기로 이동하였다. 비등하는 시럽에 DS를 기준으로 0.07%의 종자를 접종하였다(60℃, RDS 86.7%). 1552 g of mannose syrup with 50% DS and 80% mannose content (based on pure mannose refractometer dry solids content) was evaporated to 86.7% RDS and transferred to a 1 liter reaction vessel at a temperature of 60 ° C. Boiling syrup was inoculated with 0.07% seed based on DS (60 ° C., RDS 86.7%).

덩어리를 60℃에서 25℃의 온도로 냉각시켰다. 접종 6일 후, 케이크를 원심 분리하여 99.5%의 순도를 수득하엿다. 원심 분리 결과는 30%의 만노즈 수율에 상응한다. 결정 크기는 30 내지 50㎛ 범위이었다.The mass was cooled from 60 ° C. to 25 ° C. Six days after the inoculation, the cake was centrifuged to yield 99.5% purity. The centrifugation result corresponds to 30% mannose yield. The crystal size ranged from 30 to 50 μm.

(E) 아라비노즈 분획의 정제(E) Purification of arabinose fraction

분리(A)에서 수득한 아라비노즈 분획의 순도는 DS를 기준으로 10%였다. 이 분획을 Ca2+ 형태의 SAC 수지를 사용하여 추가로 정제하였다.The purity of the arabinose fraction obtained in separation (A) was 10% based on DS. This fraction was further purified using SAC resin in the form of Ca 2+ .

(E.1) Ca(E.1) Ca 2+2+ 형태의 SAC 수지를 사용한 아라비노즈 분획의 정제 Purification of the Arabinose Fraction Using SAC Resin in the Form

분리는 하기 분리 상태를 사용하여 수행하였다:Separation was carried out using the following separation states:

컬럼 직경Column diameter 0.225 m 0.225 m 층 높이Floor height 4.9 m4.9 m 공급물 부피Feed volume 18.8 ℓ18.8 ℓ 공급물 RSDFeed RSD 30.2 g/100 g30.2 g / 100 g 온도Temperature 65 ℃65 ℃ 유동 속도Flow rate 30 ℓ/h30 ℓ / h 수지Suzy Finex CS 11 GC, 5.5% DVB, 평균 입도 0.40 mmFinex CS 11 GC, 5.5% DVB, 0.40 mm average particle size

종자, 크실로즈 및 아라비노즈 분획의 조성을 DS를 기준으로 한 %로 표 6에 기재한다.The composition of the seed, xylose and arabinose fractions is listed in Table 6 in% based on DS.

Ca2+ 수지를 사용한 제1 분리로부터 수득한 크실로즈 및 아라비노즈 분획 및 종자의 조성Composition of xylose and arabinose fractions and seeds obtained from first separation with Ca 2+ resin 성분 ingredient 공급물Feed 크실로즈 분획Xylose fraction 아라비노즈 분획Arabinose fraction 크실로즈Xylose 3939 5050 2121 만노즈Mannose 1616 1616 1414 갈락토즈Galactose 1313 1515 9.29.2 글루코즈Glucose 1.11.1 1.51.5 0.30.3 람노즈Rhamnose 0.30.3 0.30.3 0.30.3 아라비노즈Arabinose 9.79.7 3.53.5 1919 프룩토즈Fructose 0.10.1 0.60.6 1.31.3 기타Etc 20.820.8 1313 35.435.4

분리(E.1)의 농도 프로필을 도 5에 도시한다.The concentration profile of the separation (E.1) is shown in FIG. 5.

(E.2) Ca(E.2) Ca 2+2+ 형태의 SAC 수지를 사용한 아라비노즈 분획의 반복된 정제 Purification of the Arabinose Fraction Using SAC Resin in the Form

분리(E.1)으로부터 수득한 아라비노즈 분획을 Ca2+ 형태의 수지를 사용하여 추가로 정제하였다. 분리는 하기 분리 상태를 사용하여 수행하였다:The arabinose fraction obtained from separation (E.1) was further purified using a resin in the form of Ca 2+ . Separation was carried out using the following separation states:

컬럼 직경Column diameter 0.225 m 0.225 m 층 높이Floor height 4.9 m4.9 m 공급물 부피Feed volume 20 ℓ20 ℓ 공급물 RSDFeed RSD 30.6 g/100 g30.6 g / 100 g 온도Temperature 65 ℃65 ℃ 유동 속도Flow rate 30 ℓ/h30 ℓ / h 수지Suzy Finex CS 11 GC, 5.5% DVB, 평균 입도 0.40 mmFinex CS 11 GC, 5.5% DVB, 0.40 mm average particle size

종자, 크실로즈 및 아라비노즈 분획의 조성을 DS를 기준으로 한 %로 표 7에 기재한다.The composition of the seed, xylose and arabinose fractions is listed in Table 7 in% based on DS.

Ca2+ 형태 수지를 사용한 제2 분리로부터 수득한 크실로즈 및 아라비노즈 분획 및 종자의 조성Composition of xylose and arabinose fractions and seeds obtained from second separation using Ca 2+ form resin 성분 ingredient 공급물Feed 크실로즈 분획Xylose fraction 아라비노즈 분획Arabinose fraction 크실로즈Xylose 2727 4343 1414 만노즈Mannose 1616 2020 1313 갈락토즈Galactose 1111 1515 77 글루코즈Glucose 0.20.2 0.60.6 0.00.0 람노즈Rhamnose 0.40.4 0.40.4 0.30.3 아라비노즈Arabinose 1818 6.26.2 2626 프룩토즈Fructose 3.83.8 1.51.5 5.35.3 기타Etc 23.623.6 13.613.6 34.734.7

아라비노즈를 85% 수율로 수거하였다.Arabinose was harvested in 85% yield.

분리(E.2)의 농도 프로필을 도 6에 도시한다.The concentration profile of the separation (E.2) is shown in FIG. 6.

당업자는 기술적 진보로서 본 발명을 여러 가지 방법으로 사용할 수 있음을 명백히 알 것이다. 본 발명 및 이의 양태는 상술된 실시예에 제한되지 않고 청구의 범위 내에서 변화할 것이다.



Those skilled in the art will clearly appreciate that the present invention may be used in various ways as a technical advance. The invention and its aspects are not limited to the embodiments described above but will vary within the scope of the claims.



Claims (36)

양이온이 Ba2+인 하나 이상의 양이온 교환 크로마토그래피 분리 수지층 및 양이온이 Ba2+이외의 것인 하나 이상의 양이온 교환 크로마토그래피 분리 수지층을 사용하여 만노즈-함유 식물성 물질의 가수분해물에 크로마토그래피 분리 공정을 실시하고 하나 이상의 만노즈 분획을 회수하는 것을 포함하는, 만노즈-함유 식물성 물질의 가수분해물로부터 만노즈를 회수하는 방법.Chromatographic separation of hydrolyzate of mannose-containing vegetable material using at least one cation exchange chromatography separation resin layer having a cation of Ba 2+ and at least one cation exchange chromatography separation resin layer of a cation other than Ba 2+. A process for recovering mannose from a hydrolyzate of mannose-containing vegetable material comprising performing a process and recovering one or more mannose fractions. 제1항에 있어서, 크로마토그래피 분리 공정이, 단계 중 하나 이상은 양이온이 Ba2+인 양이온 교환 크로마토그래피 분리 수지층으로 수행되고 단계 중 하나 이상은 양이온이 Ba2+이외의 것인 양이온 교환 크로마토그래피 분리 수지층으로 수행되는 2단계 이상의 크로마토그래피 분리 단계를 포함하는 방법.The method of claim 1 wherein the chromatographic separation process, one or more of the steps, the cation exchange chromatography is carried out in one or more of the number of cation exchange chromatography separation is Ba 2+ cationic resin phase is other than a cation Ba 2+ A method comprising two or more chromatographic separation steps performed with a chromatography separation resin layer. 제2항에 있어서, 만노즈-함유 식물성 물질의 가수분해물을 양이온이 Ba2+인 양이온 교환 크로마토그래피 분리 수지층을 포함한 제1 크로마토그래피 컬럼 내로 공급하는 단계, 용리액으로 상기 컬럼을 용출시키는 단계, 제1 만노즈 분획을 회수하는 단계, 상기 제1 만노즈 분획을 양이온이 Ba2+이외의 것인 양이온 교환 크로마토그래피 분리 수지층을 포함한 제2 크로마토그래피 컬럼 내로 공급하는 단계, 용리액으로 상기 컬럼을 용출시키는 단계, 및 제2 만노즈 분획을 회수하는 단계를 포함하는 방법.The method of claim 2, wherein the hydrolyzate of the mannose-containing vegetable material is fed into a first chromatography column comprising a cation exchange chromatography separation resin layer having a cation of Ba 2+ , eluting the column with an eluent, Recovering a first mannose fraction, feeding the first mannose fraction into a second chromatography column comprising a cation exchange chromatography separation resin layer wherein the cation is other than Ba 2+; Eluting, and recovering the second mannose fraction. 제2항에 있어서, 크로마토그래피 분리 공정이, 양이온이 Ba2+인 양이온 교환 크로마토그래피 분리 수지층을 사용하는 2개의 분리 단계 및 양이온이 Ba2+이외의 것인 양이온 교환 크로마토그래피 분리 수지층을 사용하는 1개의 분리 단계를 포함하는 방법.The first, chromatographic separation process, the cation can be the cation exchange chromatography separated the two separate steps and the cation used to Ba 2+ cation exchange chromatographic separation resin is other than Ba 2+ resin according to 2, wherein A method comprising one separation step of use. 제4항에 있어서, 만노즈-함유 식물성 물질의 가수분해물을 양이온이 Ba2+인 양이온 교환 크로마토그래피 분리 수지층을 포함한 제1 크로마토그래피 컬럼 내로 공급하는 단계, 용리액으로 상기 컬럼을 용출시키는 단계, 제1 만노즈 분획을 회수하는 단계, 상기 제1 만노즈 분획을 양이온이 Ba2+인 양이온 교환 크로마토그래피 분리 수지층을 포함한 제2 크로마토그래피 컬럼 내로 공급하는 단계, 용리액으로 상기 컬럼을 용출시키는 단계, 제2 만노즈 분획을 회수하는 단계, 상기 제2 만노즈 분획을 양이온이 Ba2+이외의 것인 양이온 교환 크로마토그래피 분리 수지층을 포함한 제3 크로마토그래피 컬럼 내로 공급하는 단계, 용리액으로 상기 컬럼을 용출시키는 단계, 및 제3 만노즈 분획을 회수하는 단계를 포함하는 방법. The method of claim 4, wherein the hydrolyzate of the mannose-containing vegetable material is fed into a first chromatography column comprising a cation exchange chromatography separation resin layer having a cation of Ba 2+ , eluting the column with an eluent, Recovering a first mannose fraction, feeding the first mannose fraction into a second chromatography column comprising a cation exchange chromatography separation resin layer with a cation of Ba 2+ , eluting the column with an eluent. Recovering a second mannose fraction, feeding the second mannose fraction into a third chromatography column comprising a cation exchange chromatography separation resin layer with a cation other than Ba 2+ , the column as an eluent Eluting and recovering the third mannose fraction. 제1항에 있어서, Ba2+이외의 양이온이 수소, NH4 +, 알칼리 금속 양이온 및 알칼리 토금속 양이온으로부터 선택되는 방법.The method of claim 1 wherein the cations other than Ba 2+ are selected from hydrogen, NH 4 + , alkali metal cations and alkaline earth metal cations. 제6항에 있어서, 양이온이 NH4 +, Na+, K+, Mg2+ 및 Ca2+로부터 선택되는 방법.The method of claim 6, wherein the cation is selected from NH 4 + , Na + , K + , Mg 2+ and Ca 2+ . 제1항에 있어서, 크로마토그래피 분리 공정이 강산 양이온 교환 수지로 수행되는 방법.The method of claim 1, wherein the chromatographic separation process is performed with a strong acid cation exchange resin. 제1항에 있어서, 크로마토그래피 분리 공정이, 굴절계 건조 물질 함량(RDS)을 기준으로 45 내지 80%의 순도를 갖는 만노즈 분획을 제공하는 방법.The method of claim 1, wherein the chromatographic separation process provides a mannose fraction having a purity of 45 to 80% based on the refractive system dry matter content (RDS). 제1항에 있어서, 크로마토그래피 분리 공정이, RDS를 기준으로 80% 이상의 순도를 갖는 만노즈 분획을 제공하는 방법.The method of claim 1, wherein the chromatographic separation process provides a mannose fraction having a purity of at least 80% based on RDS. 제1항에 있어서, 크로마토그래피 분리 공정이 만노즈, 및 아라비노즈, 크실로즈, 갈락토즈, 람노즈 및 프룩토즈로부터 선택된 추가의 당을 함유한 만노즈 분획을 제공하는 방법.The method of claim 1, wherein the chromatographic separation process provides mannose and mannose fractions containing additional sugars selected from arabinose, xylose, galactose, rhamnose, and fructose. 제1항에 있어서, 크로마토그래피 분리 단계/단계들 이전, 이후 또는 사이에 수행되는 막 여과, 이온 교환, 증발, 여과 및 유도체화로부터 선택되는 하나 이상의 정제 단계를 추가로 포함하는 방법.The method of claim 1, further comprising one or more purification steps selected from membrane filtration, ion exchange, evaporation, filtration and derivatization performed before, after or between chromatographic separation steps / steps. 제12항에 있어서, 유도체화가 만노즈 유도체로서 N-페닐-D-만노피라노실아민을 형성함을 포함하는 방법.The method of claim 12, wherein the derivatization comprises forming N-phenyl-D-mannopyranosylamine as the mannose derivative. 제1항에 있어서, 만노즈를 결정화하여 결정성 만노즈 생성물을 수득함을 추가로 포함하는 방법.The method of claim 1 further comprising crystallizing the mannose to obtain a crystalline mannose product. 제14항에 있어서, 결정화가 물, 알코올 및 물과 알코올의 혼합물로부터 선택되는 용매로 수행되는 방법.15. The process of claim 14 wherein the crystallization is performed with a solvent selected from water, alcohols and mixtures of water and alcohols. 제14항에 있어서, 결정화가 RDS를 기준으로 95% 이상의 순도를 갖는 결정성 만노즈를 제공하는 방법. The method of claim 14, wherein the crystallization provides crystalline mannose having a purity of at least 95% based on RDS. 제14항에 있어서, 결정화가 RDS를 기준으로 99% 이상의 순도를 갖는 결정성 만노즈를 제공하는 방법. The method of claim 14, wherein the crystallization provides crystalline mannose having a purity of at least 99% based on RDS. 제14항에 있어서, 결정화가 RDS를 기준으로 90% 내지 99.9%의 순도를 갖는 결정성 만노즈를 제공하는 방법. The method of claim 14, wherein the crystallization provides crystalline mannose having a purity of 90% to 99.9% based on RDS. 제1항에 있어서, 아라비노즈, 크실로즈, 갈락토즈, 람노즈 및 프룩토즈로부터 선택된 다른 당의 분리를 추가로 포함하는 방법.The method of claim 1, further comprising the separation of other sugars selected from arabinose, xylose, galactose, rhamnose and fructose. 제19항에 있어서, 전처리 단계로서 크실로즈의 분리를 포함하는 방법.The method of claim 19, comprising separating xylose as a pretreatment step. 제19항에 있어서, 전처리 단계로서 아라비노즈의 분리를 추가로 포함하는 방법.The method of claim 19, further comprising the separation of arabinose as a pretreatment step. 제19항에 있어서, 전처리 단계로서 람노즈의 분리를 추가로 포함하는 방법.The method of claim 19, further comprising the separation of rhamnose as a pretreatment step. 제1항에 있어서, 만노즈-함유 식물성 물질의 가수분해물이 만노즈, 및 크실로즈, 아라비노즈, 람노즈, 갈락토즈, 글루코즈 및 프룩토즈로부터 선택된 추가의 당을 함유하는 방법.The method of claim 1 wherein the hydrolyzate of the mannose-containing vegetable material contains mannose and an additional sugar selected from xylose, arabinose, rhamnose, galactose, glucose and fructose. 제1항에 있어서, 만노즈-함유 식물성 물질의 가수분해물이 리그노셀룰로오스 물질, 연질목 또는 경질목의 가수분해물인 방법.The method of claim 1 wherein the hydrolyzate of the mannose-containing vegetable material is a hydrolyzate of lignocellulosic material, softwood or hardwood. 제23항에 있어서, 만노즈-함유 식물성 물질의 가수분해물이 설파이트 펄프 폐액인 방법.The method of claim 23, wherein the hydrolyzate of the mannose-containing vegetable material is a sulfite pulp waste liquor. 제1항에 있어서, 만노즈가 D-만노즈인 방법.The method of claim 1, wherein the mannose is D-mannose. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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