WO1990007002A1

WO1990007002A1 - Production of sugar compounds

Info

Publication number: WO1990007002A1
Application number: PCT/JP1989/001259
Authority: WO
Inventors: Eiichi Kitakuni; Reiko Hattori; Hajime Sato
Original assignee: Showa Denko Kabushiki Kaisha
Priority date: 1988-12-16
Filing date: 1989-12-15
Publication date: 1990-06-28
Also published as: KR930005871B1; EP0404964A4; FI95811C; EP0404964A1; JPH02163092A; DK172373B1; DK192390A; FI95811B; AU4742990A; KR910700349A; DK192390D0; DE68917466D1; FI904037A0; AU618653B2; EP0404964B1; DE68917466T2

Description

明細書糖化合物の製造法技術分野

本発明は" -ダルコシダーゼの存在下でグルコースと糖ァルコ一ルとを結合せしめることを特徴とする糖化合物の製造方法に関する。さらに詳しくは、グルコースと、ソルビトーノレ、マンニトーレ、エリスリトーノレ、キシリト一ノレ、イノシトール等の糖アルコ一ルとを共存させておき、これに"ーグルコシダ一ゼを作用させることにより、酵素反応によりグルコースと糖アルコールとが結合した糖化合物を容易に且つ効率良く生成せしめる方法に闋するものである。背景技術

工業的には麦芽糖や水飴のような、いわゆる澱粉糖を化学的に還元することによってグルコースと糖アルコールとが結合した糖化合物が製造されている。

例えば、 " _ D _グルコビラノシル一 1 , 4 一ソルビトールは麦芽糖（マルトース： 4 一〇一 "一 D _グルコビラノシルー D—グルコビラノース）を化学的に還元することにより構成単位中のグルコースをソルビト一ルに変換することにより製造されている。

また、 "一 D—グルコビラノシルー 1 > 6 —ソルビトールは、イソマルト一ス（ 6— 0— " 一 D—グルコピラノシル一 D—グルコビラノース）を化学的に還元することにより製造することが出来るが、イソマルトース自体が極めて高価であるため、《— D—グルコビラノシルー 1 ， 6 —ソルビトールの工業生産のための原料としては、イソマルト一スは必ずしも適さない。

他方、イソマルツ σ—ス（"一 D—グルコビラノシル一 1， 6 —フラクトース）を出発原料とし、これを化学的に還元することによつても、一 D—ダルコビラノシル一 1 , 6 —ソレビトーレゃ一 D—グレコピラノシレー 1 . 6 —マンニトールを製造することが出来る（特公昭 57— 9472、特公昭 59— 36694)。しかしながらこの製法によれば、出発原料となる《 — D—グルコビラノシルー 1 , 6 —フラクトースカスクロース（ひ一 D—ダルコピラノシ）レー β— Ό一フラクトフラノシド）から製造されているので、工業的にはスクロースからの二段階の過程が必要となり、さらに通常の還元反応の条件下に於いては、その生成物は — D—ダルコピラノシルー 1 , 6 —ソレビトールと α— D—グルコピラノシルー 1 , 6 —マンニトールとの混合物になる。このため、同製法は α— D— グルコビラノシル一 1 , 6 —ソルビトールやな一 D—グルコビラノシルー 1 , 6—マンニトールを製造するための手段としては必ずしも効率の良いものとは言い難い。

—方、化学的な手段で糖類同士を結合させて新たに糖類を製造する方法においては、設定する反応条件等によって、選択的に反応生成物に於ける結合位置や分子量までも制御することは一般に難しい。このため化学的な結合反応による糖類の製法は工業生産には必ずしも効率の良いものではない。なお従来から、澱粉工業に於いては酵素を利用した糖類の製法は広く用いられている。例えば、異性化糖はグルコースイソメラ一ゼの異性化反応を利用して、またフラクトオリゴ糖は ^ 一フルクトフラノシダーゼの転移反応を利用して、ィソマルツロースはグルコシルトランスフェラーゼの転移反応を利用して、さらにガラクトオリゴ糖はーガラクトシダーゼの転移反応を利用して製造される。発明の開示

以上のごとく、グルコースと糖アルコールとの結合生成物である糖化合物の製造方法は種々知られているが、原料が高価である、生成物が混合物として得られ高純度の生成物を得るのにコストがかかる、等の欠点があり、必ずしも工業的に有利な方法ではなかった。

本発明は、上記の欠点を有しない、糖化合物の全く新規な製造方法を提供するものであり、この方法は《—ダルコシダーゼの存在下でダルコ一スと糖アルコ一ルとを結合せしめることを特徴とするものである。

本発明の従えば、グルコースと、ソルビトール、マンニト —ル、エリスリト一ル、キシリトール、イノシト一ル等の糖アルコ一ルとを原料とし、これらはいずれも比較的安価に且つ多量に入手することができる。また《—グルコシダーゼを用いてグルコースと糖アルコ一ルとを結合せしめることを特徴とする本発明によれば、原料糖アルコールに対応する糖化合物が支配的に得られるため目的とする糖化合物を純粋な形で得ることが容易である。発明を実施するための最良の形態

本発明の方法においては、原料として用いる糖アルコールとして、ソレビトール、マンニトール、エリスリト一ル、キシリトール、イノシトール等種々の還元された単糖類を用いることができ、これらの糖アルコ一ルに対応して、それぞれ、 "一 D—グルコピラノシルー 1 ' 6 —ソルビトール、 — D —グルコピラノシレー 1 ， 6 —マンニトール、 or— D—グルコピラノシ^ エリスリトーレ、《— D—グレコピラノシレキシリトール、一 D—グルコビラノシルイノシト一ル等の目的糖化合物が得られる。

本発明に於いては、使用するグルコース、及び糖アルコ一ルは必ずしも高純度のものを必要とせず、例えばグルコースの場合、澱粉の糖化過程で発生する例えば各種ォリゴ糖のような不純物を含んでいても構わない。

またソルビトール等の糖アルコールは、一般に砂糖、ブドゥ糖、水飴、キシローズ等を還元することにより生成され、本発明に従う反応に於いては、必ずしも純度の高いものを用いなくてもよい。

本発明の方法に用いる —ダルコシダ一ゼとしては《— 1 , 4グリコシド結合を切断してグルコースを生成せしめるものであればなにでもよく、例えばストレプトマイセス属、サッカロマイセス属、バチルス属等の微生物により生産されるものが知られている（J. Jpn. So Starch Sci. 31巻（2) 67頁 1984, J. Jpn. Soc. Starch Sci. 34巻（4) 292頁 1987， Applied and Environmental Microbiology 1979 1096頁、 CAN. J. Microbiol* 33巻 1987, Biotechnology Letters 5巻（5) 289頁、 Jpn. Soc. Starch Sci. 35巻（1) 69頁 1988)。しかしながら、本発明記載の反応に用いる酵素の種類としては、これらに限定するものではない。

本発明に従う方法によるグルコースと糖アルコールとからの糖化合物の製造に於いては、先ずグルコースと糖アルコ一ルとを舍有する比較的高濃度の反応溶液を準備する。この反応溶液の濃度範囲としては重量パ一セント濃度で 5〜100 %、さらに望ましくは 20〜； 100 %である方が生成する糖化合物の量が増加する。また反応溶液の組成は、グルコースに対する糖アルコールの重量比が 100 : 1 ~ 1 ： 100 程度の範囲が、さらに好ましくは 1 : 10〜10： 1 となる方が生成する糖化合物の量が増加する。また反応溶液に投入する酵素量は、本発明記載の実施例に於いては、その量が多いほど生成する糖化合物の量が増加する。

本発明の方法における PHや温度等の反応条件は使用する一ダルコシダーゼが酵素活性を保っている範囲内で設定すればよく、例えば反応溶液の ΡΗを 4 ~10、より好ましくは 6〜 8の範囲に調整しておく。また温度に関しては、酵素の安定性を損なわない範囲内で比較的高温で反応させる方が良く、 20〜70°Cが望ましい。しかしながら、いわゆる耐熱性酵素または、アル力リ性酵素や酸性酵素を用いる場合は上記範囲に限定されないことは自明である。

本発明において"ーグルコシダーゼを用いる反応は大別して以下の方法を挙げることが出来る。一つは酵素或は酵素を有する微生物を直接に反応溶液に投入するバッチ方式であり，その他としては酵素或は酵素を有する微生物を固定化して用い、これに反応溶液を作用させる方式である。

例えば本発明に従い、バッチ方式を採用してグルコースとソルビトールと力、らー D—グルコビラノシルー 1 , 6 —ソルビトールを生成させる場合、グルコースとソルビトールとから成る反応溶液の重量パーセント濃度を 10〜： L0Q %より好ましくは 40〜： L00 %とする。また反応溶液の組成をグルコ一スに対するソルビトールの重量比で 1 ： 4〜 4 ： 1 に、より好ましくは 2 ： 3〜 3 ： 2とする。反応溶液は例えば予め pH を 4〜10、より好ましくは 6〜 8に調整しておき、これに例えば市販酵素の "一ダルコシダ一ゼを直接加えることによつて生成反応を行わせる。この際、反応温度を予め 20〜70 に, より好ましくは 40〜60でに設定しておく。

本発明に従う、実施例に記載した酵素反応に於いて、《— D—グルコピラノシルー 1 , 6 —ソルビト一ルを始めとする糖化合物は、酵素活性が持続する限り反応時間が長いほどその生成量が増加する。

さらに驚くべきことは、上記反応に於いて《— D—グルコピラノシルー 1 ' 6 —ソルビト一ル等の糖化合物が選択的に生成されることである。

この事実は、 "一グルコシダ一ゼを用いる酵素反応を利用することで、極めて容易に且つ選択的にグルコ一スと糖アルコールとから "一 D—グルコビラノシルー 1 ' 6 —ソルビトールを始めとする糖化合物を製造できることを意味する。本発明の方法に従って得られた糖化合物は、例えばメンブレンフィルタ一等を用いて酵素を除去し、さらに例えば活性炭或はィォン交換樹脂等を利用して、グルコースゃソルビトール等の糖アルコールの原料と、《— D—ダルコピラノシル一 1 , 6 —ソルビトール等の糖化合物の生成物とを分離することにより、容易に且つ効率良く回収できる。

〔発明の実施例〕

以下、実施例により本発明をさらに説明するが、これらのみに限定されるものではないことは自明である。

実施例 1

試験管に用意した、グルコース、ソルビトールが各々重量パーセント濃度で 45%、 KH ₂ P0 ₄— K ₂ HP0₄緩衝液 25mM (_PH7. 4)、 Ca (N0₃ ) ₂ 5mMから成る反応溶液を、予め 45 °Cに設定しておいた恒温槽に入れ、次いでこの反応溶液に市販酵素の《—グルコシダ一ゼ（シグマ社製）を蛋白濃度が 0. 1 〜500 mg Z となるように加えて反応を開始させる。

一定時間毎にサンプリングすることで、生成した《— D— グルコピラノシルー 1 , 6 —ソルビトールの量を測定したところ、蛋白濃度が 0. 8 mg Z である場合は反応開始後 20時間でその生成量は重量パ一セント濃度で 2. 5 %、 80時間で 5. 3 %であった。また蛋白濃度が 5. 0 mg / である場合は反応開始後 20時間で 15. 5%、 80時間で 32. 0 %であった。この際、サンプリングした反応溶液は加熱処理によって酵素反応を停止させた後、メンブレンフィルタ一を用いて酵素を遠心除去する。除蛋白した反応溶液を高速液体クロマトグラフィー（HPLC)や薄層ク口マトグラフィ一（TLC) を用い分析したところ、市販または別途化学合成した標準と一致することを確認した。さらに核磁気共鳴などを用い構造解析したところ、市販または別途化学合成した標準と一致することを確 άΡοし 7*— ο

以下の実施例についても同様にして生成物を分析した。

実施例 2

反応溶液中のグルコース、ソルビトールに代えて、グルコース、マンニトールが重量パーセントで 27%となる以外は実施例 1 と同じ条件で、生成する —グルコビラノシルー 1 , 6 —マンニト一ルの量を測定したところ、蛋白濃度が 0. 2 mg の場合は 20時間で 0. 5 %、 80時間で 2. 0 %であった。実施例 3

反応溶液中のダレコ —ス、ソルビト一ルに代えてダルコ一ス（40%) 、エリスリトール（40% ) 、グルコース（40% ) - キシリトール（40% ) 、グルコース（25% ) 、イノシトール (25% ) となる以外は実施例 1 と同じ条件で糖化合物の生成量を測定したところ、蛋白濃度が 1. 0 mgZmiの場合、反応開始後 80時間で各々グルコピラノシルーエリスリトール（7. 0 % ) 、グルコピラノシル一キシリトール（ 6. 0 % ) 、グルコビラノシルーィノシト一ル（ 4. 5 % ) を生成した。括弧内は全て重量パーセント濃度で示した。産業上の利用可能性

本発明の方法に従ってグルコ一スと糖アルコールとが結合した糖化合物の例としては、 or— D—グルコビラノシル一 1， 6 —ソルビトールや一 D—グルコビラノシルー 1 , 6 —マンニトールが挙げられる。これらの糖化合物は虫歯予防効果 (低う蝕性）を有する上に、難消化性（低力口リ一）である点で特徴があり、甘味料として有用な化合物である。

更にそれら特徵に加えて、吸湿性が低いためチョコレートゃクツキ一、ビスケット、打錠菓子等への利用にも適している。また熱に強く、水飴や麦芽糖などの還元性糖質と異なり、加える時間や加熱温度について厳しく規制されることがないので作業性が改善できるといつた利点を有している。

この例に見られるように、グルコースと糖アルコールとが結合した糖化合物は、ブドウ糖、水飴、麦芽糖、粉飴、異性化糖といった、いわゆる澱粉糖に比べて産業利用上数々の有用な特性を有している。さらに、これら糖化合物はカビ（青カビ、黄カビ、黒カビ、毛カビ）や酵母、酵素等に利用され難く、乳酸飲料や発酵食品をはじめ、漬物、菓子等の水分の多い食品に使用することによって、発酵を抑え、食品の曰持ちを改善し、製品の保存性の向上を期待できる。

Claims

請求の範囲

1. -グルコシダ一ゼの存在下でグルコースと糖アルコ一ルとを結合せしめることを特徵とする糖化合物の製造方法 <

2. 前記糖化合物が《— D—グルコピラノシル糖アルコールである、請求の範囲第 1項に記載の方法。

3. 糖アルコールとしてソルビトール、マンニトール、ェリスリトール、キシリトール又はィノシトールを用い、それぞれ対応する "一 D—グルコビラノシルー 1 , 6 —ソルビト —リレ、一 D—グ、ルコピラノシレー 1 , 6 —マンニトーレ、 or— D—グルコピラフシレエリスリトーレ、《— D—グルコピラノシルキシリトール又はな一 D—グルコピラノシルイノシトールを製造する、請求の範囲第 1項に記載の方法。

4. 前記"一グルコシダ一ゼが、ストレプトマイセス属、サッカロマイセス属又はバチルス属に属する微生物により生産されたものである、請求の範囲第 1項に記載の方法。