JPH01168295A - サイクロデキストリンの製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はサイクロデキストリン（以下、単にＣＤと略す
ことがある。）の製造に関する。さらに詳しくはエクス
トルーダー処理した・澱粉にサイクロデキストリン合成
酵素を作用させサイクロデキストリンを製造する方法に
関する。

サイクロデキストリンはグルコースを構成単位として６
個以上結合した環状構造を持ち、他の物質を包接し物理
化学的性質を変化させる性質がある。サイクロデキスト
リンは、この性質を利用し医薬品及びｍ薬の安定化、食
品の品質改善、その他化学や工業用の用途に用いられる
。同時に各種産業分野への新しい利用が期待される。サ
イクロデキストリンはこの様に優れた性質をもっている
にも拘らず、現状価格が高いため、用途が限られている
のが実状である。

本発明はエクストルーダー処理した澱粉を原料にするこ
とにより、サイクロデキストリン合成酵素の効率的利用
を行うことによるコスト低減を計り、用途を拡大しよう
とするものである。

（従来の技術） 従来、サイクロデキストリンの製造は澱粉を原料（多く
は馬鈴薯澱粉）とし、２０％以下の濃度の澱粉Ｑ、？ｒ
Ｊ？Ｐｉを作り、サイクロデキストリン合成酵素又はα
−アミラーゼを加えて、６０℃以上（一般的には８０℃
）に加熱し液化させた後、６０°Ｃ以下に冷却し、再度
サイクロデキストリン合成酵素を加えて酵素反応を完了
、サイクロデキストリンを得る方法を採用していた。

（発明が解決しようとする問題点） 従来法では、液化の目的でサイクロデキストリン合成酵
素を使用し、澱粉の微結晶構造（ミセル）を開裂させる
ため、６０℃以上の糊化温度（一般的には８０℃）にせ
ざるを得ない。このように高温で反応させるため、ここ
で使用される酵素は短時間働くのみで大部分失活し、再
度酵素を添加し反応させる方法を取るため、酵素は２倍
量使用することとなりコストアンプを招いている。

又、液化にα−アミラーゼを使用した場合、澱粉分子が
切れ過ぎサイクロデキストリン生成の機会が少なくなり
、収率が著しく低下する欠点があった・ 更に、この液化工程を省略し、加熱糊化した澱粉液を基
質にする場合、サイクロデキストリン合成酵素の作用温
度まで冷却する時点で老化を引き起こし２Ｉｉ過性を著
しく悪化させ、又、サイクロデキストリンの収率も低下
させている。

従って、従来法では工程が複雑化する上に酵素消費量も
多く、又低濃度の成金体を高温に上昇させるためエネル
ギー消費も多い、従って価格が高くなるため、サイクロ
デキストリンの使用用途も限られていた。

（問題点を解決するための手段及び作用）以上の点に鑑
み、澱粉をエクストルーダーにより加熱混練処理し、グ
イ孔より膨化成は非膨化で射出し、粉砕粉末化又は粉末
化せずに、水分２０％以下の乾燥状態とし、サイクロデ
キストリン製造用原料とする。

このエクストルーダー処理澱粉にサイクロデキストリン
合成酵素を作用させるのであるが、老化を防止するため
、好ましくは、酵素反応は準備された酵素溶液を直接こ
のエクストルーダー処理澱粉に混合接触させ作用させる
ことにより、老化することなく、高収率でサイクロデキ
ストリンを得ることができる。

以下、その詳細について説明する。

発明者等は各種澱粉のエクストルーダー処理条件と処理
後のＲ粉分子量との関係について鋭意研究し、一定の条
件下において好結果を得ることができることを見出した
。

即ち、本方法によればサイクロデキストリン合成酵素を
全（失活させることなく、最適条件で酵素を作用させる
ことができ、一定のエクストルーダー処理条件の範囲内
で好結果が得られている。

■　エクストルーダー処理条件と処理澱粉の分子量につ
いて 高速液体クロマトグラフィーにより求めた、分子量測定
結果を示すと、表−１のとおりである。

（以下余白） 以上のように、エクストルーダー処理温度が高い程、剪
断力により澱粉分子が切断され分子■が小さくなってい
る。又、処理後の分散度が原料澱粉に比べて小さくなっ
ていることは、エクストルーダー処理によって分子量が
均一化する方向に向かっていることを示している。

このことは、α−アミラーゼが小さく澱粉分子を切断す
るのに対して、エクストルーダー処理の場合、かなり大
きな分子を残す形で切断し、しかも均一化の方向に向か
うことはサイクロデキストリン生成に対して、理想的な
形となる。

■　サイクロデキストリン合成酵素による反応試験 こうして得られたエクストルーダー処理澱粉について一
サイクロデキストリン合成酵素を作用させ、サイクロデ
キストリン生成試験を行った結果を示すと、表−２のと
おりとなる。

反応条件 仕込濃度　　　　　　　　１０％ サイクロデキストリン合成酵素 １０ＴＨ’Ｕ（対１ｇ澱粉） 反応温度　　　　　　　　６０℃ 原料　　　　　　　　　　馬鈴薯澱粉 〔註）　　ＴＨＵ：サイクロデキストリン合成酵素の力
価（Ｔｉｌｄｅｎ−Ｈｕｄｓｏｎ法による）（以下余白
） この表−２中、サイクロデキストリン合成酵素液化液と
は、１０％の澱粉乳にサイクロデキストリン合成酵素を
Ｉｇの澱粉当たりｌ０ＴＨＵ加え８０℃で１時間液化、
冷却後、再度酵素を添加し反応させたものである。

又、加熱糊化液とは、１０％の澱粉乳を酵素を使用せず
に、１００℃で５分間加熱６０℃に冷却後サイクロデキ
ストリン合成酵素を添加し、反応させたものである。

いずれもエクストルーダー処理澱粉に較べ、サイクロデ
キストリンの生成量は少なくなっている。

これは老化（ミセルの再配列）の影響と考えられる。

一方、エクストルーダー処理澱粉の結果を見ると、エク
ストルーダー処理温度が、９０’Ｃ加熱と２５０℃加熱
のものにおいて、サイクロデキストリン生成量がやや低
く、１００℃〜２３０’Ｃ加熱りものが高くなっている
。中でも、１ｏｏ℃加熱りものが最も高く好結果を得た
。

エクストルーダー処理温度が８５℃においては、充分な
糊化状態が得られず、酵素による反応性も悪く、サイク
ロデキストリンの生成量は、極端に低いものであった。

又、９０℃に於いては、エクストルーダーのグイ孔より
完全な膨化状態で射出されず、熔解性が悪化したため、
サイクロデキストリン収率が若干低下したものと思われ
る。

２５０℃加熱のものについては、加熱により若干着色褐
変し、変質したことによりサイクロデキストリン収率の
低下が見られたものと考えられる。

このように、サイクロデキストリン合成酵素による液化
の場合、多量の酵素を必要とし、低濃度の澱粉乳全体を
高温に加熱するためエネルギー消費も多く、コストアッ
プを招いている。又、加熱糊化液を基質とする場合は、
サイクロデキストリン収率の低下、及び老化による濾過
性の低下を招いている。

それに引き換え、エクストルーダー処理澱粉の場合は、
高収率でサイクロデキストリンが得られている。

これは、エクストルーダー処理澱粉の状態が完全に糊化
され乾燥脱水された安定した形になっており、通常この
澱粉を水に溶解すると直ちに老化が始まるが、所定温度
（６０℃）のサイクロデキストリン合成酵素溶液に溶解
した場合は溶解と同時に該酵素が作用して澱粉の長い分
子を切断するため老化を引き起すこともなく、サイクロ
デキストリンが生成されるからである。しかも反応は６
０℃で行われるため、酵素の失活は無く有効に利用され
る。

又、エクストルーダー処理により澱粉が程良く均一化さ
れた形で切られていることにより、サイクロデキストリ
ン合成酵素の基質として適した分子の大きさとなってい
ることも、サイクロデキストリンの収率の高くなる原因
の一つである。一方、エクストルーダー処理澱粉の製造
コストは、エクストルーダー処理時の加水量が０〜３０
％と少なく、加熱に要するエネルギー費は従来法の低濃
度澱粉乳の昇温に比べ極端に少ない。従って、エクスト
ルーダー処理澱粉によるサイクロデキストリンの製造に
於いては、エネルギー及び酵素に拘る変動費を節減でき
る。

以上の結果により、エクストルーダー処理澱粉を原料に
する場合、高収率でしかも安価にサイクロデキストリン
を製造できることは、明らかである。

（実施例） 実施例　１ エクストルーダー処理澱粉の製造 原料としてコーンスターチを用い、二軸エクストルーダ
ー（西独Ｗｅｒｎｅｒ　＆　Ｐｆｌｅｉｄｅｒｅｒ社Ｃ
−５８型、スクリュウ径５８負−，モーター２３ｋｗ、
Ｌ／Ｄ＝　１２）にてエクストルーダー処理澱粉を調製
した。

二軸エクストルーダーの操作条件は次のとおりであった
。

スクリュウパターン：前送り、ニーディング、リバース
、を組み込む 澱粉フィード景　　：５０ｋｇ／時間 添加水量　　　　　：Ｑ、５ｊ！／時間スクリュウ回転
数　：１５０ｒｐＩＩ＋操作温度　　　　　：８５°Ｃ
〜２５０℃８０℃〜８５℃でのエクストルーダー処理澱
粉は、充分な加熱糊化及び膨化が行われず、澱粉糊のよ
うな状態であった。９０℃〜２３０℃の間では良好なエ
クストルーダー処理澱粉が得られた。

２５０°Ｃ以上になると、エクストルーダー処理シ粉は
焦げ臭を発し、着色を認めた。

エクストルーダーのグイ孔より射出されたエクストルー
ダー処理澱粉は、エクストルーダーに装着されているカ
ッグーにより、直ちに適正な大きさに切断され、次いで
、線用ミクロン社製の粉砕ａ（ハンマーミル）により粉
砕し、サイクロデキストリン生成反応用の原料とした。

サイクロデキストリン生成反応試験 上記により調製されたエクストルーダー処理澱粉の内、
１５０℃処理のものについて、１１６ｇ（固形分１０４
ｇに相当）採り、水を加えて１１ノｉ！Ｎ、　’ａ　’
ｔＦｊ、　トＬ、コレラｐｌ＋６．０　ニ調Ｖ、サイク
ロテキストリン合成酵素（天野製薬ＩＩ製コンチザイム
６００ＴＨＩＪ／　ｍｆ　；以降の実験には全て本酵素
を使用）を１．７３ｍ１加え、充分攪拌した後、６０℃
にて反応させた。

対照として、馬鈴薯澱粉を用い、サイクロデキストリン
合成酵素で液化、その液化液について、前述と同じ条件
で反応させたものと比較した。

馬鈴薯＊　＄５１の液化条件は下記のとおり。

馬鈴薯澱粉１３０ｇ　（固形分１０４ｇに相当）採り、
水を加えてＩＩｌの懸濁液とし、これをｐ）Ｉ６．０に
調整し、サイクロデキストリン合成酵素を１．７３ｍ４
加え充分攪拌した後、攪拌しながら８０℃にて１時間反
応させた。液化終了時のＤＥ（Ｄｅｘｔｒｏｓｅ　Ｅｑ
ｕｉｖａｌｅｎｔ　）は０．５０であった。この液をオ
ートクレーブで１２０℃で１０分間加熱し、６０℃に冷
却後サイクロデキストリン合成酵素１．７３ｍρを加え
反応させた。

両者を比較した結果は表−３のとおり。

（以下余白） 表−３〔サイクロデキストリン生成反応試験結果コマド
グラフイー法による。

実施例　２ 原料澱粉として馬鈴薯澱粉を用い、二軸エクストルーダ
ー（末広鉄工所製アルファライザーα−１００−Ｅ−１
２型、スクリュー径８９ｍ鳳、　　Ｌ／Ｄ１２、モータ
ー３０ｋｗ）にてエクストルーダー処理澱粉を調製した
。

二輪エクストルーダーの操作条件は次のとおりであった
。

スクリュウパターン：前送り、ニーディング、リバース
、を組み込む 澱粉フィード量　　：４０〜５０ｋｇ／時間添加水量　
　　　　：０．５１７時間 スクリュウ回転数　：　１００〜１５０ｒｐｍ温　　　
度　　　　　　　：　１００℃得られたエクストルーダ
ー処理澱粉の状態は、実施例−１の場合と同様１００℃
処理では良好であった。

得られたエクストルーダー処理澱粉は、実施例−１と同
様の処理により粉砕し、サイクロデキストリン生成反応
試験の原料とした。

サイクロデキストリン生成反応試験は下記のとおり行っ
た。

蒸留水９２０ｍ１に酢酸ナトリウム２ｇと塩化カルシウ
ム０．１ｇを加え、稀酢酸にてｐＨ６，０に調整した後
サイクロデキストリン合成酵素（天性製薬ａｍ製コンチ
ザイム）１．７３ｍ７！を加え、６０℃に加温し、酵素
液とした。

この液を攪拌しながら上記エクストルーダー処理澱粉１
１６ｇ（固形分１０４　ｇ）を添加し６０℃で反応させ
た。

その結果は表−４のとおり。

表−４〔サイクロデキストリン生成反応試験結果〕（発
明の効果） 本発明によれば、このようにエクストルーダー処理澱粉
にサイクロデキストリン合成酵素を作用させることによ
り高収率でしがも安価にサイクロデキストリンを製造す
ることができる。従って、食品及び工業用等広範囲に亘
って用途が拡大され、新しい利用が可能となる。

特許出願人　　サンエイ糖化株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　エクストルーダー処理した澱粉にサイクロデキスト
   リン合成酵素を作用させることを特徴とするサイクロデ
   キストリンの製造法。 ２　エクストルーダーによる加熱処理条件が温度９０℃
   〜２５０℃である特許請求の範囲第１項記載のサイクロ
   デキストリンの製造法。