JPH0253038B2 - - Google Patents

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JPH0253038B2
JPH0253038B2 JP4407184A JP4407184A JPH0253038B2 JP H0253038 B2 JPH0253038 B2 JP H0253038B2 JP 4407184 A JP4407184 A JP 4407184A JP 4407184 A JP4407184 A JP 4407184A JP H0253038 B2 JPH0253038 B2 JP H0253038B2
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JP
Japan
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starch
cyclodextrin
butyric acid
yield
enzyme
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JP4407184A
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Japanese (ja)
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JPS60188088A (en
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Hitoshi Hashimoto
Kozo Hara
Nobuhiro Kuwabara
Katsuhiko Mikuni
Hiroshi Ishigami
Keiji Kainuma
Shoichi Kobayashi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ensuiko Seito Kk
NORINSUISANSHO SHOKUHIN SOGO KENKYUSHOCHO
Original Assignee
Ensuiko Seito Kk
NORINSUISANSHO SHOKUHIN SOGO KENKYUSHOCHO
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Publication date
Application filed by Ensuiko Seito Kk, NORINSUISANSHO SHOKUHIN SOGO KENKYUSHOCHO filed Critical Ensuiko Seito Kk
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  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明はサイクロデキストリンの製法に関す
る。更に詳しくは、でんぷんやその分解反応生成
物などに酪酸および/または酪酸塩の存在下でサ
イクロデキストリン生産酵素を作用させ、α−、
β−、γ−サイクロデキストリンのうちα−サイ
クロデキストリンを選択的に増収するサイクロデ
キストリンの製造方法に関する。 従来法によるサイクロデキストリンの製法には
各種の方法があり、たとえば馬れいしよでんぶ
ん、甘しよでんぷん、トウモロコシでんぷん、モ
チトウモロコシでんぷん、大麦でもぷんにサイク
ロデキストリングルカノトランスフエラーゼを作
用せしめる方法がある。この方法で得られるサイ
クロデキストリンはグルコース6個からなるα−
サイクロデキストリン、7個のβ−サイクロデキ
ストリン、8個のγ−サイクロデキストリンの混
合物よりなり、これらサイクロデキストリンの成
分比率は、サイクロデキストリングルカノトラン
スフエラーゼ産生菌の種類によつて必然的に異な
る。たとえばバチルス・メガテリウム(Bacillus
megaterium)、バチルス属の菌(Bacillus sp.ア
ルカリ生育菌)、バチルス、サーキユランス(B.
circulans)などはβ−サイクロデキストリンを
バチルス・マセランス(B.macerans)はα−サ
イクロデキストリンを主に生成する酵素を産生す
る。バチルス・マセランスの産生する酵素を利用
する場合においても、基質でんぷん濃度が高くな
るにつれてβ−サイクロデキストリンの生成比率
が増加し、αリツチのサイクロデキストリン製品
を経済的に得られないのが現状である。 サイクロデキストリンは種々のゲスト物質を分
子内に取り込み、いわゆる包接化合物を形成する
ため、食品、医薬を問わず用途開発が広く行なわ
れているが、これら各種の用途に応じるために
も、あるいは必要に応じサイクロデキストリン単
品を分別採取する場合においても、成分比率をコ
ントロールできれば非常に好都合である。いずれ
のサイクロデキストリン生産酵素を用いてもβ−
サイクロデキストリンは比較的生成し易すく、ま
た単品分離の場合でも共沈もなく簡単に沈澱、分
離、採取できるが、α−サイクロデキストリンは
分離、採取が困難である。この事実がα−サイク
ロデキストリンの価格をβ−サイクロデキストリ
ンのそれの数十倍に高めている。 α−サイクロデキストリンの含量をβ−サイク
ロデキストリンのそれの二倍程度に高めることに
よつて上記問題の解決につながることから、本発
明者らは酵素反応に際に各種の有機酸および有機
酸塩を用い、α−サイクロデキストリン・リツチ
の反応生成物を得る方法について鋭意研究を重ね
た。その結果、酪酸および/または酪酸塩を使用
することが有効できることを見出し、本発明を完
成するに至つたのである。 本発明はでんぷんまたはその組成画分、焙焼デ
キストリン、化工でんぷん、でんぷん誘導体、物
理的処理でんぷんおよびα−でんぷんよりなる群
から選ばれた1種もしくは2種以上の物質に、酪
酸および/または酪酸塩の存在下でサイクロデキ
ストリン生産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法である。 すでにアルコール類等の有機溶剤を添加してサ
イクロデキストリンの増収をはかることが提案さ
れているが、この方法ではアルコール類等の回収
再使用が簡単でなく、製造コストが高くなるのが
欠点である。これに対して酪酸および/または酪
酸塩を用いる場合は、各種の方法で酪酸等を容易
に分離再使用することができる。 本発明の方法に用いるでんぷんは、馬れいしよ
でんぷん、甘しよでんぷん、トウモロコシでんぶ
んなど各種のものがあり、特定のでんぷんに限定
されないが、より高収率のα−サイクロデキスト
リンを求める場合には馬れいしよでんぷんが好ま
しい。また、でんぷんの組成画分としては、たと
えばアミロース、アミロペクチンなどがあり、焙
焼デキストリンとしては白色デキストリン、黄色
デキストリン、ブリテイツシユガムなどがある。
化工でんぷんとしては酸化でんぷん、低粘性変性
(酵素、酸、機械高速撹拌等の処理による)でん
ぷん等がある。さらにでんぷん誘導体としては、
たとえばリン酸でんぷん、酢酸でんぷんなどので
んぷんエーテルやでんぷんエステルなどがあり、
物理的処理でんぷんとしては、たとえば放射線や
中性子線を照射したり高周波処理あるいは湿熱処
理したでんぷんなどがある。本発明に用いるでん
ぷん類は単独で用いてもよく、2種以上を組合せ
て用いてもよい。でんぷん濃度は5〜30%の範囲
で任意の濃度を選択でき、酪酸等の添加率5〜20
%(対でんぷん重量、酪酸換算、以下同じ。)好
ましくは5〜10%でα−サイクロデキストリンの
収率を向上させることができるが、α−サイクロ
デキストリン含量を最も高め、かつ総サイクロデ
キストリン含量を最も高める条件ででんぷん濃度
15%、酪酸および/または酪酸塩の添加率10%〜
15%のときである。酪酸等の添加時期は転移反応
開始直後がも好ましいが、反応開始後2時間まで
効果が認めれる。なお酪酸塩としては酪酸テトリ
ウム、酪酸カルシウム等が好ましいものである。 酪酸と酪酸塩以外の有機酸および有機酸塩の添
加効果についても検討した。その結果プロピオン
酸ナトリウムは酪酸に比べてα−サイクロデキス
トリン、総−サイクロデキストリン生成量は少な
いが、α/β比率の改善効果が認められた。ま
た、乳酸、乳酸ナトリウム、プロピオン酸、酢
酸、酢酸ナトリウムも添加条件によつては一部効
果が認められるので、サイクロデキストリンの製
造に利用することは可能であるが、酪酸等の著し
い効果には今一つ及ばない。 次に本発明を実施例によつて詳しく説明する。 実施例 1 馬れいしよでんぷん(水分含量18%)を水で
5、10、15、20%の各濃度に調製し、、マセラン
ス酵素をでんぷんg当たり5THU(チルデン−ハ
ドソン単位)加え、65℃で2時間撹拌しながら反
応させたのち、液温を95℃に上げ30分間保つた。
しかるのち液温を50℃に下げ、酪酸をでんぷん重
量あたり0、5、10、15、20、30%加え、水酸化
ナトリウムでPHを6.0に調製したのちに再度マセ
ランス酵素をでんぷんg当たり10THU加え、50
℃で24時間撹拌しながら反応させた。反応で得ら
れたサイクロデキストリン成分を高速液体クロマ
トグラフイで定量分析した。分析結果を表−1に
示す。
The present invention relates to a method for producing cyclodextrin. More specifically, starch and its decomposition reaction products are treated with a cyclodextrin-producing enzyme in the presence of butyric acid and/or butyrate to produce α-,
The present invention relates to a method for producing cyclodextrin that selectively increases the yield of α-cyclodextrin among β- and γ-cyclodextrins. There are various conventional methods for producing cyclodextrin, including a method in which cyclodextrin glucanotransferase is applied to horse starch, sweet starch, corn starch, waxy corn starch, and barley starch. . The cyclodextrin obtained by this method is α-
It consists of a mixture of cyclodextrin, 7 β-cyclodextrins, and 8 γ-cyclodextrins, and the component ratio of these cyclodextrins necessarily differs depending on the type of cyclodextrin glucanotransferase-producing bacteria. For example, Bacillus megaterium (Bacillus megaterium)
megaterium), Bacillus sp. alkaline growing bacteria, Bacillus circulans (B.
Bacillus macerans mainly produces enzymes that mainly produce β-cyclodextrin, and B. macerans mainly produces α-cyclodextrin. Even when using the enzyme produced by Bacillus macerans, the ratio of β-cyclodextrin production increases as the substrate starch concentration increases, making it difficult to economically obtain α-rich cyclodextrin products. . Cyclodextrins incorporate various guest substances into their molecules to form so-called clathrate compounds, so they are being developed for a wide range of applications in both food and medicine. Even when separately collecting individual cyclodextrin products, it would be very convenient if the component ratio could be controlled. β-
Cyclodextrin is relatively easy to produce and can be easily precipitated, separated, and collected without coprecipitation even when separated singly, but α-cyclodextrin is difficult to separate and collect. This fact makes the price of α-cyclodextrin several tens of times higher than that of β-cyclodextrin. Since the above problem can be solved by increasing the content of α-cyclodextrin to about twice that of β-cyclodextrin, the present inventors have found that increasing the content of α-cyclodextrin to about twice that of β-cyclodextrin can solve the above problem. We have conducted intensive research on a method for obtaining α-cyclodextrin-rich reaction products using As a result, they found that it is effective to use butyric acid and/or butyrate, and have completed the present invention. The present invention provides for adding butyric acid and/or butyric acid to one or more substances selected from the group consisting of starch or its composition fraction, roasted dextrin, modified starch, starch derivatives, physically treated starch, and α-starch. This is a method for producing cyclodextrin, which is characterized by allowing a cyclodextrin-producing enzyme to act in the presence of salt. It has already been proposed to increase the yield of cyclodextrin by adding organic solvents such as alcohols, but the disadvantage of this method is that it is not easy to recover and reuse the alcohols and the production costs are high. . On the other hand, when butyric acid and/or butyrate is used, butyric acid and the like can be easily separated and reused by various methods. There are various types of starch used in the method of the present invention, such as horse starch, sweet starch, corn starch, etc., and the starch is not limited to a specific one, but if a higher yield of α-cyclodextrin is desired, Horse starch is preferred. Examples of starch composition fractions include amylose and amylopectin, and examples of roasted dextrin include white dextrin, yellow dextrin, and British gum.
Modified starches include oxidized starch, starch modified with low viscosity (by treatment with enzymes, acids, high-speed mechanical stirring, etc.), and the like. Furthermore, as starch derivatives,
Examples include starch ethers and starch esters such as starch phosphate and starch acetate.
Physically treated starch includes, for example, starch that has been irradiated with radiation or neutron beams, high frequency treatment, or moist heat treatment. The starches used in the present invention may be used alone or in combination of two or more. Any starch concentration can be selected within the range of 5 to 30%, and the addition rate of butyric acid, etc. is 5 to 20%.
% (based on starch weight, butyric acid equivalent, the same applies hereinafter) The yield of α-cyclodextrin can be improved preferably at 5 to 10%, but it is preferable to increase the α-cyclodextrin content most and to reduce the total cyclodextrin content. Starch concentration under the highest conditions
15%, addition rate of butyric acid and/or butyrate 10% ~
15%. It is preferable to add butyric acid, etc. immediately after the start of the transfer reaction, but the effect is observed up to 2 hours after the start of the reaction. As the butyrate, tetrium butyrate, calcium butyrate, etc. are preferable. The effects of adding organic acids and organic salts other than butyric acid and butyrate were also investigated. As a result, although sodium propionate produced less α-cyclodextrin and total cyclodextrin than butyric acid, an improvement effect on the α/β ratio was observed. In addition, lactic acid, sodium lactate, propionic acid, acetic acid, and sodium acetate have some effects depending on the addition conditions, so they can be used for the production of cyclodextrin, but the remarkable effects of butyric acid, etc. Not even close. Next, the present invention will be explained in detail with reference to Examples. Example 1 Horse starch (moisture content 18%) was prepared with water to concentrations of 5, 10, 15, and 20%, and 5 THU (Tilden-Hudson units) of maceran enzyme was added per g of starch, and the mixture was heated at 65°C for 2 hours. After reacting with stirring for an hour, the liquid temperature was raised to 95°C and maintained for 30 minutes.
Afterwards, lower the liquid temperature to 50℃, add butyric acid at 0, 5, 10, 15, 20, 30% per starch weight, adjust the pH to 6.0 with sodium hydroxide, and add macerans enzyme again at 10 THU per gram of starch. , 50
The reaction was allowed to proceed at ℃ for 24 hours with stirring. The cyclodextrin component obtained in the reaction was quantitatively analyzed using high performance liquid chromatography. The analysis results are shown in Table-1.

【表】 表−1から明らかなように、でんぷん濃度15
%、酪酸添加率10%のときにα−サイクロデキス
トリン収率は30.2%と最高に近づき、かつ総サイ
クロデキストリン収率も51.9%と最高になる。他
のでんぷん濃度においても酪酸添加率5〜15%で
α−サイクロデキストリンの収率は無添加に比べ
て約1.5〜2倍に向上する。酪酸添加率が15%以
上になると、でんぷん濃度などによるが、逆にサ
イクロデキストリンの生生成は阻害される傾向に
あり、α−サイクロデキストリン、総サイクロデ
キストリン収率も低下してくる。 実施例 2 トウモロコシでんぷん64gを300mlの水に懸濁
し、15%のでんぷん乳を調製した。このでんぷん
乳を120℃、30分間オートクレープした。ついで、
これを70〜80℃に冷却し、酪酸を9.6g添加し水
酸化ナトリウムでPHを6.0に調製したのち再度マ
セランス酵素をでんぷんg当たり10THU加え、
50℃で2時間反応させた。反生成物を定量分析し
た結果を表−2に示す。
[Table] As is clear from Table 1, starch concentration 15
%, and when the butyric acid addition rate is 10%, the α-cyclodextrin yield approaches the maximum at 30.2%, and the total cyclodextrin yield also reaches the maximum at 51.9%. Even at other starch concentrations, the yield of α-cyclodextrin is improved by about 1.5 to 2 times when butyric acid is added at a rate of 5 to 15% compared to when no addition is made. When the addition rate of butyric acid exceeds 15%, although it depends on the starch concentration, the production of cyclodextrin tends to be inhibited, and the yield of α-cyclodextrin and total cyclodextrin also decreases. Example 2 64 g of corn starch was suspended in 300 ml of water to prepare 15% starch milk. This starch milk was autoclaved at 120°C for 30 minutes. Then,
This was cooled to 70 to 80°C, 9.6 g of butyric acid was added, the pH was adjusted to 6.0 with sodium hydroxide, and macerans enzyme was added again at 10 THU per g of starch.
The reaction was carried out at 50°C for 2 hours. Table 2 shows the results of quantitative analysis of the reaction product.

【表】 表−2から明らかなように、基質にトウモロコ
シでんぷんを用いてもサイクロデキストリンの収
率、とりわけα−サイクロデキストリンの収率が
大幅に向上する。なお、馬れいしよでんぷんに比
較し若干収率は低くなるが、これはマセランス酵
素の作用特性とでんぷん構造の違いによるものと
思われる。
[Table] As is clear from Table 2, even when corn starch is used as a substrate, the yield of cyclodextrin, especially the yield of α-cyclodextrin, is significantly improved. The yield is slightly lower than that of horse starch, but this is thought to be due to the difference in the action characteristics of the macerans enzyme and the starch structure.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 でんぷんまたはその組成画分、焙焼デキスト
リン、化工でんぷん、でんぷん誘導体、物理的処
理でんぷんおよびα−でんぷんよりなる群から選
ばれた1種もしくは2種以上の物質に、酪酸およ
び/または酪酸塩の存在下でサイクロデキストリ
ン生産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法。
1. Addition of butyric acid and/or butyrate to one or more substances selected from the group consisting of starch or its composition fraction, roasted dextrin, modified starch, starch derivatives, physically treated starch, and α-starch. A method for producing cyclodextrin, which comprises allowing a cyclodextrin-producing enzyme to act in the presence of the enzyme.
JP4407184A 1984-03-09 1984-03-09 Production method of cyclodextrin Granted JPS60188088A (en)

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JPS60188088A JPS60188088A (en) 1985-09-25
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JPS60188088A (en) 1985-09-25

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