JPH04293493A - デキストランの製造法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、医療あるいは生化学な
どの分野で利用されているデキストラン（α−１，６グ
ルカン）を、アミロース，又は還元水飴（澱粉の分解物
を還元したものをいう。以下おなじ）から酵素化学的に
デキストランを製造するものである。

【０００２】

【従来の技術】デキストランは、従来から蔗糖を原料と
してロイコノストック属菌（Ｌｅｕｃｏｎｏｓｔｏｃ　
　ｍｅｓｅｎｔｅｒｏｉｄｅｓ）あるいはそれに由来す
るデキストランスクラーゼ（以下、ＤＳａｓｅという。 ）を使用して産業的に生産され、医療や生化学の分野で
利用されている。ＤＳａｓｅは、蔗糖の構成糖であるグ
ルコースのみを利用してデキストランを生産するのであ
るが、この際に、同じく構成糖であるフラクトースはデ
キストラン生産には全く利用されずに遊離する。このよ
うな作用機構ゆえに、ＤＳａｓｅを用いて蔗糖からデキ
ストランを生産する場合には、対糖収率が決して５０％
を超えることはない。実際には３７％程度の収率しか得
られていない。

【０００３】デキストリンデキストラナーゼ（以下、Ｄ
Ｄａｓｅという。）は約４０年前に、糸引きビールの原
因菌であるグルコノバクターオキシダンスＡＴＣＣ１１
８９４株（Ｇｌｕｃｏｎｏｂａｃｔｅｒ　　ｏｘｙｄａ
ｎｓ　　Ａｍｅｒｉｃａｎ　　Ｔｙｐｅ　　Ｃｕｌｔｕ
ｒｅ　　Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ　　Ｓｔｒａｉｎ　　Ｎ
ｏ．１１８９４）より粗精製され、重合度３以上のα−
１，４結合から成るマルトオリゴ糖からデキストランを
生成することがすでに報告されている（Ｊｏｕｒｎａｌ
　　ｏｆＢｉｏｌｏｇｉｃａｌ　　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ
，第１６１巻，第１６１〜１７４頁（１９５１））。こ
の報告によると、ＤＤａｓｅの作用は重合度３以上のα
−１，４結合した直鎖のマルトオリゴ糖及びそれを含む
アミロースや澱粉などの加水分解物の非還元末端側のグ
ルコース残基を転移するとこによってデキストランを生
成することである。

【０００４】しかしながら、重合度が大きくなりすぎる
とＤＤａｓｅの作用は認められず、たとえばアミロース
からのデキストラン生成はこれまで知られていなかった
。また、澱粉分解物を水素添加した還元水飴に対するＤ
Ｄａｓｅの作用も知られていない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ＤＳａｓｅによるデキ
ストランの生産収率は低いため、デキストランの安全性
が広く認められているにもかかわらず、高価なものとな
り、食品への利用がほとんど行われていない。もし安価
にデキストランを供給できるならば、安全性の高いすぐ
れた食品用多糖類としての利用が期待できる。そのため
には、安価な原料からより高収率でデキストランを生産
する必要がある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで本発明者は、アミ
ロース又は還元水飴にＤＤａｓｅを作用させることによ
ってデキストランを製造することを試みた。ＤＤａｓｅ
の精製は本発明者による平成３年１月１０付け特許出願
により詳細に記載されている。ＤＤａｓｅはグルコノバ
クターオキシダンスＡＴＣＣ１１８９４株（Ｇｌｕｃｏ
ｎｏｂａｃｔｅｒ　　ｏｘｙｄａｎｓ　　Ａｍｅｒｉｃ
ａｎ　　ＴｙｐｅＣｕｌｔｕｒｅ　　Ｃｏｌｌｅｃｔｉ
ｏｎ　　ｓｔｒａｉｎ　　Ｎｏ．１１８９４）又はグル
コノバクターオキシダンスＡＴＣＣ１１８９５株（Ｇｌ
ｕｃｏｎｏｂａｃｔｅｒ　　ｏｘｙｄａｎｓＡｍｅｒｉ
ｃａｎ　　Ｔｙｐｅ　　Ｃｕｌｔｕｒｅ　　Ｃｏｌｌｅ
ｃｔｉｏｎ　　ｓｔｒａｉｎ　　Ｎｏ．１１８９５）な
どの菌に存在する酵素であり、またＤＤａｓｅを有する
これら酢酸菌に病原性などは知られていないことから、
ＤＤａｓｅを食品原料加工に用いても安全である。ＤＤ
ａｓｅは、上記菌体から直接有機溶媒、殊に極性の低い
有機溶媒を用いて簡便に抽出され、さらに各種クロマト
グラフィーによって効率的に精製された。これにより約
４０年前の報告では、菌体内に存在する酵素量のわずか
数％を取得できるのみであったがそれよりも多量かつ純
粋に酵素を取得できた。

【０００７】本発明に用いるアミロースとは、Ｄ−グル
コースがα−１，４のグルコシド結合で直鎖状に重合し
た高分子化合物である。殊に澱粉を枝切り酵素で切断し
た時に得られる平均重合度約１７のものが好適に用いら
れる。還元水飴とは、澱粉の加水分解物，マルトオリゴ
糖又はそれらの混合物に水素添加し還元したものをいう
。本発明では分解度は重合度約５〜１０が好適であるが
、その水素添加については、還元性末端を，部還元する
とか全部還元するとか、その還元性の程度については特
に限度がない。

【０００８】既述のようにして精製されたＤＤａｓｅは
以下の特徴を有する。 １）作用 本酵素はアミロースなどを含めて重合度３以上のマルト
オリゴ糖に作用し、それら基質の非還元末端側のグルコ
ース残基を転移することによってデキストランを生産す
る。この作用は、反応に用いた物質がマルトースなどの
重合度が２つとなるマルトオリゴ糖となるまで進行する
。このＤＤａｓｅの作用はマルトオリゴ糖の還元末端に
位置するグルコースが水素添加などの修飾を受けていて
も同様である。 ２）最適ＰＨ及び安定ＰＨ ＤＤａｓｅの最適作用ＰＨは４．０〜４．５であり、各
種ＰＨ下で３０分置いた時にＰＨは２．５〜６．０で安
定であった。 ３）最適温度及び安定温度 ＤＤａｓｅの最適作用温度は３７〜４５℃であり各種温
度下で３０分置いた時に温度は４５℃以下で安定であっ
た。また、本酵素は５５℃まで活性を示した。 ４）分子量 電気泳動によるＤＤａｓｅの分子量は約３０万であった
。 ５）力価測定法 酵素反応基質には低糖化還元水飴を用い、常法により測
定した。力価は１分間に１μｍｏｌのグルコース単位が
デキストランとなる時の酵素量を１Ｕとした。

【０００９】酵素化学的に作用させるには、常法による
。即ち、例えば酵素反応の条件として好ましくは温度２
０〜４５℃，反応時間３〜７２時間である。この時に用
いるＤＤａｓｅは精製したものでも良いが、粗精製のも
のでも良い。すなわち、例えば菌体から有機溶媒を用い
て抽出された粗精製のＤＤａｓｅを使用しても良い。 また、原料であるアミロース又は還元水飴などの一部が
もし未反応で残る場合には、澱粉液化型α−アミラーゼ
等を加えてこれを分解すればよい。この処理を行えば、
アルコールを用いてデキストランのみを沈澱させ、効果
的に純度の高いデキストランを取得することができる。

【００１０】

【作用】アミロースはこれまでＤＤａｓｅとは作用せず
、デキストランは生成しないとされてきた。しかし、Ｄ
Ｄａｓｅによるデキストランの生成は、反応に用いた基
質からグルコース単位でデキストランへ転移した結果、
基質分子量が減少してマルトース（重合度２）となるま
で進行する。つまり、マルトースになれば最早デキスト
ランへの転移反応は起こらなくなる。したがって、反応
に用いるマルトオリゴ糖の重合度が大きいほどデキスト
ラン製造における対糖収率は高いはずである。例えば、
マルトテトラオース（重合度４）からデキストランを製
造すれば反応残渣としてのマルトースが元のマルトテト
ラオースの半量だけ生ずることとなるから、理論上の対
糖収率は５０％となり、又、短鎖アミロース（重合度１
６〜１７）からは同じく約８０％となる。もし、アミロ
ース等の高重合度物質からデキストランを製造できれば
、従来からのＤＳａｓｅによるデキストランの製造法よ
りも高収率でデキストランを製造することが可能となる
。さらに、反応残渣であるマルトースは、反応速度は極
めて小さいながらも、他のマルトースと反応してパノー
スを生成するなどの副反応をおこす。そこで還元性末端
を還元しておいて反応残渣たるマルチトールにしておけ
ばマルチトールは最早マルトースと反応ないしマルチト
ールとの反応性がないから、副生物を生ぜず対糖収率の
向上に寄与できることになる。

【００１１】実際には、表１に示すように、ＤＤａｓｅ
はアミロースからかなりの高収率でデキストランを生成
した。すなわち、デキストランを製造する場合にアミロ
ースは非常にすぐれた基質となることが初めて明らかと
なった。この場合の対糖収率７０％という値はＤＤａｓ
ｅを用いてデキストランを製造する際に用いられるいか
なるマルトオリゴ糖よりも高いものであることは、ＤＤ
ａｓｅの作用及び供給されうる原料のうちでアミロース
が最も重合度が高いことを考慮すれば明らかである。

【００１２】また、各種のオリゴ糖からの収率を表１で
比較すると、マルトトリオースからマルトヘキサオース
へと重合度が増加するにつれてデキストラン生産星が増
加する。このことは、マルトオリゴ糖の非還元末端から
グルコース単位に作用してマルトースを残すとされるＤ
Ｄａｓｅの作用様式とよく一致している。しかし、たと
えばマルトテトラオースを基質として本酵素を完全に作
用させれば、収率５０％でデキストランが生成し、マル
トースが残るものと考えられたが、表１のようにその収
率は低いものであった。これは本酵素がパノースやグル
コースなど種々のオリゴ糖を副生するなどの副反応によ
るためである。

【００１３】また、可溶性澱粉がアミロースに比べて低
収率なのは、本酵素は澱粉中の非還元末端のα−１，４
グルコース残基を転移するが、分枝部分すなわちα−１
，６結合したグルコース残基を側鎖として有する構造の
付近には作用しないので未反応部分が多く残るためと考
えられる。そのため、原料として用いる澱粉分解物の重
合度が単に大きいだけでは、未反応の部分が多くなるば
かりで、収量は逆に低くなる。デキストランの製造にお
けるより良い原料は、α−１，４結合した直鎖で、その
構造中に他の結合や分岐を含まず、かつ、その重合度が
大きいものである。このような原料を効率的に得るには
澱粉中の分枝のみを選択的に切断することが最も適当で
あり、そうして得られるものが重合度約１７のアミロー
スである。それ故、枝切り酵素であるイソアミラーゼ又
はプルラナーゼをＤＤａｓｅと共に澱粉に作用させれば
、澱粉から高収率（６５％）でデキストランを製造する
ことができる。

【００１４】また表１には、低糖化水飴及びマルトオリ
ゴ糖等の澱粉分解物の水素添加物にＤＤａｓｅを作用さ
せデキストランを生成させた結果が示されている。同様
に、これら水素添加物がデキストランを製造する場合に
有用な基質であることが明らかになった。マルトトリイ
トールやマルトテトライトールはそれぞれマルトトリオ
ースやマルトテトラオースの水素添加物であるが、水素
添加物の方がデキストラン製造における対糖収率がかな
り高いことが明らかである。低糖化水飴と低糖化還元水
飴の重合度を同一としたにもかかわらずこのような大き
な差が認められたのは、ＤＤａｓｅの基質特異性に起因
するものである。本発明者は、ＤＤａｓｅの作用機作が
、マルトオリゴ糖からデキストランを生産する（α−１
，４からα−１，６転移）のみならず、α−１，４から
α−１，４転移やあるいはα−１，６からα−１，６転
移のような副反応をも触媒するものであることを明らか
にした。また、２分子のマルトースがパノースとグルコ
ースに変換されるという事実を確認した。これらＤＤａ
ｓｅの有する種々の転移活性により、通常のマルトオリ
ゴ糖などの基質からデキストランを製造する場合、多種
のオリゴ糖がかなりの量副成し、その結果対糖収率が低
下するものと考えられる。一方、水素添加物では、マル
チトールがマルトースと異なってＤＤａｓｅと作用しな
いために、副生成オリゴ糖はほとんどなく、またその量
もきわめて少ないことから、高い対糖収率でのデキスト
ランの製造が可能となるものと考えられる。

【００１５】

【表１】

【００１６】

【実施例】（実施例１）１ｇの低糖化還元水飴（市販品
）を２０ミリリットルの水に溶解し、これに０．１Ｕ／
ミリリットルＤＤａｓｅとなるように酵素を加え、３０
℃で７０時間反応させた。これを１５分間沸騰水中に置
いてＤＤａｓｅを変性失活させた後、市販の澱粉液化型
アミラーゼ（５００Ｕ／ミリリットル）を１ミリリット
ル加え、３７℃で２時間反応させた。これを再び１５分
間沸騰水中に置いてアミラーゼを失活させた後、５０ミ
リリットルのエタノールを加えて４℃に置くことによっ
て生産されたデキストランを沈澱させた。この沈澱を乾
燥して得られたデキストランは０．６４ｇであり、この
時の対糖収率は６４％であった。

【００１７】（実施例２）０．１ｇの短鎖アミロースを
５ミリリットルの水に溶解し、これに０．２Ｕ／ミリリ
ットルＤＤａｓｅとなるように酵素を加え、３０℃で２
０時間反応させた。これを１５分間沸騰水中に置いてＤ
Ｄａｓｅを変性失活させた後、これに市販の澱粉液化型
α−アミラーゼ（５００Ｕ／ミリリットル）を加えて３
７℃で３０分間反応させた。これを再び１５分間沸騰水
中に置いてアミラーゼを失活させた後、９ミリリットル
のエタノールを加えて４℃に置くことによってデキスト
ランを沈澱させた。この沈澱を乾燥して得られたデキス
トランは０．０７ｇであり、収率は７０％であった。

【００１８】（実施例３）１ｇのとうもろこし澱粉を５
ミリリットルの水に懸濁し、煮沸糊化した後、これに５
０Ｕのイソアミラーゼ及び２０ＵのＤＤａｓｅを含む水
溶液５ミリリットルを混合し、３０℃で一晩反応させた
。これを１５分間沸騰水中に置いて両酵素を変性失活さ
せた後、これに市販の澱粉液化型α−アミラーゼ（５０
０Ｕ／ミリリットル）を加えて３７℃で２時間反応させ
た。これを再び１５分間沸騰水中に置いてアミラーゼを
失活させた後、２０ミリリットルのエタノールを加えて
４℃に置くことによってデキストランを沈澱させた。 この沈澱を乾燥して得られたデキストランは０．６５ｇ
であり、収率は６５％であった。

【００１９】

【効果】アミロースは澱粉などにイソアミラーゼ等を作
用させるなどの簡便な方法によって多量に得ることがで
きる。しかも澱粉そのものはＤＳａｓｅを用いたデキス
トランの製造原料であるショ糖よりも安価であることか
ら、アミロースからデキストランを製造する方法によっ
て、従来と比較して安価にデキストランを供給できるも
のと思われる。還元水飴は、これまでに知られている水
飴等の澱粉加水分解物と比較して、すぐれたデキストラ
ン製造の原料となりうる。また、低糖化水飴は、澱粉を
原料として安価に製造されているので、これを用いて製
造したデキストランも従来法と比較して安価供給が可能
である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　アミロース又は澱粉の分解物を還元し
   たものにデキストリンデキストラナーゼを作用させるこ
   とを特徴とするデキストランの製造法。
2. 【請求項２】　　デキストリンデキストラナーゼ生産菌
   から有機溶媒で抽出し精製して得られるデキストリンデ
   キストラナーゼを使用することを特徴とする請求項１に
   記載のデキストランの製造法。
3. 【請求項３】　　デキストリンデキストラナーゼ生産菌
   としてグルコノバクターオキシダンスに属する菌株を使
   用することを特徴とする請求項２に記載のデキストラン
   の製造法。