JPH044877B2

JPH044877B2 -

Info

Publication number: JPH044877B2
Application number: JP60129953A
Authority: JP
Priority date: 1985-06-17
Filing date: 1985-06-17
Publication date: 1992-01-29
Also published as: JPS61287902A

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野本発明は、新規な分岐β−サイクロデキストリ
ンの製造方法に関し、更に詳細には、ジマルトシ
ル−β−サイクロデキストリンの製造方法に関す
る。従来の技術サイクロデキストリンはグルコース残基がα−
１，４−結合により環状に結合したオリゴ糖であ
つて、グルコース残基６個からなるα−サイクロ
デキストリン、７個からなるβ−サイクロデキス
トリン、８個からなるγ−サイクロデキストリン
などが一般に知られている。サイクロデキストリンは、その構造から内部に
空隙があり、この空隙内部は親油性領域となつて
いるので各種の油性物質を取り込むことができ
る。そのため、このような性質を利用して不安
定物質の安定化揮発性物質の保持異臭のマス
キング難・不溶性物質の可溶化など、種々の用
途が考えられているが、これらサイクロデキスト
リンは一般的に高価であり、このことがサイクロ
デキストリンの利用拡大を妨げている大きな要因
ともなつている。もつとも、これらの中でもβ−
サイクロデキストリンは、他のサイクロデキスト
リンに比べれば比較的安価であり、かつ、また、
包接作用も最も強力なことから、利用面において
有望視されているものである。しかしながら、かかるβ−サイクロデキストリ
ンには、低温域（室温以下）での水に対する溶解
度が極めて低い（1.55％、20℃）という欠点があ
り、この点における改良が待たれていた。発明が解決しようとする問題点既に、β−サイクロデキストリンについてはグ
ルコース残基のC₆の位置にグルコースあるいは
マルトースがα−１，６−結合により結合した分
岐サイクロデキストリンが知られており、このも
のは分岐のないものに比べて水への溶解度が高い
ことが知られている。本発明者らは、かかる点に着目し、β−サイク
ロデキストリンの分枝を導入できればその溶解性
を改善できるのではないかとの着想のもとに種々
検討した結果、、プルラナーゼの縮合反応を利用
すればβ−サイクロデキストリンとマルトースと
を結合させることができるとの着想を得、更に検
討の結果、本発明に到達したものである。問題点を解決するための手段本発明は、マルトースとβ−サイクロデキスト
リンを含む混合物にプルラナーゼを作用させてジ
マルトシル−β−サイクロデキストリンを生成さ
せ、生成したジマルトシル−β−サイクロデキス
トリンを反応液から分離採取することからなる、
ジマルトシル−β−サイクロデキストリンの製造
方法に関するものである。本発明により得られるジマルトシル−β−サイ
クロデキストリンは、下記の理化学的性質を有す
る新規化合物である。 (1) 分子式 C₆₆H₁₁₀O₅₀ (2) 分子量 1783 (3) 融点 275.0℃（非結晶；分解） (4) 比旋光度［α］²⁰ _D＋174°（Ｃ＝0.1；H₂O） (5) ペーパークロマトグラフイー１−ブタノール：１−プロパノール：水＝
３：５：４の展開溶媒を使用してペーパー上に
展開した後、ヨウ素溶液を用いる発色およびグ
ルコアミラーゼで前処理した後硝酸銀を用いる
発色により呈色させるとき、それぞれ１スポツ
トを示す。 (6) 薄層クロマトグラフイー１−ブタノール：エタノール：水＝５：５：
２の展開溶媒を使用して、薄層板（DC−
Fertigplatten Kieselgel 60（メルク社製））上
に展開した後、ヨウ素溶液を用いる発色および
リンモリブデン酸／硫酸を用いる発色により呈
色させるとき、それぞれ１スポツトを示す。 (7) 高速液体クロマトグラフイー（条件）カラムサイズ：6φ×50mm 担体：Nucleosil−NH₂（ナーゲル社製）溶媒：アセトニトリル：水＝65：35 流速：2.0ml／min 検出器：示差屈折計ERC7520型（エルマ光学
株式会社製）本品は上記条件で１ピークを示す。 (8) 溶解性水に易溶（β−サイクロデキストリンと比較
した場合、20℃で約50倍、60℃で約13倍溶け
る）、エタノールに難溶。 (9) 性状粉末は白色であり、水溶液は無色。 (10) 赤外線吸収スペクトル（第１図参照） ν＝3400cm^-1、2930cm^-1、1150cm−１、1030
cm^-1に吸収を認める。 (11) ¹³C核磁気共鳴スペクトル（第２図参照） δ（D₂O） 68.3（１−６結合のC₆） 78.9（マルトシル残基の１−４結合のC₄） 100.0（１−６結合のC₁） (12) メチル化分析箱守法にしたがいメチル化した後、メチル化
物の加水分解を行い、生成した加水分解物を還
元、アセチル化してアルデイトールアセテート
に誘導、ガスクロマトグラフイーにより同定す
るとき、２，３，４，６−テトラ−Ｏ−メチル
グルコース、２，３，６−トリ−Ｏ−メチルグ
ルコース、２，３−ジ−Ｏ−メチルグルコース
のモル比は、1.9：7.0：1.8であつた。（ガスクロマトグラフイーの条件）機器：日立GC163（日立製作所製）カラム：３％ECNSS−Ｍ（3φ×2000mm）カラム温度：185℃ キヤリヤーガス：N₂ 流速：50ml／min 検出器：FID (13) 構成（酵素による分解生成物）プルラナーゼにより分解され、マルトースと
β−サイクロデキストリンを２：１（モル比）
の比率で生成する。なお、上記理化学的性質を有するジマルトシル
−β−サイクロデキストリンは、β−サイクロデ
キストリンを構成するグルコース残基に２個のマ
ルトシル残基が、それぞれ別々の位置にα−１，
６−結合した構造から成るものであることが、メ
チル化分析およびプルラナーゼを用いた酵素分解
により示された。本発明によれば、かかるジマルトシル−β−サ
イクロデキストリンは次のごとくして製造され
る。即ち、マルトースとβ−サイクロデキストリン
を含む基質濃度40〜85％溶液にプルラナーゼを所
定量加え、液の温度、PHなどを酵素の好適作用範
囲に維持して、１日〜６日間反応させ、ジマルト
シル−β−サイクロデキストリンを生成し、次い
で、所望によりクロマトグラフイーなどの方法に
よつて反応液から分離採取することにより製造さ
れる。本発明において用いられるプルラナーゼは、粘
質多糖類プルランのα−１，６−グルコシド結合
を加水分解するほか、アミロペクチンやグリコー
ゲンのα−１，６−グルコシド結合をも切断する
能力を持つ酵素であり、主としてエアロバクタ
ー・エアロゲネス（Aerobacter aerogenes）、バ
シラス・sp（Bacillus sp）などの微生物より得ら
れる。これらプルラナーゼの使用量は、基質の品
質あるいは反応の実施形式などにより多少の違い
はあるが、通常の場合、β−サイクロデキストリ
ン１グラム当たり10単位以上用いられる。このプ
ルラナーゼの酵素活性は次のごとき方法により測
定される。即ち、0.5％プルラン溶液（プルラン
を50ｍＭ酢酸ナトリウム緩衝液、PH5.0に溶解し
たもの）200μに酵素液50μ（同じ緩衝液に溶
解したもの）を加え、10分間、50℃で酵素反応さ
せる。反応後、反応液中に生成した還元糖をソモ
ギイーネルソン（Somogyi−Nelson）法で測定
する。酵素単位は、この条件で１分間に1μmole
のマルトトリオースに相当する還元力を生成する
酵素量を１単位とする。本発明において原料として用いられるマルトー
スおよびβ−サイクロデキストリンは、いずれも
市販の製品をそのまま用いることができるが、生
成物の分離精製の手数を考えると純度の高いもの
を用いるのが有利である。これらマルトースおよ
びβ−サイクロデキストリンの使用量は、β−サ
イクロデキストリンに対して、通常、マルトース
１〜７倍量、好ましくは２〜７倍量、更に好まし
くは３〜５倍量用いられる。また、溶液の濃度
は、本発明の方法がプルラナーゼの縮合反応を利
用するものである関係上、一般的に原料基質の濃
度が高いほど好ましく、したがつて、本発明にお
ける基質濃度は60〜85％で使用することが好まし
い。本発明の方法においては、反応はプルラナーゼ
の作用条件に適合させて実施される。したがつ
て、反応温度、PHなどは用いられる酵素の種類
（起源）によつて差はあるが、一般に40〜80℃、
PH4.0〜7.0で行なうのが好ましい。生成したジマルトシル−β−サイクロデキスト
リンを反応液から分離するには、例えばトヨパー
ルHW−40Sを用いたカラムクロマトグラフイー
あるいはワツトマン17クロムによるペーパークロ
マトグラフイーを用いることにより容易に行うこ
とができるが、工業的には特にコスト上の理由か
らイオン交換樹脂をクロマトグラフイー、大量ゲ
ルろ過分離法などを用いるのが有利である。発明の効果本発明により得られる新規な分岐サイクロデキ
ストリンは、公知のβ−サイクロデキストリンと
同程度の強い抱接力を有し、かつ、その溶解性に
おいて格段に優れているので、医薬品、食品、化
粧品その他一般の化学工業分野でのサイクロデキ
ストリンの用途開発に寄与するところが大きい。実施例次に実施例を示し、本発明を更に詳細かつ具体
的に説明する。実施例１マルトース（日本澱粉工業KK製、純度99％）
2.00ｇとβ−サイクロデキストリン（日本食品化
工KK製、純度98％）0.40ｇに、PH5.0、50ｍＭ酢
酸ナトリウム緩衝液0.63mlを加え沸騰浴中加熱溶
解する。冷却後、これにバシラス・sp（Bacillus
sp）の耐熱性プルラナーゼ（ノボ・インダストリ
ー・ジヤパン社製、200単位／ｇ）400mgを加え、
60℃で72時間反応させる。終了後、この反応液をトヨパールHW−40Sを
充填したカラム（4.5×100cm：２本）によりゲル
ろ過クロマトグラフイーにかけて分離精製を行
う。試料負荷後13〜14時間後に溶出されてくるフ
ラクシヨンを集め、ロータリーエバポレータで濃
縮乾燥して、ジマルトシル−β−サイクロデキス
トリンの白色粉末134mgを得る。このものの元素分析値は次の通りであつた。元素分析値（C₆₆H₁₁₀O₅₅）計算値Ｃ＝44.46％Ｈ＝6.22％Ｏ＝49.36
％実測値Ｃ＝44.35％Ｈ＝6.24％また、このものは275℃で分解した。この得られた粉末について、ペーパークロマト
グラフイー（１−ブタノール：１−プロパノー
ル：水＝３：５：４の展開溶媒を使用して、ヨウ
素溶液を用いる発色およびグルコアミラーゼでペ
ーパーを一度処理した後硝酸銀を用いる発色によ
り呈色）および薄層クロマトグラフイー（１−ブ
タノール：エタノール：水＝５：５：２の展開溶
媒を使用して、、ヨウ素溶液を用いる発色および
リンモリブデン酸／硫酸を用いる発色により呈
色）を行つたところ、それぞれ１スポツトを与え
単一物質であることが確認された。また、上記で得られた粉末５mgとエアロバクタ
ー・エアロゲネス（Aerobacter aerogenes）の
プルラナーゼ（ノボ・インダストリー・ジヤパン
社製、200単位／ｇ）１単位をPH5.0、50ｍＭ酢酸
ナトリウム緩衝液500μに溶解し、50℃で一夜
反応させたところ、マルトースとβ−サイクロデ
キストリンを２：１の割合で生成することが薄層
クロマトグラフイーおよび高速液体クロマトグラ
フイーにより確認された。更に、上記で得られた粉末3.8mgをジメチルス
ルホキシド２mlに溶解し、メチルスルフイニルカ
ルバニオン0.5mlを加えて、窒素気流中、室温で
４時間反応させ、次いで、この反応液にヨウ化メ
チル1.5mlを加えて20℃以下で１時間反応させた。
反応終了後、クロロホルムで抽出、セフアデツク
スLH−20を用いて精製したものをメチル化試料
とした。この試料を硫酸0.1mlに溶解して４℃で
１時間反応させた後、更に、蒸留水0.8mlを加え
て100℃で４時間反応させた。反後液を炭酸バリ
ウムで中和し、遠心上清をダウエツクス50W
（H⁺）で脱塩、これに水素化ホウ素ナトリウムを
加えて一晩放置後、再びダウエツクス50W（H⁺）
で脱塩し、メタノールと共に減圧下に濃縮した。
引き続き、これにピリジン0.1mlおよび無水酢酸
0.1mlを加えて100℃で２時間反応させ、この反応
液を水と共に減圧下に濃縮乾固した。このもの
を、クロロホルムに溶解してガスクロマトグラフ
イーにより分析したところ、２，３，４，６−テ
トラ−Ｏ−メチルグルコース、２，３，６−トリ
−Ｏ−メチルグルコース、２，３−ジ−Ｏ−メチ
ルグルコースを1.9：7.0：1.8（モル比）の比率で
生成した。以上の結果から、上記の物質はジマルトシル−
β−サイクロデキストリンであることが確認され
た。実施例２〜８実施例１と同様な操作手順により、但し基質濃
度、酵素量、反応温度、反応時間を種々に変えて
反応を行ない、次表の結果を得た。

【表】

【表】【図面の簡単な説明】

第１図は、ジマルトシル−β−サイクロデキス
トリンの赤外線吸収スペクトルを示し、第２図
は、ジマルトシル−β−サイクロデキストリンの
¹³C核磁気共鳴スペクトルを示す。

Claims

【特許請求の範囲】１ β−サイクロデキストリン１重量部に対しマ
ルトースを２〜７重量部含む基質濃度40〜85％の
溶液をプルラナーゼの存在下に反応させ、該反応
液からジマルトシル−β−サイクロデキストリン
を分離、採取することを特徴とするジマルトシル
−β−サイクロデキストリンの製造方法。２ β−サイクロデキストリン１重量部に対しマ
ルトースを３〜５重量部含む基質濃度60〜85％の
溶液をプルラナーゼの存在下に反応させることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の製造方
法。