JPH0670075B2 - １―ケストース結晶およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は１−ケストース結晶およびその製造方法に関す
る。

〔従来の技術〕

１−ケストースはいわゆるフラクトオリゴ糖の一種であ
り、蔗糖のフラクトシル基の１位の炭素原子にフラクト
ースがβ−1.2結合した３糖類のオリゴ糖である。自然
界にも広く分布し、ゴボウ、タマネギ等にも含まれてい
る。近年、この１−ケストースを含んだフラクトオリゴ
糖が、難う蝕性であること、及び人体に消化されないビ
ヒズス菌活性因子であることにより注目されている。

従来、純度95％以上の１−ケストースの柱状結晶体は存
在していなかった。１−ケストースに関する製品につい
て、現在知られているものは、特開昭60-149596号公報
に記載されているとおり、ニストース含有量が60％以上
の、若干の１−ケストースが含まれるフラクトオリゴ糖
液を固形分濃度75〜90％に濃縮し、結晶ニストースを含
む種晶を添加分散させ、結晶固化、熟成を行なったの
ち、粉砕して粉末とするものであって主成分はニストー
スであり、高純度の１−ケストース結晶そのものではな
かった。そればかりではなく、この粉末は、糖液全体を
固化、粉砕したものであり、種々の成分をそのまま含ん
でおり、１−ケストース結晶を単離したものではなかっ
た。その粉末は全体としては３〜５糖類のフラクトオリ
ゴ糖の混合したアモルファス粉末と言うべきものであろ
う。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記構成の従来のフラクトオリゴ糖混合
品の粉末品は、アモルファス形態の粉末であるがゆえに
吸湿性が依然としてあり、湿気を嫌う食品、例えば、粉
末甘味料、インスタントスープ、粉末ジュース等の長期
保存を前提とする食品にそのままの形で使用することは
不都合であった。このような問題を解決するためには、
吸湿性の少ない高純度の結晶としなければならないが、
前記３〜５糖類の混合フラクトオリゴ糖溶液から結晶を
おこなうためには、まず個々のオリゴ糖をカーボンセラ
イトカラム等を用いて分離せねばならないというわずら
わしさがある。

そこで、本発明は湿気を嫌う食品にもそのままのかたち
で使用できる、吸湿性のない高純度の１−ケストース結
晶を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するために、後に述べる
の方法により高純度１−ケストース結晶を製造すること
ができる。

本発明者らは、本発明より以前にスコプラリオプシス・
ブレビカウリス(Scopulariopsis brevicaulis)(FERMPS-
10438)が１−ケストースを豊富に生産することに着目
し、その生産条件をすでに検討していた（特開平2-1630
93号公報）。また、さらに本発明者らは、１−ケストー
ス含有液の精製法もすでに検討していた。〔特願平1-70
698号（特開平2-249493号公報）〕。なお本菌の菌学的
性質は特願昭63-313943号明細書に詳細に開示されてい
る。

前記先行技術の生産条件および精製方法を次に説明す
る。

この生産条件について、培地としては炭素源、窒素源、
無機塩類等を含むものが用いられる。炭素源としてシュ
ークロースが用いられ、培地中のシュークロース濃度は
５〜50％、このましくは10〜20％が適当である。シュー
クロースとしては、製糖工程中のジュース、たとえば粗
糖汁の脱コロイド後のジュースまたは蔗糖の結晶化工程
で生じる糖蜜などを用いることもできる。窒素源として
は酵母エキス、肉エキス、コーンスチープリカー、ペプ
トン等の有機または無機の窒素化合物が用いられ、その
濃度は１〜４％、好ましくは1.5.〜2.5％が適当であ
る。さらに、リン酸塩類、マグネシウム塩、鉄塩など、
例えばリン酸カリウム、硫酸マグネシウム等の無機塩類
を1.15〜1.0％、好ましくは0.2〜0.5％加える。培地のp
Hは５〜８、好ましくは6.5〜7.0に調節する。

本菌の培養は、あらかじめ24〜48時間振盪培養した本菌
を上記培地に接種し、24〜40℃、好ましくは28〜30℃で
24〜120時間、好ましくは72〜90時間通気撹拌培養する
ことにより行なう。なお、炭素源のシュークロースは培
養開始時にすべてを添加するほか、培養開始時の添加量
を抑え、培養中に１乃至数回に分割して加えても良い。

このような培養方法によって得られた培養液中の糖組成
の１例を示すと、前記の本発明者らにより単離された微
生物を用い、初発シュークロース濃度15％のとき、全糖
質量は11.5％であり、全糖質あたり１−ケストースは78
％、ニストースは3.0％、フラクトースは12.3％、マン
ニトールは3.0％、シュークロースは3.7％、であり、グ
ルコースは認められなかった。

15％のシュークロース溶液から生成する１−ケストース
は理論上11％であるから、上記の場合の１−ケストース
の収率は約80％となり、極めて高率で１−ケストースが
得られていることがわかる。

上記培養液からろ過、遠心分離などの固液分離手段によ
って菌体等の固形分を除くことによって１−ケストース
含有液が得られる。

前記精製条件について、まず、上記培養方法によって得
られた１−ケストース含有液を60〜80℃、好ましくは70
〜75℃に加温後、酸化カルシウムを加える。ここで、酸
化カルシウムは0.1〜0.5％、好ましくは、0.2〜0.3％の
濃度となるように加える。次いで、５〜10分間静かに撹
拌すると、１−ケストース含有液中のコロイド物質の大
部分が沈澱する。そのろ過液の温度を80〜90℃、好まし
くは、85℃とし、再び酸化カルシウムを加える。このと
きの酸化カルシウムの添加量は0.5〜2.0％、好ましく
は、1.0〜1.5％となるようにすればよい。次いで、３〜
８分間撹拌すると、還元性単糖類が分解し、かつ残存す
るタンパク質も沈澱して除かれる。なお、酸化カルシウ
ムの添加により液体のpHは12〜12.5になり、多量のカル
シウムイオンは溶解した状態にある。そこで、この溶液
に炭酸ガスを導入してpHを下げると共に過剰のカルシウ
ムイオンを炭酸カルシウムとして沈澱させる。この際の
炭酸ガスの導入量は液体のpHを８〜９に下げることがで
きる量とすればよい。炭酸ガスの導入を止め、炭酸カル
シウムの沈澱を成長させる。次いで、ろ過により沈澱を
除いたのち、カチオンおよびアニオンイオン交換樹脂を
用いる脱塩処理を行なう。この脱塩処理は既知の条件の
下に行なえばよい。次いで、必要により、活性炭処理を
行なう。

以上の操作によって無色透明のB_x10.5の液体が得られ
る。この液体を活性炭処理後、濃縮することによって、
B_x70で糖組成が１−ケストース80〜90％、ニストース２
〜５％、マンニトール３〜８％、シュークロース２〜12
％の組成の１−ケストース高含有シロップを得ることが
できる。

この１−ケストース高含有シロップを適量のメタノー
ルに溶解し、減圧濃縮により乾固する。さらに純度を上
げるためにメタノールに再溶解し、１〜３日間、１〜５
℃で放置し、析出した結晶を常法により、分離採取し
て、純度90〜97％の結晶を得る。

次に、前記の方法によって得られた結晶を種結晶と
して用いることにより、さらに低純度の１−ケストース
70％以上の水溶液から１−ケストース結晶を得る方法を
述べる。まず、前記の結晶をメタノール等の有機溶媒
に溶解しなくなるまで加え、ガラスビーズ等とともに振
とうさせ、微細結晶のけん濁液を作成する。次に、これ
とは別に、１−ケストース純度70％以上の水溶液を70B_x
以下に調整し、減圧濃縮器に入れ、70〜90℃にて85B_x以
上まで濃縮する。以後、液温を80℃以上にした後、前記
微細結晶のけん濁液を適量入れ、撹拌しながらゆっくり
と65〜75℃まで液温を下げながら助晶する。析出した結
晶は温度60〜80℃条件下で遠心分離し、通常の方法で乾
燥した。乾燥させた結晶の純度は95〜99％であり、回収
率は30〜40％であった。なお、本法によれば結晶を分離
した後のいわゆる振密の１−ケストース純度が70％にな
るまで結晶回収が可能であり、即ち、最初の出発原料と
して、純度70％以上の１−ケストースの低純度〜高純度
水溶液から１−ケストース結晶を製造することができ
る。１−ケストース純度85％以上の組成物から結晶の回
収を始める場合は３回以上の回収が可能であった。その
結果、総回収率は70％以上であった。

さらに、このようにして得られた結晶を水に再溶解さ
せ、純度97％以上の母液を調製し、前記と同一の方法
で結晶を得たところ、純度99.6％以上の高純度結晶が回
収可能となった。

上記方法により得られた結晶のうち、純度95〜99％の１
−ケストースについては、６カ月間の外気にさらしても
吸湿しなかった。また、不純物も主としてニストースと
痕跡程度のシュークロースであるので、食品に添加使用
可能である。

さらに、純度99.6％以上の１−ケストース高純度結晶に
ついては、医薬品の増量剤として使用可能である。ま
た、３糖類無水結晶の高純度標品とすることができる。

つぎに、得られた結晶の理化学的性質を示すと次の表１
のようになる。

〔実施例〕 （実施例１） 前記の精製方法によって調製された１−ケストース88％
含有物の70B_x調整液を140g計量し、800_ccのメタノール
で溶解、エバポレーターで乾固した。新しいメタノール
300_ccで溶解し、４℃で５日間放置した。析出した結晶
をろ過、乾燥し49gを回収した。その純度は94％であっ
た。それをすべて300_ccのメタノールに再溶解し、４℃
で２日間放置、析出した結晶をろ過、乾燥し、結晶16g
を回収した。これらの結果を表２にまとめた。

得られた結晶10gをガラスビーズとともに50_ccメタノー
ル中で振とうし、微細結晶けん濁液を得た。一方、１−
ケストース90％組成物60B_xに調整したもの300gを１容
ロータリーエバポレーターに入れ、80℃にて85B_x以上ま
で濃縮した。上記けん濁液を種結晶として1ml加え低速
でフラスコをゆっくり回転させながら煎糖し、その後徐
々に70℃まで液温を下げながら助晶した。充分晶析した
所で回転を止め、すぐさま遠心分離機により70〜80℃を
保ちながら結晶を分離した。分離した結晶は60〜70℃で
乾燥させた。

以上の様にして得られた結晶は99％の純度であり、回収
率は36％であった。さらにその振密から結晶回収を行っ
た。同様の手順で結晶が回収され純度98％、回収率34％
であった。さらにその振密よりも結晶が回収され、純度
95％、回収率32％であった。以上の手順により母液中の
１−ケストース72％が回収可能となった。以上の経過を
表３に示した。

上記結晶混合品は98％純度を示し、６カ月間外気に放置
しても固結しなかった。

（実施例２） 前記実施例１で得た結晶を水に再溶解し、純度98.6％の
母液を調整した。その母液から前記実施例１に従って高
純度結晶品の回収を行った。１回目の結晶、すなわち１
番結晶は純度99.9％であり、回収率は41.0％であった。
その振密からの結晶、すなわち２番結晶の純度も99.8％
であり回収率39.9％であった。さらにその振密からの結
晶の純度は99.6％であり回収率39.1％であった。以上の
経過を表４に示した。総回収率は78％であった。

上記純度99.9％１−ケストース結晶のm.pは189〜194℃
であり比施光度▲［α］²⁰▼は29.5〜30.5°であった。
１−ケストース結晶の構造の顕微鏡写真を図に示す。

〔発明の効果〕

本発明によれば次の効果が奏される。

（１）本発明の高純度の１−ケストースの結晶は吸湿性
がないので、湿気を嫌う食品の添加物として利用可能で
ある。

（２）純度70％以上の１−ケストースの低純度水溶液か
ら１−ケストース結晶を製造することができる。

（３）結晶分離手段として遠心分離による方法が適用で
き、高純度の１−ケストースの結晶の大量生産が可能と
なった。

（４）本発明の製造方法によって純度95〜99.9％の範囲
の内からの任意の純度の１−ケストース結晶を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

図は１−ケストース結晶の構造の顕微鏡写真を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 淳 北海道札幌市中央区北四条西１丁目３番地 ホクレン農業協同組合連合会内 (56)参考文献 特開 平２−163093（ＪＰ，Ａ) ・Ｂｅｉｌｓｔｅｉｎ Ｈａｎｄｂｕｃ ｈ ｄｅｒ Ｏｒｇａｎｉｓｃｈｅｎ Ｃ ｈｅｍｉｅ；第▲ＩＩＩ▼／▲ＩＶ▼増補 編 第17巻 3820頁 ・Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ＆ Ｂｒ ｏｌｏｇｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ； 52巻５号、1181−1187頁（1988)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】純度70％以上の１−ケストースを主成分と
   して含む水溶液を用意し、前記１−ケストースを主成分
   として含む水溶液をBx85以上に濃縮し、得られた濃縮物
   の温度を80℃以上に上昇させ、 この濃縮物に１−ケストース微細結晶の懸濁液を加えて
   混合物を調製し、 前記混合物の温度を65〜75℃に降下させながら１−ケス
   トースの結晶を析出させ、 次いで、温度を60〜80℃に維持しながら析出する１−ケ
   ストース結晶を回収することを特徴とする純度95％以上
   の１−ケストース結晶の製造方法。
2. 【請求項２】前記１−ケストース微細結晶の懸濁液は、 純度80％以上の１−ケストースを主成分として含む水溶
   液を用意し、 前記水溶液をメタノールに溶解して第一番目のメタノー
   ル溶液を調製し、 前記第一番目のメタノール溶液を乾固して乾燥物質を調
   製し、 前記乾燥物質をメタノールに溶解して第二番目のメタノ
   ール溶液を調製し、 前記第二番目のメタノール溶液から１−ケストース結晶
   を析出させ、 前記メタノール溶液から純度90％以上の１−ケストース
   結晶を回収し、 前記回収された純度90％以上の１−ケストース結晶を有
   機溶媒に加えることによって得られたものであることを
   特徴とする請求項１記載の純度95％以上の１−ケストー
   ス結晶の製造方法。
3. 【請求項３】請求項１又は２記載の製造方法によって得
   られた純度95％以上の１−ケストース結晶。