JPH0699461B2

JPH0699461B2 - Ｌ−ラムノ−スの製造方法

Info

Publication number: JPH0699461B2
Application number: JP29236786A
Authority: JP
Inventors: 元宏竹村; 芳明立野; 雅昭布施; 久子大場
Original assignee: 東和化成工業株式会社
Priority date: 1986-12-10
Filing date: 1986-12-10
Publication date: 1994-12-07
Anticipated expiration: 2009-12-07
Also published as: JPS63145293A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、Ｌ−ラムノースの製造方法、更に詳細には、
産業上有用なＬ−ラムノースを簡易な操作で効率よく、
かつ安価に製造しうるＬ−ラムノースの製造方法に関す
る。

Ｌ−ラムノースはメチルペントースの一種で、６−デオ
キシ−Ｌ−マンノースあるいはＬ−マンノメチロースと
もいわれ、通常、水溶液からα型１水和物の結晶が得ら
れる。その結晶の融点は88〜92℃で、昇華性があり、水
溶液の比旋光度は溶液調製当初左旋性（▲〔α〕²⁰ _D▼
＝−7.7°）を示すが、変旋光して約１時間後には右旋
性（▲〔α〕²⁰ _D▼＝＋９°前後）を示すようになる。

Ｌ−ラムノースはわずかに苦味を持った甘味を呈し、そ
れはＤ−マンノースの甘味に似ている。通常の酵母によ
り資化されず、天然にはブナ科植物の樹皮中にあるケル
シトリンやクロウメモドキの果実に含まれるキサントラ
ムニン、ミカンのヘスペリジン等の配糖体として存在
し、又、アラビアガム、カラヤガム等のガム類にも存在
が知られている。尚、Ｌ−ラムノースは細菌細胞壁にも
存在し、抗原抗体反応に関与していることも知られてい
る。

細菌、糖鎖の生理活性が注目され始め、それらの医薬、
農薬等の合成原料としての使用が盛んになったため、か
かる糖鎖の構成糖の一つであるＬ−ラムノースあるいは
その誘導体も、植物細胞学、微生物工学、遺伝子工学、
醗酵工学、免疫学の分野での研究が進み、医薬、農薬へ
の利用が展開されてきている。又、Ｌ−ラムノースはア
ミノ酸類とメイラード反応を起こし、特徴のある香りを
発するので、リアクションフレーバーの原料としても使
用されている。

（従来の技術及び発明が解決しようとする問題点）従来、Ｌ−ラムノースはルチンを加水分解することによ
って工業的に生産されてきた。しかしながら、国内でル
チンを入手することは困難で輸入に頼らざるを得ないこ
と、及びそれが高価なためルチンから製造したＬ−ラム
ノースは非常に高価なものになっていた。

又、特開昭61-146200号公報に示されるように、アラビ
アガム等を原料とする方法も考えられるが、ガムを加水
分解した後の糖液からＬ−ラムノースを分離するには、
大量の有機溶媒の使用とか、クロマト分離を必要とし、
安価なＬ−ラムノースは得られなかった。

（問題点を解決するための手段）本発明者等は、かかる問題点を解決すべく鋭意検討の結
果、我が国で海苔佃煮用として大量に養殖されているア
オサ目ヒトエグサ科（Ulvales Monostromaceae）の海藻
を原料として使用すれば、原料の入手が容易であり、そ
の抽出液中のラムナン硫酸を硫酸等の酸により加水分解
することにより、簡易な操作で効率よく、かつ安価にＬ
−ラムノースを製造しうることを見い出し、先に特許出
願した（特願昭60-145908号、同60-263920号）。

本発明者は、更に鋭意検討の結果、今般、該加水分解
を、ラムナン硫酸を含む液をＨ型強酸性カチオン交換樹
脂を充填したカラムに通液させた後、加熱することによ
り行えば、一般の加水分解に必要な酸の添加を省略でき
ること、そして以後の精製工程も含め全工程の操作が一
層簡易なものになることを見出し、本発明を完成した。

すなわち、本発明は、ラムナン硫酸を含む液を、Ｈ型強
酸性カチオン交換樹脂を充填したカラムに通液した後、
加熱することにより加水分解を行うことを特徴とするＬ
−ラムノースの製造方法を提供するものである。

本発明に使用されるラムナン硫酸を含む液としては、ラ
ムナン硫酸を含むものであれば特に制限されないが、例
えばアオサ目ヒトエグサ科の海藻の抽出液が好適なもの
として挙げられる。アオサ目ヒトエグサ科に属する海藻
としては、例えばヒトエグサ（学名Monostroma nitidum
Wittrock、以下、単に「ヒトエグサ」を云えばこのも
のを指称する）、モツキヒトエ（学名Monostroma zoste
ricola Tilden）、エゾヒトエグサ（学名Monostroma an
gicava Kjellman）、ヒロハノヒトエグサ（学名Monostr
oma latissimum Wittrock）、シワヒトエグサ（学名Mon
ostroma pulchrum Farlow）等が挙げられる。例えばヒ
トエグサは、温帯海域に野生する緑藻の一種で、日本に
於いては太平洋から瀬戸内海にかけて養殖されているも
のである。その風乾品の組成は一例を示せば、水分16.9
％、蛋白16.6％、脂質1.0％、糖質47.5％、繊維5.6％、
灰分12.4％である。又、その糖質はＬ−ラムノースを約
60％含有する多糖で、その他にウロン酸、Ｄ−キシロー
ス、Ｄ−グルコース、Ｄ−マンノース等を含む。この糖
質の大部分はラムナン硫酸の形で存在している。

ヒトエグサ中に含有されるラムナン硫酸の抽出は、例え
ば次の如く行えば効率よく行うことができる。乾燥して
あるヒトエグサを大量の水にひたして膨潤させると同時
に洗浄し、藻体に付着する塩分を除去する。後の研究に
より、塩を除去しなくともその後の工程は支障なく進行
することが判明したが、洗浄することにより脱塩工程の
イオン交換負荷は大幅に低下するため、洗浄したものを
用いるのが好ましい。この膨潤した藻体を抽出溶媒と共
に加熱して藻体内に含まれるラムナン硫酸を抽出する。
なお、抽出溶媒としては、水溶性溶媒、例えば水、エチ
レングリコール、プロピレングリコール、グリセリン等
の一種、又はこれらの混合溶媒が使用できるが、後の工
程への影響及び価格面を考慮すると水が最も好ましい。
さらに、抽出方法の好ましい態様を説明すると下記の如
くである。抽出溶媒として水を用いた場合、乾燥ヒトエ
グサ１重量部の抽出に用いる水は５〜20重量部が好まし
く、更に好ましくは７〜15重量部である。抽出温度は90
〜160℃が好ましいが、抽出温度が高い時は抽出時間は
短くて良く、低い温度だと長い時間を要する。抽出時間
は90℃以上100℃以下で６〜96時間、100℃を越えて120
℃以下で20分〜６時間、120℃を越えて160℃以下で１分
〜１時間が好ましく、100℃の場合には24〜96時間、130
℃の場合には10〜40分が特に好ましい。又抽出する時、
全体を攪拌するのは抽出時間を短くするのに役立つ。上
記で発明者等は乾燥ヒトエグサを使用した場合の説明を
行ったが、当然の事ながら収穫直後の未乾燥のヒトエグ
サを使っても同様に抽出することができる。又、一回の
抽出水量を少なくして抽出回数を多くする方法を用いて
もよい。

その後、遠心分離やろ過によって藻体を除きラムナン硫
酸を含む抽出液を得る。この液のpHは多くの場合４以上
である。この液中に含まれるラムナン硫酸はＬ−ラムノ
ースのポリマーに硫酸基が結合し、さらにその硫酸基に
はカリウム等のアルカリ金属やマグネシウム等のアルカ
リ土類金属が結合している。発生者等の分析によると、
このポリマーはＬ−ラムノース１分子当たり約１ケの割
合で硫酸基を有してる。

かくして得られるラムナン硫酸を含む液を、Ｈ型強酸性
カチオン交換樹脂を充填したカラムに通液する。カチオ
ン交換樹脂としては、糖類の精製処理に適し、本発明の
目的を達成しうるものであれば、特にその種類を限定さ
れないが、イオン交換容量が大きく、イオン交換速度が
速く、再使用可能な樹脂を選定することが有利である。

かかる目的で使用されるカチオン交換樹脂を例示すれ
ば、例えば、ダウエックス50W-X1、ダウエックス50W-X
2、ダウエックス50W-X8、ダウエックス50W-X12（以上、
ダウケミカル社製）、ダイヤイオンSK106、ダイヤイオ
ンSK110、ダイヤイオンSK112、ダイヤイオンSK116、ダ
イヤイオンSK1B、ダイヤイオンPK208、ダイヤイオンPK2
12、ダイヤイオンPK216、ダイヤイオンPK220、ダイヤイ
オンPK228（以上、三菱化成工業（株）製）、アンバー
ライトIR-120B、アンバーライトIR-121、アンバーライ
トIR-122、アンバーライトIR-124、アンバーライトIR-2
52（以上、東京有機化学（株）製）などが挙げられる。
このなかでも、ゲル型樹脂は、ポーラス型樹脂に比べ、
糖類の樹脂への吸着が小さく、通液終了時に流出する希
薄糖液の量が少なくなるためより好ましい。

このようなＨ型強酸性カチオン交換樹脂で処理した流出
液のpHは、ラムナン硫酸を含む液に含まれるカチオン
が、水素イオンと交換するためほとんど１前後まで低下
する。Ｈ型強酸性カチオン交換樹脂の量は、処理する抽
出液の好ましくは0.1〜１容量倍で、特に好ましくは0.2
〜0.5容量倍用いると良い結果が得られる。この様にし
てpHの下がった液は酸を添加することなくそのまま加圧
容器中で加熱し加水分解する。

加水分解温度は、120〜160℃が好ましい。加熱時間は加
熱温度によって異なり、例えば140℃では0.5〜３時間が
好適である。なお、加水分解において、要すれば、本発
明の効果を損なわない範囲で流出液に微量の酸を加える
こともできる。

次いで、かくして得られた加水分解に、例えばカルシウ
ムやバリウム等の水酸化物又は炭酸塩等の中和剤を加
え、pHを３〜６に調整し、生じた沈殿をろ過する。更に
このろ液を常法に従って精製処理する。

精製処理工程は、脱色、該ろ液中に残存する塩類を除く
ための脱塩、結晶Ｌ−ラムノースを得るための結晶化工
程等よりなる。

脱塩は、例えばイオン交換樹脂を用いて常法により行う
ことができる。その方法の一例を挙げれば、例えばイオ
ン交換樹脂を充填したカラムの上部より活性炭等で脱色
した該ろ液を通液することにより行う。この操作におい
て、Ｌ−ラムノースの歩留り向上のためには、Ｌ−ラム
ノースの濃度の低い流出液をも回収する必要があり、流
出液は供給液（該ろ液）に比べ、濃度は低下し、容量は
大きくなる。又、本発明のラムナン硫酸を原料としたと
きのように、全供給液中の塩量が、通液処理するイオン
交換樹脂のイオン交換容量に比べて大きい場合には、一
回の通液では脱塩を完了させることが出来ず、処理の途
中で通液を中止し、イオン交換樹脂を再生、さらに通液
という操作を繰り返すことになる。この結果流出液の濃
度はさらに低下し、以後の濃縮操作の負担が増大し、
又、操作の繁雑化の面から、いずれにしても工業的に不
利になるを免れ得ない。従って、換言すれば、かかる脱
塩処理を行う前に、可能な限り該ろ液中の塩の残留量を
少なくし、イオン交換樹脂の負荷を減少せしめておくこ
とが望ましい。

上記の、pH調整後生じた沈殿物をろ過したろ液中の塩量
は、本発明のＨ型強酸性イオン交換樹脂処理を行わなか
った場合に比べ、約1/2になり、その後の脱塩処理に極
めて有利である。

脱塩を終えた液よりＬ−ラムノースの結晶を得るには該
液を減圧濃縮等の手段により所定濃度まで濃縮した後、
冷却し、Ｌ−ラムノースの結晶を析出させるか、必要と
あれば、濃縮した後冷却した液にエタノール等の有機溶
媒を加えてＬ−ラムノースの結晶成長を促進させる等の
方法を用いれば良い。

さて、発明者等は、上記の一連の製造工程でＬ−ラムノ
ースの収率を更に上昇させる方法を検討したところ、次
の方法を採用すると一層好ましい結果を得ることを見出
した。即ち、それはＬ−ラムノースは一般の酵母（例え
ば、低価格で入手が可能な市販パン酵母）には資化され
ないという点に着目したもので、Ｌ−ラムノースを含む
糖液を酵母処理することにより、Ｌ−ラムノース以外の
糖を資化させ、糖液中のＬ−ラムノースの含有率を上昇
させるという方法である。この結果、Ｌ−ラムノースの
結晶化収率を飛躍的に上昇させることができ、本発明を
更に充実させるに至った。

次にその方法を説明する。

酵母処理は、脱塩工程及び結晶化工程で行うことが好ま
しい。特に、結晶化工程でＬ−ラムノースの結晶を除い
た糖液は、酵母資化を受ける糖の含有率が高いため、こ
の液に対して酵母処理を行えば、Ｌ−ラムノースの収率
に更に好ましい結果を与える。

酵母処理は加水分解液そのままで行ってもよいが、加水
分解液をアルカリ金属、アルカリ土類金属の水酸化物又
は炭酸塩でpH調整したものに適用した方が資化速度が速
く好ましい。ここで、pH調整剤として、カルシウム又は
バリウムの水酸化物又は炭酸塩を用いることは、不溶性
の塩を生成させ、ろ過分離が可能になるため、酵母処理
後の調製工程で良い結果をもたらす。pH調整により生成
した不溶性の塩は酵母処理前にろ過しても良い。酵母処
理は、pH3〜８で行うのがより好ましい。この他、pH調
整液を活性炭処理したもの、更にイオン交換処理したも
のを酵母処理しても良い。

酵母処理の一例を具体的に説明する。

上記に示した糖液に、これらに含まれる糖固型分に対し
通常0.5〜５重量％のパン酵母を加え、温度25〜45℃で1
2〜48時間程度攪拌又は放置し、Ｌ−ラムノース以外の
糖を資化させた後、遠心分離やろ過により酵母を取り除
く。この操作により糖液に含まれるＤ−グルコース、Ｄ
−マンノース等が炭酸ガスあるいはエタノールに変わる
ため、糖固型分に対するＬ−ラムノースの純度は上昇す
る。このようにしてＬ−ラムノースの純度を上昇せしめ
た液を、すでに述べた脱塩精製方法により精製した後、
濃縮し、Ｌ−ラムノースの結晶化を行うと、Ｌ−ラムノ
ースの収率はこの方法を採らない場合に比べて飛躍的に
向上する。

（作用）本発明においてラムナン硫酸の加水分解前に使用される
Ｈ型強酸化カチオン交換樹脂は、ラムナン硫酸を含む液
の脱塩と同時に、該液のpHを極端に低下せしめ、ほとん
ど１前後とすることができる。従って、該Ｈ型強酸性カ
チオン交換樹脂を充填したカラムからの流出液は、特に
酸を加えることなく、加熱のよによって加水分解するこ
とができる。

（実施例）次に実施例及び比較例を挙げて説明する。

実施例１ヒトエグサ（水分17％含有品）12kgと水155lを300lの
ステンレス槽に入れ、温度計、冷却器、攪拌器を取り付
け、攪拌しつつ96〜100℃で72時間保った。冷却後、内
容物の上澄み液をろ過し、抽出液（濃度５％）を得た。
この抽出液の全カチオンは6,600mg as CaCO₃/lであっ
た。

で得た抽出液145lをＨ型強酸性カチオン交換樹脂ダ
イヤイオンSK-1B（三菱化成工業（株）製）30lを充填し
たカラム（内径20cm、長さ1m）上部より通液、次いで水
を流した。下部より42l流出せしめたところで濃度が一
定（3.9％）になった。更に流出せしめた液110lを分解
した。

で得た液をそのまま140℃で１時間加熱し加水分解
した。このとき、生成したＬ−ラムノースの量は19.5mg
/mlであった。冷却後、水酸化カルシウム（1.38kg）でp
H5に調整し、不溶性の硫酸カルシウム（含水4.2kg）を
ろ過により除去した。このろ液の全カチオンは5,600mg
as CaCO₃/lであり、全アニオンは7,000mg as CaCO₃/lで
あった。

で得た液に活性炭28gを加え、50℃で１時間攪拌し
た後、ろ過し、イオン交換樹脂により脱塩し、減圧下で
濃度80％まで濃縮し、エタノール1.4kgを加え、結晶化
してＬ−ラムノース１水和物の結晶1.22kgを得た。

この結晶を、液体クロマトグラフィーにより測定したと
ころ、Ｌ−ラムノースの純度は98.8％であった。又、こ
の結晶の融点は89.5℃であり、水溶液の比旋光度は調製
後１時間目に測定したところ▲〔α〕²⁰ _D▼＝9.1°（無
水換算）であった。

比較例１実施例１のと同様の工程で得られた抽出液に、抽出液
の固型分の12.5％の濃硫酸を加え、140℃で１時間加熱
し加水分解した。この液のＬ−ラムノースの含有量は実
施例１のに比較して遜色のない19.7mg/mlであった。
冷却後実施例１のと同様に水酸化カルシウム（0.94k
g）でpH5に調整し、硫酸カルシウム（含水2.3kg）をろ
過した。このろ液の全カチオンは12,800mg as CaCO₃/l
であり、全アニオンは13,000mg as CaCO₃/lであって、
実施例１ので得られたろ液に比べ、カチオン及びアニ
オンを夫々約２倍量含んでいた。このため、イオン交換
樹脂による脱塩後のＬ−ラムノース液量は実施例１の場
合の約２倍量となり、以後の結晶化のための濃縮量が増
大し、濃縮が大変であった。

実施例２ヒトエグサ（水分17％含有品）12kgを水500lで洗浄
し、藻体に付着する塩類を除去した。この操作により溶
出するラムナン硫酸は痕跡程度の量であり、一方除去さ
れた塩量は2.26kgであった。洗浄後水を含むヒトエグサ
132kgを300lのステンレス槽に入れ、攪拌しつつ96〜100
℃で48時間保った。冷却後、内容物をろ過し、抽出液
（濃度４％）を得た。この抽出液の全カチオンは2,100m
g as CaCO₃/lであった。

で得た抽出液85lをＨ型強酸性カチオン交換樹脂ダ
ウエックス50W-X8（ダウケミカル社製）20lを充填した
カラム（内径15cm、長さ1.2m）上部より通液し、次いで
水を流した。下部より10l流出せしめたところで濃度が
一定（3.2％）になった。更に流出せしめた液60lを分解
した。

で得た液をそのまま140℃で１時間加熱し加水分解
した。このとき生成したＬ−ラムノースの量は20.5mg/m
lであった。冷却後、水酸化カルシウム（0.82kg）でpH
5.8に調整し、不溶性の硫酸カルシウム（含水3.15kg）
をろ過した。このろ液の全カチオンは2,800mg as CaCO₃
/lであり、全アニオンは2,900mg as CaCO₃/lであった。

で得た液に活性炭24gを加え、50℃で１時間攪拌し
た後ろ過し、イオン交換樹脂により脱塩し、減圧下で濃
度80％まで濃縮し、エタノール1kgを加え結晶化してＬ
−ラムノース１水和物の結晶1.03kgを得た。この結晶の
純度を、液体クロマトグラフィーにより測定したとこ
ろ、Ｌ−ラムノース純度は98.8％であった。又、この結
晶の融点は89.5℃であり、水溶液の比旋光度は調製後１
時間目に測定したところ▲〔α〕²⁰ _D▼＝＋9.1°（無水
換算）であった。

（発明の効果）叙上の如く、本発明は、ランナム硫酸を含む液を、Ｈ型
強酸性カチオン交換樹脂を充填したカラムに通液した
後、加熱することにより加水分解するものであるため、
ラムナン硫酸から簡易な操作で効率よく、かつ安価にＬ
−ラムノースを製造することができる。

更に本発明は、次の効果を有する。

すなわち、本発明方法における原料として使用されるラ
ンナム硫酸は、一般にナトリウム、カリウム、マグネシ
ウム等の塩として入手されるものであるため、その加水
分解後、pH調整により生じた硫酸カルシウム等の不溶性
塩を除いた後のpH調整液（以下、単にpH調整液という）
には、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸マグネシウ
ム等の溶解度の高い硫酸塩が残存している。かかる塩類
を除去するための有効な方法として、イオン交換樹脂に
よる脱塩方法が採用できるが、前記した方法（特願昭60
-145908号）では、残存塩量が多いためイオン交換樹脂
による脱塩操作を繰り返し行う必要がある。従って、イ
オン交換樹脂の再生処理時の水の混入及びＬ−ラムノー
スの歩留りを高めるために低濃度の液も採取する必要が
生ずる結果、Ｌ−ラムノースの液量が増大し、結晶化の
ための濃縮操作を負担が増大する。これに対し、本発明
方法によれば、実施例１と比較例１とを比較すれば明ら
かな如く、上記方法に比べ、pH調整液中の塩の含量が約
半分に減量するため、イオン交換樹脂による脱塩、ひい
ては結晶化のための濃縮処理もより容易なものとなる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ラムナン硫酸を含む液を、Ｈ型強酸性カチ
オン交換樹脂を充填したカラムに通液した後、加熱する
ことにより加水分解を行うことを特徴とするＬ−ラムノ
ースの製造方法。