JPH07196678A - Method for isomerizing compound having aldose structure to compound having ketose structure and isomerization agent or its promotion agent - Google Patents

Method for isomerizing compound having aldose structure to compound having ketose structure and isomerization agent or its promotion agent

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JPH07196678A
JPH07196678A JP5351118A JP35111893A JPH07196678A JP H07196678 A JPH07196678 A JP H07196678A JP 5351118 A JP5351118 A JP 5351118A JP 35111893 A JP35111893 A JP 35111893A JP H07196678 A JPH07196678 A JP H07196678A
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克行 佐藤
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Abstract

PURPOSE:To obtain an isomerized glucose syrup, etc., by safely and efficiently isomerizing a compound having aldose structure with a specific organic germanium compound into a compound having ketose structure without necessitating particular apparatuses and complicate operations. CONSTITUTION:A compound having aldose structure such as monosaccharide, disaccharide and oligosaccharide is isomerized to a compound having ketose structure by an organic germanium compound expressed by formula I or formula II (R1 and R2 each is H or a lower alkyl; X is OH, a lower alkyl or an O-lower alkyl; n is >=3).

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、アルドース構造を有す
る化合物をケトース構造を有する化合物へ異性化する方
法及びこの異性化に際し使用される異性化剤或いは異性
化の促進剤に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for isomerizing a compound having an aldose structure into a compound having a ketose structure, and an isomerizing agent or an isomerization accelerator used in this isomerization.

【0002】[0002]

【従来の技術】エネルギー源等として生物にとって非常
に重要であり、且つ、地球上に最も多く存在する有機化
合物である炭水化物については、単糖類を主な構成要素
としていることが知られており、これら単糖類は、代表
的には炭素数3乃至8の炭素原子が環状に連なった構造
を有していて、構造的に2種類に大別される。
2. Description of the Related Art It is known that monosaccharides are the main constituents of carbohydrates, which are extremely important for living things as energy sources and are the most abundant organic compounds on the earth, These monosaccharides typically have a structure in which carbon atoms having 3 to 8 carbon atoms are connected in a ring, and are structurally roughly classified into two types.

【0003】即ち、アルデヒドの糖類であるアルドース
と、ケトンの糖類であるケトースとに分類することがで
きるのであり、アルドース及びケトースのそれぞれが、
前記炭素原子の数によってトリオース、テトロース、ペ
ントース及びヘキソースのように分類されている。そし
て、上記単糖類の反応については種々のものが知られて
いるが、工業的に実施されている反応としては、アルド
ヘキソースであるグルコース(ブドウ糖)を対応するケ
トヘキソースであるフルクトース(果糖)へ異性化し、
異性化糖を製造する反応を挙げることができる。
That is, it can be classified into aldose, which is a sugar of aldehyde, and ketose, which is a sugar of ketone. Each of aldose and ketose is
It is classified as triose, tetrose, pentose and hexose according to the number of carbon atoms. And, regarding the reaction of the above monosaccharide, various things are known, but as an industrially carried out reaction, glucose which is an aldohexose (glucose) is converted to fructose (fructose) which is a corresponding ketohexose. Isomerized,
A reaction for producing an isomerized sugar can be mentioned.

【0004】上記異性化糖とは、グルコースの一部を異
性化して得られるフルクトースと、原料であるグルコー
スとの混合物であり、甘味の少ないグルコースを甘味の
強いフルクトースへ一部変換し、砂糖(ショ糖)に近い
甘味を持たせたものである。
The above-mentioned isomerized sugar is a mixture of fructose obtained by isomerizing a part of glucose and glucose as a raw material. Glucose having a low sweetness is partially converted into fructose having a strong sweetness, and sugar ( It has a sweetness similar to that of sucrose.

【0005】上記異性化糖は、その成分であるフルクト
ースが低温であるほど甘味が強いため、その消費量全体
の約70%が清涼飲料等の飲料に添加され、それ以外は
食品全般に利用されており、その生産量は全世界で年間
約800万トンである。
The fructose, which is a component of the above-mentioned isomerized sugar, has a stronger sweetness as the temperature is lower, so about 70% of the total consumption thereof is added to beverages such as soft drinks, and other than that, it is used in general food products. The annual production is about 8 million tons worldwide.

【0006】上記グルコースとフルクトースは、共に構
造が近似したヘキソースであり、古くからさまざまな方
法による異性化が提案されてきたが、現在では、異性化
酵素(グルコースイソメラーゼ)を用いてグルコースの
一部をフルクトースに異性化することにより異性化糖を
製造することが工業的に行われている。
[0006] Both glucose and fructose are hexoses having similar structures, and isomerization by various methods has been proposed for a long time, but nowadays, a part of glucose is produced by using an isomerase (glucose isomerase). It is industrially carried out to produce an isomerized sugar by isomerizing sucrose into fructose.

【0007】即ち、トウモロコシデンプン等のデンプン
を液化し、グルコアミラーゼで糖化した糖液を、例えば
ストレプトマイセス属等の菌種に属する菌が生産する異
性化酵素を各種の方法で固定化した固定化酵素中を連続
的に通過させ、グルコースをフルクトースに異性化して
いるのである。
[0007] That is, a liquor obtained by liquefying starch such as corn starch and saccharifying with glucoamylase is immobilized by isomerizing enzymes produced by bacteria belonging to bacterial species such as Streptomyces by various methods. Glucose is isomerized into fructose by continuous passage through the enzyme.

【0008】そして、上記異性化は、平衡点が1付近に
存在する平衡反応であり、平衡到達時において、約60
℃の反応温度でグルコースの約50%をフルクトースへ
異性化することができるのであるが、この程度まで異性
化を進めるには相当長時間を要し、この長時間の加熱の
ために反応液が着色してしまい、市販するための精製、
濃縮工程でのコストを上昇させてしまうため、フルクト
ースの含有量が約42%程度にまで異性化が進行した段
階で反応を終了させている。
The above-mentioned isomerization is an equilibrium reaction in which the equilibrium point is around 1, and when the equilibrium is reached, about 60
It is possible to isomerize about 50% of glucose to fructose at a reaction temperature of ℃, but it takes a considerably long time to proceed the isomerization to this extent, and the reaction solution is heated due to this long heating. Purification for commercialization,
Since the cost in the concentration step increases, the reaction is terminated when the isomerization progresses to a fructose content of about 42%.

【0009】既に述べたように、異性化糖は、大量・安
価に生産が可能なグルコースに砂糖に近い甘味を持たせ
ることを目的として生産されているのであるが、砂糖の
甘味を100とした場合、上記説明したフルクトースを
約42%含有する異性化糖(以下、42%異性化糖のよ
うにも表す)の甘味は95〜100であって若干不足し
ているため、上記異性化反応のみでは、砂糖の甘味を有
する異性化糖を直接に得ることは不可能である。
As described above, isomerized sugar is produced for the purpose of imparting a sweetness similar to sugar to glucose, which can be produced in large quantities at low cost, and the sweetness of sugar was set to 100. In this case, since the sweetness of the isomerized sugar containing about 42% of fructose described above (hereinafter also referred to as 42% isomerized sugar) is 95 to 100, which is slightly insufficient, only the above isomerization reaction is performed. Then, it is impossible to directly obtain the isomerized sugar having the sweetness of sugar.

【0010】そこで現在では、42%異性化糖中のフル
クトースの含有量を55%まで高め、甘味を100〜1
10とした55%異性化糖が工業的に生産されている。
Therefore, at present, the content of fructose in 42% isomerized sugar is increased to 55% and the sweetness is 100 to 1
55% isomerized sugar as 10 is industrially produced.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記4
2%異性化糖を55%異性化糖とするには、陽イオン交
換樹脂を充填した反応塔のような大掛かりな設備を必要
とするばかりか、前記反応塔を利用した連続的糖分離を
することによってまずフルクトース含量約95%のフル
クトース液を得、次いでこのフルクトース液と前記42
%異性化糖を混合するというように、操作も煩雑である
という難点がある。
However, the above-mentioned 4
In order to convert 2% isomerized sugar into 55% isomerized sugar, not only a large-scale facility such as a reaction tower packed with a cation exchange resin is required, but also continuous sugar separation using the reaction tower is performed. First, a fructose liquid having a fructose content of about 95% was obtained.
There is a problem that the operation is complicated, such as mixing% isomerized sugar.

【0012】一方、アルドース構造を有する他の化合物
をケトース構造を有する化合物への異性化としては、例
えば、二糖類に属するラクトースのラクツロースへの異
性化を挙げることができるが、上記グルコースの場合と
異なり、ラクトースをラクツロースへ異性化する酵素が
現在まで発見されていないので、ラクトースに対して所
定濃度以下となるように水酸化ナトリウムを加え、この
混合液を70℃以上の温度に加熱する方法(特公昭52
−2984号公報参照)によりラクツロースへの異性化
が行われている。ところが、この方法では、異性化率、
つまりラクツロースの生成率が20%以下と上記フルク
トースの生成率より低く、高濃度でラクツロースを含有
するシロップとするためには、やはり得られるラクツロ
ース液を濃縮しなければならないという難点がある。
On the other hand, examples of the isomerization of another compound having an aldose structure to a compound having a ketose structure include isomerization of lactose belonging to the disaccharide to lactulose. Differently, an enzyme that isomerizes lactose to lactulose has not been discovered so far, so a method of adding sodium hydroxide so that the concentration is lower than a predetermined concentration with respect to lactose and heating the mixed solution to a temperature of 70 ° C or higher ( Japanese Patent Sho 52
Isomerization to lactulose is carried out according to JP-A-2984). However, in this method, the isomerization rate,
That is, the production rate of lactulose is 20% or less, which is lower than the production rate of fructose, and there is a problem that the lactulose solution obtained must be concentrated in order to obtain a syrup containing lactulose at a high concentration.

【0013】本発明は、上述した従来技術の難点を解消
し、アルドース構造を有する化合物を、高い異性化率
で、特別の設備や煩雑な操作を必要とせずにケトース構
造を有する化合物に異性化することのできる方法、及
び、その際に使用する異性化或いはその促進剤を提供す
ることを目的としてなされた。
The present invention solves the above-mentioned drawbacks of the prior art, and isomerizes a compound having an aldose structure into a compound having a ketose structure at a high isomerization rate without requiring special equipment or complicated operation. It was made for the purpose of providing a method that can be carried out, and an isomerization or an accelerator thereof used at that time.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明が採用したアルドース構造を有する化合物をケ
トース構造を有する化合物へ異性化する方法の構成は、
式(1)
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the composition of the method for isomerizing a compound having an aldose structure adopted in the present invention into a compound having a ketose structure is as follows:
Formula (1)

【化7】 又は式(2)[Chemical 7] Or formula (2)

【化8】 (式中、R1及びR2は水素原子又は同一或いは異なる低
級アルキル基を、Xは水酸基、低級アルキル基又はO−
低級アルキル基を、nは3以上の整数をそれぞれ示す)
で表される有機ゲルマニウム化合物により、或いはその
存在下に、アルドース構造を有する化合物をケトース構
造を有する化合物へ異性化することを特徴とするもので
あり、又、上記目的を達成するために本発明が採用した
グルコースの異性化剤の構成は、上記有機ゲルマニウム
化合物を主剤とすることを特徴とするものである。
[Chemical 8] (In the formula, R 1 and R 2 are hydrogen atoms or the same or different lower alkyl groups, and X is a hydroxyl group, a lower alkyl group or O-
A lower alkyl group, and n represents an integer of 3 or more)
The present invention is characterized by isomerizing a compound having an aldose structure into a compound having a ketose structure with or in the presence of an organic germanium compound represented by: The composition of the glucose isomerization agent adopted by (1) is characterized by using the above-mentioned organic germanium compound as a main component.

【0015】以下に本発明を詳細に説明する。The present invention will be described in detail below.

【0016】本発明においては、上述のようにアルドー
ス構造を有する化合物のケトース構造を有する化合物へ
の異性化は、前記式で表される有機ゲルマニウム化合物
により、或いはその存在下に行うものであるので、まず
このような有機ゲルマニウム化合物について説明する。
In the present invention, the isomerization of the compound having the aldose structure into the compound having the ketose structure as described above is carried out by the organogermanium compound represented by the above formula or in the presence thereof. First, such an organic germanium compound will be described.

【0017】即ち、上記有機ゲルマニウム化合物は、す
でに公知のものであって(例えば、特公昭57−538
00号公報、特公昭59−36997号公報、特公昭5
9−36998号公報等参照)、例えば特公昭59−1
8399号公報に記載の方法により製造することができ
る。
That is, the above-mentioned organic germanium compound is already known (for example, Japanese Patent Publication No. 57-538).
No. 00, Japanese Patent Publication No. 59-36997, Japanese Patent Publication No. 5
9-36998, etc.), for example, Japanese Patent Publication No. 59-1
It can be produced by the method described in Japanese Patent No. 8399.

【0018】具体的には、二酸化ゲルマニウムをハロゲ
ン化水素酸中で次亜リン酸又はその塩で処理して得られ
たハロゲルマニウムリン酸コンプレックスを、式
Specifically, a halogermanium phosphate complex obtained by treating germanium dioxide with hypophosphorous acid or a salt thereof in hydrohalic acid is represented by the formula:

【化9】 で示される化合物と反応させて、式[Chemical 9] The compound represented by the formula

【化10】 (式中、Xはハロゲン原子である。)で示される化合物
を得、さらにこの化合物をアセトン又は水と混合する他
の有機溶媒に溶解し、そしてこの溶液に水を添加するこ
とによって有機ゲルマニウム化合物を得るのである。
[Chemical 10] (Wherein X is a halogen atom), an organic germanium compound is obtained by dissolving the compound in acetone or another organic solvent mixed with water, and adding water to the solution. To get.

【0019】上記式(1)及び(2)におけるR1及び
2は、水素原子又は同一或いは異なるメチル基、エチ
ル基、プロピル基等の低級アルキル基を、Xは水酸基、
1及びR2と同様の低級アルキル基又はO−低級アルキ
ル基を、nは3以上の整数をそれぞれ示しており、従っ
て、本発明で使用する有機ゲルマニウム化合物として
は、以下の表1に示すような化合物(3)乃至(5)を
例示することができる。
R 1 and R 2 in the above formulas (1) and (2) are hydrogen atoms or the same or different lower alkyl groups such as methyl group, ethyl group and propyl group, X is a hydroxyl group,
A lower alkyl group or an O-lower alkyl group similar to R 1 and R 2 is shown, and n is an integer of 3 or more. Therefore, the organic germanium compound used in the present invention is shown in Table 1 below. Such compounds (3) to (5) can be exemplified.

【表1】 [Table 1]

【0020】上記の有機ゲルマニウム化合物に代表され
る本発明で使用する有機ゲルマニウム化合物について
は、核磁気共鳴吸収(NMR)スペクトルや赤外線吸収
(IR)スペクトル等の機器分析を行い、その結果を前
記文献記載の値と比較することにより、これらの化合物
が前記一般式で示されるものであることを確認した。
尚、この有機ゲルマニウム化合物については、上記式
(1)の方がその構造をより正しく表わしていると考え
られる。
The organogermanium compounds represented by the above-mentioned organogermanium compounds used in the present invention are subjected to instrumental analysis such as nuclear magnetic resonance (NMR) spectrum and infrared absorption (IR) spectrum, and the results are shown in the above-mentioned document. By comparing with the values shown, it was confirmed that these compounds are represented by the above general formula.
Regarding the organogermanium compound, it is considered that the above formula (1) more accurately represents the structure.

【0021】而して、本発明は、すでに説明したように
前記式(1)又は(2)で表される有機ゲルマニウム化
合物により或いはその存在下に、アルドース構造を有す
る化合物をケトース構造を有する化合物へ異性化するも
のであるが、異性化の対象となる化合物は、Fisch
er投影法で示すアルドース構造
As described above, the present invention provides a compound having an aldose structure, a compound having a ketose structure, with or without the presence of the organic germanium compound represented by the above formula (1) or (2). The compound that undergoes isomerization to
aldose structure shown by er projection

【化11】 を当該化合物中に有し、反応式[Chemical 11] In the compound, the reaction formula

【化12】 で示すように、シス−エンジオール構造を中間的に経由
し、Fischer投影法で示すケトース構造
[Chemical 12] , The ketose structure shown by the Fischer projection method via the cis-enediol structure intermediately.

【化13】 を有する化合物へと異性化されるものであればよい。[Chemical 13] Any compound that can be isomerized into a compound having

【0022】まず、上記アルドース構造を有する化合物
としては、単糖類又はその誘導体を挙げることができ、
以下の左に記載する化合物が右に記載した化合物へと異
性化される。 グリセルアルデヒド→ジヒドロキシアセトン エリトロース、トレオース→エリトルロース リボース、アラビノース→リブロース キシロース、リキソース→キシルロース アロース、アルトロース→プシコース グルコース、マンノース→フルクトース グロース、イドース→ソルボース ガラクトース、タロース→タガトース
First, as the compound having the aldose structure, a monosaccharide or a derivative thereof can be mentioned.
The compounds listed on the left below are isomerized to the compounds listed on the right. Glyceraldehyde → dihydroxyacetone erythrose, threose → erythrulose ribose, arabinose → ribulose xylose, lyxose → xylulose allose, altrose → psicose glucose, mannose → fructose glucose, idose → sorbose galactose, talose → tagatose

【0023】又、上記アルドース構造を有する化合物と
して還元性二糖類又はその誘導体を挙げることができ、
上記と同様に、以下の左に記載する化合物が右に記載し
た化合物へと異性化される。 マルトース→マルツロース ラクトース→ラクツロース
As the compound having the aldose structure, a reducing disaccharide or a derivative thereof can be mentioned.
Similar to the above, the compounds listed on the left below are isomerized to the compounds listed on the right. Maltose → Maltulose Lactose → Lactulose

【0024】更に、上記アルドース構造を有する三糖類
以上のオリゴ糖乃至多糖類又はその誘導体を異性化する
こともできるが、その場合は末端にアルドース構造を有
しているものが対象となる。尚、上記化合物中、例えば
マルトースやラクトースについては、対応するケトース
構造を有する化合物へ異性化する酵素が現在まで発見さ
れていない。
Further, oligosaccharides or polysaccharides of trisaccharides or more having the above aldose structure or polysaccharides or derivatives thereof can be isomerized, but in that case, those having an aldose structure at the end are targeted. In the above compounds, for maltose and lactose, for example, an enzyme that isomerizes to a compound having a corresponding ketose structure has not been found until now.

【0025】上記ケトース構造を有する化合物中、ラク
ツロースについては、高アンモニア血症に伴う精神神経
障害や手指の振戦等の改善に臨床投与されている。
Among the compounds having the above ketose structure, lactulose is clinically administered to improve neuropsychiatric disorders associated with hyperammonemia and tremor of fingers and the like.

【0026】尚、上記アルドース構造を有する化合物を
異性化するには、異性化酵素を使用しなくとも、又、異
性化酵素を併用してもよいが、異性化酵素を使用しない
場合の条件としては、従来より行われている異性化酵素
を使用したグルコースのフルクトースへの異性化方法と
同様、例えば、水酸化ナトリウムや水酸化カルシウム等
のアルカリを添加した状態で、常温乃至60乃至90℃
の温度で行えばよく、又、弱電解水製造装置で水を分極
させることにより得られる電解水のうちのアルカリ側の
ものを使用することも好ましい。
In order to isomerize the compound having the aldose structure, an isomerase may not be used, or an isomerase may be used in combination. Is similar to the conventional method of isomerizing glucose to fructose using an isomerase, for example, in the state where an alkali such as sodium hydroxide or calcium hydroxide is added, at room temperature to 60 to 90 ° C.
It may be carried out at the above temperature, and it is also preferable to use the alkaline side of the electrolyzed water obtained by polarizing the water in the weak electrolyzed water producing apparatus.

【0027】又、異性化する際の濃度としては、異性化
のための時間及び目的とする異性化率等により決定され
るもので、特に限定されることはないが、例えば、アル
ドース構造を有する化合物の10重量%乃至飽和溶液
に、前記有機ゲルマニウム化合物を1重量%程度以上使
用すればよい。
The concentration at the time of isomerization is determined by the time for isomerization, the desired isomerization rate, etc., and is not particularly limited, but for example, it has an aldose structure. The organic germanium compound may be used in an amount of about 1% by weight or more in a 10% by weight to saturated solution of the compound.

【0028】本発明方法による異性化は、概ね反応時間
に応じて異性化率が上昇するので、反応の時間を調節す
ることにより異性化率を制御し、所望の異性化率に達成
するまで異性化を行うことができる。
In the isomerization according to the method of the present invention, the isomerization rate generally rises according to the reaction time. Therefore, the isomerization rate is controlled by adjusting the reaction time until the desired isomerization rate is reached. Can be converted.

【0029】本発明の異性化方法では、従来から行われ
ていた異性化酵素によるグルコースのフルクトースへの
異性化の様に、異性化酵素を併用することもできる。
In the isomerization method of the present invention, an isomerization enzyme can be used in combination as in the conventional isomerization of glucose to fructose by an isomerization enzyme.

【0030】即ち、上記グルコースのフルクトースへの
異性化を例にとって説明すれば、まず、トウモロコシデ
ンプン等のデンプンをバシラス(Bacillus)属のα−アミ
ラーゼ等で液化した後、アスペルギルス・ニガー(Asper
gillus niger)のグルコアミラーゼ等で糖化して糖液を
得るのである。尚、この糖液のグルコース含有量は約9
3〜95%の範囲となっている。又、糖化の際、デンプ
ンのα−1,6−グルコシド結合を切断する酵素である
プルラナーゼを併用してもよく、このようにした場合は
糖液中のグルコースの含有量は約96%となる。
That is, the isomerization of glucose to fructose will be described as an example. First, starch such as corn starch is liquefied with α-amylase of Bacillus genus and the like, and then Aspergillus niger (Aspergillus niger) is liquefied.
It is saccharified with glucoamylase of gillus niger) to obtain a sugar solution. The glucose content of this sugar solution was about 9
It is in the range of 3 to 95%. During saccharification, pullulanase, which is an enzyme that cleaves the α-1,6-glucoside bond of starch, may be used in combination, and in such a case, the glucose content in the sugar solution is about 96%. .

【0031】上記糖液は、必要に応じ精製、濃縮された
後、必要に応じ異性化酵素が要求するマグネシウム、マ
ンガン又はコバルトの金属イオンが添加される。尚、食
品衛生上の見知からは、この金属イオンとしてはマグネ
シウムイオンが好ましい。
If necessary, the sugar solution is purified and concentrated, and if necessary, metal ions of magnesium, manganese or cobalt required by the isomerase are added. From the viewpoint of food hygiene, magnesium ion is preferable as the metal ion.

【0032】次いで、上記糖液を異性化工程に付すので
あるが、この際に使用される異性化酵素としては、グル
コースをフルクトースへと異性化することができるもの
であればよく、例えば、ストレプトマイセス(Streptomy
ces)属、バシルス(Bacillus)属、アースロバクター(Art
hrobacter)属、ミクロバクテリウム(Microbacterium)属
等の異性化酵素生産菌によるものである。具体的には、 Lactobacillus brevis Bacillus coagulans Brevibacterium pentosoaminoacidicum Arthrobactor sp. Actinoplanes missouriensis Streptomyces pheochromogenes Streptomyces rubiginosus Streptomyces albus NRRL-5778 Streptomyces griseofuscus 等を例示することができる。
Next, the above sugar solution is subjected to an isomerization step. The isomerase used at this time may be any one capable of isomerizing glucose into fructose, for example, strept. Myces (Streptomy
ces, Bacillus, Arthrobacter (Art
This is due to isomerase-producing bacteria such as the genus hrobacter and the genus Microbacterium. Specifically, Lactobacillus brevis Bacillus coagulans Brevibacterium pentosoaminoacidicum Arthrobactor sp. Actinoplanes missouriensis Streptomyces pheochromogenes Streptomyces rubiginosus Streptomyces albus NRRL-5778 Streptomyces griseofuscus and the like can be exemplified.

【0033】そして、上記化合物により例示される有機
ゲルマニウム化合物により或いはそのの存在下、前記糖
液に前記異性化酵素を作用させ、該糖液中のグルコース
をフルクトースに異性化する。この工程は、前記糖液に
有機ゲルマニウム化合物及び異性化酵素を混合した溶液
中で行ってもよいが、従来方法に倣い、異性化酵素を各
種の方法で固定化した固定化酵素を使用し、有機ゲルマ
ニウム化合物を含有する糖液をこの固定化酵素中を連続
的に通過させるようにすることもできる。尚、本発明で
は異性化酵素以外の菌体蛋白質を失活させた菌体をその
まま使用することを妨げない。
Then, with the organic germanium compound exemplified by the above compound or in the presence thereof, the isomerase is allowed to act on the sugar solution to isomerize glucose in the sugar solution to fructose. This step may be performed in a solution in which the sugar solution is mixed with an organic germanium compound and an isomerase, but following the conventional method, using an immobilized enzyme in which the isomerase is immobilized by various methods, A sugar solution containing an organic germanium compound may be continuously passed through this immobilized enzyme. In addition, in the present invention, it is possible to use the bacterial cells in which the bacterial protein other than the isomerase is inactivated as they are.

【0034】又、本発明によるグルコースのフルクトー
スへの異性化の際の条件としては、従来公知の方法と同
様、例えば、中性から弱アルカリ性で、60乃至90℃
の温度で行えばよい。
The conditions for the isomerization of glucose to fructose according to the present invention are the same as in the conventionally known method, for example, neutral to weakly alkaline, 60 to 90 ° C.
It should be done at the temperature of.

【0035】更に、本発明によるグルコースのフルクト
ースへの異性化は、以下に説明する実施例に明らかなよ
うに、反応時間の経過と共に異性化率が上昇するので、
反応の時間を調節することにより異性化率を制御し、所
望の異性化率、例えば、フルクトースへの異性化率が約
55%以上に到達するまで異性化を行うこともできる。
Furthermore, in the isomerization of glucose to fructose according to the present invention, as is clear from the examples described below, the isomerization rate increases with the passage of reaction time,
The isomerization rate can be controlled by adjusting the reaction time, and the isomerization can be performed until the desired isomerization rate, for example, the isomerization rate to fructose reaches about 55% or more.

【0036】尚、本発明における有機ゲルマニウム化合
物の使用量は、目的とする異性化率等に応じ決定すれば
良く、例えば1/100M以上という濃度範囲を挙げる
ことができる。
The amount of the organic germanium compound used in the present invention may be determined according to the desired isomerization ratio and the like, and for example, a concentration range of 1/100 M or more can be mentioned.

【0037】[0037]

【実施例】次に本発明を実施例により更に詳細に説明す
る。
EXAMPLES The present invention will now be described in more detail with reference to Examples.

【0038】実施例1 (1)有機ゲルマニウム化合物の合成 特公昭59−18399号公報記載の方法に倣い、有機
ゲルマニウム化合物(3)乃至(5)を合成した。
Example 1 (1) Synthesis of Organic Germanium Compound According to the method described in JP-B-59-18399, organic germanium compounds (3) to (5) were synthesized.

【0039】(2)基質溶液の調製 40%グルコース−1.2M有機ゲルマニウム化合物液
を以下の手順で調製した。0.8gの無水グルコースを
0.8mlの脱イオン水に加え溶解し、この溶液に有機
ゲルマニウム化合物(3)乃至(5)を、ゲルマニウム
のモル数で1.2Mとなるように、液のpHを微アルカ
リ側に保ちながら小量ずつ添加し、完全に溶解した。次
に、4.9mgの硫酸マグネシウムを加え、液のpHを
8.0に調整した後、脱イオン水で全量を2.0mlに
した。
(2) Preparation of Substrate Solution 40% glucose-1.2M organogermanium compound solution was prepared by the following procedure. 0.8 g of anhydrous glucose was added to 0.8 ml of deionized water and dissolved, and the organic germanium compounds (3) to (5) were added to the solution to adjust the pH of the solution to 1.2 M in terms of the number of moles of germanium. Was added little by little while keeping it on the slightly alkaline side and completely dissolved. Next, 4.9 mg of magnesium sulfate was added to adjust the pH of the solution to 8.0, and the total amount was adjusted to 2.0 ml with deionized water.

【0040】(3)酵素の調製 放線菌Streptomyces griseofus
cus S−41の菌体より抽出した異性化酵素(グル
コースイソメラーゼ)を、既知の方法に従って、イオン
交換カラムやゲル濾過カラム等を用い、電気泳動的に単
一バンドになるまで精製し、標品として用いた。
(3) Preparation of enzyme Streptomyces griseofus
The isomerase (glucose isomerase) extracted from the cells of cus S-41 was purified according to a known method using an ion exchange column, a gel filtration column, etc. until it became a single band electrophoretically, Used as.

【0041】(4)酵素異性化反応 上記基質溶液0.7ml、200mM MOPS緩衝液
(pH8.0)0.1ml、酵素液(5.69mg/m
l)0.2mlを小試験管にとり、60℃の恒温槽中で
反応させ、反応液50μlを一定時間ごとに、予め50
μlの0.5N過塩素酸を入れたマイクロバイアル中に
加え、反応を停止させた。停止液中の生成フルクトース
量を高速液体クロマトグラフィー(島津LC7A、SC
R−101(N)カラム)で定量し、グルコースとフル
クトース間の異性化率の経時変化を調べた。
(4) Enzyme isomerization reaction 0.7 ml of the above substrate solution, 0.1 ml of 200 mM MOPS buffer (pH 8.0), enzyme solution (5.69 mg / m 2)
l) 0.2 ml is put in a small test tube and reacted in a constant temperature bath at 60 ° C., and 50 μl of the reaction solution is preliminarily set to 50
The reaction was stopped by adding it to a microvial containing 0.5 μl of 0.5N perchloric acid. The amount of fructose produced in the stop solution was measured by high performance liquid chromatography (Shimadzu LC7A, SC
R-101 (N) column) was quantified, and the change with time of the isomerization rate between glucose and fructose was examined.

【0042】(5)結果 平衡時の異性化率は、有機ゲルマニウム化合物(3)を
使用した場合で91.3%、同(4)を使用した場合で
96.6%、同(5)を使用した場合で93.8%であ
った。尚、表2に示した化合物以外の化合物も、ほぼ同
様の異性化率を示した。一方、酵素のみを使用したブラ
ンクでは、異性化率は42.0%であった。
(5) Results The isomerization rate at equilibrium was 91.3% when the organogermanium compound (3) was used, 96.6% when the organogermanium compound (4) was used, and 5 (5). When used, it was 93.8%. The compounds other than the compounds shown in Table 2 showed almost the same isomerization rate. On the other hand, in the blank using only the enzyme, the isomerization rate was 42.0%.

【0043】実施例2 (1)弱電解水の調製 弱電解水製造装置(例えば、旭硝子社製「ミクロクラス
ター」[商品名])に水を通して得られる電解水のう
ち、アルカリ側のものを取り出し、弱電解水を調製し
た。
Example 2 (1) Preparation of Weakly Electrolyzed Water Among the electrolyzed water obtained by passing water through a weakly electrolyzed water production apparatus (for example, "Microcluster" [trade name] manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), the alkaline side is taken out , Weakly electrolyzed water was prepared.

【0044】(2)グルコース液の調製 14gの無水グルコースを上記調製した弱電解水約80
mlに溶解した後、同じく弱電解水を加えて100ml
とした。調製直後のpHは9.01であった。
(2) Preparation of glucose solution 14 g of anhydrous glucose was added to the above-prepared weak electrolyzed water of about 80
After dissolving in 100 ml, add weak electrolyzed water to 100 ml.
And The pH immediately after the preparation was 9.01.

【0045】(3)有機ゲルマニウム化合物液の調製 有機ゲルマニウム化合物(3)乃至(5)を、最終濃度
が1.67Mとなるように脱イオン水約2mlに添加
し、小量の水酸化ナトリウムで弱アルカリ性(pH=
8.00、8.53)に調整した後、更に脱イオン水を
加えて3mlとした。
(3) Preparation of Organic Germanium Compound Solution Organic germanium compounds (3) to (5) were added to about 2 ml of deionized water so that the final concentration was 1.67 M, and a small amount of sodium hydroxide was added. Weakly alkaline (pH =
After adjusting to 8.00 and 8.53), deionized water was further added to make 3 ml.

【0046】(4)異性化 グルコース液200μlと有機ゲルマニウム化合物液2
00μl、及び、グルコース液200μlと上記弱電解
水200μlを小試験管に採ってよく混合した後、80
℃の恒温水槽内に保って反応させた。1乃至3時間後、
反応液50μlを50μlの0.5N−HClO4に加
えて反応を停止させた後、脱イオン水で100倍に希釈
し、生成フルクトース量及び残存グルコース量を高速液
体クロマトグラフィー(島津製7A)で定量した。又、
有機ゲルマニウム化合物を使用しない系をブランクとし
た。
(4) Isomerization 200 μl of glucose solution and 2 parts of organic germanium compound
After taking 00 μl and 200 μl of glucose solution and 200 μl of the weak electrolyzed water in a small test tube and mixing them well,
The reaction was carried out by keeping in a constant temperature water bath at ℃. After 1-3 hours,
After 50 μl of the reaction solution was added to 50 μl of 0.5N-HClO4 to stop the reaction, the reaction mixture was diluted 100 times with deionized water, and the amount of produced fructose and the amount of residual glucose were quantified by high performance liquid chromatography (Shimadzu 7A). did. or,
A system using no organic germanium compound was used as a blank.

【0047】(5)他の糖類の異性化 上記と同様にして、他の糖類についても異性化を行っ
た。
(5) Isomerization of other saccharides Other saccharides were also isomerized in the same manner as above.

【0048】(6)結果を以下の表2に示す。尚、表2
に示した化合物以外の化合物も、ほぼ同様の異性化率を
示した。
(6) The results are shown in Table 2 below. Table 2
Compounds other than the compounds shown in 1 showed almost the same isomerization rate.

【表2】 [Table 2]

【0049】[0049]

【発明の効果】上記実施例からも明らかなように、本発
明は、従来技術の難点を解消し、アルドース構造を有す
る化合物をケトース構造を有する化合物に異性化するこ
とができ、しかも、特別の設備や煩雑な操作を必要とし
ない。
As is apparent from the above examples, the present invention solves the drawbacks of the prior art, can isomerize a compound having an aldose structure into a compound having a ketose structure, and has a special No equipment or complicated operation is required.

【0050】又、本発明は、アルドース構造を有する化
合物を、異性化酵素を使用せず或いは異性化酵素を併用
して、ケトース構造を有する化合物に異性化することの
でき、ケトース構造へ異性化することのできる異性化酵
素が存在しないアルドース構造を有する化合物であって
も、異性化率の面で不利なアルカリ条件下の加熱という
条件によることなく、ケトース構造を有する化合物に異
性化することができる。
Further, in the present invention, a compound having an aldose structure can be isomerized to a compound having a ketose structure without using an isomerizing enzyme or in combination with an isomerizing enzyme. It is possible to isomerize a compound having a ketose structure even if the compound has an aldose structure in which no isomerase that can be used is present, regardless of the condition of heating under alkaline conditions, which is disadvantageous in terms of isomerization rate. it can.

【0051】更に、上記方法を実施する際に有用な本発
明の異性化或いはその促進剤は、極めて安全であり、且
つ、安定性に優れたものである。
Further, the isomerization or its accelerator of the present invention which is useful when carrying out the above-mentioned method is extremely safe and excellent in stability.

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 式(1) 【化1】 又は式(2) 【化2】 (式中、R1及びR2は水素原子又は同一或いは異なる低
級アルキル基を、Xは水酸基、低級アルキル基又はO−
低級アルキル基を、nは3以上の整数をそれぞれ示す)
で表される有機ゲルマニウム化合物により、アルドース
構造を有する化合物をケトース構造を有する化合物へ異
性化することを特徴とする方法。
1. Formula (1): Or formula (2) (In the formula, R 1 and R 2 are hydrogen atoms or the same or different lower alkyl groups, and X is a hydroxyl group, a lower alkyl group or O-
A lower alkyl group, and n represents an integer of 3 or more)
A method comprising isomerizing a compound having an aldose structure into a compound having a ketose structure with an organic germanium compound represented by:
【請求項2】 式(1) 【化3】 又は式(2) 【化4】 (式中、R1及びR2は水素原子又は同一或いは異なる低
級アルキル基を、Xは水酸基、低級アルキル基又はO−
低級アルキル基を、nは3以上の整数をそれぞれ示す)
で表される有機ゲルマニウム化合物の存在下、アルドー
ス構造を有する化合物をケトース構造を有する化合物へ
異性化することを特徴とする方法。
2. Formula (1): Or formula (2) (In the formula, R 1 and R 2 are hydrogen atoms or the same or different lower alkyl groups, and X is a hydroxyl group, a lower alkyl group or O-
A lower alkyl group, and n represents an integer of 3 or more)
A method comprising isomerizing a compound having an aldose structure into a compound having a ketose structure in the presence of an organic germanium compound represented by:
【請求項3】 有機ゲルマニウム化合物が、上記式
(1)で表わされるものである請求項1又は2に記載の
方法。
3. The method according to claim 1, wherein the organic germanium compound is represented by the above formula (1).
【請求項4】 有機ゲルマニウム化合物が、上記式
(1)又は式(2)においてR1及びR2が水素原子、X
が水酸基のものである請求項1又は2に記載の方法。
4. The organic germanium compound has the formula (1) or (2), wherein R 1 and R 2 are hydrogen atoms, X
The method according to claim 1 or 2, wherein is a hydroxyl group.
【請求項5】 有機ゲルマニウム化合物が、上記式
(1)又は式(2)においてR1が水素原子、R2がメチ
ル基、Xが水酸基のものである請求項1又は2に記載の
方法。
5. The method according to claim 1 or 2, wherein the organic germanium compound in the above formula (1) or formula (2) is one in which R 1 is a hydrogen atom, R 2 is a methyl group, and X is a hydroxyl group.
【請求項6】 有機ゲルマニウム化合物が、上記式
(1)又は式(2)においてR1がメチル基、R2が水素
原子、Xが水酸基のものである請求項1又は2に記載の
方法。
6. The method according to claim 1, wherein the organic germanium compound is a compound of the formula (1) or (2), wherein R 1 is a methyl group, R 2 is a hydrogen atom, and X is a hydroxyl group.
【請求項7】 アルドース構造を有する化合物のケトー
ス構造を有する化合物への異性化は、アルドース構造を
有する化合物のケトース構造を有する化合物へ異性化す
る酵素を存在させることなく行う請求項1又は2に記載
の方法。
7. The isomerization of a compound having an aldose structure into a compound having a ketose structure is carried out without the presence of an enzyme which isomerizes the compound having an aldose structure into a compound having a ketose structure. The method described.
【請求項8】 アルドース構造を有する化合物をケトー
ス構造を有する化合物に異性化する酵素が存在する場合
は、当該酵素を併用して行う請求項1又は2に記載の方
法。
8. The method according to claim 1 or 2, wherein when an enzyme that isomerizes a compound having an aldose structure into a compound having a ketose structure is present, the enzyme is used in combination.
【請求項9】 アルドース構造を有する化合物は、シス
−エンジオール構造を中間的に経由してケトース構造を
有する化合物に異性化するものである請求項1又は2に
記載の方法。
9. The method according to claim 1, wherein the compound having an aldose structure is one that isomerizes to a compound having a ketose structure via an intermediate cis-enediol structure.
【請求項10】 アルドース構造を有する化合物が単糖
類である請求項1又は2に記載の方法。
10. The method according to claim 1, wherein the compound having an aldose structure is a monosaccharide.
【請求項11】 アルドース構造を有する化合物が二糖
類である請求項1又は2に記載の方法。
11. The method according to claim 1, wherein the compound having an aldose structure is a disaccharide.
【請求項12】 アルドース構造を有する化合物がオリ
ゴ糖類又は多糖類である請求項1又は2に記載の方法。
12. The method according to claim 1, wherein the compound having an aldose structure is an oligosaccharide or a polysaccharide.
【請求項13】 式(1) 【化5】 又は式(2) 【化6】 (式中、R1及びR2は水素原子又は同一或いは異なる低
級アルキル基を、Xは水酸基、低級アルキル基又はO−
低級アルキル基を、nは3以上の整数をそれぞれ示す)
表わされる有機ゲルマニウム化合物を主剤とすることを
特徴とするアルドース構造を有する化合物のケトース構
造を有する化合物への異性化或いはその促進剤。
13. Formula (1): Or formula (2) (In the formula, R 1 and R 2 are hydrogen atoms or the same or different lower alkyl groups, and X is a hydroxyl group, a lower alkyl group or O-
A lower alkyl group, and n represents an integer of 3 or more)
An isomerization of a compound having an aldose structure to a compound having a ketose structure, or an accelerator thereof, which comprises an represented organic germanium compound as a main agent.
【請求項14】 有機ゲルマニウム化合物が、上記式
(1)で表わされるものである請求項13に記載の異性
化或いはその促進剤。
14. The isomerization or accelerator thereof according to claim 13, wherein the organic germanium compound is represented by the above formula (1).
【請求項15】 有機ゲルマニウム化合物が、上記式
(1)又は式(2)においてR1及びR2が水素原子、X
が水酸基のものである請求項13に記載の異性化或いは
その促進剤。
15. The organic germanium compound according to the formula (1) or (2), wherein R 1 and R 2 are hydrogen atoms, X
The isomerization or accelerator thereof according to claim 13, wherein is a hydroxyl group.
【請求項16】 有機ゲルマニウム化合物が、上記式
(1)又は式(2)においてR1が水素原子、R2がメチ
ル基、Xが水酸基のものである請求項13に記載の異性
化或いはその促進剤。
16. The isomerization according to claim 13, wherein the organic germanium compound is one of the above formula (1) or formula (2), wherein R 1 is a hydrogen atom, R 2 is a methyl group, and X is a hydroxyl group. Accelerator.
【請求項17】 有機ゲルマニウム化合物が、上記式
(1)又は式(2)においてR1がメチル基、R2が水素
原子、Xが水酸基のものである請求項13に記載の異性
化或いはその促進剤。
17. The isomerization or its isomerization according to claim 13, wherein the organic germanium compound has the formula (1) or (2) wherein R 1 is a methyl group, R 2 is a hydrogen atom and X is a hydroxyl group. Accelerator.
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