JPH0759585A - プルランオリゴ糖の製造法 - Google Patents

プルランオリゴ糖の製造法

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JPH0759585A
JPH0759585A JP5206589A JP20658993A JPH0759585A JP H0759585 A JPH0759585 A JP H0759585A JP 5206589 A JP5206589 A JP 5206589A JP 20658993 A JP20658993 A JP 20658993A JP H0759585 A JPH0759585 A JP H0759585A
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pullulan
oligosaccharide
reaction
oligosaccharides
organic solvent
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Masao Karube
征夫 軽部
Takashi Morita
高志 森田
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Akebono Research and Development Centre Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 プルランを原料としてプルランオリゴ糖を製
造する。 【構成】 プルランを、有機溶媒と水との混合液中で、
プルランを構成する糖同士の結合を切断する加水分解酵
素を用いて分解することによりプルランオリゴ糖を得
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プルランオリゴ糖の製
造法に関し、特に、高重合度のプルランオリゴ糖を製造
する方法を提供するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、糖質が生理機能と関わりがあるこ
とが知られるようになり、研究が活発に行われている。
また、低齲蝕性のものや、腸内細菌叢を正常化する働き
をするもの、静菌作用を有するもの、あるいはサイクロ
デキストリンのように包接作用を有するものなど、種々
の作用を有するオリゴ糖が知られるようになり、食品工
業等に貢献している。
【0003】このようなオリゴ糖は、直接醗酵生産物と
して得られるものもあるが、通常は多糖類の分解によっ
て製造されるものが多い。従来、多糖類の分解は、水系
での酵素分解、酸加水分解により行われている。
【0004】ところで、多糖類の一種であるプルラン
は、黒色酵母とよばれる不完全菌の一種であるAureobas
idium pullulans をスクロースや澱粉部分加水分解物な
どを炭素源とした培地で培養することにより得られる水
溶性の細胞外中性多糖である。その分子構造は、グルコ
ースの3量体であるマルトトリオースがα−1,6グリ
コシド結合により繰返し結合した直鎖状のグルカンであ
り、Aerobacterなどのプルラナーゼによって、α−1,
6結合が切断される。
【0005】プルランは、不定形、非結晶の無味無臭の
白色粉末であり、我が国で澱粉同様に使用制限や表示義
務のない食品として取り扱われており、可食性フィルム
や易分解プラスチックなど幅広い実用化がなされてい
る。また、プルランはα−1,6グリコシド結合を含む
ことにより難消化性であり、イン・ビボにおけるビフィ
ズス菌増殖促進剤となることが報告されており(特開平
2−289520号公報)、その部分分解物であるプル
ランオリゴ糖も同様の性質があることが期待される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前述したように、種々
のオリゴ糖やその製法が知られるようになったきたが、
プルランオリゴ糖については殆ど報告されていない。
【0007】本発明は、上記観点からなされたものであ
り、プルランオリゴ糖、特に高重合度のプルランオリゴ
糖を製造することを目的としたものであり、プルランを
原料として、酵素分解によりプルランオリゴ糖を得る方
法を提供することを課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するために種々研究を重ねた結果、プルランを有機
溶媒存在化で酵素分解することにより、高重合度のプル
ランオリゴ糖が生成することを見出し、本発明に至っ
た。
【0009】すなわち本発明は、プルランを、プルラン
を構成するグルコース同士の結合を切断する加水分解酵
素を用いて分解することによりプルランオリゴ糖を製造
する方法であって、プルランと前記加水分解酵素とを、
有機溶媒と水との混合液中で共存させることを特徴とす
るプルランオリゴ糖の製造法である。
【0010】尚、本明細書において、高重合度プルラン
オリゴ糖とは、主としてグルコースの6〜30量体程度
のものをいう。以下、本発明を詳細に説明する。
【0011】上述したように、本発明の高重合度プルラ
ンオリゴ糖の製造法は、プルランを原料として、有機溶
媒と水との混合系で酵素分解を行うことからなる。ここ
で、原料となるプルランは、例えば、Aureobasidium pu
llulans をスクロースや澱粉部分加水分解物などを炭素
源とした培地で培養することにより得られる。また、市
販されているものを使用してもよい。
【0012】酵素分解に用いる加水分解酵素は、プルラ
ンを構成するグルコース同士の結合を切断する酵素であ
り、例えばプラナーゼ、イソアミラーゼ、アミログリコ
シダーゼ等が挙げられるが、特に、プルラナーゼのよう
なα−1,6グリコシド結合を切断する酵素が好まし
い。
【0013】この酵素反応は液相で行ってもよいが、酵
素を不溶性担体に結合したいわゆる固定化酵素を用いて
行ってもよい。本発明においては、固定化法は特に問わ
ない。
【0014】酵素反応に使用する有機溶媒としては、メ
タノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノー
ル、ブタノール等のアルコール類及びアセトン等のケト
ン類、シクロヘキサン、ドデカン等の炭化水素類が挙げ
られるが、本発明においては、特に親水性有機溶媒が好
ましく用いられる。
【0015】本発明においてプルランオリゴ糖を得るに
は、上記有機溶媒と水との混合系で酵素反応を行う。
尚、水は緩衝液であってもよい。有機溶媒の濃度は、5
〜60(v/v)% が好ましい。また、原料基質であるプ
ルラン濃度は、反応液に対して5〜30(w/v)% で
あることが、収率の点から好ましい。
【0016】使用する有機溶媒とその濃度は、酵素の種
類、得ようとする重合度により適宜設定する。酵素反応
は、用いる酵素の至適条件下で行うのが好ましいが、得
られるオリゴ糖の重合度を高くするためには、穏やかな
条件下で反応を行ってもよい。至適条件としては、例え
ば酵素にプルラナーゼを用いる場合には20〜50℃、
pH4.5〜8.0が挙げられる。
【0017】反応条件、特に反応時間、プルランに対す
る酵素量等を変化させることにより、得ようとするプル
ランオリゴ糖の重合度を調整する。予め、HPLC(高
速液体クロマトグラフィー)等により、反応生成物を分
析し、条件を決定しておくとよい。
【0018】反応生成物の中から希望の重合度のものを
得るには、ゲル濾過法やHPLCを用いて分取する。ま
た、上記のように、α−1,6グリコシド結合を切断す
る酵素を用いて製造されるプルランオリゴ糖は、グルコ
ースの3×n量体(nは整数)として得られるが、これ
をさらにアミログリコシダーゼ等で消化すると、異なる
組成のプルランオリゴ糖が得られる。
【0019】プルランオリゴ糖は、エタノール濃度が6
5%(V/V)以上ではほとんどが不溶性となるので、沈
澱物として遠心分離等により集積することが可能であ
る。さらに、適当な濃度に溶解してから必要に応じてゲ
ル濾過等で精製することができる。
【0020】
【作用】プルラナーゼは、プルランのα−1,6グルコ
シド結合を切断するエンド型の加水分解酵素であり、プ
ルランの分解反応が進むとマルトトリオースにまで分解
される。しかし、反応系の水の濃度が減少すると反応の
平衡が逆方向の転移又は合成に変化する。すなわち、高
濃度の有機溶媒系でこのような酵素反応を行わせること
により、反応の平衡をシフトさせ、水系では得られない
高重合度のオリゴ糖を得ることができるようになると推
定される。
【0021】尚、本発明においては、反応を有機溶媒系
で行うことにより、雑菌等による汚染の心配がないの
で、滅菌処理操作、設備が不要である。
【0022】
【実施例】以下に、本発明の実施例を説明する。尚、プ
ルランは、実施例1〜6においては、研究用試薬(和光
純薬工業株式会社製)を、実施例7では食品工業用(林
原株式会社製)を使用した。プルラナーゼは、プルラナ
ーゼ「アマノ」(天野製薬株式会社製;905U/m
l)を使用した。尚、1Uは、プルランを基質として、
これにpH6.0、40℃でプルラナーゼを作用させた
とき、1分間に1マイクロモルのグルコースに相当する
還元力の増加をもたらす酵素量である。
【0023】また、以下の有機溶媒の濃度はV/V%で
あり、いずれも50mMリン酸緩衝液(pH6.0)と
の混合液である。反応生成物の分析は、反応後に90℃
で10分間加熱して酵素を失活させた後、HPLCによ
り行い、得られた反応生成物の総量(未反応基質を除
く)に対する各重合度のオリゴ糖の割合を算出した。
【0024】HPLCは、ポンプにはLC-6AD、検出器に
は示差屈折率計 RID-6A、オーブンにはCTO-6A(以上、
島津製作所製)を用い、カラムは(株)トーソー製TSKg
el AMIDE80を使用し、オーブンの温度70℃で分析を行
った。
【0025】以下において、G3、G6は、グルコース
の3量体、6量体を表す。
【0026】
【実施例1】プルラン1g、プルラナーゼ希釈液(91
U/ml)1ml、エタノール3ml、リン酸緩衝液6
mlを混合し、50℃の恒温槽中で、マグネチックスタ
ーラを使用して緩やかに撹拌しながら反応を行った。比
較例1として、エタノールの代わりにリン酸緩衝液を加
えて同様に反応を行った。
【0027】経時的に反応液から一定量を分取し、反応
生成物の分析を、グルコース3量体及び6量体以上のプ
ルランオリゴ糖について行った。加えたプルランの重量
に対するプルランオリゴ糖の重量の百分率(%)を、プ
ルランオリゴ糖への変換率とした。結果を表1に示す。
また、全生成物についての変換率を図1に示す。
【0028】
【表1】 また、実施例について、380時間反応後の生成物(3
量体〜54量体)への変換率を図2に示す。図中の横軸
は、グルコースを1とした生成物の重合度を表す。
【0029】この結果から、水系での反応生成物は大部
分が3量体(マルトトリオース)であるが、エタノール
含有系では反応時間の経過と共に6量体以上のプルラン
オリゴ糖が増加するのがわかる。
【0030】
【実施例2】実施例1で得られた140時間反応後の反
応液に、アミログルコシダーゼ(シグマ社製)を12U
/mlとなるように、又はα−アミラーゼを10U/m
lとなるように添加し、室温で1時間反応後、HPLC
で生成物を分析した。アミログルコシダーゼ処理した結
果を図3に示す。図3から明らかなように、アミログル
コシダーゼ処理後には、グルコースの3×n量体(nは
整数)は完全に消化され、新たなプルランオリゴ糖が生
成した。また、プルランオリゴ糖は、α−アミラーゼに
よって分解されず、難消化性であることが予想される。
更に、アミログルコシダーゼ処理されたプルランオリゴ
糖は、より難消化性の強いオリゴ糖であると考えられ
る。
【0031】
【実施例3】35%エタノール系における至適酵素濃度
を検討した。プルラン10%及び適宜希釈したプルラナ
ーゼを含む反応液1mlを、20℃の恒温槽に入れ、2
4時間静置した。反応生成物を分析した結果を図4に示
す。
【0032】この結果から、上記条件では、酵素濃度が
10U/mlをピークとしてグルコース6量体以上のプ
ルランオリゴ糖が得られ、この濃度を越えると3量体へ
の分解が進むことがわかる。
【0033】
【実施例4】次に、エタノール濃度がプルランオリゴ糖
の収率に与える影響を調べた。プルラン10%、終濃度
9.1U/mlのプルラナーゼ、0〜50%のエタノー
ルを含む反応液を、20℃の恒温槽に入れて静置するこ
とにより反応を行った。22時間後及び43時間後の反
応生成物を分析した結果を、各々図5(a)、(b)に
示す。
【0034】この結果から、上記条件下では、最も高い
変換率でグルコース6量体以上のプルランオリゴ糖が得
られるエタノールの濃度は、反応22時間では30%、
反応43時間では40%であり、そのときの変換率は各
々約60%、約80%に達した。
【0035】さらに、エタノール40%存在下で43時
間反応を行った場合のプルランオリゴ糖の組成を図6に
示す。この条件では、非常に高い収率で6量体以上のプ
ルランオリゴ糖が得られることが明らかである。
【0036】
【実施例5】本発明により得られるプルランオリゴ糖の
回収方法を検討した。実施例4のエタノール30%を含
む22時間反応液に、99.5%エタノールを緩やかに
撹拌しながら添加した。添加量の増加とともに、透明な
反応液が次第に白濁し、沈殿物が生成した。
【0037】このようにして反応液のエタノール濃度が
65%及び77%となるようにエタノールを添加した
後、室温(20℃)で緩やかに3時間撹拌し、反応液を
濾過して沈殿物を得た。この沈殿物を凍結乾燥器等を用
いて完全に乾燥させ、白色の粉末を得た。
【0038】上記で得られた粉末を一定量の水に再溶解
させ、HPLCにより各重合度のプルランオリゴ糖の組
成を調べ、反応直後に調べた組成と比較することによ
り、各重合度毎の回収率を算出した。結果を図7に示
す。この結果から、エタノールの終濃度が65%では、
重合度21(マルトトリオースの7量体)以上のプルラ
ンオリゴ糖が沈澱物として90%以上回収でき、また、
エタノールの終濃度が77%以上では、重合度12以上
のプルランオリゴ糖が沈澱物として90%以上回収でき
た。
【0039】
【実施例6】次に、有機溶媒の種類を変えて、プルラン
オリゴ糖の製造を行った。プルラン10%、終濃度9.
1U/mlのプルラナーゼ、終濃度30%の各種有機溶
媒を含む反応液を、20℃の恒温層中に静置することに
より反応を行った。18時間反応後のプルランオリゴ糖
の組成を調べた。
【0040】結果を図8に示す。この結果から、極性
(親水性)の高い有機溶媒ほどグルコース6量体以上の
プルランオリゴ糖への変換率が高いことがわかる。
【0041】
【実施例7】食品工業用のプルランを用いて、プルラン
オリゴ糖を大量製造した実施例を説明する。
【0042】プルランとして、食品工業用プルラン
(「プルランPF20」林原株式会社製)を用いた。こ
のプルランを10%、エタノール30%、終濃度9.1
U/mlのプルラナーゼを含む反応液300mlを50
0mlの三角フラスコに入れ、撹拌しながら20℃で2
0時間反応を行った。このときの反応液中のプルランオ
リゴ糖の組成を図9に示す。
【0043】反応終了後、99%エタノールを終濃度が
60%となるように加え、室温で3時間緩やかに撹拌し
た。これを濾紙(TOYO Filter paper No.6)で濾過し、
沈殿物を得た。この沈殿物を凍結乾燥器で24時間乾燥
させ、白色粉末21.5gを得た。最終的なプルランオ
リゴ糖の収率は原料に対し71.1%であった。
【0044】
【発明の効果】本発明は、多糖類を親水性有機溶媒と水
との混合系で酵素分解を行うこととしたことにより、プ
ルランオリゴ糖を効率よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 反応時間とプルランオリゴ糖の収率との関係
を示す図。
【図2】 反応液中の各重合度のプルランオリゴ糖の組
成を示す図。
【図3】 反応液中の各重合度のプルランオリゴ糖の組
成を示す図。
【図4】 酵素濃度がプルランオリゴ糖の組成に与える
影響を示す図。
【図5】 エタノール濃度がプルランオリゴ糖の組成に
与える影響を示す図。
【図6】 反応液中の各重合度のプルランオリゴ糖の組
成を示す図。
【図7】 各重合度のプルランオリゴ糖の回収率を示す
図。
【図8】 有機溶媒の種類とプルランオリゴ糖の収率と
の関係を示す図。
【図9】 反応液中の各重合度のプルランオリゴ糖の組
成を示す図。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プルランを、プルランを構成するグルコ
    ース同士の結合を切断する加水分解酵素を用いて分解す
    ることによりプルランオリゴ糖を製造する方法であっ
    て、プルランと前記加水分解酵素とを、有機溶媒と水と
    の混合液中で共存させることを特徴とするプルランオリ
    ゴ糖の製造法。
  2. 【請求項2】 前記加水分解酵素がα−1,6グリコシ
    ド結合を切断する酵素である請求項1記載のプルランオ
    リゴ糖の製造法。
  3. 【請求項3】 前記有機溶媒が、親水性有機溶媒である
    請求項1又は2記載のプルランオリゴ糖の製造法。
  4. 【請求項4】 前記有機溶媒の濃度が、5〜60(V/
    V)%である請求項1〜3のいずれか一項に記載のプル
    ランオリゴ糖の製造法。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4のいずれか一項に記載の方
    法により得られるプルランオリゴ糖を、さらにアミログ
    リコシダーゼで消化することを特徴とするプルランオリ
    ゴ糖の製造法。
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