JPH0892273A - キシロシルフラクトシド結晶及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エタノールのような有機溶媒を用いずにキシ
ロシルフラクトシド（ＸＦ）の水溶液からＸＦ結晶を製
造し、高純度の、平均の粒径が０．３ｍｍ以上のグラニ
ュー糖のように固結しない性状を持つＸＦ結晶を提供す
る。 【構成】 純度７５％以上のキシロシルフラクトシド
（ＸＦ）の有機溶媒を含まない水溶液を濃度９０％以下
のできるだけ高い濃度に濃縮し、得られた濃縮液の初発
温度を６０〜６５℃に調整し、次いで、前記濃縮液の温
度を徐々に約３０℃までに冷却しながら結晶を成長さ
せ、得られた白下から、成長したＸＦ結晶を回収する。
このＸＦ結晶の回収は、白下の粘度が低下するまで白下
を放置するか、或いは白下の温度を３０℃よりも上昇さ
せて粘度を低下させてＸＦ結晶を分離して行う。本発明
のＸＦ結晶は、純度９８％以上で、平均粒度が０．３ｍ
ｍ以上の、２分の１の結晶水を持ち、融点が１１２．１
〜１１２．３℃の結晶である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、抗う蝕性機能、ビフィ
ズス菌増殖効果の機能及びαーグルコシダーゼの阻害作
用のあるキシロシルフラクトシド結晶及びその製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】キシロシルフラクトシド〔正式名：O-α
-D-Xylopyranosyl-(1 →2)- β-D-Fructofranoside〕
（略語：ＸＦ）は、S.Hestrin 等により、レバンシュー
クラーゼの酵素反応により、シュークロースとキシロー
スから製造され、彼らによりキシロシュークロースと名
付けられている（J.Am.Chem.Soc.77,6710(1955))。ま
た、ＸＦは酵素β−フラクトフラノシダーゼの転移反応
でも生産されることが知られている。ＸＦの工業的生産
法については、種々の微生物起源のこれらの酵素を利用
して生産する方法が提案されている（特公昭５７−５８
９０５号公報、特開平４−２００３８６号公報、特開平
４−９１７９５号公報、特開平３−２７２８５号公報、
特公平５−７０４１５号公報）。

【０００３】ＸＦは、前記特公昭５７−５８９０５号公
報に記載されているように抗う蝕性の機能があり、特開
昭６２−２０７２８６号公報に記載されているようにビ
フィズス菌増殖効果の機能、さらに最近ではα−グルコ
シダーゼの阻害作用があることが発見され（特願平６−
１９０９６８号）、色々な機能を持った甘味料あるいは
食品素材として注目されている。

【０００４】ＸＦの結晶については、ＸＦ溶液にエタノ
ールを加え、緩やかに濃縮することにより得られたこと
が報告されている（Tooru Taga et al., Carbohydr. Re
s.,241(1944)63-69)が、結晶の性状や大きさ等について
は何も報告されていない。また、この結晶が、グラニュ
ー糖のように固結しないのかどうかについての報告につ
いては何もない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、ＸＦを
利用しやすくするため、例えば、加工食品等に利用しや
すくするために、グラニュー糖のように固結しないＸＦ
結晶を提供する課題に取り組んだ。

【０００６】本発明者らの実験により得られた知見で
は、ＸＦの水溶液は、通常の糖の結晶方法のように、純
度を高くし、且つＸＦの水溶液を単純に濃縮していって
も、結晶核は発生せず、このような方法ではＸＦの結晶
を得ることはできなかった。また、本発明者らは前記To
oru Taga et alの文献に記載の方法により、高純度（純
度９５％）のＸＦ溶液にエタノールを入れ、緩やかに濃
縮してみたところ、濃縮することにより微細な白色の沈
殿物を得ることができた。この沈澱物を顕微鏡観察した
ところ、結晶面と異方性が確認できず、アモルファス状
の状態であった。また、この沈殿物を遠心分離で溶媒と
分離し、室温で放置したが、一昼夜で沈殿物は潮解して
しまった。

【０００７】このことから、エタノールを用いた上記の
ような方法で結晶ができたとしても、このような結晶は
実用的には難がある。また、結晶工程においてエタノー
ルを使用することは、工業的規模で生産する場合、製造
コストがかかり、エタノールを回収使用しなければなら
ない付加的な要件を必要とし、また最終結晶品に異物と
してのエタノールが混入する恐れがある等の問題点があ
る。

【０００８】そこで本発明は、平均の粒径が０．３ｍｍ
以上のグラニュー糖のように固結しないＸＦ結晶を、エ
タノールのような有機溶媒を用いず製造することを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明のＸＦ結晶の製造方法は、（１）純度７５％以
上のＸＦの有機溶媒を含まない水溶液を濃度９０％以下
のできるだけ高い濃度に濃縮し、（２）得られた濃縮液
の初発温度を６０〜６５℃に調整し、（３）次いで、前
記濃縮液の温度を徐々に約３０℃までに冷却しながら結
晶を成長させ、（４）得られた白下から、成長したＸＦ
結晶を回収することを特徴とする前記本発明のＸＦ結晶
の製造方法において、成長したＸＦ結晶を回収する方法
は、白下の粘度が低下するまで白下を放置するか、ある
いは白下の温度を３０℃よりも上昇させて白下の粘度を
低下させた後に結晶を分離して回収することができる。

【００１０】前記本発明のＸＦ結晶の製造方法におい
て、純度７５％以上のＸＦの有機溶媒を含まない水溶液
はクロマト分離によって得ることができる。

【００１１】また、本発明のＸＦ結晶は、水溶液から得
られた、純度９８％以上で、平均粒度０．３ｍｍ以上
の、２分の１の結晶水を持つ斜方晶系の結晶であって、
その融点が１１２．１〜１１２．３℃、比施光度が５
４．０〜５４．２であることを特徴とする。

【００１２】図１は、本発明のＸＦ結晶の製造方法の１
例を示す全プロセスのフローチャートであり、このフロ
ーチャートには本発明の純度７５％以上のＸＦ水溶液か
らＸＦ結晶を得るフローも含まれている。

【００１３】（１）純度７５％以上のＸＦ水溶液を調製
する工程 本発明のＸＦの結晶化方法において、結晶化可能なＸＦ
溶液の純度は７５％以上である。その純度を７５％以上
とした理由は、次の実験により明らかにされる。即ち、
純度９８．５％のＸＦ溶液からＸＦ結晶を回収し、回収
後の糖蜜を用いて更に結晶を回収した。この操作をさら
に２回、合計４回繰り返した後の糖蜜の純度は７５．５
％であった。この糖蜜を原料にして本発明の方法で結晶
化を行ったが、種結晶を投入した後、結晶は平均粒度１
００〜２００μｍ程度に成長するものの、遠心分離によ
る結晶と糖蜜の分離ができなかった。このことから、本
発明での結晶化可能なＸＦ溶液の純度は７５％以上であ
ることが分かる。

【００１４】本発明で出発原料とするＸＦ水溶液は、次
のようにして製造される。ＸＦの含有原料は、公知の方
法、例えば、レバンシュークラーゼやβ−フラクトフラ
ノシダーゼの転移反応によりＸＦ含有水溶液を得ること
ができる（例えば、特公平５−７０４１５号公報、特公
昭５７−５８９０５号公報、特開平４−２００３８６号
公報、特開平４−９１７９５号公報、特開平３−２７２
８５号公報等による方法）。この方法は、上記酵素を用
いてもよいし、或いは上記酵素を有する菌体の培養液を
用いてもよい。

【００１５】しかしながら、これら公知の方法により得
られたＸＦ水溶液は、純度が５０％以下である。本発明
の結晶化方法の原料である純度７５％以上のＸＦ水溶液
とするには、どのような精製手段を用いてもよいが、食
品素材として提供可能な量として生産量が一日当りトン
単位の工業的生産規模の大量の結晶を製造する目的に
は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属型のカチオンイ
オン交換樹脂を分離剤として用い、分離溶剤として水を
用いたクロマト分離方法が有利である。なお、特開平３
−８３９９２号公報に記載のＸＦの分離精製法は、分離
剤として化学修飾シリカ担体を使用するクロマト分離法
であるが、シリカ担体は上記アルカリ金属又はアルカリ
土類金属型のカチオンイオン交換樹脂担体と比べてその
粒径が極めて小さいので（例えば、同公報のシリカ担体
は粒径１５μｍに対して本発明で使用されるカチオンイ
オン交換樹脂担体は、５０〜５００μｍ）、口径及び高
さが数ｍ単位の大型カラムを有する工業的規模のイオン
交換樹脂塔に充填すると圧損が大きくなり、液を極めて
高圧力で通液しなければならず、設備的に工業的規模の
分離精製には適していない。

【００１６】このクロマト分離法による分離装置には、
特に、生産規模の大きな工業的規模の装置として、疑似
移動床方式の設備及びその改良設備の連続式の分離設備
等の種々の装置（例えば、特公昭４２−１５６８１号公
報、特開昭６３−１５８１０５号公報、特開平２−４９
１５９号公報等に使用される装置）が好適に使用でき
る。しかしながら、本発明のＸＦ結晶化方法には連続式
のみではなく、単塔式のバッチ運転による方法も適用で
きる。

【００１７】（２）最初の種結晶を得る工程 上記（１）の精製工程で純度９８％以上のＸＦ水溶液を
得、この水溶液を凍結乾燥し放置する。凍結乾燥品は２
日後には吸湿し飴状になるので、これを、４℃前後の冷
蔵庫中に約３か月保管すると全体が固い飴状になってい
る中に、極微小の結晶核が発生する。一方、９８％以上
のＸＦ溶液を固形分濃度を約９０％程度に濃縮し、これ
をガラス板上に取り、これに上記の結晶核を含んだ固い
飴状のものを極少量加え、スパーテルで激しく混合する
と、ガラス板上の透明なＸＦ溶液は微細結晶で白く変色
し、きわめて微細なＸＦの結晶核が得られる。

【００１８】（３）ＸＦの結晶化工程 上記（１）の精製工程で得られる純度７５％以上のＸＦ
の有機溶媒を含まない水溶液を用意し、このＸＦ水溶液
を濃度９０％以下に濃縮する。このＸＦ濃縮液の初発温
度を６０〜６５℃に調整し、次いで、前記濃縮液の温度
を徐々に約３０℃までに冷却しながら結晶を成長させ
る。

【００１９】上記のような結晶を成長させる方法は一般
に助晶法と言われており、一定の純度以上の糖液を、そ
の糖の溶解度以上に濃縮し、これに結晶化しようとする
糖の微細結晶を添加し、その後ゆるやかに撹拌しながら
温度を除々に下げ、温度による糖の溶解度差を利用して
結晶を一定の大きさに成長させる方法であり、温度によ
る溶解度差が大きい性質を有する糖に対して有効な結晶
化方法である。

【００２０】次に、上記のような助晶法による結晶化が
ＸＦに有利であることを説明する。本発明者らはＸＦの
結晶の温度の変化による溶解度を測定し、その結果を図
２に示す。図２によれば、ＸＦの溶解度は、２０〜８０
℃のどの温度領域においても比較例として示したシュー
クロースより高く、温度差による溶解度の変化の勾配が
極めて大きいことが明らかである。その温度差による溶
解度の変化の勾配は図２に比較例として示したニストー
スの場合とよく似ているが、ニストースと比較し溶解度
は極めて高レベルである。

【００２１】また、ＸＦ結晶の成長速度は、シュークロ
ースや１−ケストースと比較すると、はるかに遅いこと
を本発明者らは確認している。例えば、純度が９５％程
度の場合、シュークロースや１−ケストースの場合、微
細な種結晶を入れてから結晶の平均粒径を約０．５ｍｍ
程度に成長させるのに必要な時間は、一般的に約１〜３
時間程度とされているが、ＸＦは少なくとも１０時間以
上は必要であることが、本発明者らの実験により初めて
明らかになった。ニストースの場合は、特開平６−１６
５７００号公報に記載されているように、その純度が９
０％のとき結晶に必要な時間は７〜１０時間であるか
ら、純度も合わせて考慮すると、ニストースよりもかな
り遅いことが理解される。

【００２２】したがって、以上のように、ＸＦは、水へ
の溶解度が他の糖に比べて極めて高いこと、温度による
溶解度差が他の糖に比べて大きいこと、及びＸＦの結晶
化速度が他の糖に比べてかなり遅いこと等のこれらの事
実から、有機溶媒を含まない水からのＸＦの結晶化方法
には、糖液を供給しつつ濃縮を継続して結晶を成長させ
る煎糖法は適さず、助晶法が適していることが分かる。
実際に、煎糖法で実施してみると、結晶の成長速度が極
めて遅いため、濃縮と糖液の供給速度の調整がきわめて
難しく、結晶化がうまくいかない。

【００２３】次に、上記のＸＦ水溶液を濃度９０％以下
のできるだけ高い濃度に濃縮する理由を説明する。

【００２４】ＸＦ水溶液からＸＦ結晶を助晶法で析出さ
せる場合において、ＸＦは通常の濃縮だけでは核発生が
ないので、濃縮により初発濃度を高くすることが必要で
あり、できるだけ初発濃度を高くすることは、ＸＦ結晶
の回収率を高める観点から好ましい。しかしながら、Ｘ
Ｆ水溶液を濃縮して固形分濃度が９０％を越えると、液
粘度が急激に高まり飴状となり、種結晶の添加混合が困
難となることを本発明者は初めて確認した。したがっ
て、初発濃度は９０％が限度であり、好ましくは濃度９
０％以下のできるだけ高い濃度、８８％〜９０％とす
る。なお、上記のＸＦ結晶の回収率を高める観点を離れ
れば、初発濃度はこの範囲より低くてもよいことは勿論
である。

【００２５】次に、上記のＸＦ濃縮液の初発温度を６０
〜６５℃に調整する理由を説明する。

【００２６】助晶法は、温度差により生ずる溶解度差を
利用し、結晶化を行う方法であるので、ＸＦの結晶化方
法において、ＸＦ濃縮液の初発温度及び温度降下速度
は、大きい結晶を作るのに重要な要因である。まず初発
温度について、ＸＦの溶解度から、６０℃、７０℃、８
０℃における飽和溶液の固形分濃度を求め、次いで固形
分濃度が８０％、８５％、８８％、９０％のＸＦ濃縮液
の過飽和度を求めた。その結果を下記の表１に示す。

【００２７】

【表１】 上記表１によれば、ＸＦ濃縮液の過飽和度から判断して
初発温度は６０〜６５℃のとき、過飽和度は１．１〜
１．２の範囲となるので、以下に説明する理由でこの温
度範囲が初発温度として好ましい。過飽和度が、このよ
うな１．１〜１．２の範囲のＸＦ濃縮液に微細種結晶を
入れたとき、結晶は消失することなく成長する。しかし
ながら、ＸＦ濃縮液の初発温度が６５℃を越えると、Ｘ
Ｆ濃縮液の過飽和度が１．１未満となり、結晶の成長速
度が遅くなってＸＦ結晶の生産性が悪くなり、さらに、
過飽和度が１以下になると、ＸＦ結晶は生成されず、種
結晶までもが消失してしまう。他方、逆にＸＦ濃縮液の
初発温度が６０℃未満であれば、過飽和度は上がるが、
ＸＦ濃縮液の温度が低いので、結晶の成長速度が遅くな
ったり、また、ＸＦ濃縮液の粘度が高まり拡散速度が遅
くなることから、結果的に結晶の成長速度が遅くなる。
したがって、上記理由により、ＸＦ濃縮液の初発温度を
６０〜６５℃とする。

【００２８】次に、前記ＸＦ濃縮液の温度を徐々に約３
０℃までに冷却しながら結晶を成長させる条件を説明す
る。６０〜６５℃の初発温度のＸＦ濃縮液を緩やかに攪
拌しながら結晶の成長速度に合わせて液温を３０℃まで
直線的に下げ、過飽和度を一定に保ちながら結晶を成長
させる。液温を低下させる速度は、本発明者らが試行錯
誤的に実験を繰り返した結果、下記の表２に示す条件
が、結晶の平均粒径を約０．５ｍｍ程度に成長させる最
適な条件である。

【００２９】

【表２】 上記表２に示した、ＸＦ濃縮液を徐々に冷却できる冷却
時間で、液温を３０℃まで冷却時間に対し直線的に冷却
すると、ＸＦ結晶の大きさは、平均粒径で、母液純度が
８５％以上のときは、ほぼ０．５ｍｍ、母液純度が８５
％以下のときは、０．３〜０．５ｍｍに成長し、目的と
する結晶粒径のものが得られる。

【００３０】（４）ＸＦ結晶回収工程 前記冷却工程終了直後では、蜜の過飽和度がまだ１以上
であり、白下（結晶と蜜の混合物）は粘度が高く、いわ
ゆるネバリがあるため分蜜が悪く、この状態で遠心分離
をしても蜜抜けが悪い。このため、冷却工程終了後に上
記表２に示した放置時間を置き、この期間、緩やかに攪
拌しながら放置する必要がある。また分蜜性を良くする
別の方法として、放置時間を取らないで、分蜜前に白下
の温度を上げる方法、例えば、３５℃程度に上げ分蜜す
る方法では、分蜜性はよくなるが、回収率は若干下がる
という不都合がある（なお、溶解度からの計算では下が
る回収率は約５％以下である）。このように放置時間を
置いて分蜜を行うか、温度を上げて分蜜を行うかは、結
晶回収装置の設備コストを考慮して決定すればよい。

【００３１】ＸＦ結晶の回収装置には、遠心分離機を用
いることができ、シュークロース（グラニュー糖）の分
蜜作業と同じ方法で、ＸＦ結晶と糖蜜に分離できる。分
蜜された結晶は９０℃以下、好ましくは８０℃以下の温
度で乾燥する。このような乾燥温度とする理由は、ＸＦ
結晶は結晶水として１／２モルの結晶水を持つが、この
結晶水は１００℃を越えると、急激にＸＦ結晶より離脱
し、結晶水の約半分が離脱した段階で結晶構造が崩れ、
水飴状となるためである。

【００３２】本発明の方法で得られたＸＦの結晶は、常
温で安定な物質であり、通常の保管方法では固結しにく
い物質であり、取扱性に優れている。したがって、本発
明のＸＦ結晶はグラニュー糖と同じ感覚で使用でき、あ
らゆる食品素材として利用可能である。

【００３３】（５）ＸＦ水溶液からのＸＦ結晶化方法
と、ＸＦエタノール溶液からのＸＦ結晶化方法との比較 本発明のＸＦ水溶液からのＸＦ結晶化方法が、ＸＦエタ
ノール溶液からのＸＦ結晶化方法と比較して優れている
ことを示す実験例を次に、実験例１として示す。

【００３４】〔実験例１〕純度９２．４％で固形分が８
８％のＸＦ溶液１．３６ｋｇを用意した。この溶液の中
には固形分が１．２ｋｇで、そのうちＸＦが１．１１ｋ
ｇ含まれる。この溶液をロータリーエバポレーターでさ
らに濃縮し、固形分濃度を約９０％とした。これに１５
０ｍｌのエタノールを入れ、よく混合後、液温を６０℃
に合わせた後ＸＦの微細結晶液１ｍｌを入れ、緩やかに
回転させながら液温を１０時間かけ直線的に３０℃まで
下げた。その後、室温で緩やかに回転させながら放置し
た。ＸＦの微細結晶を投入してから２４時間、３６時間
及び４８時間後に内容物を取り出し、結晶の粒度及び結
晶の割合（結晶化率あるいは、回収率）を求めた。結晶
の粒度は顕微鏡観察で求めた。結晶化率は、２４時間及
び３６時間後については、蜜の純度を測定し計算によっ
て求め、４８時間後のものについては、バケット型遠心
分離機で蜜と分離結晶の重量から求めた。なお、２４時
間及び３６時間後の蜜とＸＦ結晶の分離は、アドバンテ
ィック（株）製のＮｏ．２の濾紙で上下に仕切った特別
な遠沈管の濾紙上にＸＦ結晶と蜜の混合物を載せ、１０
００Ｇで遠心分離をした。蜜は、前記濾紙を通過し下部
に集まるので、この蜜の純度を高速液体クロマトグラム
（ＨＰＬＣ）で分析した。

【００３５】対照として、同じ純度９２．４％で固形分
が８８％のＸＦ溶液１．３６ｋｇを用意し、液温を６０
℃にし、これにＸＦの微細結晶液１ｍｌをいれ、緩やか
に回転させながら液温を１０時間かけ直線的に３０℃ま
で下げ、その後、室温で緩やかに回転させながら１４時
間放置し、バケット型遠心分離機で蜜と結晶を分離し
た。回収率は、ＸＦ結晶を分離した後、ＸＦ結晶の重量
から求め、また顕微鏡観察により平均粒度を求めた。こ
の方法は、本発明に準じた方法である。得られた実験結
果を下記の表３に示す。尚、表３の結果は、エタノール
を添加及び対照の水溶液ともに３回の平均値である。

【００３６】

【表３】 上記表３によれば、エタノールを添加して結晶させた方
が水から結晶させるよりも結晶の成長速度がはるかに遅
く、少なくとも３倍の時間を要することが分かる。回収
率については、エタノールを添加した場合の値が水溶液
の場合より上回った例は３例中１例もなかった。

【００３７】糖類を結晶化させる過程でエタノールやメ
タノールのようなアルコールを用いることは、実験室規
模の試験でよく用いられる手法である。一般的に、エタ
ノールやメタノール等のアルコールは、糖類よりも水と
の親和力が強いため、水と糖との親和力を奪い、糖の結
晶を析出しやすくする目的で使用され、したがって、糖
類濃縮液にアルコールを添加することにより、液粘度を
下げ拡散速度を増し、糖の結晶の成長速度を上げ、結晶
化したあとの糖の結晶と蜜の分離をしやすくすることが
一般に行われている。

【００３８】しかしながら、この実験例１の上記表３に
よれば、ＸＦ濃縮液にエタノールを添加した方が、液過
飽和度が高い（その他の条件は本発明の条件）にもかか
わらず、結晶の成長速度がはるかに遅くなって、上記の
一般的に行われているアルコールの添加の効果とは異な
っていることが分かる。このことは、結果的にはエタノ
ールはＸＦの結晶の成長を阻害する要因ともいえる。こ
のように、エタノールを用いることは、ＸＦの結晶を効
率よく作ることには意味を持たず、本発明の有機溶媒を
含まないＸＦ水溶液からの結晶化方法が優位性が高いこ
とは実験例１より明らかである。

【００３９】（６）ＸＦ結晶の性状結晶の形 図３に水溶液から得られた本発明のＸＦ結晶の写真を示
す。この結晶は斜方晶系である。

【００４０】物質の特定 本発明のＸＦ結晶の¹³Ｃ−ＮＭＲを図４に示す。この
¹³Ｃ−ＮＭＲから、この結晶はキシロシルフラクトシド
であることが分かる。また、マススペクトル分析の結果
分子量は３１２である。

【００４１】元素分析値 Ｃ＝４１．０５％、Ｈ＝６．４１％、Ｏ＝５２．５４％
であった。

【００４２】ＸＦの無水物、結晶水１／２モル、結晶水
１モルのそれぞれの元素分析値の理論値は、 無水物 ： Ｃ＝４２．３１％、Ｈ＝６．４６
％、Ｏ＝５１．２３％ 結晶水１／２モル： Ｃ＝４１．１２％、Ｈ＝６．５９
％、Ｏ＝５２．２９％ 結晶水１モル ： Ｃ＝４０．００％、Ｈ＝６．７１
％、Ｏ＝５３．２９％ であるので、上記の測定結果から、得られたＸＦ結晶の
元素分析値は、結晶水が１／２モルの理論値のものと一
番近い。

【００４３】カールフィッシャー法による水分測定値 この方法によるＸＦ結晶の水分は２．９０％であった。
ＸＦ結晶の結晶水が１／２モルである場合、その理論的
値は２．８０％である。したがって、上記の元素分析
の結果とこの水分測定値の結果から、本発明のＸＦ結晶
の結晶水は１／２モルと決定した。

【００４４】物性 融点 １１２．１〜１１２．３℃ 但し、この値は以下の方法で測定した結果であり、昇温
速度により変化すると考えられる。融点の測定方法は、
メトラー社の融点測定装置ＥＰ−５Ｋ型で測定した。Ｘ
Ｆ結晶約１ｍｇを専用のガラスキャピラリーに充填し、
常温から８０℃まで１℃／分、８０℃から１００℃まで
０．５℃／分、１００℃からは０．２℃／分の速度で昇
温した。３点測定したが、全て同じ結果であった。

【００４５】比施光度 含水結晶として 〔α〕²⁰ _D ＝５４．０〜５４．２°
（Ｃ＝１３，水） 無水物換算 〔α〕²⁰ _D ＝５５．５〜５５．８° （７）測定方法によりＸＦの融点が変化すると考えられ
る理由、及びＸＦ結晶の乾燥温度が８０℃以下が望まし
い理由 これらの理由を以下、実験例２及び実験例３に説明す
る。

【００４６】〔実験例２〕アルミ製秤量缶に約１０ｇの
純度９９．９％以上のＸＦ結晶を精秤し、７０℃、−７
００ｍｍＨｇ以下の圧力で、２０時間乾燥し、デシケー
タ中で３時間冷却後、その減量を測定した。その結果、
減量は０．０５％であり、砂糖のグラニュー糖並の乾燥
減量であった。次に、温度を１００℃として同じ減圧条
件で１日１回その乾燥減量を１５日間継続して測定し
た。経過日数に対する乾燥減量の状況を図５に示す。そ
の結果、秤量缶内のＸＦ結晶は７日目まで結晶構造を保
っていたが、８日目（乾燥減量が１．５％を越した段
階）で結晶は飴上に溶けていた。但し、水飴状で着色は
していなかった。

【００４７】〔実験例３〕熱天秤を用い、ＸＦ結晶の乾
燥減量状況と、ＸＦ結晶の熱変化を観察した。温度は常
温から１時間に１７℃の割合で１２５℃まで昇温させ
た。温度が８０℃付近から、重量の減量が大きくなり、
１２５℃まではほぼ直線的に減量した。最終温度の１２
５℃での減量割合は２．５％であった。

【００４８】また、塩化マグネシウムを基準物質として
ＸＦ結晶の示差熱（ＤＴＡ）を測定した。その結果をＸ
Ｆ結晶の熱分析経過を表すグラフとして図６に示す。図
６に示すように、１００〜１０６．５℃に吸熱反応があ
り、ＸＦ結晶の状態変化が示されている。この間のＸＦ
結晶の重量減量割合は１．５〜１．７％であった。

【００４９】上記実験例２及び上記実験例３から判断
し、ＸＦ結晶の結晶水は、温度が８０℃付近から抜け出
し、結晶水の約半分が抜け出すと結晶構造に変化を起こ
し、結晶構造が崩壊し溶けだすと考えられる。このこと
から、結晶の乾燥温度は８０℃以下が望ましく、結晶の
融点はその測定方法により変化することが推察される。

【００５０】

【実施例】

〔実施例１〕培養によるＸＦの製造とその粗精製 プロセス１：ポテトデキストロース寒天培地のペトリー
皿に、スコプラリオプシス エスピーＨＳ−０００２
（Scopurariopsis sp. HS-0002,FERM BP-3622)を接種
し、３０℃で１週間培養した。

【００５１】プロセス２：下記組成の培地１００ｍｌを
それぞれ２本の５００ｍｌ容積の三角フラスコに入れ、
オートクレーブで１２１℃で３０分間滅菌後、ペトリー
皿で培養したスコプラリオプシス エスピーＨＳ−００
０２を無菌的に入れ３０℃で２４時間培養した。さら
に、１０リットル容積のジャーファメンタを用意しこれ
に下記組成の培地を６リットル入れ、１２１℃で６０分
間滅菌し、次いで３０℃に冷却後、上記の５００ｍｌ容
積の三角フラスコで培養した２本の培養液を無菌的に入
れ、３０℃、３００ｒｐｍの撹拌で、１ＶＶｍの通気量
で２４時間培養し、種菌を作った。

【００５２】 培地組成；単位については液容積当たりの重量比 シュークロース １５％ 消泡油（アデカノールＬＧ１０９） ５００ｐｐｍ コーンステープリカー ４％ リン酸２水素カリウム ０．５％ 硫酸マグネシウム ０．０３％ 尿素 ０．０４％ ＣａＣＯ₃ 粉末 ０．１％ プロセス３：３００リットル容積のジャーファメンタに
シュークロース２０ｋｇ、消泡油（アデカノールＬＧ１
０９）７０ｍｌ、コーンステープリカー６ｋｇ、リン酸
２水素カリウム１ｋｇ、硫酸マグネシウム６０ｇ、Ｃａ
ＣＯ₃ 粉末２００ｇを入れ（上記培地組成の各単位は、
液容積当りの重量比である）、水で溶解し容積を１４０
リットルとし、１２１℃で１５分間の条件で滅菌した。
次に、２０ｋｇのキシロースを水で溶解して容積を６０
リットルとし、１２１℃で１５分間の条件で滅菌後、上
記の３００リットル容積のジャーファメンタに無菌的に
入れた。ジャーファメンタ内の溶液温度を３０℃に調整
し、これに上記のプロセス２で得られた６リットルの種
菌を無菌的に入れた後、液温度３０℃、攪拌機の回転数
３００ｒｐｍ、通気量１／２ＶＶｍで８０時間培養し
た。

【００５３】プロセス４：培養完了後、ジャーファメン
タ内の溶液温度を８０℃に５分間保持することにより殺
菌後、６０℃に冷却し、濾過面積１ｍ² のフィルタープ
レスを用いて菌体と培養液に分離した。得られた培養液
に、粉末の酸化カルシウムを加えｐＨを７〜８に調整
し、これに０．２５％になるように塩化カルシウムを加
え、８５℃で３０分間緩やかに攪拌しながら除蛋白を行
った。生じた沈殿物を濾紙を濾材とした濾過機で濾過し
た後、Ｃ１型の強塩基性アニオン樹脂（三菱ダイヤイオ
ンＰＡ３０８：商品名）を２０リットル充填したカラム
に通液して脱色した。この脱色液を４℃以下に冷却し、
これをＨ型の強酸性カチオン樹脂（三菱ダイヤイオンＰ
Ｋ２２０）を３５リットル充填したカラムに、ついでＯ
Ｈ型の弱塩基性アニオン樹脂（三菱ダイヤイオンＷＡ３
０：商品名）を３５リットル充填したカラムに通液し脱
塩した。

【００５４】プロセス５：前記プロセス４で得られた脱
塩液を、−７００ｍｍＨｇ（液温度４０〜５０℃）の減
圧下で固形分濃度が約７０％にまで濃縮し、下記の表４
の組成のＸＦを含んだ糖液を得た。なお、下記の表４の
値は本実施例１の方法で５回繰り返して得られた糖液の
平均値である。

【００５５】

【表４】 〔実施例２〕クロマト分離法を用いた精製による単糖類除去 １本の容量が１リットルのステンレス製カラム１０本で
構成された疑似移動床方式のクロマト分離装置に、Ｎａ
型の強酸性カチオン樹脂（ダウェックス社製、ＸＦＳ−
４３２７９：商品名、粒径３５０μｍ）充填した。前記
実施例１で得られた粗精製糖液をこのクロマト分離装置
に通すことにより、クロマト分離法で単糖類を多く含ん
だ区分とＸＦを含んだ区分に分離した。その分離条件
は、下記表５の各糖液を固形分濃度６０％に水で希釈し
たものを原液とし、通液温度８０℃、原液流量２ｍｌ／
分、溶離水流量ｍｌ／分、１ステップ（カラムから次の
カラムに移動するまでの時間）２００秒、１サイクル
（１０ステップ）３３分２０秒で運転した。分離された
単糖類区分とＸＦ区分は、−７００ｍｍＨｇ（液温度４
０〜５０℃）の減圧下で固形分濃度を約７０％にまで濃
縮した。濃縮されたＸＦ区分の糖組成を下記の表５に示
す。

【００５６】

【表５】 表５によれば、本実施例２の精製処理により、ＸＦ水溶
液中の単糖類がほぼ除去されたことが分かる。

【００５７】〔実施例３〕クロマト分離法を用いた精製による純度７５％以上のＸ
Ｆの調製 直径１５０ｍｍのガラス製カラムにＮａ型の強酸性カチ
オン樹脂である三菱ＭＣＩ ＧＥＬ ＣＫ０８Ｐ（粒径
１１２．５±３７．５μｍ）７リットルを水で充填し
た。これに、前記実施例２で得られた単糖類の除去され
たＸＦ液を固形分濃度３５％に希釈した溶液をＸＦ原液
とし、上記カラムを用いて以下に述べる処理でクロマト
分離を行い、結晶化に用いる高純度のＸＦ溶液を得た。

【００５８】すなわち、上記カラム内の温度を６０℃に
調整し、樹脂上に６０℃に温度調整した上記ＸＦ原液を
６分間で１４０ｍｌフィードし、次いで６０℃に温度調
整した水を溶離水としてＳＶ＝０．２／Ｈｒの流量で流
しクロマト分離をした。このクロマト分離はＸＦ原液の
フィード開始から５３分で１サイクル分の全ての分離が
完了する。このクロマト分離パターンを横軸に時間
（分）、縦軸に濃度（重量％）をとり、図７に示した。
ＸＦ原液のフィード開始から５３分後、新たなＸＦ原液
をフィードし以後同じ操作でクロマト分離を繰り返し
て、高純度のＸＦ液を得た。

【００５９】図７のＷ₁ 区分は、１−ケストース、ＸＦ
₂ （キシロシルフラクトシルフラクトシド）及びシュー
クロースを含んだ区分であり、この区分はビフィズス菌
増殖効果のある甘味料に利用できる。Ｒ区分（リサイク
ル区分）はＸＦとシュークロースを含んだ区分であり、
この区分のＸＦ純度は６０〜７０％となるのでＸＦ原液
に混合（リサイクル）し、再びクロマト分離を行った。
Ｐ区分（プロダクト区分）は高純度ＸＦを含む区分であ
り、この区分を濃縮し、ＸＦ結晶を回収する供試液とし
た。

【００６０】供試液のＸＦ純度はＲ区分とＰ区分の境界
の時間を変更することにより変わる。例えば、ＸＦ原液
フィード開始より３２分後から３９分後をＲ区分、３９
分後から４８分後をＰ区分とするとＸＦ純度は９８％以
上となる。また、Ｐ区分を３７分後から４８分後とする
と純度は９４〜９５％となり、３４〜３５分後から４８
分後とすると、純度は約９０％となった。また図７のＷ
₂ 区分はキシロース、フラクトース及びグルコース等の
単糖類を含んだ区分である。

【００６１】ＸＦ原液や水の供給及び各フラクションの
分画操作はシーケンサーによる自動制御で実施した。Ｒ
区分を３２分後から３９分後とし、Ｐ区分を３９分後か
ら４８分後として３０日間連続運転した結果を下記の表
６に示す。表６は１日２４時間当たりの平均値で示し
た。

【００６２】

【表６】 上記表６によれば、上記方法により高純度のＸＦ溶液を
効率よく得られることが分かる。この装置運転の間、カ
ラムの圧力損失はほとんどなかったので、分離剤として
この樹脂を用い、疑似移動床方式のようなクロマト分離
装置にも適用できると理解される。

【００６３】次に、Ｒ区分とＰ区分の分画時間を変えて
実施した結果を下記の表７に示す。表７は、表６の結果
をも合わせて記載しているが、Ｒ区分とＰ区分の分画開
始時間を早めることにより、回収されたＸＦ溶液の純度
は低下するが、Ｒ区分のリサイクル量が減少することと
Ｗ１区分から排出されるＸＦが減少するので、回収率は
高まり、かつＸＦ原液の処理量が増加した。

【００６４】

【表７】 〔実施例４〕ＸＦ結晶化 前記実施例３で得られた純度９８．５％のＸＦ溶液を用
いてＸＦの結晶を以下に述べる処理で回収した。

【００６５】すなわち、固形分量として１１００ｇを含
んだＸＦ溶液を減圧下でロータリーエバポレータ（１リ
ットル容積のナス型フラスコ使用）を用い固形分濃度が
８８〜９０重量％になるように濃縮した。ロータリーエ
バポレータの圧力を常圧とし、加熱源のウォターバスの
温度を６０℃としてフラスコ内の糖液温度を６０℃まで
上昇させた。これにＸＦの微細結晶を０．９ｍｌを加え
た。ＸＦの微細結晶液は、ＸＦ結晶１０ｇに５０ｍｌの
エタノールを加えこれに直径５ｍｍのガラス玉を適量加
え、結晶の粒径が０．００５〜０．０１ｍｍになる迄よ
く振とうして作製したものを使用した。

【００６６】次に、ロータリーエバポレータを緩やかに
回転させながら、ウォターバスの温度を６０℃から３０
℃まで１０時間かけ直線的に下げていった。その後ウォ
ターバスの加熱電源を切り、室温で５時間緩やかに回転
させながら放置した。次に、バケット型の遠心分離機を
用いて成長した結晶と振り蜜に分離した後、得られた結
晶を６０℃で乾燥した。この操作を１４回繰り返して、
平均ＸＦ結晶純度９９．９％（範囲９９．９〜１００
％）、平均ＸＦ回収率５８．９％（範囲５７．４〜６
０．２％）、平均結晶粒径４５０〜５５０μｍのＸＦ結
晶が得られた。なお、得られた振り密純度は９６．３％
（範囲９５．５〜９６．８％）であった。その結果を下
記の表８に示す。

【００６７】

【表８】 〔実施例５〕振り密からのＸＦ結晶の回収例１ 前記実施例４で得られた平均純度９６．３％の振り蜜を
用いて、ＸＦ結晶を以下の条件で回収した。すなわち、
前記実施例４の方法に準じてＸＦ結晶の回収を実施した
が、実施回数は６回であり、そのうち５回については結
晶化に供した振り蜜の処理固形分重量を１回当たり１０
００ｇで実施し、残りの１回は５００ｇで実施した。Ｘ
Ｆの微細結晶の使用量は１０００ｇにつき０．８ｍｌ強
とし、放置時間は７時間から１０時間で実施した。この
操作により得られたＸＦ結晶については、平均ＸＦ結晶
純度９９．８％（範囲９９．８〜９９．９％）、平均Ｘ
Ｆ回収率５６．７％（範囲５５．５〜５８．０％）、平
均結晶粒径４５０〜５５０μｍであった。なお、得られ
た振り密純度は９２．２％（範囲９１．４〜９２．９
％）であった。その結果を下記の表９に示す。

【００６８】

【表９】 〔実施例６〕振り密からのＸＦ結晶の回収例２ 前記実施例５で得られた平均純度９２．２％の振り蜜を
用いて、ＸＦ結晶を以下の条件で回収した。すなわち、
前記実施例４に準じてＸＦ結晶の回収を実施したが、実
施回数は２回であり、結晶化に供した振り蜜の処理固形
分重量を１回当たり１３００ｇで実施した。ＸＦの微細
結晶の使用量は１．２ｍｌとし、冷却時間は１６時間と
２０時間で実施し、放置時間は１８時間と１４時間とし
合計３４時間で実施した。この操作により得られたＸＦ
結晶については、平均ＸＦ結晶純度９９．４％（範囲９
９．３〜９９．５％）、平均ＸＦ回収率５３．８％（範
囲５３．６〜５４．０％）、平均結晶粒径４００〜５０
０μｍであった。なお、得られた振り密純度は８４．０
％（範囲８３．６〜８４．３％）であった。その結果を
下記の表１０に示す。

【００６９】

【表１０】 〔実施例７〕振り蜜からのＸＦ結晶の回収例 ３ 前記実施例６で得られた平均純度８４．０％の振り蜜を
用いて、ＸＦ結晶を以下の条件で回収した。すなわち、
前記実施例４に準じてＸＦ結晶の回収を実施したが、実
施回数は１回であり、結晶化に供した振り蜜の処理固形
分重量を１回当たり１１００ｇで実施した。ＸＦの微細
結晶の使用量は１．０ｍｌとし、初発温度を６５℃と
し、冷却時間は７２時間で実施した。７２時間後遠心分
離でＸＦ結晶と振り蜜を分離し、ＸＦ結晶を得た。得ら
れたＸＦ結晶については、平均ＸＦ結晶純度９８．８
％、平均ＸＦ回収率４３．５％、平均結晶粒径３５０〜
４５０μｍであった。なお、得られた振り密純度は７
５．５％であった。その結果を下記の表１１に示す。

【００７０】

【表１１】 〔実施例８〕振り蜜のクロマト分離による精製 固形分量として６００ｇを含んだ前記実施例７で得られ
た純度７５．５％の振り蜜を減圧下でロータリーエバポ
レータ（１リットル容積のナス型フラスコ使用）を用い
固形分濃度が約９０％になるように濃縮した。ロータリ
ーエバポレータの圧力を常圧とし、加熱源のウォターバ
スの温度を６５℃としてフラスコ内の糖液温度を７５℃
まで上昇させた。これにＸＦの微細結晶を０．８ｍｌ加
えた。次に、ロータリーエバポレータを緩やかに回転さ
せながら、ウォターバスの温度を６５℃から３０℃まで
７２時間かけ直線的に下げていった。その後ウォターバ
スの加熱電源を切り、室温で２４時間緩やかに回転させ
ながら２４時間放置した。析出したＸＦ結晶について、
顕微鏡を用いてその粒度を測定した結果、粒径が約１０
０〜２００μｍに成長していることを確認した。このＸ
Ｆ結晶を分離するためにバケット型の遠心分離機を用い
て、約１０００Ｇの遠心力で３０分間分離したが、ＸＦ
結晶と蜜を分離することができなかった。

【００７１】したがって、このＸＦ結晶と蜜の混合物を
温水で溶解し、固形分濃度を３５％にして、前記実施例
３のクロマト分離法で精製した。得られた精製液の純度
は９５．３％で、回収液の固形分量は３８０ｇであっ
た。この全量を固形分濃度が８８〜９０％になるように
濃縮した。以下前記実施例５の方法でＸＦ結晶を回収し
た。得られたＸＦ結晶の純度は９９．９％、粒度は４５
０〜５５０μｍで、回収率は５７．２％であった。

【００７２】本実施例８の結果から、結晶回収可能なＸ
Ｆ溶液の純度の範囲は７５％以上であることが分かる。
また、本実施例８の方法により、結晶化法で回収困難に
なった振り蜜をクロマト分離法で再精製することによ
り、結晶回収可能なＸＦ溶液とすることができる。

【００７３】

【発明の効果】本発明のＸＦ結晶の製造方法は、エタノ
ールのような有機溶媒を用いずにＸＦの水溶液から製造
することができる。したがって、工業的規模で生産する
場合、製造コストが低廉となり、また最終結晶品に異物
としてのエタノールが混入するという心配がない。

【００７４】本発明の製造方法により得られたＸＦ結晶
は、高純度であり、平均の粒径が０．３ｍｍ以上のグラ
ニュー糖のように固結しない性状を持つ。

【００７５】本発明のエタノール等の有機溶媒を添加し
ない水からＸＦを結晶させる方が、エタノール等の有機
溶媒を添加して結晶させるよりも、結晶の成長速度がは
るかに速い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＸＦ結晶の製造方法の１例を示す全プ
ロセスのフローチャートである。

【図２】本発明のＸＦ結晶の温度の変化による溶解度の
変化を示すグラフである。

【図３】本発明のＸＦ結晶の結晶構造を示す顕微鏡写真
である。

【図４】本発明のＸＦ結晶の¹³Ｃ−ＮＭＲを示す。

【図５】温度を１００℃としてデシケータ中での減圧条
件で乾燥減量を１５日間継続して測定した状況のグラフ
を示す。

【図６】ＸＦ結晶の熱分析経過を表すグラフである。

【図７】ＸＦのクロマト分離パターンを示す。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年１０月２６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項４

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００４】ＸＦの結晶については、ＸＦ溶液にエタノ
ールを加え、緩やかに濃縮することにより斜方晶形の結
晶が得られたことが報告されている（Ｔｏｏｒｕ Ｔａ
ｇａｅｔ ａｌ．，Ｃａｒｂｏｈｙｄｒ．Ｒｅｓ．，２
４１（１９９２）６３−６９）が、結晶の性状や大きさ
等については何も報告されていない。また、この結晶
が、グラニュー糖のように固結しないのかどうかについ
ての報告については何もない。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１１】また、本発明のＸＦ結晶は、水溶液から得
られた、純度９８％以上で、平均粒度０．３ｍｍ以上
の、２分の１の結晶水を持つ結晶であって、その融点が
１１２．１〜１１２．３℃、比施光度が５４．０〜５
４．２であることを特徴とする。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３４】〔実験例１〕純度９２．４％で固形分が８
８％のＸＦ溶液１．３６ｋｇを用意した。この溶液の中
には固形分が１．２ｋｇで、そのうちＸＦが１．１１ｋ
ｇ含まれる。この溶液をロータリーエバポレーターでさ
らに濃縮し、固形分濃度を約９０％とした。これに１５
０ｍｌのエタノールを入れ、よく混合後、液温を６０℃
に合わせた後ＸＦの微細結晶液１ｍｌを入れ、緩やかに
回転させながら液温を１０時間かけ直線的に３０℃まで
下げた。その後、室温で緩やかに回転させながら放置し
た。ＸＦの微細結晶を投入してから２４時間、４８時間
及び７２時間後に内容物を取り出し、結晶の粒度及び結
晶の割合（結晶化率あるいは、回収率）を求めた。結晶
の粒度は顕微鏡観察で求めた。結晶化率は、２４時間及
び４８時間後については、蜜の純度を測定し計算によっ
て求め、７２時間後のものについては、バケット型遠心
分離機で蜜と分離結晶の重量から求めた。なお、４８時
間及び７２時間後の蜜とＸＦ結晶の分離は、アドバンテ
ィック東洋（株）製のＮｏ．２の濾紙で上下に仕切った
特別な遠沈管の濾紙上にＸＦ結晶と蜜の混合物を載せ、
１０００Ｇで遠心分離をした。蜜は、前記濾紙を通過し
下部に集まるので、この蜜の純度を高速液体クロマトグ
ラム（ＨＰＬＣ）で分析した。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３９】（６）ＸＦ結晶の性状結晶の形 図３に水溶液から得られた本発明のＸＦ結晶の写真を示
す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 義春 北海道札幌市中央区北４条西１丁目３番地 ホクレン農業協同組合連合会内 (72)発明者 古賀 裕 北海道札幌市中央区北４条西１丁目３番地 ホクレン農業協同組合連合会内 (72)発明者 佐藤 裕治 北海道札幌市中央区北４条西１丁目３番地 ホクレン農業協同組合連合会内 (72)発明者 飛彈野 哲宏 北海道上川郡東川町西８北２

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （１）純度７５％以上のキシロシルフラ
   クトシドの有機溶媒を含まない水溶液を濃度９０％以下
   のできるだけ高い濃度に濃縮し、 （２）得られた濃縮液の初発温度を６０〜６５℃に調整
   し、 （３）次いで、前記濃縮液の温度を徐々に約３０℃まで
   に冷却しながら結晶を成長させ、 （４）得られた白下から、成長したキシロシルフラクト
   シド結晶を回収することを特徴とするキシロシルフラク
   トシド結晶の製造方法。
2. 【請求項２】 前記成長したキシロシルフラクトシド結
   晶を回収する方法は、白下の粘度が低下するまで白下を
   放置するか、あるいは白下の温度を３０℃よりも上昇さ
   せて白下の粘度を低下させた後に結晶を分離して回収す
   るものである請求項１記載のキシロシルフラクトシド結
   晶の製造方法。
3. 【請求項３】 前記純度７５％以上のキシロシルフラク
   トシドの有機溶媒を含まない水溶液はクロマト分離によ
   って得られたものであることを特徴とする請求項１又は
   請求項２記載のキシロシルフラクトシド結晶の製造方
   法。
4. 【請求項４】 水溶液から得られた、純度９８％以上
   で、平均粒度０．３ｍｍ以上の、２分の１の結晶水を持
   つ斜方晶系の結晶であって、その融点が１１２．１〜１
   １２．３℃、比施光度が５４．０〜５４．２であるキシ
   ロシルフラクトシド結晶。